Syvien maakerrosten hiilitutkimus etenee

14.9.2020

Helsingin yliopiston tutkijat Oona Uhlgren, Niina Ruoho ja Anna-Reetta Salonen kertovat tässä kirjoituksessa, mitä työvaiheita vaaditaan, ennen kuin päästään määrittämään syvien maanäytteiden eri kerrosten hiilipitoisuutta. SOK:n rahoituksella otettiin syksyllä 2019 metrin maanäytteet kolmeltakymmeneltä peltolohkolta. Näytteet puretaan ja analysoidaan vuoden 2020 aikana. Maanäytteistä saadaan arvokasta tietoa maaperän syvempien kerrosten hiilivarastosta. Tavallisesti peltomaan maanäytteitä otetaan ja analysoidaan vain noin 20 cm:n syvyisestä muokkauskerroksesta.

Kolmeltakymmeneltä Carbon Action – hiilitilalta otetut maanäytteet käsitellään Helsingin yliopiston Viikin kampuksella. Näytteitä on sekä peltolohkoilta, joilla hiilivarastoa pyritään kasvattamaan erilaisin viljelymenetelmin, että vertailukohtana toimivilta tavanomaisesti viljellyiltä lohkoilta.  

Maaperän olosuhteet muuttuvat syvyyden mukana, ja maaprofiilin ominaisuuksien selvittämiseksi metrin syvyinen näyteputki leikataan 10 cm:n pituisiksi palasiksi. Putkien leikkaaminen sujuu kätevästi tarkoitusta varten valmistetulla telineellä ja pyörösahalla (Kuva 1) jonka jälkeen maanäytteet erotellaan lastaa apuna käyttäen (Kuva 2). 

Kuva 1. Telineeseen kiinniteety putki leikataan sirkkelillä 10 cm:n palasiksi.
Kuva 2. 10 cm pätkiin pyörösahalla leikatut, maanäytteen sisältämät putkenpalat erotellaan lastaa apuna käyttäen.

Näyteputken leikkaamisen jälkeen päästään tarkastelemaan 10 cm:n maanäytepaloja (Kuvat 3-6).  Kunkin 10 cm maanäytteen tiheys ja hiilipitoisuus määritetään myöhemmin pellon hiilivaraston muutoksen arvioimista varten. Näytepaloista otetaan myös osanäytteitä  muita tutkimuksia, kuten mikrobiyhteisöjen rakennetta koskevia kokeita, varten. Näytteiden käsittelyn aikana havainnoidaan maan ominaisuuksia kuten maanäytteen väriä, maan mururakennetta, mahdollisia horisontin muutoksia ja juurten kasvusyvyyttä.

Kuva 3. Näytteen irrottaminen putkesta on toisinaan haastava työvaihe, erityisesti tiiviiden pohjamaiden kohdalla.
Kuva 4. Näytteen käsittelyä
Kuva 5. Maasta erotetaan osanäytteitä.
Kuva 6. Havaintojen kirjausta.

Metrin syvyyteen asti ulottuvista näytteistä löytyy usein mielenkiintoisia kerrostumia. Havaittavissa voi olla esimerkiksi eri värisiä ja partikkelikooltaan vaihtelevia kerroksia (Kuva 7). Maanäytteen värin perusteella voidaan arvioida esimerkiksi paikallisia happiolosuhteita, sillä maan sisältämien rautayhdisteiden reagoiminen hapen kanssa on havaittavissa oranssina värinmuodostuksena. Muokkauskerros taas on suuremmasta orgaanisen aineksen pitoisuudesta johtuen väriltään usein huomattavasti syvempiä kerroksia tummempaa.

Kuva 7. Maanäytteet eivät suinkaan ole tasalaatuista maamassaa, vaan niistä löytyy erilaisia jääkauden sulamisvaiheessa muodostuneita kerroksia.

Maan hiili- ja typpipitoisuuden mittaamista varten näytteitä ilmakuivataan 30 °C:ssa viikon ajan. Tätä korkeampi lämpötila voisi yhdessä hiilen kanssa saada mitattavan typen haihtumaan. Kuivauksen jälkeen maa jauhetaan ja seulotaan, jotta analysoitava näyte olisi mahdollisimman tasalaatuinen (Kuva 8). CN-analysaattori polttaa näytteen korkeassa lämpötilassa, jolloin orgaaninen hiili palaa hiilidioksidiksi ja typpiyhdisteet typpikaasuiksi. Hiili- ja typpipitoisuus voidaan laskea näiden näytteestä vapautuvien kaasujen perusteella.

Kuva 8. Ennen maan hiilipitoisuuden mittausta ilmakuivattu maanäyte jauhetaan huhmareessa.

Arvokkaita analysointituloksia tullaan käyttämään samaan aikaan etenevän maaperän hiilivaraston muutosten todentamisjärjestelmän kehityksessä. Analysoinnista vastaa yliopistotutkija Jussi Heinosalo ja niitä jatketaan SOK rahoituksella vuoden 2021 aikana.

Kirjoittajat Oona Uhlgren, Niina Ruoho ja Anna-Reetta Salonen ovat Helsingin yliopiston Maaperä- ja ympäristötieteen tutkijoita. Kuvat kirjoittajien.  

Lue myös nämä

Carbon Action Klubi on avattu!

uutinen

Carbon Action hiilitilat: Millola Carbolla on asiaa -podcast

Tilaesittelyt

Harvinaista tietoa syvältä peltomaasta: Carbon Action -yhteistyö jatkuu SOK:n, BSAG:n ja Helsingin yliopiston välillä

uutinen

Gofore ja BSAG aloittavat yhteistyön – digitalisaation avulla lisävauhtia uudistavaan maatalouteen

uutinen

Agrometsätalouden monet mahdollisuudet

blogi