EIP-AGRI: Mullaseire

Mulla kvaliteeti mõjutavad paljud näitajad, see on väga dünaamiline ja kompleksne ökosüsteem, kus toimivad üheaegselt nii füüsilised, keemilised kui bioloogilised protsessid.

Mulla mineraalsel koostisel on kaugeleulatuvad mõjud, sh inimeste toitumisele ja tervisele. Näiteks raud, tsink ja seleen jõuavad aineringlusse just mulla kaudu. Kui lapsel on lootelise arengu ajal või esimese paari eluaasta jooksul olnud nende mikroelementide puudus, ei saavuta ta kunagi oma kognitiivset ja füüsilist potentsiaali (Barret et al, 2015).

Seosed muldade ohtude, funktsioonide ja ökosüsteemide vahel
allikas: fookusgrupi materjal

Mulla seisundi hindamiseks Euroopas on rahastatud mitmeid uurimisprojekte, moodustunud on nn mullaseire võrgustikud (soil monitoring network ehk SMN). Riiklikud võrgustikud töötavad kogu Euroopas, kuid need pakuvad enamasti ainult piiratud atribuutide komplekti. Seirega keskendutakse peamiselt keemilistele omadustele, samas nii bioloogilised kui ka füüsikalised omadused on olulised. Riikide mullaproovide võtmise ja analüüsimise meetodite lai valik piirab andmekogumite ühtlustamise võimalusi.

Eurostat maakasutuse raamistik LUCAS (https: //land.copernicus.eu/imagery-in-situ/lucas) on ELi tasandi seiresüsteem, mis keskendub maakasutuse muutuste dünaamikale Euroopa Liidus. Alates 2012. aastast on hõlmatud kõik 27 ELi riiki ja erinevate muldade (põllumaa, rohumaa, mets, hoonestatud alad, transpordivõrk jne) kohta on analüüsitud üle 270 000 punkti. Nendes punktides kirjeldavad maamõõtjad  maapinda ja maakasutust, niisutuskorraldust ja maastiku struktuurielemente. Lisaks võetakse 1/10 punktist mullaproovid, mida kasutatakse näiteks Euroopa mullakaartide ajakohastamiseks. LUCAS 2015 pinnase analüüs hõlmas peamiselt füüsikalis-keemilisi omadusi, näiteks: pH, orgaaniline süsinik, toitainete kontsentratsioon ja katioonivahetusvõime. Aastast 2018 on kättesaadav uuendatud kaardimaterjal ning andmeid on täiendatud bioloogilise mitmekesisuse näitajatega. Väliuuringud hõlmasid visuaalset hinnangut erosioonile ja huumusekihi tüseduse mõõtmist. Kuigi LUCAS-ele on eraldusvõime, ruumilise katvuse ja valimi osas piiranguid, võimaldab raamistik jälgida mulla tervist Euroopa tasandil. Ehkki  saadud järeldused ja tulemused ei ole põllumajandusettevõtte tasandil väga informatiivsed.

Keemilise mullaseire puhul on oluline:

• mullaproove võiks võtta iga 3-5 aasta tagant samades proovikohtades;
• keemiliste analüüside metoodika ning analüüsitavad komponendid. 

Keemiliste analüüside puhul võiks vaadelda järgmist: pH, elektrijuhtivus, lämmastik (N), mulla orgaaniline aine, mulla orgaaniline süsinik, fosfor (P), kaltsium (Ca), naatrium (Na), kaalium (K), vask (Cu), raud (Fe), mangaan (Mn), tsink (Zn) ja ka mõned potentsiaalselt toksilised elemendid (PTE). 

Põllumajandustootjad võiks kaaluda pinnase saastatuse uuringute tegemist, kuna saastumine võib põhjustada mulla viljakuse ja ühe või mitme mulla funktsiooni halvenemist. Saastumine on tavaliselt seotud atmosfääri sadestumise, teatavate põllumajandustavade ning ebapiisava jäätmete ja reovee ringlussevõtuga (vt ka projekti ENVASSO, Kibblewhite et al., 2007b).

Saasteaineid on peamiselt kahte klassi:

• anorgaanilised - s.t. potentsiaalselt toksilised elemendid (PTE ja mõned elemendid nagu N, P ja väävel)
• ja orgaanilised saasteained - s.t. pestitsiidid, püsivaid orgaanilised saasteained nagu polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud (PAH),  muuhulgas polüklooritud bifenüülid (PCB-d).

Bioloogiline mullaseire tähistab bioloogilisi näitajad, mis annavad ülevaate mullaelustikust ja mullas leiduvate organismide mitmekesisusest. Mullapinna õhukeses kihis on lugematu arv organisme. Neil on võtmeroll mulla orgaanilise aine lagunemisel, toitainete ringluses, mulla saasteainete lagunemisel ning mulla struktuuri tekkimisel ja stabiilsusel. Mullaelustik reageerib kiiresti ka mulla majandamisele ja maakasutuse muutustele ning võib olla mulla kvaliteedi näitajate kandidaat.

Bioloogiline seire piirdub enamasti "musta kasti" mõõtmistega, näiteks mikroobne biomass ja mulla hingamine. Harva vaadeldakse näiteks nematoodide, (mikro) lülijalgsete või mullaelustikku kompleksina. Mullaorganismide seirel  on siiski piiranguid (erandiks on usside tihedus) nende dünaamiliste omaduste tõttu. Mulla elustiku seires valitakse seetõttu näiteks: mulla hingamine, mikroobide biomass, lämmastiku mineralisatsioon, vihmausside tihedus, juurte tervis, ensüümide aktiivsus, nematoodid, mikroobide mitmekesisus, mulla fauna mitmekesisus jne.

Biokeemia: Sobivateks mulla kvaliteedi näitajateks on pakutud mullaensüümide aktiivsust, kuna: (1) need on mulla mikroobse aktiivsuse näitajad ja seotud toitainete tsüklite ja muundumistega; (2) nad võivad kiiresti reageerida looduslike ja inimtekkeliste tegurite põhjustatud muutustele mullas; (3) neid on lihtne mõõta. Näiteks:

1. süsiniku ringlus: dehüdrogenaas, tselluloos, invertaas, amülaas,  nitrifikatsioon ja N-mineralisatsioon;
2. lämmastiku ringlus: karbamiid, glutaminaas ja asparaginaas;
3. fosfori ringlus: fosfataas;
4. väävli ringlus: arilsulfataas 

Tuntuim mulla füüsikaline oht on mulla tihendamine. Kuid viimasel ajal on uuteks ohtudeks ka pinnase saastumine plastiga, mida kasutatakse põllumajanduslikus tootmises, ja mikroplast. Mulla füüsikaliste omaduste mõistetavad ja nähtavad mõjud annavad põllumeestele motivatsiooni teha muudatusi oma tavades. Visuaalse hindamise standardimisega tuleb määratleda proovide võtmise sügavus ja proovide võtmise tulemuste kriitilised piirid. 

Paljutõotav meetod mulla füüsikaliste omaduste hindamiseks on “Visuaalne mulla struktuuri hindamine” (Visual evaluation of soil structure - VESS). VESS on piisavalt tundlik, et tuvastada pinnase majandamisest tulenevaid struktuuri erinevusi pinnase kihtides ja nende vahel. Mulla horisont avatakse ning hinnatakse kihtides muuhulgas osakeste suurust, juurestiku sügavust jm.  VESSi tuleks teha siis, kui muld on niiske: kevad ja sügis. Proovid võetakse nii aladelt, kus eeldatakse head mullastruktuuri, kui ka aladelt, kus mulla struktuur on eeldatavasti halb, et näha pinnase erinevates kihtides toimuvaid muutusi. 

Vt meetodi kirjeldust inglise keeles SIIN koos pildimaterjaliga

Mulla seire puhul tasub kaaluda nii tegevuse pikaajalist kasulikkust, vajalikke investeeringuid ning ajakulu. Majanduslik mõju peaks olema positiivne: säästa raha, suurendada sissetulekuid, säästa sisendeid. Mulla saastumist tuleks arvesse võtta varakult, et vältida põllumajandusahela kõigi partnerite ülemääraseid kulusid. Ilma võrreldavate pikaajaliste andmestiketa pole võimalik tuvastatud muutuste olulisust hinnata. Mullatervise kohta on teaduskirjanduses saadaval palju uut uurimisteavet, kuid praktiline rakendamine ja katsetamine on endiselt puudulik. Põllumajandustootjad teavad sageli hästi, millised konkreetsed mullaparameetrid on nende konkreetse olukorra jaoks kõige olulisemad. Kuna asjakohased toimingud ei ole kõigi põllumajandusettevõtete jaoks ühesugused, peaks olema "tööriistakast", millest põllumajandustootja saaks valida mullaseire meetmeid. 

Ootused teadusele:

• Nutikate andurite või tööriistade väljatöötamine (taskukohased, kiirete määramismeetodite abil, parem eraldusvõime ja täpsus), et võimaldada põhiparameetrite kohapealset jälgimist põllumeestele. Neid protseduure tuleks katsetada praktikas, et neid oleks lihtne kasutada, võrrelda neid standarditud laboratoorsete meetoditega ja kinnitada individuaalselt;
• Mulla kvaliteedi seireprotokolli kehtestamine ja seadistamine, mis võimaldab põllumajandustootjatel hinnata mulla seisundit talu tasandil;
• Alternatiivsed süsteemid mulla skaneerimiseks ja seireks (lisaks laborianalüüsile), näiteks kaugseire;
• Komplektid mulla ensümaatilise aktiivsuse määramiseks (madala tehnoloogiaga, hõlpsasti kasutatav ja taskukohane);
• Põllumajandustootjate uuring, mis käsitleb nende tahet ja arusaamist mulla seire olulisusest ning haldamisest.

Ootus innovatsioonile:

Aegrida mulla kvaliteedi näitajate kohta on vaja rohkem kui kunagi varem. Tehnoloogia areneb kiiremini kui kunagi varem ning erasektor on aktiivselt kaasatud selliste seadmete väljatöötamisse, mis on kiired, odavad ja hõlpsasti kasutatavad ka keskmise põllumajandustootja jaoks. Tehisintellekti ja masinõppevõtete abil on säästva põllumajanduse jaoks tänapäeval palju võimalik ära teha põllukultuuride. Uute tehnoloogiate abil saaks jälgida põllukultuuride elutsüklit, mulla niiskust, stressi, kahjurite ja haiguste näitajaid - kõike ühe seadme abil. Rakendused muudavad kaasaegse põllumajanduse samaaegselt nii lihtsamaks kui keerukamaks (nt www.arable.com).