Typen kierto ja palkokasvien viljelyn hyödyt

Kaikki maapallolla elävät olennot sisältävät typpeä. Kaikki kasvit, eläimet ja ihmiset tarvitsevat typpeä kasvuunsa. Typpi on proteiinin raaka-aine. Ihmiset saavat proteiinia kasveista ja eläimistä, esimerkiksi lihasta ja maidosta. Maidon ja lihan proteiinikin on kuitenkin peräisin kasveista, joita eläimet ovat syöneet. Ilmasta on typpeä 78 %, mutta se on hyvin reaktiokyvytöntä, jonka vuoksi kasvit eivät pysty hyödyntämään sitä suoraan. Siksi kasvit tarvitsevat apua saadakseen typpeä kasvuunsa. Tähän on monta keinoa.

Salamointi muuntaa ilmakehän typpeä sellaiseen muotoon, jota kasvit pystyvät hyödyntämään. Tätä tapahtuu kuitenkin niin vähän, että tarvitaan myös paljon muita keinoja. Palkokasveja on maailmassa yli 19 000 lajia ja niitä kaikkia yhdistää kyky sitoa ilmakehän typpeä maaperään juurinystyröissä elävien bakteerien avulla. Näitä Rhizobium-typensitojabakteereja löytyy usein luonnostaan maaperästä, josta palkokasvit löytävät ne ystävikseen. Rhizobium-bakteerit elävät symbioosissa palkokasvin kanssa, bakteerit saavat palkokasvilta hiilihydraatteja ja bakteerit antavat palkokasville typpiyhdisteitä. Tätä kutsutaan biologiseksi typensidonnaksi ja se tapahtuu ihmisen kannalta ilmaiseksi.

Ihminen on keksinyt keinon matkia typensidontaa kemiallisesti. Tällä tavoin tuotetaan teollisia typpilannoitteita, joita voidaan levittää rakeina pellolle. Tämä ei kuitenkaan ole ilmaista, sillä teollisten typpilannoitteiden tuottamiseen kuluu hyvin paljon energiaa, jonka tuottamiseen käytetään fossiilisia polttoaineita. Osa eläinten kasveista saamasta typestä päätyy lantaan, jonka kautta kasvit voivat hyödyntää sen uudelleen. Näin typpi kiertää maapallolla.

Palkokasvien hedelmä on palko ja monille tutuin palkokasvi on herne. Muita suomalaisilla pelloilla viljeltäviä palkokasveja ovat härkäpapu, valko-, kelta- ja sinilupiini, apilat ja sinimailanen. Sen lisäksi palkokasveja löytyy runsaasti luonnosta, kuten esimerkiksi hiirenvirna ja tienpientareilla haitallisesti leviävä komealupiini. Tiesitkö, että myös lakritsi ja maapähkinä ovat palkokasveja? Voit tutustua erilaisiin palkokasveihin lisää täällä.

Alla olevalla videolla Leg4Life-hankkeen tutkija Fred Stoddard kertoo palkokasvien viljelystä ja sen hyödyistä sekä palkokasvien ystävistä ja vihollisista.

Palkokasvien viljelystä on monenlaista muutakin hyötyä biologisen typensidonnan lisäksi. Palkokasvien viljely hyödyttää myös muita kasveja, sillä palkokasvit jättävät maahan ylimääräistä typpeä, jota palkokasvin jälkeen viljeltävät kasvit voivat käyttää kasvuunsa. Palkokasveilla on voimakkaat juuret, jotka jättävät koloja maahan. Tämä kuohkeuttaa maaperää lisäten sen happipitoisuutta, josta monet kasvit pitävät. Palkokasvit lisäävät luonnon monimuotoisuutta, sillä esimerkiksi pölyttäjät pitävät niiden kukista saatavasta medestä. Kaikki kasvit voivat sairastua erilaisiin tauteihin, ihan niin kuin ihmisetkin. Palkokasveilla on kuitenkin eri taudit kuin monilla muilla viljelykasveilla, kuten viljoilla. Palkokasvien taudit eivät leviä viljoihin ja viljojen taudit eivät leviä palkokasveihin. Viljojen viljely on niin yleistä, että niillä esiintyy myös paljon tauteja. Nämä taudit voivat kuitenkin vähentyä, jos välillä samalla pellolla viljelläänkin jotain muuta, kuten palkokasveja.

Viljelykasveja täytyy suojella kasvitaudeilta, tuholaisilta ja rikkakasveilta

Kasveilla esiintyy erilaisia tauteja aivan samoin kuin ihmisilläkin. Kuten ihmisillä, kasvien taudit voivat johtua viruksista, bakteereista, homeista tai sienistä. Kasvien taudit voivat levitä ilman, veden, muiden sairastuneiden kasvien, maaperän, työvälineiden ja tuhohyönteisten välityksellä.

Kasveja syövät eläimet ovat osa luonnon kiertokulkua. Viljelijä kuitenkin toivoo, että hänen kasvattamansa sato päätyisi ihmisten tai tuotanto- tai lemmikkieläinten syötäväksi, eikä tuholaiseläinten suihin. Tuholaiseläimet ovat kasveja vahingoittavia eläimiä, yleensä hyönteisiä. Ne vioittavat kasveja, jolloin niiden kasvu ja sadon laatu heikentyy. Suurin osa hyönteisistä vahingoittaa kasveja erityisesti toukkina, mutta osa myös aikuisina.

Rikkakasvit ovat sellaisia kasveja, jotka kasvavat paikoissa, joissa niiden ei haluta kasvavan. Melkein mikä tahansa kasvi voi siis olla rikkakasvi, jos se kasvaa väärässä paikassa väärään aikaan. Pelloilla rikkakasvit ovat yleensä lajeja, joita on vaikea torjua ja jotka haittaavat viljelyä esimerkiksi leviämällä tehokkaasti ja tukahduttamalla varsinaisia viljelykasveja.

Viljelykasveja voidaan suojata kasvitaudeilta, tuholaiseläimiltä ja rikkakasveilta monin eri tavoin. Viljelykierto on tärkein suojelukeino, joka auttaa torjumaan tauteja, tuholaisia ja rikkakasveja. Viljelykierto tarkoittaa maanviljelyä, jossa samalla pellolla viljeltävä kasvi vaihtuu eri vuosina. Pellolla viljellään vuorotellen esimerkiksi heinää, viljaa ja palkokasveja. Viljelykierrosta on myös monia muita hyötyjä. Viljelykierto, jossa on monia eri kasveja, hyödyttää luonnon monimuotoisuutta. Se pitää myös maaperän hyvässä kunnossa ja lisää siten viljelykasvien satoa. Viljelykiertoa kannattaa noudattaa myös kasvimaalla.

Maan muokkaamisella voidaan hävittää rikkakasveja, jotka ovat ehtineet kasvamaan taimiksi. Samaan aikaan pääviljelykasvin kanssa samalla pellolla voidaan kasvattaa myös toista viljelykasvia aluskasvina. Aluskasvi jatkaa kasvua pääviljelykasvin sadonkorjuun jälkeen. Aluskasvin kasvusto peittää alleen rikkakasvit ja tukahduttaa ne. Aluskasvit myös ehkäisevät eroosiota ja ottavat talteen ravinteita, kuten typpeä ja fosforia, ja ehkäisevät niiden huuhtoutumista vesistöihin.

Jos viljelykierrosta, maan muokkaamisesta ja aluskasvien viljelystä huolimatta pellolla esiintyy kasvitauteja, tuholaisia ja rikkakasveja, niiltä voidaan yrittää vielä suojautua biologisella torjunnalla tai kasvinsuojeluaineilla. Biologinen torjunta tarkoittaa kasvitautien, tuholaiseläinten tai rikkakasvien torjuntaa muiden eliöiden avulla. Biologisessa torjunnassa hyödynnetään yleensä erilaisia mikro-organismeja tai hyönteisiä. Voit lukea näistä lisää viljelykasvien ystäviä koskevasta infokortista. Biologisessa torjunnassa joko lisätään kasvustoon suoraan hyödyllisiä eliöitä, jotka torjuvat tauteja, tuholaisia ja rikkakasveja, tai parannetaan niiden elinolosuhteita pellolla, jolloin toivotaan niiden lisääntyvän luontaisesti. Erilaisilla feromoniansoilla voidaan myös torjua biologisesti tuhohyönteisiä. Esimerkiksi herneen tuholaisista hernekääriäisiä, omenan tuholaisista omenakääriäisiä ja kuusen tuholaisista kirjanpainajaa voidaan torjua feromoniansojen avulla. Biologisen torjunnan etuna on se, että sen käyttö ei yleensä aiheuta varoaikoja sadon käyttöön tai kasvustossa liikkumiseen. Biologisen torjunnan heikkous on se, että se on yleensä hyvin olosuhdeherkkää, joten viljelijä ei voi olla aina täysin varma toimiiko biologinen torjunta vai ei.

Kemiallisessa torjunnassa kasvinsuojeluaine ruiskutetaan pellolla kasvustoon, jolloin se tuhoaa rikkakasvit, tuhoeläimet tai estää kasvitautien esiintymistä. Viljelyssä voidaan käyttää myös peitattua siementä, joka tarkoittaa, että pellolle kylvettävät siemenet on käsitelty aineella, joka tuhoaa sienitauteja tai tuhohyönteisiä. Kasvinsuojeluaineiden käyttö on tarkkaan säädeltyä ja maataloudessa niiden käyttöä varten tulee suorittaa maksullinen kasvinsuojelututkinto. Tutkinto tulee uusia viiden vuoden välein. Tutkinnon avulla pyritään varmistamaan kasvinsuojeluaineiden käyttö ohjeiden ja säädösten mukaisesti ja siten minimoimaan niiden haitat ympäristölle ja terveydelle.

Suomessa käytetään hyvin vähän kasvinsuojeluaineita. Vuonna 2018 Suomessa käytettiin kasvinsuojeluaineita Euroopan maista kolmanneksi vähiten hehtaaria kohden. Kasvinsuojeluaineita käytettiin tällöin Suomessa keskimäärin 0,6 kg/hehtaari, kun taas esimerkiksi Kyproksella niitä käytettiin 9,0 kg/hehtaari, Alankomaissa 5,1 kg/hehtaari ja Ranskassa 2,9 kg/hehtaari. Voit lukea tästä lisää ja katsoa viimeisimmät tilastot täältä.

Viljelykasveilla on luonnossa lukuisia ystäviä

Viljelijän kannattaa huolehtia luonnon monimuotoisuudesta, sillä siitä on hyötyä pelloilla. Viljelykasveilla onkin luonnossa lukuisia ystäviä, jotka parantavat kasvien satoa ja sadon laatua, torjuvat kasvitauteja ja tuhoeläimiä ja auttavat kasvia ottamaan vettä ja ravinteita tehokkaammin.

Pölyttäjät ovat hyönteisiä, jotka kukan mettä imiessään tärisyttävät kukkaa niin, että se pölyttyy. Pölyttäjät myös kuljettavat siitepölyä kukasta toiseen, jolloin tapahtuu ristipölytystä. Isot, tuoksuvat ja värikkäät kukat houkuttelevat pölyttäjiä erityisen tehokkaasti. Valtaosa kasveista hyötyy hyönteispölytyksestä. Mustikasta ja puolukasta ei saada satoa lainkaan ilman pölyttäjiä. Mansikka, omena, herukat ja vadelma voivat pölyttyä ilman hyönteisiä, mutta sadosta tulee suurempi pölyttäjien tekemän ristipölytyksen ansiosta. Esimerkiksi mansikoiden maku paranee pölyttäjien ansiosta, sillä hyönteispölytys lisää niiden sokeripitoisuutta. Parhaita pölyttäjiä ovat kimalaiset, mehiläiset, perhoset, kukkakärpäset, monet kovakuoriaiset ja kärpäset. Voit tehdä oman pörriäistekosi pölyttäjien hyväksi esimerkiksi istuttamalla pölyttäjäystävällisiä kasveja, rakentamalla hyönteishotellin ja jättämällä nurmikon leikkaamatta. Katso lisää vinkkejä hyviin pörriäistekohin täältä. Voit myös testata tietosi pölyttäjistä täällä – mitä menetämme jos menetämme pölyttäjät?

Kasveja suojelevat hyönteiset ovat joko petoja tai loisia. Petohyönteiset syövät aikuisia tuhohyönteisiä tai niiden toukkia tai munia. Loiset puolestaan munivat joko tuhohyönteisiin tai niiden käyttämiin ravintokasveihin ja loisimalla heikentävät tuhohyönteisten elinmahdollisuuksia. Luonnossa esiintyy runsaasti kasveja suojelevia hyönteisiä. Osaa niistä pystytään varta vasten kasvattamaan tuhohyönteisten torjuntaa varten. Esimerkiksi leppäkertut, kirvasääski ja harsokorennot syövät kirvoja. Loispistiäisiä hyödynnetään tuhoamaan kirvoja ja jauhiaisia. Petopunkit syövät ripsiäisiä, jauhiaisia, vihannes- ja mansikkapunkkeja ja harsosääskiä. Voit lukea lisää Suomessa elävistä hyödyllisistä ja haitallisista ötököistä täältä.

Hyödyllisiin mikrobeihin kuuluu lukuisia sieniä, arkkeja ja bakteereja. Rhizobium-typensitojabakteerit elävät symbioosissa palkokasvien kanssa ja muodostavat palkokasvien juuriin juurinystyröitä. Palkokasvien biologinen typensidonta tapahtuu Rhizobium-bakteerien avulla. Pseudomonas-suvun bakteerit sisältävät sekä hyödyllisiä että haitallisia lajeja. Monet maaperän Pseudomonas-bakteerit ovat kasveille hyödyllisiä, sillä ne auttavat kasveja ravinteidenotossa, edistävät kasvien kasvua ja estävät tuhohyönteisten ja kasvitautien leviämistä. Gliocladium-sientä voidaan hyödyntää kasvitautien torjunnassa. Maaperässä se estää haitallisten mikrobien pääsyn kasvin juuriin ja heikentää patogeenien kasvua esimerkiksi kasvattamalla rihmastoa niiden ympärille ja tuottamalla mikrobeille haitallisia entsyymejä. Gliocladium-sienen ja mehiläisten avulla voidaan torjua myös harmaahometta mansikoista. Gliocladium-sienen rihmastoa ja itiöitä laitetaan mehiläispesiin ja mehiläiset levittävät sen mansikoihin kerätessään niistä mettä. Mykorritsa eli sienijuuri on kasvien juuren ja sienen muodostama kokonaisuus. Sienet ja kasvit elävät sienijuuressa symbioosissa. Sienijuuren kautta kasvit saavat maaperästä paremmin vettä ja ravinteita ja sienet puolestaan saavat kasvilta hiilihydraatteja, joita ne eivät itse pysty tuottamaan. Lähes 90 % kaikista kasveista kykenee muodostamaan sienijuuren. Kaikille lajeille se ei ole välttämätön, mutta useimmat kasvit hyötyvät siitä selvästi.

Mitä Leg4Life-hankkeessa tutkitaan?

Leg4Life-hanke tutkii Suomessa kasvavia palkokasveja, eli herneitä, härkäpapua ja apiloita. Leg4Life-hankkeessa on mukana yli 50 tutkijaa, jotka pyrkivät tutkimuksillaan selvittämään vastauksia moniin kysymyksiin:

• Miten palkokasveja kannattaisi parhaiten kasvattaa pellolla ja millaisia muita kasveja kannattaa palkokasvien kanssa olla samassa viljelykierrossa?
• Miten palkokasveista kannattaa tehdä ruokaa ihmisille ja eläimille ja miten palkokasvien syöminen vaikuttaa eläimiin ja ihmisiin?
• Olisivatko ihmiset terveempiä jos ne söisivät enemmän palkokasveja ja vähemmän lihaa?
• Miten ihmiset saataisiin syömään enemmän palkokasveja?
• Voisiko ympäristö paremmin, jos palkokasveja viljeltäisiin ja syötäisiin enemmän?

Leg4Life-hanke tutkii palkokasvien viljelyä Haltialan kotieläintilalla Helsingissä. Voit käydä tutustumassa Leg4Life-hankkeen koelohkoon ja palkokasvitutkimukseen Haltialassa (karttalinkki). Koealueen läheisyyteen on sijoitettu useita palkokasvien viljelystä kertovia infokylttejä.

Toivotamme palkokasveista kiinnostuneet vierailijat lämpimästi tervetulleeksi Haltialan koelohkolle. Muistutamme kuitenkin, että aidatun alueen sisäpuolelle ei saa mennä ja siellä oleviin kasveihin ei saa koskea. Aidattu alue on tarkoitettu ainoastaan Leg4Life-hankkeen henkilökunnan käyttöön. Kiitos yhteistyöstä!

Tee oma viljelykoe!

Tutkiminen ja tutkimisen ilo kuuluu kaikille! Voit tehdä oman viljelykokeesi alla olevien ohjeiden mukaisesti. Viljelykokeessa tarvitset pieniä astioita, talous- tai wc-paperia, tuorekelmua tai läpinäkyviä muovipusseja ja siemeniä. Voit tehdä kokeen erilaisilla siemenillä. Monet kaupat myyvät siemenpusseja, mutta monesta kodista löytyy valmiina esimerkiksi kuivattuja herneitä tai popcorn-jyviä, joita voi hyvin hyödyntää tässä tutkimuksessa. Viljelykokeessa siemeniä laitetaan kasvamaan erilaisiin paikkoihin ja kokeessa tutkitaan, miten ympäristön olosuhteet vaikuttavat siementen itämiseen ja kasvien kasvuun. Itääkö herne paremmin pimeässä vai valossa? Entä lämpimässä vai kylmässä?

Muista laskea kuinka monta siementä olet kylvänyt ja kuinka moni niistä itää kokeen aikana! Niin Leg4Life-hankkeen tutkijatkin tekevät ihan oikeissa viljelykokeissa. Siementen itävyys on maanviljelijälle erittäin tärkeä tieto, jonka avulla viljelijä tekee ratkaisun, kuinka paljon siemeniä hän kylvää pellolleen.

Viljelykokeen ohjeen ovat suunnitelleet Reija Pesonen ja Pinja Tolvanen Helsingin yliopiston toteuttamalle Lasten tiedeleirille kesällä 2021. Voit tutustua Lasten tiedeleirin koko sisältöön täällä.