Työ jakautuu aihealueen esittelyyn, mallin rakentamiseen, tulosten esittelyyn, tulosten luotettavuuden arviointiin ja tulosten perusteella vedettäviin johtopäätöksiin.
Aluksi esitellään mallin kannalta oleelliset taustatiedot, kuten ympäristötuki, vesistökuormituksen vähentämiseen tähtäävät toimenpiteet, tarkasteltava Aurajoen valuma-alue ja käytettävä aineisto. Näiden pohjalta rakennetaan lineaarinen malli kuvaamaan kuormituksen ja kustannuksen riippuvuutta toteutettavista toimenpiteistä ja määritellään mallin rajoitukset. Mallin perusteella lasketaan eri kriteerien suhteen optimaaliset toimenpiteet ja esitellään tulokset, joiden käyttökelpoisuutta ja luotettavuutta arvioidaan, mietitään mitä tuloksista seuraa ja miten tulosten esittämät toimenpiteet voitaisiin käytännössä toteuttaa.
Luku 2
Maatalouden vesistökuormitus ja sen vähentäminen
2.1 Maatalouden vesistökuormituksen aiempi mallintaminen
Maatalouden vesistökuormituksen mallit eroavat toisistaan mm. tavoitteidensa, tarkasteltavan alueen skaalan, mukaan otettujen toimenpiteiden ja mallinnettavan kuormituksen perusteella. Tässä tarkastellaan esimerkkejä maatalouden vesistö
kuormitukseen liittyvistä malleista.
Payraudeaun ym. (2004) mukaan maatalouden ympäristövaikutusten määrittämiseen käytetään useita erilaisia menetelmiä, kuten elinkaarianalyysiä, lineaarista ohjelmointia ja riskianalyysiä. Esimerkiksi Meyer-Aurich (2003) tutkii talouden ja ympäristön vuorovaikutusta maataloudessa lineaarista optimointia hyödyntävän mallin avulla ja Makowski ym. (1999) soveltaa sekalukuohjelmointia lähes optimaalisen ratkaisun etsimiseen maanviljelyn suunnittelussa Hollannissa. Usein maatalouden kuormitukset arvioidaan jonkin mallin avulla, joka ottaa huomioon valunnan ja peltojen ominaisuudet. Esimerkiksi EPIC on Yhdysvalloissa kehitetty malli eroosion vaikutuksesta sadon tuottavuuteen (Williams 1990). Sen avulla on tutkittu mm. taloudellisten ohjauskeinojen vaikutusta hajakuormitukseen lineaarista optimointia soveltamalla (Taylor ym. 1992) ja vertailtu kolmen maatalouden ohjauskeinon vaikutuksia typpikuormitukseen ja maanviljelijöiden toimeentuloon monitavoiteoptimoinnin avulla (Semaan ym. 2004).
Skenaarioiden avulla on tutkittu laajoja kokonaisuuksia ja alueita. Vatn ym. (2006) arvioi ympäristöpoliittisten skenaarioiden vaikutuksia Norjan maatalouteen.
Huomioon otetaan mm. viljelijän päätöksenteko, peltojen muokkaustavat, poliittiset rajoitteet ja vesistökuormitus. Lacroix ym. (2005) tutkii viljelytoimenpiteiden vaikutuksia satoon ja vesistökuormitukseen erilaisissa ilmastoskenaarioissa. Pacini
ym. (2002) käyttää lineaarista ohjelmointia erilaisten maatalouspolitiikan skenaarioiden arvioinnissa ympäristövaikutusten kannalta EU:n alueella.
Vesistökuormitusta voidaan vähentää useilla toimenpiteillä. Doering ym. (1999) tarkastelee lannoituksen ja kosteikkojen kustannustehokkuutta typpikuormituksen vähentämisessä. Braden ym. (1989) ottaa kuormituksen vähentämisen lisäksi huomioon ravinteiden pidättämisen. Luo ym. (2006) tarkastelee eroosion hillitsemistä veden laadun kaupalla (water quality trading) käyttämällä simulointia ja optimointimalleja.
2.2 Peltotoimenpiteet
Peltoa voidaan muokata usealla tavalla. Perinteisin muokkaustapa on kyntäminen syksyllä. Normaali syyskyntö on intensiivisin muokkausmenetelmä, joka altistaa maata eniten eroosiolle. Kevyempiä muokkaustapoja ovat kultivointi ja sänki- muokkaus. Nykyään on yleistynyt myös suorakylvö, jossa kylväminen tapahtuu suoraan muokkaamattomaan maahan erityisen suorakylvökoneen avulla. Vähiten eroosiota aiheuttava vaihtoehto on pysyvä nurmipeitteisyys. Eroosio on sitä suurempi, mitä kaltevammasta pellosta on kyse. Kaltevuuden lisäksi vaikuttaa myös maalaji.
Savimaat ovat herkempiä eroosiolle kuin hiesu- tai hietamaat. (Puustinen ym. 2005).
Kiintoaineen mukana pellolta valuu vesistöön partikkelifosforia. Eroosio ja partikkelifosforikuormitus käyttäytyvät siksi samalla tavalla. Jyrkät kynnetyt savimaat aiheuttavat suurimman partikkelifosforikuormituksen, kun taas loivilla mailla kuormitus on vähäistä. (Puustinen ym. 2005).
Fosforia voi liueta veteen ja kulkeutua liukoisessa muodossa vesistöön. Tähän vaikuttaa erityisesti pellon fosforipitoisuus eli P-luku. Useita peltoja on muutamien viime vuosikymmenien aikana lannoitettu fosforin suhteen ylen määrin, jolloin pellon P-luku on noussut. Korkean P-luvun pelloilta valuu enemmän liukoista fosforia vesistöön kuin P-luvultaan matalilta pelloilta (Ekholm 2000). Toisin kuin partikkeli- fosforin tapauksessa, muokkaustavan keventäminen pääsääntöisesti lisää liukoisen fosforin kulkeutumista vesistöön (Puustinen ym. 2005). Pellon fosforipitoisuutta voidaan pitkällä aikavälillä laskea tiukennetulla lannoituksella ja näin vähentää liukoisen fosforin kuormitusta (Ekholm 2000). P-luvun kompensaatiota ei oteta kuitenkaan tässä työssä huomioon.
Maatalous aiheuttaa myös typpikuormitusta vesistöihin. Typen kulkeutumiseen vaikuttaa eniten maalaji ja muokkaustapa. Peltojen kaltevuudella ei ole suurta merkitystä. Kevyempi muokkaustapa pääsääntöisesti keventää myös typpikuormitusta
(Koskiaho ym. 2002). Typpikuormitusta saadaan siis yleensä vähennettyä samalla kun vähennetään partikkelifosforikuormitusta.
2.3 Suojavyöhykkeet
Suojavyöhykkeet ovat maakaistaleita, jotka sijaitsevat vesistön ja pellon välissä. Ne ovat pysyvästi kasvipeitteisiä ja niitä ei lannoiteta. Suojavyöhykkeen tarkoitus on vähentää eroosiota ja ravinteiden kulkeutumista pelloilta vesiin. Niillä on myös myönteisiä vaikutuksia maisemaan ja luonnon monimuotoisuuteen. (MMM 2007c).
Suojavyöhykkeet vähentävät tehokkaasti pelloilta huuhtoutuvan maa-aineksen pääsyä veteen asti ja täten maatalouden vesistökuormitusta. Ne ovat erityisen hyödyllisiä jyrkillä pelloilla tai tulvan aikaan veden alle jäävillä pelloilla, koska ne sitovat
kiintoainesta. (MMM 2007c).
2.4 Kosteikot
Kosteikolla tarkoitetaan ojan, puron, joen tai muun vesistön osaaja sen ranta-aluetta, joka suuren osan vuodesta on veden peitossa ja muunkin ajan pysyy kosteana (MMM 2007b). Kosteikkoja perustetaan useimmiten vesienhoidollisista syistä, mutta niillä on runsaasti positiivia vaikutuksia esimerkiksi luonnon monimuotoisuuteen ja maisemaan. Kosteikolla voidaan vähentää vesistöjen fosfori-ja typpikuormitusta.
Useiden järvien pintaa on aikoinaan laskettu, jotta saataisiin lisää viljelyalaa.
Samoista syistä luonnonuomissa ja vesistöissä olleita kosteikkoja on kuivatettu (MMM 2007b). Uomien varressa voi olla useita hyviä paikkoja kosteikkoa varten.
Kosteikon vedenpuhdistusmekanismit ovat kiintoaineksen laskeutuminen, liuenneen fosforin adsorptio, typen denitrifikaatio ja ravinteiden biologinen kulutus. Ravinteet jäävät pääsääntöisesti kosteikkoon, paitsi typen denitrifikaation tapauksessa, jossa typpi poistuu ilmakehään. Mekanismeille on tärkeää veden pitkä viipymä. (Puustinen et ai. 2007).
Koska valtaosa pelloilta tulevasta fosforista on sitoutunut kiintoainekseen, on sen laskeutuminen eli sedimentaatio tärkeä puhdistusmekanismi. Pidempi veden viipymä edistää sedimentaatiota. Myös kosteikon kasvillisuus pidättää jonkin verran kiintoainesta. Ravinteet jäävät kosteikkoon, joten poikkeuksellisen suurissa virtaama- tapauksissa ravinteet voivat lähteä uudelleen liikkeelle. (Puustinen et ai. 2007)
aineksen ja kosteikkoon tulevan veden DRP-pitoisuuksista. Kun veden DRP-pitoituus ylittää maa-ainekselle ominaisen fosforin tasapainopitoisuuden fosforia pidättyy.
Adsorptioon vaikuttaa maa-aineksessa olevan vapaan fosforilla kyllästymättömän raudan ja alumiinin määrä ja kosteikon happitilanne. Adsorptio toimii parhaiten hapellisissa olosuhteissa. Hapettomuuden vallitessa maaperän rautaoksideista alkaa vapautua fosforia. Koska raudan ja alumiinin määrä kosteikossa on rajallinen, fosforin pidättyminen adsorption kautta heikkenee kosteikon iän kasvaessa.
(Puustinen et ai. 2007)
Nitraattityppeä pelkistyy mikrobitoiminnan kautta kaasumaiseen muotoon, joka poistuu ilmakehään. Tätä kutsutaan typen denitrifikaatioksi. Se on kosteikon merkittävin typenpoistoprosessi. Sen teho ei periaatteessa heikkene kosteikon iän myötä, sillä typpi poistuu kosteikosta pysyvästi, eikä jää kosteikkoon, kuten fosfori adsorptiossa. Denitrifikaatio on tehokkaimmillaan hapettomissa ja lämpimissä olosuhteissa ja kun tulevan veden nitraattitypen pitoisuus on suuri. (Puustinen et ai.
2007)
Kasvillisuus käyttää ravinteita varsinkin kasvukauden aikana, mutta ravinteita vapautuu takaisin veteen lakastumis- ja hajoamisvaiheen aikana. Netto tasoltaan ravinteiden biologinen kulutus ei ole kovin suuri. Kasvillisuuden kautta tapahtuvaa ravinteiden ottoa voidaan tehostaa niittämällä ja poistamalla kosteikon kasvillisuutta säännöllisesti. Vesiensuojelun karmalta kasvillisuuden tärkein ominaisuus on suoran ravinteiden oton sijaan tukea muita mekanismeja. Esimerkiksi tiheä kaislikko siivilöi kiintoainesta läpivirtaavasta vedestä ja korkeat järviruo'ot tuottavat pohjalle juuristonsa kautta fosforin pidättymiselle tärkeää happea. (Puustinen et ai. 2007)
Luku 3
Maatalouden
ympäristötukij ärj estelmä
3.1 Ympäristötuen historia
Maatalouden ja ympäristön suhde on muuttunut viime vuosikymmenien aikana (Aakkula ym. 2006). 1970-luvulla vesistöjen pilaantumisesta syytettiin lähinnä yhdyskuntia ja teollisuuslaitoksia. Maatalouden ja ympäristön suhdetta pidettiin ongelmattomana, vaikka maataloudessa oltiin ruvettu käyttämään enenevissä määrin kasvinsuojeluaineita ja lannoitteita. Maatalous nähtiin ympäristövaroja kestävästi käyttävänä elinkeinona eikä siihen kohdistunut ympäristöpoliittisia vaateita (Aakkula ym. 2006).
1980-luvulla myös maataloutta ryhdyttiin pitämään vesistöjen yhtenä kuormittajana.
Tuolloin perustetun ympäristöministeriön laatimassa vuoteen 1995 yltävässä vesien
suojelun tavoiteohjelmassa maatalouden vaadittiin vähentävän vesistökuormitustaan tasavertaisesti teollisuuden ja yhdyskuntien kanssa ja fosforin osalta vähentämis
tavoite oli jopa 50% (Ympäristöministeriö 1988). Maatalouspolitiikan toimijat eivät hyväksyneet uusia tavoitteita, vaan korostivat teollisuuden ja yhdyskuntien maa
taloutta suurempaa merkitystä vesistöjen tilaan ja vaativat lisätutkimusta maatalouden osuudesta vesistökuormitukseen (Aakkula ym. 2006). Tutkimusta varten perustettiin maatalous- ja vesientila -tutkimusohjelma, jonka johtopäätökset vahvistivat käsitystä siitä, että maatalouden osuus vesistökuormituksesta on suurempi kuin teollisuuden ja yhdyskuntien yhteenlaskettu osuus (Rekolainen ym. 1992). Tämän seurauksena ryhdyttiin maataloudessakin hajoittamaan ympäristöpolitiikkaa. Uusia keinoja, esimerkiksi taloudellista ohjausta, ei kuitenkaan tullut mukaan, vaan viljelijää ohjattiin suosittelemalla hyviä viljelykäytäntöjä (Aakkula ym. 2006).
Maatalouden tukijärjestelmä sai uusia piirteitä, kun Suomi liittyi Euroopan Unioniin vuonna 1995. EU:n yhteinen maatalouspolitiikka (CAP) asetti väljät ja laadulliset kriteerit maatalouden ympäristöpolitiikalle. Suomessa otettiin käyttöön maatalouden
keskityttiin lähinnä vesistöjen suojeluun. Aiemmin suositeltuja hyviä viljely
käytäntöjä pystyttiin nyt tukemaan rahallisesti. Kritiikkiä herätti toimenpiteiden riittämättömyys (Aakkula 2006). Maatalouden kokonaistuki pysyi samana, joten ympäristötuki lohkaistiin vanhoista tuotantotuista.
3.2 Tukijärjestelmän rakenne ja toimenpiteet
Suomen olosuhteissa maataloustuotteiden tuotantokustannukset nousevat suuriksi verrattuna niistä saatuihin myyntituloihin. Maataloustukien avulla halutaan turvata ruoantuotannon omavaraisuus. Viljelijälle maksetaan suoria tulotukia jatkuvuuden ja kannattavuuden turvaamiseksi. Lisäksi maksetaan kustannusperusteisia investointi
tukia.
EU:n rahoittamia tukia ovat yhteisen maatalouspolitiikan tilatuki eli CAP-tuki (Common Agricultural Policy), luonnonhaittakorvaus eli LFA-tuki (Less Favorable Areas) ja ympäristötuki. Suomella on oikeus maksaa kansallisia tukia, joista tärkeimmät ovat Etelä-Suomen kansallinen tuki, pohjoinen tuki sekä ympäristötuen ja luonnonhaittakorvauksen kansalliset lisäosat. Ympäristötuen kansallisesta lisäosasta ollaan luopumassa.
Tärkein tukimuoto ovat tilatuet, joita maksetaan hehtaarikohtaisesti tuotannosta riippumatta. Luonnonhaittakorvauksen tarkoituksena on säilyttää maatalous elin
voimaisena huolimatta haittaavista luonnontekijöistä, kuten esimerkiksi Suomen lyhyestä kasvukaudesta. Ympäristötuen tarkoituksena on ohjata maataloutta ympäristöystävällisempään suuntaan. Ympäristötuen ehtoihin sitoudutaan useaksi vuodeksi kerrallaan.
Ympäristötuki koostuu vähimmäisvaatimuksista lannoitukselle ja kasvinsuojelu
aineiden käytölle, perustoimenpiteistä, lisätoimenpiteistä ja erityistukisopimuksista (Maaseutuvirasto 2007a). Lannoitukselle ja kasvinsuojeluaineille on määritelty rajoituksia, joita jokaisen ympäristötukeen sitoutuneen viljelijän tulee noudattaa ilman erilliskorvausta.
Perustoimenpiteet ovat pakollisia jokaiselle ympäristötukeen sitoutuneelle viljelijälle.
Ne voidaan nähdä eräänlaisena perustasona, jota täydennetään muilla toimilla. Koti
eläintiloille perustuen suuruus on 107 euroa/ha/v, ja kasviviljelytiloille 93 euroa/ha/v (Maaseutuvirasto 2007a). Perustoimenpiteet on esitetty liitteessä 1.
Erityisesti vesistöön vaikuttavia perustoimenpiteitä ovat pientareet ja suojakaistat.
Piennar on valtaojan varteen jätettävä vähintään yhden metrin levyinen monivuotisen nurmikasvillisuuden peittämä maakaistale. Piennar voi olla kolmekin metriä leveä,
jos se vesiensuojelullisesti on perusteltua. Piennarta ei lannoiteta eikä siinä käytetä kasvinsuojeluaineita, paitsi erityisistä syistä. (Maaseutuvirasto 2007a)
Suojakaista on piennarta leveämpi, vähintään keskimäärin kolme metriä leveä alue, joka perustetaan puron, järven, lammen tai talousvesikaivojen ympärillä tai meren rannalla sijaitsevalle peltolohkolle. Suojakaista voi olla enintään keskimäärin 10 metriä leveä, jos se vesiensuojelullisesti on perusteltua. Suojakaista niitetään yleensä kerran kasvukaudessa ja sitä saa laiduntaa. (Maaseutuvirasto 2007a)
Perustoimenpiteiden lisäksi viljelijät voivat valita lisätoimenpiteitä, joista maksetaan erikseen. A-ja В-tukialueella viljelijä voi valita enintään neljä lisätoimenpidettä ja C- tukialueella enintään kaksi (Maaseutuvirasto 2007a). Jotkin lisätoimenpiteistä sulkevat muita pois ja jotkin sopivat vain esimerkiksi kotieläintiloille. Lisätoimen
piteet on listattu liitteessä 2.
Tässä työssä ei keskitytä esimerkiksi lannoitukseen tai viljeltävien kasvilajien runsauteen vaan peltoihin kohdistuviin muokkaustoimenpiteisiin. Siksi tarkastellaan lähemmin muutamaa lisätoimenpidettä.
Toimenpiteet peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys ja tehostettu muokkaus, peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys ja peltojen tehostettu talviaikainen kasvipeitteisyys ovat samantyyppisiä ja niillä kaikilla pyritään estämään eroosiota. Ensimmäisessä sallitaan pellon kevyt muokkaaminen, esimerkiksi kevennetty syyssänkimuokkaus kulti- vaattorilla kertaalleen. Kaksi jälkimmäistä on mahdollista valita ainoastaan A- ja B- tukialueilla. Ne eroavat toisistaan ainoastaan vaadittavan peltoalan prosenttiosuuden suhteen. Kaikissa toimenpiteissä edellytetään kasvipeitteisyyden säilyvän kylvö- muokkaukseen asti ja toimenpidettä suositellaan kohdistettavaksi vesistöihin ja valtaojiin rajoittuville peltolohkoille. Kotieläintila ei voi valita mitään näistä toimenpiteistä. Kaikki kolme toimenpidettä ovat toisensa poissulkevia eli niistä voi valita ainoastaan yhden. (Maaseutuvirasto 2007a)
Laajaperäisessä nurmituotannossa kotieläintilalla pitää olla vähintään puolet peltoalasta nurmikasvien viljelyssä. Nurmien lannoittamiseen saa käyttää typpeä enintään 75 % "Peltokasvien lannoitus" -perustoimenpiteen mukaisista typpimääristä.
Toimenpiteen voi valita ainoastaan A- ja В-alueilla. Toimenpidettä ei voi valita yhdessä vähennetyn lannoituksen, typpilannoituksen tarkentamisen peltokasveilla tai peltojen tehostetun talviaikaisen kasvipeitteisyyden kanssa. (Maaseutuvirasto 2007a) Vesien suojelun kannalta merkittäviä erityistukisopimuksia ovat:
• Suojavyöhykkeiden perustaminen ja hoito
• Monivaikutteisen kosteikon hoito
• Lannan käytön tehostaminen
• Luonnonmukainen tuotanto
• Luonnonmukainen kotieläintuotanto
Niistä tämän työn kannalta oleellisia ovat kaksi ensimmäistä. Muita erityistuki
sopimuksia ovat:
• Perinnebiotooppinen hoito
• Luonnon ja maiseman monimuotoisuuden edistäminen
• Alkuperäiskasvien viljely
• Alkuperäisrotujen kasvattaminen
Suojavyöhykkeitä suositellaan varsinkin jyrkille pelloille, jotka viettävät valtaojaan tai vesistöön. Suojakaista ei tällaisissa tapauksissa ole riittävä pidättämään pellolta lähtenyttä maa-ainesta, vaan tarvitaan leveämpää suojavyöhykettä. Suojavyöhyke perustetaan viljelyksessä olevalle pellolle. Joissain tapauksissa mukaan voidaan ottaa myös pellon ja vesistön väliin jäävä maakaistale. Pellon ja vesistön välissä ei kuitenkaan saa olla metsää. Suojavyöhykkeen tulee olla vähintään keskimäärin 15 metriä leveä, sen vähimmäiskoko on 30 aaria ja siitä on tehtävä oma peltolohkonsa.
Sen tulee olla monivuotisen nurmikasvillisuuden peittämä ja sitä ei saa lannoittaa.
Suojavyöhykettä hoidetaan niittämällä tai laiduntamalla, mikäli siitä ei aiheudu vesiensuojelulle haittaa. (MMM 2007c)
Suojavyöhykkeen perustamisesta ja hoidosta maksetaan ympäristötukea enintään 450
€/ha. Sopimusala koostuu suojavyöhykkeestä ja sille ei makseta ympäristötuen perus- tai lisätoimenpiteiden tukea, mutta sille voidaan maksaa luonnonhaittakorvaus.
Suojavyöhykkeen yläpuolinen peltolohko saa normaalin ympäristötuen. Suoja
vyöhykkeen perustamisesta ja hoidosta solmitaan viisi- tai kymmenvuotinen sopimus.
Perustamisesta on laadittava suunnitelma ja hoidosta pidetään vapaamuotoista hoito- päiväkirjaa. (MMM 2007c)
Kosteikon hoitamiseen, esimerkiksi lietteen poistoon, rakenteiden ylläpitoon ja kasvillisuuden niittämiseen voi saada ympäristötuen erityistukea. Tuen suuruus riippuu hoidosta aiheutuvista kustannuksista ja mahdollisista tulonmenetyksistä ja on enintään 450 €/ha. Tehtävän sopimuksen kesto on viisi tai kymmenen vuotta.
Sopimukseen liitetään hoitosuunnitelma ja kosteikon hoitamisesta pidetään vapaa
muotoista hoitopäiväkiijaa. (MMM 2007b)
Kosteikon perustamista varten on erillinen ei-tuotannollisten investointien tuki.
Perustettavan kosteikon tulee sijoittua vesienhoidollisesti merkittävään paikkaan. Sen tulee olla pinta-alaltaan vähintään 0,3 haja vähintään 0,5-1% yläpuolisesta valuma- alueesta. Lisäksi yläpuolisen valuma-alueen peltoisuusprosentti tulee olla 20%.
Toteutusaikaa kosteikon perustamiseen on kaksi vuotta, erikseen hakemalla voi saada
vielä yhden lisävuoden. Kosteikon perustamisen jälkeen tulee solmia vaikutteisen kosteikon hoitamisesta erityistukisopimus. (Wallenius 2007)
moni-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-
Luvut kertovat kuormitusvähenemän kiloina kosteikkohehtaaria kohden ja poistuma-