Ekologinen kasvinjalostus tuottaa kestäviä lajikkeita luomuun

Luomussa satovaihtelut ovat keskimäärin suurempia kuin tavanomaisessa viljelyssä. Syitä luomun huonoihin satoihin ovat muun muassa luomuun huonosti soveltuvat lajikkeet, ravinteiden saannin vaihtelut sekä kasvinsuojelulliset haasteet. Luomuviljelyyn tulisi jalostaa luomuun sopivia lajikkeita. Millaisin jalostusmenetelmin jalostus kannattaisi toteuttaa?

Kasvinjalostusta on hallinnut pyrkimys suuriin satoihin, joihin on pyritty helppoliukoista typpilannoitusta lisäämällä. Tämä on asettanut haasteita korrenlujuudelle, johon on vastattu lyhentämällä kortta. Geenipohja on kaventunut, alttius taudeille lisääntynyt ja sopeutumiskyky ei-optimiolosuhteisiin on heikentynyt. Helppoliukoisten lannoitteiden ja kemiallisen kasvinsuojelun tarve on suuri. Tautien ja tuholaisten kestävyys on useimmiten vain yhden tai parin geenin varassa. Kilpailukyky rikkakasveja vastaan on heikkoa.

Ilmastonmuutokseen ja muihin haasteisiin vastaamiseksi geenipohjaa on tarpeen laajentaa. Lajikkeiden tulisi sopeutua niukkojen tuotantopanosten olosuhteisiin ja soveltua luomuun.

Ekologinen kasvinjalostus myös edullista

Kapea-alaiseen, yhtenäiseen geeniperustaan pyrkivän tavanomaisen ja GM-jalostuksen menetelmät sopivat huonosti kestävien jalostustavoitteiden saavuttamiseen. Viljelykasveihin saadaan monimuotoisuutta ja esimerkiksi taudinkestävyyttä myös lajikeseoksilla, mutta parempi on jalostaa lajikkeet jo alun perin monimuotoisiksi. Evolutiivinen populaatiojalostus sopii tähän hyvin.

Evolutiivista jalostusta käytettäessä suuri määrä erilaisen geenipohjan lajikkeita ja maatiaisia risteytetään keskenään tai niiden annetaan risteytyä vapaasti. Näin muodostettuja monimuotoisia aineistoja viljellään useiden viljelijöiden pelloilla vaihtelevissa olosuhteissa vuodesta toiseen. Kun kunkin tilan seosta viljellään jatkuvasti samalla tilalla, populaatio sopeutuu paikallisiin olosuhteisiin muuntuen jatkuvasti olosuhteiden mukaan. Muuntumista ohjataan ihmisen tekemällä valinnalla haluttujen ominaisuuksien lisäämiseksi.

Evolutiivinen kasvinjalostus pyrkii yhdessä viljelijöiden kanssa jalostamaan satoisia, taudinkestäviä lajikkeita ja säilyttämään laajan geneettisen monimuotoisuuden, joka mahdollistaa kasvien sopeutumisen vaihteleviin ympäristöolosuhteisiin.

Tavanomaiset jalostajat ovat yleensä pyrkineet valitsemaan lajikkeita luomuun aloittamalla linjojen testauksen luomuolosuhteissa jalostusohjelman puolivälistä. Alusta asti luomuolosuhteissa jalostaen on kuitenkin saatu satoisampia lajikkeita luomuun kuin valitsemalla lajikkeet tavanomaisen viljelyn jalostusohjelmasta vasta jalostusohjelman jälkipuoliskolla.

Osallistavalla evolutiivisella kasvinjalostuksella monimuotoaineistoja hyödyntäen saadaan merkittäviä jalostushyötyjä pienin kustannuksin sekä lisättyä geneettistä monimuotoisuutta ja parannettua viljelyvarmuutta. Menetelmää voidaan hyvin hyödyntää luomutiloilla sekä pyrittäessä jalostamaan lajikkeita paremmin ilmastonmuutoksen tuomiin vaihteleviin olosuhteisiin sopeutuviksi.

Jalostustavoitteet tulisi määritellä erikseen tavanomaiseen ja luomuviljelyyn sekä kummassakin erilaisiin olosuhteisiin, odotettavissa oleviin satotasoihin ja viljelyn voimaperäisyyteen. Luomussa jalostustavoitteet tulisi viljoilla luokitella satopotentiaalin ja viljelyolosuhteiden perusteella kolmeen luokkaan. Jokaiseen luokkaan lajikkeet tulisi jalostaa toteuttaen kaikki vaiheet kyseisissä olosuhteissa. (Le Campion ym. 2020).

Kevätvehnälajikkeet Manu ja Helmi vertailussa

Vertailin kasvukaudella 2022 uutta satoisaa, lyhytkortista Helmi-kevätvehnää (viljelyyn v. 2017) viimeiseen vanhan polven pitkäkortiseen Manuun (1993) kahdella erilaisella savimaalohkolla.

Kemiallinen viljavuus lohkoilla oli tyydyttävä tai hyvä happamuuden ja muiden ravinteiden paitsi fosforin osalta, joka oli huononlainen, mutta NIR-analyysin mukaan hyvä. Multavuus vaihteli hyvällä lohkolla 10–13 ja keskinkertaisella lohkolla 9–10 prosentin välillä. Esikasveina oli kaksivuotinen apilapitoinen viherlannoitusnurmi. Nurmi lopetettiin heinäkuussa ja lohkoille kylvettiin ruis, joka rikottiin epätasaisen talvehtimisen takia. Lohkot oli muokattu kuohkeaksi kyntösyvyyteen ja jankkuroitu 35 sentin syvyyteen ennen rukiin kylvöä. Rakenne oli hyvällä lohkolla erittäin hyvä koko kyntösyvyydessä ja keskinkertaisella lohkolla hyvä.

Kylvö tehtiin 18.5.2022 hyvissä kylvöolosuhteissa, ja sadetta saatiin kylvön jälkeen yhteensä 50 milliä kesäkuun puoliväliin asti. Sen jälkeen oli kuivaa. Kylvökset orastuivat ja lähtivät kasvamaan hyvin.

Hyväkuntoisella lohkolla Helmi sekä Manu kasvoivat erittäin hyvin, mutta heikompikuntoisella lohkolla Helmin kasvu kärsi Manua enemmän. Kasvuolosuhteet vaikuttivat huomattavasti korren pituuteen. Helmin korsi oli kummallakin lohkolla noin 15–20 senttiä lyhyempi kuin Manun (65–85 vs. 85–105 cm). Mutta Helmin korren kasvu ja satoisuus näyttivät kärsivän Manua enemmän kasvuolosuhteiden heikkenemisestä ja lohkojen välisistä sekä lohkojen sisäisistä kasvukunnon vaihteluista.

Hyväkuntoisella luomulohkolla Helmi tuotti noin 5–10 prosenttia suuremman sadon (satotaso 5–6 t/ha). Mutta keskinkertaisen kasvukunnon lohkolla Manun sato oli noin 5–10 prosenttia suurempi (satotaso noin 3,5–4,5 t/ha). Manu näyttää pärjäävän rikkakasvien kanssa paremmin pitemmän korren ja runsaamman varjostuksen takia. Rikkakasveja kummallakin lohkolla oli erittäin vähän, eivätkä ne vaikuttaneet satotuloksiin.

Tämä vertailu kahdella erityyppisellä lohkolla viittaa siihen, että uudet huippusatoiset tavanomaiseen viljelyyn jalostetut lajikkeet vaativat huippuhyvät olosuhteet ja vahvan lannoituksen tai muutoin liukoisia ravinteita runsaasti. Tällainen tilanne on luomussa harvoin. Vanha Manu-lajike osoittautui viljelyvarmemmaksi kasvukunnoltaan vaihtelevilla lohkoilla.

Kahta vehnää kasvaa pellolla — Lajikkeella pitempi korsi merkitsee yleensä suurempaa satoa. Manun (oikea kuva) korrenpituus oli noin 15 senttiä pitempi kuin Helmin (vasen kuva). Huonompikuntoisella pellolla ero oli vielä suurempi, koska Manun viljelyvarmuus näytti olevan Helmiä parempi.

Esimerkkejä maailmalta

Saksassa Kasselin yliopiston tutkimuksessa havaittiin, että erilaiset syysvehnän 15. polven monimuotoaineistot sopivat hyvin luomuun. Myös eräät luomuun jalostetut lajikkeet sekä yksi tavanomainen lajike sopivat luomuun. Monimuotoaineistoissa juuret olivat paksumpia ja juuristo vankempi, mikä viittaa siihen, että ne pystyvät kasvamaan syvemmälle maahan ja ottamaan paremmin ravinteita ja vettä. Monimuotoaineistoilla viljelyvarmuus ja taudinkestävyys olivat parempia kuin tavanomaisilla lajikkeilla ja merkittävästi parempia kuin tutkimuksessa mukana olleilla linjoilla. Tutkijoiden mukaan monimuotoaineistojen viljely on merkittävä mahdollisuus lisätä viljelyvarmuutta, ja sille tulisi antaa suurempi rooli tutkimuksessa ja kasvinjalostuksessa.

Italiassa monimuotoaineistoihin perustuva vehnän viljely on levinnyt nopeasti vuoden 2017 jälkeen, kun ne tulivat laillisiksi.

Luoteis-USA:ssa syysvehnän monimuotoaineistojen kuivuuden kestävyyttä selvitettiin kenttäkokeissa kolmella koepaikalla, joilla sademäärät erosivat suuresti toisistaan. Mukana oli myös erilaisia lajikkeita. Monimuotoaineistot sekä kaksi vanhempaa risteytystä osoittautuivat huomattavasti vanhempiaan viljelyvarmemmiksi erilaisissa kosteusolosuhteissa. Kahdella hyvien olosuhteiden koepaikalla uusi tavanomainen lajike oli satoisin, mutta heikkosatoisin kuivalla koepaikalla. Evolutiivinen kasvinjalostus monimuotoisilla populaatioilla sopii tulosten mukaan hyvin kuivuuden kestävyyden jalostamiseen.