3. Maatalouden ympäristötukijärjestelmä 9
3.3 Tukijärjestelmä ohjauskeinona
Ympäristötuki on ohjauskeino, jossa ympäristölle suotuisista toimenpiteistä annetaan korvaus (Kaljonen 2002). Suomen liittyessä EU:in vuonna 1995 uuden ympäristötuen piiriin liittyi 81% viljelijöistä ja vuonna 2002 ympäristötuki kattoi jo 98% viljely
alasta (MMM 2003 s. 14). Ympäristötuesta muodostui nopeasti alueellisesti kattava ohjauskeino.
Ympäristötuki muodostaa merkittävän osan viljelijöiden tulosta, eli se on toisaalta myös tuotantotuki. Sen osuus maatalouden tuista on noin 18 prosenttia ja maa
talouden kokonaistuotosta noin 7 prosenttia (Aakkula ym. 2006). Ympäristötuella on ollut merkittävä tuotantoa ylläpitävä vaikutus (Turtola ym. 2008).
Ympäristötuki on toisaalta ohjauskeino ja toisaalta tuotantotuki. Suomen liittyessä EU:iin juuri ympäristötuen avulla saatiin maatalouden kokonaistuki nostettua kansallisesti hyväksyttävälle tasolle EU:n komissiota tyydyttävällä tavalla (Aakkula ym. 2006). Tämän takia ympäristötuen osuus kokonaistuesta nousi merkittäväksi.
Luku 4
Aurajoen valuma-alueen
ominaisuudet ja tausta-aineistot
4.1 Aurajoen valuma-alue
Työssä tarkastellaan Aurajoen valuma-aluetta Lounais-Suomessa. Sen halki virtaava Aurajoki saa alkunsa Oripään harjualueelta ja virtaa 70 km Pöytyän, Auran, Liedon ja Turun kautta saaristomereen. Alueen pinta-ala on 885 km2 ja siitä on 53% metsää ja 37% peltoa (Hertta-tietokanta 2008). Maaperä on enimmäkseen savimaata ja jonkin verran hietaa, hiekkaa tai moreenia (Puustinen ym. 1994). Paikoin jyrkätkin pelto
alueet sijaitsevat enimmäkseen jokien varsilla, muodostaen erään Suomen kansallis
maisemista.
Alueella on runsaasti maataloutta. Maatiloista kaijatalouksia on noin 30% ja loput lähinnä kasvinviljelytiloja. Erikoiskasviviljelyä alueella on suhteellisen vähän.
Laiduntaminen on harvinaista. (LOS 2007)
Aurajoki kuljetti Saaristomereen vuosina 2000-2005 keskimäärin 47 tonnia fosforia ja 635 tonnia typpeä vuosittain. Peltoviljely ja karjatalous ovat suurimpia kuormituksen lähteitä. Maatalouden arvioitu osuus typpikuormituksesta on 69% ja fosfori- kuormituksesta 66%. Muita kuormituksen lähteitä ovat haja-asutus ja luonnon-huuhtouma. Taajamien jätevesikuormitus on muutamien prosenttien luokkaa. (LOS 2007)
Virtaama uomassa vaihtelee runsaasti sateiden mukaan. Uomien reunat ovat kaltevia ja ympäröivät ojitetut pellot ovat tiivistä savimaata, eikä virtaamaa tasaavia järviä ole.
Kuormitus on suurimmillaan runsaiden virtaamien aikaan syksyllä ja keväällä ja leutoina talvina tammi-maaliskuun aikaan.
Valuma-alueen jokien ja ainoan järven, Savojärven, tila on välttävä tai huono. Joet virtaavat voimaperäisesti viljeltyjen savimaiden halki, minkä takia vesi on sameaa ja siinä on runsaasti ravinteita. Aurajoen yläjuoksulla pienen virtaaman takia taajamien jätevedet aiheuttavat tilan huonontumista.
Aurajoen valuma-alueella on peltoa 327,45 neliökilometriä. Alueen peltoalan kaltevuus- P-luku- ja maalajijakauma on esitetty alla olevissa taulukoissa. Jakauma on arvioitu Turun vesi-ja ympäristöpiirin arvojen perusteella (Puustinen ym. 1994).
Taulukko 1. Kai te vuusj akauma
Kaltevuus Alle 0.5% 0.5%-1.5% 1.5% - 3% 3%- 6% Yli 6%
Osuus 27% 33% 23% 12% 5%
Taulukko 2. P-lukuj akauma
P-luku Alle8 8-14 Yli 14
Osuus 17% 42% 41%
Taulukko 3. Maalaj ij akauma
Maalaji Savi Hiesu Karkeat Eloperäiset
Osuus 68% 2% 23% 7%
Koska tietoa eri kaltevuuslajien P-lukujakaumista tai maalaj ¡jakaumista ei ollut käytettävissä, oletettiin, että kussakin kaltevuusluokassa P-luku ja maalaji on samalla tavalla jakautunut. Tämä ei vastaa todellisuutta, mutta on siitä riittävä approksimaatio.
Alkutilanteessa muokkaustapoina ovat normaali syyskyntö (81%), syysviljat (5%) ja pysyvä nurmi (15%). Tämä vastaa tilannetta ennen Suomen EU-jäsenyyttä.
Suojavyöhykkeitä ei ole alkutilanteessa lainkaan, eikä myöskään kosteikolta.
4.2 Viljelyalueiden valumavesien hallintamalli (VIHMA)
Viljelyalueiden valumavesien hallintamalli (VIHMA) on malli pellolta tulevasta kuormituksesta ja sen vähentämisestä. Se perustuu koekentiltä hankittuun aineistoon ja ottaa huomioon pellon muokkaustavan, kaltevuuden, maalajin ja P-luvun.
VI HM An avulla voidaan arvioida, kuinka paljon pellolta lähtee kiintoainesta, partikkelifosforia, liukoista fosforia ja typpeä vesistöön. Se kertoo peltolohkon kuormituksen pellon reunalla, ei siis valuma-alueen keskimääräistä kuormitusta (Puustinen 2008). VIHMA selittää kuormitusta muokkaustavalla ja pellon ominai
suuksilla eikä ota esimerkiksi lannoitusta huomioon.
Koekentät sijaitsevat Etelä- ja Lounais-Suomessa. Yhteensä seitsemältä koekentältä mitattiin pintavaluntaa ja sen laatua ja lisäksi viideltä kentältä myös salaojavaluntaa.
Varhaisin koekenttä on perustettu vuonna 1975 ja uusin vuonna 1990. (Puustinen 2008)
VIHMAssa peltojen ominaisuudet on jaoteltu luokkiin perustuen 1990-luvun alussa tehtyyn peltojen ominaisuuksien inventointitutkimukseen (KUTI-tutkimus) (Puustinen 2008). Tutkimukseen valitut pellot valittiin alueellisen peltoalan mukaan painotetulla otannalla (Puustinen ym. 1994). VIHMAssa käytetyt peltojen ominai
suuksien luokitukset ovat
Maalajit: savet, hiesut, hiedat ja sitä karkeammat kivennäismaat sekä eloperäiset turve-ja multamaat.
‘ Kaltevuus: alle 0.5%, 0.5 - 1.5%, 1.5 - 3%, 3 - 6% ja yli 6%.
• P-luku: alle 8 mg/l, 8-14 mg/l ja yli 14 mg/l.
Koekentät eroavat toisistaan kaltevuuden, P-luvun ja maalajin suhteen. Suurin osa koekentistä sijaitsee savimailla, yksi koekenttä on hietamaalla ja yksi eloperäisellä maalla. Koekentät eivät kata kaikkia ominaisuusluokkien yhdistelmiä, joten osa VIHMAn arvoista on laskennallisia. Esimerkiksi hiesumaiden kuormitusluvut on laskettu savimaiden luvuista. Puuttuvien kaltevuusluokkien kuormitusluvut on interpoloitu muiden kaltevuusluokkien lukujen perusteella. (Puustinen 2008).
Muokkaustavat perustuvat Puustisen ym. (2005) luokitteluun. Luokittelussa otetaan huomioon muokkauksen intensiteetti ja ajankohta. Kaikkien muokkaustapojen vaikutusta kuormitukseen on tutkittu Aurajoen koekentällä. Muilla koekentillä on mitattu useimpien muokkaustapojen vaikutuksia. Puuttuvat arvot on interpoloitu mitattujen arvojen pohjalta. (Puustinen 2008).
VIHMAn avulla voidaan arvioida myös suojavyöhykkeiden vaikutuksia kuormitukseen. Arvot perustuvat laskennalliseen malliin, jonka antamia tuloksia on verrattu kahdelta koekentältä saatuihin suojavyöhyketuloksiin. (Puustinen 2008).
4.3 Mallissa käytettyjen kosteikkojen tiedot
Mallikosteikoita varten käytettiin kolmesta kosteikosta mitattuja tietoja ja laajemman empiiriseen aineiston perusteella arvioituja funktioita. Flytträskin, Flovin ja Alastaron kosteikoilta mitattuja keskimääräisiä ravinnevähenemiä käytettiin suoraan kolmen mallikosteikon tietoina. Puustisen ym. (2007, s. 31) esittämien yhtälöiden pohjalta laskettiin useiden erilaisten mallikosteikoiden vaikutukset. Kustannukset arvioitiin ympäristötuen avulla. Esimerkkikosteikot on listattu liitteessä 3.
4.3.1 Flytträsk, Hovi ja Alastaro
Flytträskin kosteikko on erittäin suuri patoamalla toteutettu kosteikko. 60 hehtaarin suuruinen luonnontilaista muistuttava kosteikko on tehty nykyiseen muotoonsa 1980- luvulla ojitustoimenpiteiden avulla. Keski- ja matalan veden aikoina vesi virtaa kosteikon 5-8 metrin levyisiä ja 0,9-1,3 metrin syvyisiä uomia pitkin ja suuremmat virtaamat levittäytyvät koko kosteikkoalueelle. Kosteikon valuma-alueen pinta ala on 20 neliökilometriä ja peltoisuusprosentti on 35%. (Puustinen ym. 2007)
Hovin kosteikko on rakennettu vuonna 1998 patoamalla ja kaivamalla vanhaa peltomaata. Peltomaasta poistettiin noin 30 cm:n kerros ruokamultaa, jotta vältyttiin fosforin liukenemiselta vuosikymmeniä lannoitetusta maasta ja saatiin alapuolinen runsaasti rautaa ja alumiinia sisältävä maakerros esille. Hovin kosteikko on 0,6 hehtaarin kokoinen ja sen yläpuolinen valuma-alue on kooltaan 12 hehtaaria.
Kosteikko on siis suhteessa suuri (5%) valuma-alueeseensa nähden, minkä takia veden viipymä on pitkä. Valuma-alue on täysin viljelykäytössä ja sen keskikaltevuus on 2,8%. (Puustinen ym. 2007)
Alastaron kosteikko on toteutettu vuonna 1996 massiivikaivuulla ympäristötuen erityistukirahoituksella. Kosteikko koostuu kahdesta suunnilleen samankokoisesta osasta, joissa syvemmän keskisyvyys on tulva-aikaan n. 1,25 metriä ja matalampi osa on tiheän kasvillisuuden peitossa. Kosteikon yläpuolinen valuma-alue on tasainen ja pääosin (90%) viljelykäytössä. Kosteikon koko on 0,48 hehtaaria ja sen osuus valuma-alueesta on 0,5%. (Puustinen ym. 2007)
Esimerkkikosteikkojen mitatut ainepoistumat on esitetty alapuolisessa taulukossa.
Luvut kertovat kuormitusvähenemän kiloina kosteikkohehtaaria kohden ja poistuma- prosentin. Hovin luvut ovat yhden vuoden keskiarvoja, Alastaron ja Flytträskin luvut perustuvat kahden vuoden mittauksista laskettuun keskiarvoon.
Taulukko 4. Esimerkkikosteikoiden vuotuiset ainepoistumat (Koskiaho ym. 2003, s. 95-97)
Kosteikko Kiintoaine Kokonais fosfori
- Liukoinen
fosfori Kokonaistyppi
kg/ha % kg/ha % kg/ha % kg/ha %
Hovi 24300 68% 24 62 % 1,2 27% 280 36%
Alastaro 9400 18% 8,1 7% -4,7 -20 % -255 -6%
Flytträsk 755 12% 1,6 15% 0,15 8% 42 8%
Alastaron kosteikosta on lähtenyt enemmän liukoista fosforia ja typpeä kuin mitä sinne on tullut. Tämä saattaa johtua kosteikon runsaasta kasvillisuudesta, joka on imenyt ravinteita maaperästä (Koskiaho ym. 2003).
4.3.2 Laskennalliset mallikosteikot
Kosteikon ravinteiden pidättämiskykyyn vaikuttavat kosteikon suhde yläpuoliseen valuma-alueeseen ja yläpuolisen valuma-alueen peltoisuusprosentti. Suhteellisesti tehokkainta pidättyminen on, kun yläpuolinen valuma-alue on täysin peltoa ja kosteikon suhde valuma-alueeseen on kaikkein pienin. Laskennalliset mallikosteikot eroavat toisistaan kokonsa ja yläpuolisen valuma-alueen peltoisuusprosentin mukaan.
Kaikilla valuma-alueen koko on 100 hehtaaria. Kosteikkojen koot ovat 0.3 ha, 0.5 ha, 0.7 ha, 1 ha, 1.5 ha, 2 ha, 3 ha, 5 ha, 7 ha, 10 ha, 15 ha ja 20 ha. Käytetyt peltoisuus- prosentit ovat 30%, 50%, 70% ja 100%.
Ravinteiden poistuminen arvioitiin Puustisen ym. (2007, s. 31) esittämien yhtälöiden pohjalta. Yhtälöt on saatu pohjoismaisten ja USArlaisten kosteikoiden tietojen perusteella. Ravinnepoistumia on verrattu kosteikon pinta-alan suhteeseen valuma- alueeseen ja tehty partikkelifosforin osalta potenssisovitus pisteisiin ja muiden kuormitusten suhteen lineaarinen sovitus. Yhtälöt on esitetty seuraavan sivun kuvassa, y on ravinteiden poistumisprosentti ja x on kosteikon pinta-alan ja valuma- alueen suhde.
Ravinteiden pidättyminen kosteikkoon
---Partkkefctebri __ . . Ukonen tisbri . . . .Kokonaetyppi
Kosteikon koko suhteessa valuma-alueeseen [%]
Kuva 1. Ravinteiden pidättyminen kosteikkoon (Puustinen ym. 2007, s. 31)
Yhtälöistä saadaan absoluuttiset pidättymismäärät kertomalla ne yläpuolisen valuma- alueen pellon pinta-alalla ja keskimääräisellä kuormituksella. Tässä ei oteta kantaa siihen, minkälaisia ja miten muokattuja peltoja valuma-alueella on, vaan käytetään keskimääräistä kuormitusta. Lisäksi oletetaan kaiken kuormituksen tulevan maa
taloudesta, jotta voidaan arvioida kosteikkojen tehoa nimenomaan maatalouden vesistökuormituksen vähentämisessä. Keskimääräisinä kuormituslukuina käytettiin 0,77 kg/ha partikkelifosforia, 0,44 kg/ha liukoista fosforia ja 18,3 kg/ha typpeä.
Luku 5
Vesistökuormitusta vähentävien toimenpiteiden priorisointi ja lineaarinen optimointimalli
5.1 Mallin lähtöoletukset
Optimointimalli perustuu pääasiallisesti VIHMA-aineistoon. VIHMAsta saadaan eri toimenpiteiden vaikutukset vesistökuormitukseen ja mallissa käytettävät luokittelut, esimerkiksi kaltevuusluokat. Toimenpiteen kustannuksena on toimenpiteelle maksettavan maatalouden ympäristötuen määrä. Myös muunlaisia kustannuksia, esimerkiksi viljelijälle toimenpiteestä tai sadon menetyksestä koituvia kustannuksia olisi mahdollista käyttää. Tässä tarkastellaan kuitenkin ympäristötukea ohjaus
keinona, joten käytetään sitä kustannuksena.
Laskennan kannalta on huomattava, että malli pitää yhdenvertaisina toimenpiteitä, jotka alentavat kuormitusta yhtä paljon ja ovat kustannuksiltaan samanlaiset. Jos kaksi toimenpidettä ovat VIHMAn kannalta samanlaisia ja saavat lisäksi saman verran tukea, niitä tulee tarkastella yhdessä.
Mallissa oletetaan, että kaikki tilat ovat ympäristötukikelpoisia ja ympäristötuki kattaa koko peltoalan. Tämä vastaa todellisuutta melko hyvin, sillä noin 95 % pelto
alasta on ympäristötuen piirissä. Yksinkertaistuksen ansiosta ympäristötuen lisä
toimenpiteitä tai erityistoimenpiteitä voidaan kohdistaa mille tahansa peltoalalle.
Ympäristötuen perusosa ja lisätoimenpiteiden tuki maksetaan koko tilan hehtaarien mukaan, vaikka toimenpide kohdistuisikin vain osalle peltoalasta. Koska tässä mallissa ei tarkastella yksittäisiä tiloja ja halutaan tarkastella nimenomaan tukien kohdentumista erityyppisille pelloille, tukea ajatellaan maksettavan toimenpiteen peltoalan mukaan.
Viljelijä voi valita ympäristötuen lisätoimenpiteistä haluamansa. Tässä käytettävä malli ei ota huomioon yksittäisiä viljelijöitä tai maatiloja. Usean itsenäisen ja omaa
hyötyä maksimoivan päätöksentekijän sijasta malli olettaa kaikkien toimivan yhteisen päämäärän, eli vesistökuormituksen vähentämisen eteen. Tämä tarkoittaa sitä, että valittavaan muokkaustapaan vaikuttaa vain pellon ominaisuudet, ei yksittäisen viljelijän toimeentulo. Valuma-aluetasolla tukea jaetaan saman verran, mutta se jakautuu tilatasolla eri tavalla. Käytännössä viljelijät tekevät itsenäisesti päätöksensä, ja heillä on muitakin kriteereitä kuin koko alueen vesistökuormituksen minimointi.
Sen takia mallin antamien tulosten merkitystä ja toteuttamista tarkastellaan erikseen viljelijän näkökulmasta.
Jotkin lisätoimenpiteet saattavat sulkea muita pois tilatasolla. Esimerkiksi lisätoimen
piteet "peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys tai kevennetty muokkaus" ja "peltojen tehostettu talviaikainen kasvipeitteisyys" ovat toisensa poissulkevia. Koska tarkastelutasona tässä työssä on valuma-alue eikä yksittäinen tila, optimoinnissa ei välitetä näistä rajoituksista.
Koska kaikkien tilojen oletetaan olevan mukana ympäristötukijärjestelmässä, voidaan tarkastella lisätoimenpiteitä ja erityistoimenpiteitä. Näistäkin tarkasteluun otetaan lähinnä muokkaukseen liittyvät toimenpiteet ja esimerkiksi lannoitus jätetään mallissa huomioimatta. Tämä tehdään osaksi sen takia, että VIHMA-aineistossa käsitellään vain muokkaustavan vaikutuksia pellolta tulevaan kuormitukseen. Lisäksi lannoitus
tasot ovat jo laskettu niin alas, ettei niihin voida käytännössä vaikuttaa samalla tavalla kuin muokkaustapoihin tai suojavyöhykkeiden ja kosteikkojen rakentamiseen.
5.2 Päätösmuuttujat
Päätösmuuttujina mallissa ovat pellon muokkaustapa ja rakennettavien kosteikkojen määrä. VIHMAn perusteella kuormituksen kannalta voidaan erotella seuraavat muokkaustoimenpiteet:
• Normaali syyskyntö
• Kultivointi syksyllä
• Sänkimuokkaus syksyllä
• Syysviljat
• Suorakylvö syksyllä
• Kultivointi tai sänkimuokkaus keväällä
• Suorakylvö keväällä
• Pysyvä nurmi
Näistä pysyvä nurmi ei tosiasiallisesti ole varsinainen muokkaustoimenpide, mutta
Suojavyöhykkeet perustetaan pellolle, joten ne voidaan rinnastaa muokkaus- toimenpiteisiin. Suojavyöhykettä ei ole mielekästä perustaa pellolle, jossa on pysyvä nurmi, joskin viljelykierron takia on täysin mahdollista, että jonain vuonna suoja
vyöhykkeen yläpuolella on nurmea. Viljelykierto jätetään kuitenkin huomioimatta.
Koska suojavyöhykkeen vaikutukset riippuvat yläpuolisesta pellosta, on tarpeen ottaa mukaan suojavyöhykevaihtoehto kullekin muokkaustavalle poislukien pysyvä nurmi.
Saadaan seuraavat toimenpiteet:
• Normaali syyskyntö ja suojavyöhyke
• Kultivointi syksyllä ja suojavyöhyke
• Sänkimuokkaus syksyllä ja suojavyöhyke
• Syysviljat ja suojavyöhyke
• Suorakylvö syksyllä ja suojavyöhyke
• Kultivointi tai sänkimuokkaus keväällä ja suojavyöhyke
• Suorakylvö keväällä ja suojavyöhyke
Suojavyöhykkeestä maksetaan tukea suojavyöhykkeen alan mukaan, mutta sen vaikutukset kohdistuvat suojavyöhykkeen yläpuoliselle pellolle. Vaikutukset suoja- vyöhykkeellisen pellon hehtaaria kohden saadaan suoraan VIHMAsta, mutta kustan
nuksissa täytyy yhdistää suojavyöhykkeen saama kustannus yläpuolisen pellon saamaan ympäristötukeen. Suojavyöhykkeelliselle pellolle voidaan kuitenkin laskea sen kustannukset ja vaikutukset kuormitukseen peltohehtaaria kohden, joten suoja
vyöhyke ja muokkaustapa yhdistelmät ovat mallin kannalta samanlaisia kuin muokkaustoimenpiteet. Merkitään pellolle kohdistuvan toimenpiteen pinta-alaa kullakin kaltevuusluokalla, P-luvullaja maalajilla 4'PM, jossa i viittaa edellä luetel
tuihin toimenpiteisiin, K kaltevuuslukuun, P P-lukuun ja M maalajiin. Mitään toimen
pidettä ei voi toteuttaa negatiivisen pinta-alan verran, joten xf'FM а О V/, K,P,M . Kosteikot perustetaan usein paikkaan, jossa ne eivät vie kovinkaan paljon peltoalaa.
Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että ne eivät kuluta lainkaan peltoalaa, joten niitä voidaan tarkastella erillään muista toimenpiteistä. Otetaan malliin esimerkki- kosteikkoja, joiden vaikutukset ja ominaisuudet tiedetään. Malliin otettuja kosteikkoja ei ole välttämättä mahdollista perustaa tarkasteltavana olevalle valuma- alueelle, mutta niiden avulla voidaan arvioida kosteikkojen tehokkuutta suhteessa muihin toimenpiteisiin.
Kosteikoiden osalta tehdään kaksi erillistä tarkastelua. Ensimmäisessä lasketaan kosteikoiden osuus kokonaiskustannuksista, kun kosteikolta saa rakentaa niin paljon kuin alueelle mahtuu. Käytetään tähän tarkoitukseen vain yhtä kosteikkotyyppiä, joka edustaa keskimääräistä kosteikkoa. Tämän kosteikon tiedot on esitetty alla olevassa taulukossa
Taulukko 5. Mallissa käytetyn keskimääräisen kosteikon tiedot
Merkitään perustettavien keskimääräisten kosteikkojen lukumäärää muuttujalla y.
Koska kosteikkoa ei voida perustaa vain osittain, muuttujan tulee olla positiivinen kokonaisluku y (E N. Määritetään lisäksi kosteikoille maksimimäärä peltojen pinta- alan perusteella. Koska Aurajoella on peltoalaa on n. 30 000 ha, siellä voi olla enintään 600 valuma-aluetta, joiden pinta-ala on 100 ha ja peltoisuusprosentti 50, joten y s 600. Käytännössä luku on yläkanttiin, mutta toimii hyvin ylärajana.
Toisessa tarkastelussa lasketaan, mitkä kosteikkotyypit ovat kilpailukykyisiä pelto- toimenpiteiden kanssa. Malliin otettavat kosteikkotyypit ovat hovikosteikko, alastarokosteikko ja flytträskkosteikko sekä laskennalliset mallikosteikot. Näistä tiedetään vuotuiset ainepoistumat sekä pinta-alat, joista saadaan ympäristötuen mukaiset kustannukset.
Merkitään kosteikon perustamispäätöstä binaarimuuttujalla * 6 {0,1}, jossa j viittaa kosteikon tyyppiin. Lista kosteikoista on liitteessä 3. Muuttujan arvolla 0 kyseistä kosteikkotyyppiä ei rakenneta ja arvolla 1 rakennetaan.
5.3 Toimenpiteiden tukikustannukset
Ympäristötuen määrä ei ole kaikissa tapauksissa yksiselitteistä. Esimerkiksi suojavyöhykkeestä saatava reaalinen tuki voi vaihdella tapauskohtaisesti. Tuelle on kuitenkin määritelty maksimitasot. Tässä työssä käytetään näitä maksimitasoja.
Tällöin voidaan olla varmoja siitä, että toimenpiteet saadaan toteutettua annetulla budjetilla ja että mallin laskemat minimikustannukset eivät ole oikeasti suuremmat.
Perinteisin ja yleisin muokkaustapa on normaali syyskyntö. Se ei mahdollista muokkaukseen liittyviä lisätoimenpiteitä, joten sillä tavalla muokatun peltoalan voidaan ajatella saavan vain perustuen. Oletetaan lisäksi, että tilat ovat lähinnä kasvinviljelytiloja, jolloin tuki on 93€.
Ympäristötuen lisätoimenpide "Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys tai kevennetty muokkaus" edellyttää, että 30% tukikelpoisesta pinta-alasta on pidettävä kasvukauden ulkopuolella kasvien tai kasvijätteiden peittämänä tai hyväksytysti kevennetysti
syysviljat toteuttavat nämä ehdot. Lisätoimenpiteestä saatava tuki on ll€/ha, joten kokonaistueksi tulee 104€.
Lisätoimenpide "Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys" edellyttää, että vähintään 30% pinta-alasta on pidettävä kasvuston tai sängen peittämänä kasvukauden ulkopuolella. "Peltojen tehostettu talviaikainen kasvipeitteisyys" -lisätoimenpiteen edellyttämä pinta-ala on 50%, muuten ehdot ovat samat (Maaseutuvirasto 2007b).
Kultivointi ja sänkimuokkaus keväällä samoin kuin suorakylvö täyttävät nämä ehdot.
Lisätoimenpiteestä maksetaan 30€/ha tai tehostetusta versiosta 45€/ha. Lasketaan suuremman tuen mukaan, koska mallin tapauksessa tukeen kuuluvasta pinta-alasta 100% on kasvipeitteisenä kasvukauden ulkopuolella. Kokonaistueksi saadaan 138€/ha.
Maatilan peltojen pinta-alasta vähintään puolet on oltava nurmikasvien viljelyssä vuosittain, jotta voidaan valita lisätoimenpide "Laajaperäinen nurmituotanto". Lisäksi nurmien lannoittamiseen käytettävän typen sallittu määrä on tiukempi. Toimenpiteen voi valita ainoastaan kotieläintila, joten käytetään tässä tapauksessa perustukena 107
€/ha. Hahmotelluista toimenpiteistä pysyvä nurmi täyttää nämä ehdot. Lisätoimen
piteestä maksetaan 55 €/ha ja kokonaistueksi tulee 162€/ha.
Suojavyöhykkeen perustaminen on erityistoimenpide ("Suojavyöhykkeiden perus
taminen ja hoito"), josta maksetaan enintään 450€/ha. Suojavyöhykkeen alalta ei makseta muuta ympäristötukea. Sen yläpuolinen peltolohko saa kuitenkin normaalin ympäristötuen. Jotta suojavyöhykkeellisen pellon tuki per hehtaari saadaan laskettua, suojavyöhykkeen ja sen yläpuolisen peltolohkon tuet täytyy yhdistää.
Oletetaan että suojavyöhyke perustetaan 2,2 ha peltolohkolle, jonka vesistöön rajoittuvan sivun pituus on 120 metriä. Tämä vastaa keskimääräistä peltolohkoa.
Suojavyöhykkeen leveys on 15 metriä, joten sen alaksi saadaan 0,18 ha. Tämä osa peltolohkosta saa suojavyöhykkeen tuen 450€/ha ja loppuosa pellosta saa ympäristö
tukea muokkaustavasta riippuen. Laskemalla nämä tuet yhteen ja jakamalla pelto
lohkon alalla saadaan suoj avy öhykkeellisen pellon ympäristötuen suuruudelle arvio.
Merkitään pellolle kohdistuvan toimenpiteen kustannusta c\, jossa alaindeksi i viittaa toimenpiteeseen. Toimenpiteiden saamat tukimäärä eli mallin kannalta kustannukset on esitetty kuvassa 2.
Peltotoimenpiteiden kustannukset
93 104 122 132 138 162 164
Tukimäärä, €
Kuva 2. Peltoon kohdistuvien toimenpiteiden kustannukset
Monivaikutteisen kosteikon hoitoon on mahdollista saada erityistukea 450 €/ha.
Lisäksi kosteikon perustamiseen on mahdollista saada ei-tuotannollisten investointien tukea enintään 4000€/kosteikko ha. Jaetaan investointi kymmenen vuoden ajalle, jolloin kosteikon tueksi saadaan 850€/ha. Lasketaan tämän avulla eri
kosteikkotyyppien kustannukset.
Flytträskkosteikko on pinta-alaltaan sen verran suuri, että tuki nousisi epäuskottavalle tasolle. Lisäksi kosteikko on perustettu patoamalla valmiiksi soveliaaseen alueeseen, eli perustuskustannukset ovat olleet pienet verrattuna kokoon. Arvioidaan perustamis
kustannuksiksi 5000 € ja vuotuisiksi hoitokustannuksiksi 3000 €. Jakamalla investointi kymmenelle vuodelle ja lisäämällä hoitotuki saadaan vuotuiseksi tueksi 3500 €.
Merkitään kosteikon kustannusta c), jossa alaindeksi j viittaa kosteikkotyyppiin.
Kosteikkojen kustannukset on esitetty liitteessä 3.
5.4 Toimenpiteiden vaikutukset
VI HM An aineistosta saadaan selville, kuinka paljon eri muokkaustavoilla erityyppisistä pelloista valuu kiintoainesta, partikkelifosforia, liukoista fosforia ja typpeä. Kuormitus voi riippua kaltevuudesta, P-luvusta ja maalajista. Partikkeli-
Suojavyöhykkeiden vaikutus riippuu sen yläpuolisen pellon muokkaustavasta.
Intensiivisesti muokatulta pellolta valuu enemmän kiintoainesta ja suojavyöhyke pidättää sitä enemmän. Suojavyöhykkeen vaikutukset ovat hehtaarikohtaisia olettamalla, että suojavyöhyke perustetaan 2,2 hehtaarin peltolohkolle ja on pituudeltaan 120 metriä ja leveydeltään 15 metriä. Kuormitus on tämän jälkeen suhteutettu koko pinta-alaa kohden. Merkitään partikkelifosforin kuormitusta eri toimenpiteiden pelloilla a*™, liukoisen fosforin osalta " ja typen osalta
aTMNjj • Kokonaisfosforin kuormitusta voidaan arvioida laskemalla partikkelifosfori
ja liukoinen fosfori yhteen: .
Kosteikon vaikutus riippuu sen koosta verrattuna yläpuoliseen valuma-alueeseen ja siitä, kuinka paljon peltoa sen yläpuolisella valuma-alueella on. Hovikosteikosta, alastarokosteikosta ja flytträskkosteikosta on saatavilla suoraan tieto niiden kuormitusta vähentävästä vaikutuksesta kosteikkohehtaaria kohti (Taulukko 4).
Kertomalla nämä luvut kosteikon pinta-alalla, saadaan alla olevan taulukon kuormitusvähennykset tai alastarokosteikon kohdalla mahdolliset lisäkuormitukset.
P-luku ja maalaji ja typpikuormitukseen vaikuttaa ainoastaan maalaji. Pelloilta tuleva kuormitus eri muokkaustavoilla saadaan VIHMA-aineistosta.
Taulukko 6. Kuormituksen väheneminen esimerkkikosteikoissa
Kosteikko Kokonaisfosfori kg
Liukoinen fosfori kg
Kokonaistyppi kg
Hovikosteikko 14,4 0,72 168
Alastarokosteikko 3,89 -2,26 -122,16
Flytträskkosteikko 96 18 2520
Laskennallisille kosteikoilla täytyy käyttää laskennallista vähennysarvoa. Veden ravinnepitoisuus vaihtelee vuoden mittaan, mikä vaikuttaa kosteikon tehoon.
Käytetään keskimääräistä kuormitusta referenssitasona. Kaikkien kosteikkotyyppien vaikutukset vesistökuormitukseen on esitetty liitteessä 3.
Merkitään kosteikkojen kuormituksen muutosta app,kj partikkelifosforin tapauksessa, aim,k,j liukoisen fosforin tapauksessa ja ат<яы,кj typen tapauksessa. Lasketaan kokonaisfosforin muutos liukoisen ja partikkelifosforin muutosten summana:
aTolP,k,j = aPP,k,j + QDRPJcJ ■
5.5 Kohdefunktio
Kohdefunktioksi on kolme ehdokastyyppiä, riippuen halutusta tarkastelusta.
Optimoinnissa voidaan
1) minimoida kustannuksia, kun rajoituksena on kuormituksen tavoitetaso kullekin kuormitukselle,
2) minimoida yksittäistä kuormittavaa tekijää,
3) minimoida kokonaiskuormitusta, kun käytettävissä on määrätty budjetti.
Ensimmäisessä tapauksessa määritetään kullekin kuormitukselle haluttu tavoitetasoja asetetaan ne rajoituksiksi. Kohdefunktiona on toimenpiteiden saaman ympäristötuen summa, joka halutaan minimoida:
min +ckyy tai
41 " ¡.K,PM
Toisessa tapauksessa minimoidaan jotain kuormituksista, esimerkiksi partikkeli- fosforia:
min +W -ai +2<.„лЛ.
Rajoituksena toimii käytettävissä oleva ympäristötuki ja muiden kuormitusten tavoitetasot.
Kolmannessa tapauksessa pyritään saamaan eri kuormitukset jollain tavalla yhteis
mitallisiksi. Tällöin tulisi määrittää esimerkiksi kuinka paljon fosforia tulisi vähentää, jotta vaikutus olisi sama kuin typpikilon vähentämisellä. Tähän on kehitetty useita menetelmiä, mutta pitäydytään tässä työssä yksittäisten kuormitusten tarkastelussa ja
mitallisiksi. Tällöin tulisi määrittää esimerkiksi kuinka paljon fosforia tulisi vähentää, jotta vaikutus olisi sama kuin typpikilon vähentämisellä. Tähän on kehitetty useita menetelmiä, mutta pitäydytään tässä työssä yksittäisten kuormitusten tarkastelussa ja