Seleenin sitoutuminen ja biosaatavuus suomalaisissa maissa

Seleenilannoituksen ympäristövaikutusten seurannassa ei ole voitu havaita muutoksia maan Se-tilassa, mikä on herättänyt huolestuneisuutta lannoite-Se:n huuhtoutumisesta ja kulkeutumisesta vesiluontoon sekä mahdollisista haitallisista ekologisista vaikutuksista. Koska selenaatti kuitenkin pyrkii maassa muuttumaan tehokkaasti partikkelipinnoille sitoutuvaksi seleniitiksi, on herännyt epäilys, että nykyisin Se-seurannassa käytetty kuumavesiuutto ei pysty riittävän hyvin kuvaamaan adsorboituneissa varoissa tapahtuneita muutoksia. Tämän hankkeen yleisinä tavoitteina oli 1) selvittää Se-seurannassa käytettävien maa-analyysien sopivuutta ja herkkyyttä muutosten havaitsemiseksi. Koska tehokas sitoutuminen heikentää Se:n biosaatavuutta, hankkeessa pyrittiin myös 2) selvittämään Se:n biosaatavuuteen vaikuttavia tekijöitä suomalaisissa maissa ja niiden suhteellista merkitystä. Tämän tiedon nojalla voidaan jatkossa löytää keinoja edistää kertyneiden varojen hyödyntämistä ja vähentää lisälannoitustarvetta. Maassa taphtuvan kemiallisen sitoutumisen vuoksi haluttiin lisäksi 3) tutkia kasveilta käyttämättä jääneen Se:n kohtaloa, jotta lannoituksen pitkän ajan hyödyista ja riskeistä saataisiin käsitys

Maa-analyysimenetelmien testauksessa WPA-fraktiointimenetelmä (Wright-Parker- Amrhein) osoittautui tehokkaaksi ja soveltuvaksi maan Se-varannon perusteelliseen tarkasteluun. Kenttänäytteiden fraktiointi osoitti maan Se-jakauman olevan kokonais-Se:n määrän suuresta vaihtelusta riippumatta hyvin samankaltainen erityyppisissä maissa ja eri puolilla Suomea: helppoliuokoisen Se:n osuus jää noin 1 %, adsorboitunutta Se on keskimäärin 15-20 %, orgaanista 30-50 %, alkuainemuotoista 10-20 % ja niukkaliukoista orgaanista Se ja/tai metalliselenidejä 20-40 % kokonaisvarannosta.

Se-lannoitetuista viljelymaista vuosina 1992 ja 2004 kerättyjen näyteparien analyysi osoitti maan Se-varannon kasvaneen. Seleeni ei näytä kertyvän tiettyyn fraktioon, vaan lannoite-Se:ä päätyy kaikkiin niukkaliukoisiin pooleihin. Helppoliukoisen Se:n määrän vähentyminen puolestaan osoittaa poolin epästabiiliuden ja riippuvuuden vuotuisesta lannoituksesta ja vuoden sääolosuhteista.

Fraktiointimenetelmät eivät työläytensä vuoksi sovellu rutiininomaiseen maan Se:n seurantaan, johon tarvitaan yksinkertaisempia ja halvempia uuttoja. Anioninvaihtoon perustuva suolauutto (KCl/NH4Cl), joka oli testatuista menetelmistä uuttotehokkuudel-taan heikoin, näytti astiakoeaineistojen perusteella kuitenkin riittävältä välittömästi biosaatavissa olevan maan Se:n määritykseen. Vain liukoista tai hyvin heikosti pidättynyttä Se uuttavat menetelmät (suolauutto, kuumavesiuutto, hapan, laimea fosfaattipuskuri) eivät kuitenkaan sovellu maan Se-varannossa tapahtuvien muutosten seurantaan maissamme, joissa Se pyrkii pidättymään tiukasti. Neutraali tai emäksinen fosfaattipuskuri sen sijaan osoittautui lupaavaksi potentiaalisesti biosaatavan Se:n tarkasteluun (0,1 M K2HPO4/KH2PO4, pH 8,0). Fosfaattipuskurin väkevyyttä ja konsentratiota säätelemällä voidaan tarkastella adsorboituneen Se:n sitou-tumisvoimakkuutta ja siten arvioida sen käyttäytymistä muuttuvissa ympäristöoloissa.

Sekä maan Se:n fraktioinnissa, Se:n hapetusasteen tarkastelussa että uutteiden happosaostuskokeiluissa nousi esiin suuri maan orgaanisen Se:n määrä. Astiakokeessa seleniitin havaittiin myös pidättyvän hyvin tiukasti orgaaniseen maa-ainekseen. Perinteisesti Se-tarkasteluissa on keskitytty epäorgaaniseen kemiaan, mutta jatkossa maan orgaanisen Se:n luonteeseen on syytä kiinnittää enemmän huomiota.

Vaikka kenttäaineisto osoittikin seleenin pyrkivän suomalaisissa maissa niukkaliukoisiin fraktioihin, astiakokeiden tulokset viittaavat kuitenkin selenaatin pelkistymisen olevan kasvukauden aikana vähäistä. Pääosa maahan jääneestä Se-lisäyksestä uuttui sadon-korjuun jälkeen helppoliukoisessa Se-fraktiossa ja vain noin 10-20 % oli adsorboitunut fosfaattiuuttoiseen pooliin. Siten maan Se:n pidätyskapasiteetilla ei ollut ratkaisevaa-vaikutusta kasvien Se:n ottoon.

Kasvit hyödynsivät 10-50 % annetusta selenaattilannoituksesta. Se-lisäyksellä oli selvä vaikutus kasvien Se-pitoisuuteen, joka kasvoi likimain samassa suhteessa lannoitelisäyksen kasvun kanssa. Kasvien Se-pitoisuuden huomattiin voivan nousta vaarallisen korkeaksi ilman havaittavaa vaikutusta kasvuun. Ravinteidenotossa selenaatin kanssa kilpailevan sulfaatin määrällä on erittäin suuri vaikutus kasvien Se:n saantiin. Lisäksi kasvin Se:n ottotehokkuus ja se, kuinka hyvin kasvi maassa kasvaa vaikuttaa sen ottamaan Se-määrään. Myös Se:n kulkeutumisella kasvissa on suuri merkitys lannoite-Se:n ravitsemuk-selliseen hyväksikäyttöasteeseen. Selenaattilannoitetulla vehnällä yli 50 % kas-viin otetusta Se:stä kulkeutui satokomponenttiin, jyviin. Sen sijaan edelliselle kasville annetun selenaattilannoituksen jälkivaikutuksella kasvanut raiheinä akkumuloi Se:ä pääsäntöisesti juuriin. Tämä saattoi aiheutua suuresta orgaanisen Se:n osuudesta liukoisessa Se-poolissa, sillä orgaaniset Se-yhdisteet ja seleniitti jäävät pääsääntöisesti juuriin ja saattavat vaikuttaa myös selenaatin kuljetukseen kasvissa. Vuotuisen lannoite-Se:n käyttökelpoisuutta arvioitaessa tulisikin jatkossa kiinnittää huomiota maaveden sulfaattipitoisuuteen ja käyttökelpoisen Se:n esiintymismuotojen jakaumaan eri maalajeilla.