Ravinteiden kierrätyksen tilastointi ja seuranta : Ensimmäinen indikaattori ja kehittämisehdotukset

Suomessa ja kansainvälisesti tavoitellaan ravinteiden kierrätyksen tehostamista ja ravinteiden käyttöön liittyvien ympäristövaikutusten vähentämistä. Lannoitteiden hintojen voimakas heilahtelu ja riippuvuus tuontipanoksista on nostanut myös huoltovarmuuden ja ruuantuotannon omavaraisuuden esille osana ravinteiden kierrätyksen tarvetta. Jotta Suomen pitkäaikainen tavoite tehostaa ravinteiden kierrätystä ja olla näin kansainvälisestikin kierrätyksen mallimaa voisi toteutua, on pystyttävä seuraamaan ravinteiden kierrätyksen toteutumista. Tarvitaan tietoa sekä ravinteiden kierrätykseen soveltuvista biomassoista ja niiden ravinnesisällöstä että niiden käsittelyn ja hyödyntämisen ratkaisuista kullakin tarkasteluhetkellä. Kehityksen osoittamiseksi seuranta on aika-ajoin toistettava, jotta muutos – tai sen puute – voidaan tehdä näkyväksi. Näin tieto voidaan hyödyntää ravinteiden kierrätystä edistävien toimenpiteiden toteuttamisessa etenkin päätöksenteossa, mutta myös muiden kierrätykseen liittyvien toiminnanharjoittajien ja viranomaisten käytännön työssä. Tässä raportissa kuvataan menetelmä Suomen ensimmäisen ravinteiden kierrätyksen indikaattorin toteutukselle ja kehittämistarpeita sen täsmentämiseksi jatkossa. Menetelmä on toistettavissa, jotta indikaattori mahdollistaa ravinteiden kierrätyksen tilan ja kehityksen seurannan. Indikaattori on saatavilla Luonnonvarakeskuksen Tilastopalveluiden internetsivuilla

Cost-efficiency assessments of marine monitoring methods lack rigor : a systematic mapping of literature and an end-user view on optimal cost-efficiency analysis

Global deterioration of marine ecosystems, together with increasing pressure to use them, has created a demand for new, more efficient and cost-efficient monitoring tools that enable assessing changes in the status of marine ecosystems. However, demonstrating the cost-efficiency of a monitoring method is not straightforward as there are no generally applicable guidelines. Our study provides a systematic literature mapping of methods and criteria that have been proposed or used since the year 2000 to evaluate the cost-efficiency of marine monitoring methods. We aimed to investigate these methods but discovered that examples of actual cost-efficiency assessments in literature were rare, contradicting the prevalent use of the term “cost-efficiency.” We identified five different ways to compare the cost-efficiency of a marine monitoring method: (1) the cost–benefit ratio, (2) comparative studies based on an experiment, (3) comparative studies based on a literature review, (4) comparisons with other methods based on literature, and (5) subjective comparisons with other methods based on experience or intuition. Because of the observed high frequency of insufficient cost–benefit assessments, we strongly advise that more attention is paid to the coverage of both cost and efficiency parameters when evaluating the actual cost-efficiency of novel methods. Our results emphasize the need to improve the reliability and comparability of cost-efficiency assessments. We provide guidelines for future initiatives to develop a cost-efficiency assessment framework and suggestions for more unified cost-efficiency criteria

Fosforin kierrätyksen tarve ja potentiaali kasvintuotannossa : Synteesiraportti

Suomalaisessa maataloudessa on tehty jo 30 vuotta työtä fosforin käytön tehostamiseksi ja vesistökuormituksen vähentämiseksi. Keskeisiä keinoja ovat peltojen eroosiontorjunta ja tarpeettoman korkealle nousseen helppoliukoisen fosforipitoisuuden alentaminen. Samalla mineraalilannoitteiden myynti maatiloille on vähentynyt, mutta tiloille ostetaan yhä mineraalilannoitefosforia kymmenien miljoonien eurojen arvosta. Suuri osa tästä voitaisiin korvata tehostamalla ravinnepitoisten biomassojen sisältämän fosforin kierrätystä. Kysymys ravinteiden käytöstä ja saatavuudesta liittyy kiinteästi myös ruuantuotannon huoltovarmuuteen ja Suomen ravinneomavaraisuuteen. Vaikka Suomessa sijaitsee Euroopan ainoa toimiva fosfaattilouhos, sen tuotannosta vastaa ulkomainen omistaja. Kriisitilanteissakin omistaja voi myydä tuotannon pois Suomesta. Kasvien lannoitustarpeen kattamiseksi tarvitaan näin ollen käytännöt ja vähintään hyvät valmiudet hyödyntää kierrätettyjä ravinnelähteitä. Tässä katsauksessa tarkastellaan Suomen peltomaan fosforipitoisuudessa (P-luku) tapahtuneita muutoksia vuosina 1996–2019 viisivuotisjaksoittain. P-lukuaineisto on kerätty viljavuusanalyyseja tekeviltä laboratoriolta. Analyysitulosten määrä tarkastelujaksoilla vaihteli noin 0,8–1 miljoonan välillä, joten aineiston kattavuus on erinomainen. Viimeisimmän jakson (2015–2019) tulosten perusteella tarkastellaan kasvien fosforilannoitustarvetta koko maan, ELY-keskusten ja kuntien alueilla. Fosforitarvetta verrataan myös alueilla tuotetun lannan fosforisisältöön. Niin ikään tarkastellaan fosforilannoituksen ja satotasojen muutoksia viime vuosikymmeninä sekä mahdollisuuksia vähentää mineraalilannoitteiden käyttöä fosforin kierrätyksen avulla. Maan helppoliukoisen fosforin pitoisuuden keskiarvo on pienentynyt koko maan ja kaikkien ELY-keskusten alueilla. Korkeimpiin fosforiluokkiin 5, 6 ja 7 (aik. “Hyvä”, “Korkea”, “Arveluttavan korkea”) kuuluvien maiden osuus on vähentynyt selvästi. Samalla alhaisimpien fosforiluokkien 1 ja 2 (aik. “Huono”, “Huononlainen”) osuudet ovat kasvaneet. Fosforilannoitusta on ilmeisesti vähennetty kaikkiin viljavuusluokkiin kuuluvilla mailla. Tärkeimpien viljelykasvien satotrendit ovat olleet 1990-luvulta lähtien pääosin kasvavia, vaikka kaikkien pääravinteiden myynti on laskenut ja maan P-luvut ovat pienentyneet. Tämä tarkoittaa sitä, että käytettyjen ravinnepanosten hyödyntämisen tehokkuus on vuosien kuluessa parantunut. Koko maan tilastoista laskettu fosforinkäytön näennäinen hyötysuhde oli 1990-luvun alussa vain 30 %, kun viime vuosina puolestaan 80 % vuosittain lisättyä fosforia vastaava määrä saadaan korjattua sadon mukana. Kaikkiaan fosforilannoituksen tarve on lisääntynyt jonkin verran aiemmin raportoidusta – ja tulee todennäköisesti lisääntymään edelleen. Fosforitarpeen lisäys johtuu maan P-lukujen laskusta, mikä kasvattaa fosforilisäyksistä hyötyvien peltojen määrää. Samaan aikaan lannan fosforia on viime vuosina muodostunut vähemmän kuin aiemmin. Koko maan tasolla fosforilannoitustarve vuoden 2020 viljelykasveilla oli 23,3 miljoonaa kg vuodessa. Lannan fosforia muodostui 15,2 miljoonaa kg. Lisäksi yhdyskunnissa ja elintarviketeollisuudessa syntyy sivuvirtoja, joiden fosforisisältö on noin 6 miljoonaa kg, mistä kasvintuotannossa hyödynnetään tällä hetkellä vajaa kolmannes. Mineraalilannoitteina fosforia on myyty viime vuodet reilut 10 miljoonaa kg vuosittain. ELY-alueista Pohjanmaalla lannan fosforia muodostuu peltohehtaaria kohden laskettuna yli 5 kg/ha enemmän kuin alueen kasvinviljely tarvitsee. Ylijäämää, ts. muualle kierrätettävissä olevaa lannan fosforia, on Pohjanmaalla lähes miljoona kg, mikä vastaa noin 6 % Suomessa muodostuneesta lannan fosforista. Tässä arviossa ei huomioida alueella käytettävää mineraalifosforia lainkaan. Samalla tavoin arvioiden Ahvenanmaalla, Varsinais-Suomessa, Satakunnassa ja Etelä-Pohjanmaalla lannan fosforimäärät ovat lähellä kunkin alueen kasvien fosforilannoitustarvetta. Muiden ELY-keskusten alueilla lannan fosforia muodostuu vähemmän kuin kasvinviljelyssä tarvitaan. Viljeltyjä hehtaareita kohden laskettuna täydennystarvetta jää vähintään 7 kg/ha Uudenmaan, Hämeen, Kaakkois-Suomen, Pirkanmaan, Pohjois-Karjalan ja Keski-Suomen alueilla. ELY-alueiden sisällä lannan fosforin jakautuminen kuntiin vaihtelee edelleen. Vaikka ELY-tasolla lannan fosforin ylijäämää ei olisi, alueen kuntien välillä havaitaan yli- ja alijäämiä. Kuntatasolla lannan fosforia muodostuu Manner-Suomessa 46 kunnassa enemmän kuin kasvit tarvitsevat. Yhteensä ylijäämäistä lantafosforia näissä kunnissa on 2,4 milj. kg, mikä on 16 % lannan sisältämästä fosforista koko Suomessa. Suomen koko peltoalalle jaettuna lantojen fosforisisältö riittäisi yksinään kattamaan laskentahetkellä 65 % koko maan fosforilannoitustarpeesta. Kun lantojen lisäksi mukaan lasketaan yhdyskuntien ja elintarviketeollisuuden erilaisten biomassojen kierrätettävissä oleva fosfori, tällä katettaisiin potentiaalisesti noin 90 % kasvien fosforilannoitustarpeesta. Suurin osa ruuantuotannossa hyödyntämättömästä fosforista on jätevesilietteissä. Kiertoon palautumatonta fosforia löytyy ympäri maata, joskin suurimmat varannot sijaitsevat isompien kaupunkien alueilla. Lantojen fosforia ei puolestaan levitetä kuin osalle pelloista eikä se päädy peltoihin tasapainoisesti lisättynä tässä raportissa tarkastelluilla tasoilla – yksittäisten kuntien, ELY-alueiden ja koko maan sisällä. Fosforin hyödyntämisessä on siten tehostamisen varaa Suomen jokaisessa kolkassa. Vaikka tarve fosforin ylijäämien siirtämiseen kasvien tarpeen suhteen alijäämäisille pelloille on todettu jo pitkän aikaa sitten, toimivaa järjestelmää asian korjaamiseksi ei ole saatu luotua. Mineraalifosforin hinnan noustua korkeaksi fosforitarpeeltaan alijäämäisillä alueilla on näköpiirissä tilanne, jossa sadontuotto ei yllä merkittävässä osassa peltopinta-alaa siihen potentiaaliin mihin päästäisiin tarpeen mukaisella fosforilannoituksella. Toisaalla fosforin jääminen ylijäämäisinä pysyneille alueille ylläpitää yhä pitkäaikaisempaa vesistökuormitusta osin jo ennestään ravinnekuorman vuoksi laadultaan heikentyneille vesialueille. Tilanne heikentää myös Suomen kasvintuotannon huoltovarmuutta. Tarve ravinteiden kierrätyksen kattavammalle käyttöönotolle erilaisten biomassojen prosessointien ja muodostuvien kierrätysravinteiden kuljetus- ja käyttöratkaisujen avulla on suuri

Assessing the phosphorus demand in European agricultural soils based on the Olsen method

Overcoming the consequences of future scarcity of P is crucial to ensure agriculture sustainability. This requires decision-making processes depending on data on the P status of agricultural fields, commonly conducted with soil P tests (SPTs), and efficient use of the resource on a societal scale following a circular economy approach. All this will decrease the P losses and the subsequent environmental impact. However, SPTs are not universal and, even for a given SPT, the definition of threshold values for fertilizer response is not accurate. This work aimed to define models to predict Olsen P threshold values, allowing the identification of P-responsive sites at the European scale as a basis for more accurate and sustainable P fertilization schemes based on a circular economy approach. To this end, a data set was compiled based on a literature review that describes the Olsen P threshold values for different crops under field conditions. Subsequently, an analysis of potential P fertilizer requirements was performed on agricultural soils of the European Union (EU) using the data set of the LUCAS project and how this need can be covered with a circular economy approach. Environmental factors were more relevant than crops to explain the variation in threshold values. A regression model involving soil pH and clay content and annual average rainfall as independent variables explained 61% of the variance in Olsen P threshold values. When soil pH and clay content were the only explanatory variables, the explained variance was 49%. This reveals the need to take into account factors related to P buffer and sorption capacity to estimate accurate threshold values. We detected that only 27.8% of EU cropland soils and 42.7% of grassland soils were P-responsive. We can conclude that a more precise allocation of the resource is possible in P-responsive sites and also that most of the European demand for P could be covered by recycling P from manure, wastewater, and municipal solid waste

Integrating diverse model results into decision support for good environmental status and blue growth

Highlights • Environmental management needs to integrate multiple tools and objectives. • Bayesian network based decision support system is used as an integrating meta model. • Uncertainty of model projections is incorporated, enabling the evaluation of risks. • The model enables evaluation of synergies and trade-offs in management. • There are large uncertainties related to the future projections of the Baltic Sea.Sustainable environmental management needs to consider multiple ecological and societal objectives simultaneously while accounting for the many uncertainties arising from natural variability, insufficient knowledge about the system's behaviour leading to diverging model projections, and changing ecosystem. In this paper we demonstrate how a Bayesian network- based decision support model can be used to summarize a large body of research and model projections about potential management alternatives and climate scenarios for the Baltic Sea. We demonstrate how this type of a model can act as an emulator and ensemble, integrating disciplines such as climatology, biogeochemistry, marine and fisheries ecology as well as economics. Further, Bayesian network models include and present the uncertainty related to the predictions, allowing evaluation of the uncertainties, precautionary management, and the explicit consideration of acceptable risk levels. The Baltic Sea example also shows that the two biogeochemical models frequently used in future projections give considerably different predictions. Further, inclusion of parameter uncertainty of the food web model increased uncertainty in the outcomes and reduced the predicted manageability of the system. The model allows simultaneous evaluation of environmental and economic goals, while illustrating the uncertainty of predictions, providing a more holistic view of the management problem

An under-ice bloom of mixotrophic haptophytes in low nutrient and freshwater-influenced Arctic waters

Abstract The pelagic spring bloom is essential for Arctic marine food webs, and a crucial driver of carbon transport to the ocean depths. A critical challenge is understanding its timing and magnitude, to predict its changes in coming decades. Spring bloom onset is typically light-limited, beginning when irradiance increases or during ice breakup. Here we report an acute 9-day under-ice algal bloom in nutrient-poor, freshwater-influenced water under 1-m thick sea ice. It was dominated by mixotrophic brackish water haptophytes (Chrysochromulina/ Prymnesium) that produced 5.7 g C m−2 new production. This estimate represents about half the annual pelagic production, occurring below sea ice with a large contribution from the mixotrophic algae bloom. The freshwater-influenced, nutrient-dilute and low light environment combined with mixotrophic community dominance implies that phagotrophy played a critical role in the under-ice bloom. We argue that such blooms dominated by potentially toxic mixotrophic algae might become more common and widespread in the future Arctic Ocean