Vastuullinen ruoka biologian opetuksessa

Ekosysteemipalvelut voidaan jakaa esimerkiksi tuotanto-, ylläpito-, sääntely- ja kulttuuripalveluihin. Luonnon tarjoamia tuotantopalveluja ovat esimerkiksi ravinnontuotanto ja vesi, sekä lääke- ja rakennusaineet. Ylläpitopalveluihin kuuluvat esimerkiksi yhteyttäminen, ravinteiden kierto sekä maaperän muodostus. Lisäksi luonto vaikuttaa ilmaston sääntelyyn ja puhdistaa ilmaa ja vettä (sääntelypalvelut) sekä tarjoaa kulttuuripalveluina ihmisille mahdollisuuden mm. virkistykseen ja esteettisyyden kokemuksiin.

Ruoantuotannon näkökulmasta tärkeitä ekosysteemipalveluita ovat:

• vakaan ilmaston ylläpito – mm. hiilen sidonta, sekä mikroilmastojen vakauttaminen
• osallistuminen ravinteiden ja muiden aineiden kiertoihin (esim. N, P, C, O, H20 jne.)
• ruokamullan tuotanto
• biologisen ja geneettisen monimuotoisuuden ylläpito
• yhteyttäminen (biomassan tuotanto)
• pölytys
• biologinen tuholaisten hallinta
• eroosion esto
• vesivarojen kierron säätely (suot, kosteikot ym.)
• jätteiden hajotus

Tavanomaisessa viljelyssä monia ekosysteemien tuottamia palveluita on pyritty korvaamaan ulkoisilla panoksilla (mm. teollisesti valmistetut typpilannoitteet). Kestävässä ruoantuotannossa tavoitteena on keskittyä tukemaan luonnon tarjoamien ekosysteemipalveluiden tuotantoa.

Kaupungistumisen myötä monet ihmiset ovat maantieteellisesti vieraantuneet ruuantuotannon prosesseista. Tutkimusten mukaan lapset ja nuoret ymmärtävät ruuantuotantoon liittyviä käsitteitä yhä heikommin. Kehityskulku on jatkunut jo vuosikymmenien ajan.

Tunnistatko itse erilaiset viljamme ja kalalajimme? Tiedätkö miten kasvatetaan perunaa ja millaiset elinolosuhteet lypsylehmä tarvitsee hyvään elämään? Seuraavassa tehdään katsaus suomalaisiin viljelykasveihin ja niiden tuotantoon, tuotantoeläinten elämään sekä suomalaisessa luonnossa kasvaviin ruokakasveihin.

Kasvit ovat ekosysteemin tuottajia ja kaikki muut eliöt ovat toisenvaraisia, eli ne saavat käyttämänsä energian kasvien sitomasta energiasta – joko suoraan tai välillisesti syömällä toisia eläimiä. Kasvi on omavarainen yhteyttämällä saamansa energian ansiosta. Eniten energiaa kasvi varastoi säilymisen ja lisääntymisen kannalta olennaisimpiin osiinsa: hedelmiin, siemeniin ja juuriin – siis juuri niihin osiin, joita me ihmiset ja monet muut eläimet mieluiten syömme. Yhteyttämisen lisäksi kasvien muita tärkeitä tehtäviä ekosysteemissä ovat mm. maaperän hoitaminen tavoin, eroosion estäminen, ilman ja veden puhdistaminen ja suojapaikkana tai kotina toimiminen eläimille.

Maailmassa yleisimmät viljelykasvit ovat vehnä, riisi, maissi, ohra ja soijapapu. Näistä kahta viimeistä viljellään ennen kaikkea eläinten rehuksi. Suomessa viljellään eniten nurmikasveja (eläinten rehuksi). Suomen tärkeimmät viljakasvit ovat ohra, kaura, vehnä ja ruis. Muita yleisiä viljelykasvejamme ovat rypsi, peruna, ruokohelpi, kumina ja sokerijuurikas. Myös mm. hernettä ja härkäpapua viljellään. Porkkana on yleisin Suomessa viljeltävä juures. Suomi on yksi maailman suurimmista kauran tuottajamaista ja viejistä ja tuottaa neljäsosan maailman kuminasta.

Maataloustuotantoon liittyy ympäristön näkökulmasta monia haasteita, joita käsitellään tekstissä jäljempänä.

Eläintuotantoon liittyy paljon eettisiä, moraalisia ja kulttuurisia kysymyksiä. Voidaan kysyä onko eläinten tappaminen syömistä varten ylipäätään oikeutettua ja toisaalta millaiset ovat tuotantoeläinten riittävän hyvät elinolot. Biologian opetuksen näkökulmasta keskeistä on se, millaisia tuotantoeläimiä meillä on ja miten niille voidaan turvata mahdollisuudet hyvään elämään ja lajityypilliseen käyttäytymiseen.

Eläintuotantoon liittyy paljon ympäristöongelmia, joita käsitellään tekstissä tuonnempana. Tässä tekstin osiossa käsitellään tuotantoeläinten hyvinvointiin liittyviä kysymyksiä. Kanan, naudan, lampaan ja sian lisäksi käsitellään lyhyesti kaloja ja hyönteisiä.

Eläimen hyvinvointi on yksilöllinen kokemus

Nykyiset tuotantoeläinlajit eivät ole luonnossa alkuperäisiä lajeja, eivätkä ne selviytyisi ilman ihmisen huolenpitoa. Eläinten hyvinvoinnista puhuminen on Suomessa kuitenkin melko tuore ilmiö. Nykyään eläinten käyttäytymisestä ymmärretään jo paljon ja asenteetkin ovat muuttuneet vähitellen: harva enää kyseenalaistaa eläinten kykyä kokea kipua. Edelleen kuitenkin usein ajattelemme eläinten kognitiivisten kykyjen olevan huomattavasti huonommat kuin ihmisillä, vaikka tutkimukset osoittavat että erot ihmisten ja eläinten tietoisuuden asteen, älyllisten kykyjen ja moraalin tajun välillä ovat pienempiä kuin on luultu.

Kotimaisten eläinten hyvinvoinnin neuvottelukuntien määritelmän mukaan eläimen hyvinvoinnilla tarkoitetaan eläimen vointia, joka voi vaihdella hyvästä huonoon. Hyvinvointiin vaikuttavat eläimen mahdollisuudet sopeutua ympäristön tapahtumiin ja olosuhteisiin. Jos sopeutuminen ei onnistu, tai aiheuttaa eläimelle jatkuvaa tai voimakasta stressiä, rasitusta, käyttäytymishäiriöitä tai terveyshaittoja, eläimen hyvinvointi heikkenee. Eläinten hyvinvointiin voidaan vaikuttaa pito-olosuhteilla, hoidolla, käsittelyllä ja eläinjalostuksella.

Eläimen hyvinvointi on siis yhtä kuin eläinyksilön fyysinen ja psyykkinen tila, sen kokemus omasta hyvinvoinnistaan. Ei voida ajatella, että hyvinvointi on yhtä kuin eläimen terveys, eikä yhtä kuin eläimen tuotos. Hyvinvointia ei voi myöskään voi nähdä, haistaa tai maistaa eläimestä valmistetusta tuotteesta, esimerkiksi lihasta tai maitotuotteesta. Huonostikin voineen eläimen liha voi näyttää aivan tavalliselta. Lihan huonot osat otetaan pois teollisuuden prosessissa. Kuiva, kova tai tumma liha ei siis päädy kuluttajalle. 

Tiettyjen tahojen mukaan hyvinvoiva eläin on tuottava. Tämä on totta vain käänteisesti: nälkäisen, jatkuvasti kylmissään olevan tai sairaan eläimen tuottavuus varmasti kärsii. Todellisuudessa eläin voi kuitenkin tuottaa kohtalaisen hyvin myös oman hyvinvointinsa kustannuksella. Eläinjalostus on vaikuttanut tähän. Lehmien maidontuotantoa ja emakoiden porsastuotantoa on jalostettu ja jalostetaan yhä suuremmaksi. Jalostus on osaltaan johtanut siihen, että eläimet kyllä tuottavat, vaikka eivät aina niin hyvin voisikaan. Jos tuotos laskee, on hyvinvointiongelma yleensä jo melko suuri. Eläimen fyysinen hyvinvointi ei myöskään takaa sitä, että eläin elää hyvää elämää. 

Käytännössä tuotantoeläinten hyvinvoinnissa on suuria eroja eri eläinlajien ja tuotantotapojen osalta. Sikoja, maito- ja lihakarjaa, kanoja ja broilereita kohdellaan eri tavoin. Lainsäädännön minimitaso ei Suomessakaan takaa eläimille mahdollisuutta hyvään elämään. Tasapaino voittoa tavoittelevan liiketoiminnan ja eläinten hyvinvoinnin on vaikeaa löytää etenkin, kun kuluttajat ovat tottuneet halpaan ruokaan.

Lainsäädäntö asettaa eläinten oloille vain minimivaatimukset

Eläinoikeusaktivismi sai Suomessa alkunsa 1990-luvun puolivälissä ensimmäisten turkistarhaiskujen ja Oikeutta eläimille -yhdistyksen perustamisen myötä. Kahdenkymmenen vuoden aikana eläinoikeusliike on kehittynyt marginaalin altavastaajasta yhteiskunnalliseksi vaikuttajaksi. Kuluneina vuosikymmeninä eläinoikeusliikkeen toimintatavat ja ympäröivä yhteiskunta ovat muuttuneet, mutta tavoitteet eivät: ihmisten on pidettävä eläinten asiaa esillä, koska ne eivät osaa itse nousta barrikadeille. Toiminta tähtää eläinten hyväksikäytön lopettamiseen.

Eläinsuojelulain tarkoituksena on suojella eläimiä parhaalla mahdollisella tavalla kärsimykseltä, kivulta ja tuskalta sekä edistää eläinten hyvinvointia ja hyvää kohtelua. Pohjoismainen hyvinvointitutkimus ja eläintenpidon käytännöt ovat maailman huippua, mutta Suomessakin lainsäädäntö asettaa eläinten oloille vain minimivaatimukset. Laki ei takaa eläinten hyvinvointia. Lain vaatimusten toteutumista valvotaan pistotarkastuksin. 

Eläinsuojelulakia ollaan Suomessa parhaillaan uudistamassa laiksi eläinten hyvinvoinnista ja eläinsuojelutoimijat ovat vaatineet lakiin tiukennuksia eläinten olojen parantamiseksi. Uudistukseen liittyen julkisuudessa on käyty keskustelua muun muassa siitä, miten lakiin toivotut tiukennukset vaikuttavat kotimaiseen maatalouteen, sillä eläinten olojen parantaminen vaikuttaa tuotantokustannuksiin. Taloudellisia seikkoja pohdittaessa on hyvä ottaa huomioon, että ainakin lain höllentäminen, eli eläinten hyvinvoinnin ja terveyden edellytysten heikentäminen johtaisi todennäköisesti esimerkiksi suurempaan antibioottien käyttöön, jolloin ruuan laatu kärsii. Pohjimmiltaan kysymys on myös moraalinen: Onko oikein että ruoka on halpaa, jos sen tuotanto aiheuttaa kärsimystä eläimille? 

Luomutuotannossa säädökset ja valvonta takaavat eläimille tavanomaista tuotantoa paremmat mahdollisuudet lajinmukaiseen käyttäytymiseen. Luomueläinten on mm. päästävä säännöllisesti ulos ja niille taataan tavanomaisesti tuotettua eläintä suuremmat sisätilat. Kuitenkin myös luomueläimet elävät pienissä sisätiloissa, jälkeläisille ei taata emon hoivaa jne. 

On hyvä muistaa, että suomalaisessakin kotieläintuotannossa on omat kehittämispaikkansa. Eläinsuojia joudutaan meillä kylmän talven vuoksi lämmittämään, mikä on kallista. Tämän vuoksi eläimiä saatetaan pitää ahtaissa oloissa. Tämä on vain yksi esimerkki siitä, että eläinten hyvinvointi maksaa ja sen tulisi vaikuttaa myös tuotteen hintaan.

Mainokset voivat välittää virheellistä kuvaa tuotantoeläinten elinoloista

Monella meistä on mainosmaailman välittämä kuva tuotantoeläinten elinoloista. Mainoskuvastossa lehmät kuitenkin hyppelehtivät laitumella iloisesti hymyillen, porsaat makoilevat puhtailla pahnoilla ja kanat nokkivat maasta matoja. Kuva vahvistuu, kun vierailemme kotieläinpihoilla. Kotieläinpihat ovat hieno tapa päästä tutustumaan siihen, millaisia eläimiä suomalaiselle maaseudulla elää. On kuitenkin syytä myös muistaa, että ne eivät anna oikeaa kuvaa tuotantoeläinten oloista. 

Suomessa on moneen muuhun maahan verrattuna monella mittarilla verrattuna parempaa eläintuotantoa. Tiloja on monenlaisia, mutta kovin usein todellisuus ei vastaa ruokamarkkinoinnin välittämiä mielikuvia. Esimerkiksi noin viidennes suomalaisista tiloista ei päästä lehmiä lainkaan ulos navetasta. Harva haluaisi ostaa tuotteita, joita markkinoitaisiin tuotantoeläinten todellisilla elinoloilla. Kriittiselle medianlukutaidolle on tarvetta myös ruokakaupassa.

Kalatkin tuntevat kipua

Kalaa syödään sekä luonnosta pyydettynä että kasvatettuna. Kalojen hyvinvointiin on kiinnitettävä erityistä huomiota, kun kaloja kasvatetaan.

Ihmiset arvottavat usein eläimiä sen mukaan, minkälaisia kognitiivisia ominaisuuksia niillä ajatellaan olevan. Hierarkian yläpäässä ovat nisäkkäät ja kädelliset, joilla on isot aivot. Alimpana ovat kalat ja selkärangattomat. Tutkimuksissa ihmiset arvioivat, että esimerkiksi lohilla on sellaisia yksinkertaisia henkisiä kykyjä kuin kyky tuntea kipua tai mielihyvää, mutta harva uskoo niiden ajattelevan tai tuntevan vihaa tai kiintymystä. Kaloja pidetään yksinkertaisempina olentoina kuin muita tuotantoeläimiä (mm. sika, kana, lehmä). Tieto kalojen kognitiosta on kuitenkin lisääntynyt merkittävästi 2000-luvulla, ja joidenkin kalojen tiedetään esimerkiksi leikkivän ja tunnistavan eri musiikkityylejä.

Kirjolohi (Oncorhynchus mykiss) on kasvatetuista kalalajeistamme merkittävin. Se on alun perin peräisin Yhdysvaltojen Tyynenmeren puoleiselta rannikolta. Suomessa kirjolohi on luokiteltu haitalliseksi vieraslajiksi, eikä sillä juuri ole lisääntyviä kantoja Suomen vesissä. Noin 95 % Suomessa kasvatetuista kaloista on kirjolohia. Vaikka tämän tekstiosion otsikon mukaan tuotantoeläin on yksilö, ei ruokakalaksi kasvatettujen kirjolohien yksilömääristä ole tilastoitua tietoa. Kaloja ei siis nähdä tuotannossa yksilöinä. 

Kirjolohta kasvatetaan altaissa sisätiloissa tai ulkona. Kasvatetun kirjolohen hyvinvointia voivat heikentää mm. huono vedenlaatu, taudit, loiset, kilpailu ruuasta sekä erilaisten toimenpiteiden, kuten käsittelyjen ja kuljetusten aiheuttama stressi. Kirjolohien hyvinvointia voidaan edistää esimerkiksi vähentämällä kalojen kokemaa stressiä, parantamalla elinolosuhteita ja tainnuttamalla kalat iskevällä menetelmällä tai sähkötainnutuksella hiilidioksiditainnutuksen sijaan. Kirjolohi reagoi käyttäytymisellään myös kasvatustiheyteen, veden laatuun ja ruokintaan. 

Nykytiedon mukaan kalat pystyvät tuntemaan kipua. Tämä on hyvä huomata niin ammattimaisessa kalankasvatuksessa ja kalastuksessa, kuin harrastelijakalastajanakin. Kalan nopea lopetus on tarpeen kaikissa olosuhteissa.

Hyönteiset proteiinin lähteenä 

Miljoonat ihmiset maailmassa syövät hyönteisiä päivittäin ruokavalionsa osana, vaikka hyönteisruoka on meillä Suomessa uudehko asia. Erään näkemyksen mukaan hyönteiset tarjoavat yhden kestävän vaihtoehdon ruuantuotantoon turvaamiseen ja eläinproteiinin tarpeen tyydyttämiseen maailmassa. Suomessa hyönteisten elintarvikekäyttö mahdollistui syksyllä 2017 asetuksen tulkintamuutoksen ansiosta.

Hyönteistuotantoa pidetään ekologisena, sillä hyönteisten kasvatus tuottaa vähemmän kasvihuonekaasuja ja kuluttaa vähemmän vettä kuin perinteisten tuotantoeläinten tuottaminen, eikä se ole isompien tuotantoeläinten tapaan sidottuna maapinta-alaan. Lisäksi hyönteiset tarvitsevat vain vähän tilaa. Ravinnon suhteen hyönteiset ovat vaatimattomia. Ne voivat syödä monenlaisia maatalouden ja elintarviketeollisuuden sivuvirtoja, jolloin tuotannon ekologisuus kasvaa. Lisäksi esimerkiksi kotisirkan rehutehokkuus on arviolta viisinkertainen sikaan nähden. 

Hyönteissyönnin eettisyydestä ei Suomessa ole juurikaan puhuttu, vaan sen eettistä kestävyyttä pidetään usein lähtöoletuksena. Miellämme hyönteisproteiinin helposti jonain muuna kuin eläinvalkuaisena, emmekä välttämättä ajattele hyönteisten olevan eläimiä. Hyönteisistä puhutaan sen sijaan pikemminkin samaan tapaan kuin viljelykasveista. Ruokaviraston ohjeen mukaan hyönteiset ovat eläimiä ja eläinsuojelulainsäädännön piirissä, mutta ohjeteksti ja suositellut käytännöt eivät ole asian suhteen virtaviivaisia. 

Tutkijoilla on erilaisia näkemyksiä hyönteisten kyvystä kokea kipua ja epämukavuutta, ja kaiken kaikkiaan hyönteisten tuntoisuudesta ja tietoisuudesta tiedetään vielä vähän. Koska aiheeseen liittyen on vielä paljon avoimia kysymyksiä, on hyönteisten hyvinvointia todellisuudessa vielä hankalaa arvioida. Erään näkemyksen mukaan hyönteisten tuotannossa tulisi noudattaa varovaisuusperiaatetta, koska hyönteisten kyvyistä tuntea kärsimystä ei vielä ole riittävästi tietoa.

Suomalainen luonto tarjoaa monenlaista mainiota ruokaa: kasveja, sieniä, riistaa ja kaloja. Niiden rooli suomalaisten ruokavaliossa on pienentynyt jo pitkään. Toisaalta esimerkiksi villivihanneksista on viime vuosina tullut eräänlainen trendi ja ne ovat palanneet mm. huippuravintoloiden listoille. Tekstin tässä osassa puhutaan suomalaisen luonnon syötävistä kasveista, mutta biologian opettajalle voi olla kiinnostavaa opettaa myös muiden eliölajien lajintunnistusta ruokanäkökulmasta. Mikä on syötävää, mikä myrkyllistä? 

Monet Suomen luonnossa kasvavat kasvit ovat terveellistä ja maukasta syötävää. Mustikka, puolukka, hilla, metsämansikat ja monet sienet ovat kaikille tuttuja herkkuja ja nykyään puhutaan entistä enemmän myös nk. villivihanneksista tai hortasta. Ne tarkoittavat luonnossa kasvavia syötäviä kasveja ja niiden kukkia, lehtiä, varsia ja juuria. Luonnonkasvit ovat ympäristöystävällistä syötävää, sillä niitä ei tarvitse kastella tai lannoittaa. 

Luonnon antimia kerätessä oppii samalla tunnistamaan kasveja ja maistelun kautta kasvintunnistuksesta voi tulla kiinnostava harrastus. Tuttuja syötäviä kasveja ovat mm. vuohenputki, orvokit, apilat, mesiangervo, poimulehti, niittysuolaheinä ja käenkaali.

Muistathan, että ennen kuin popsit luonnon herkkuja poskeen, on erittäin tärkeää varmistua siitä, että tiedät mitä syöt!

Villivihanneksista ensimmäiset pilkistävät maasta heti lumien sulettua. Useimmat villivihannekset kannattaa kerätä nuorina ja nuppuisina ennen kukintaa. Intensiivisin satokausi loppuu usein juhannuksen tienoilla, mutta villivihannesten keräilyä voi jatkaa loppusyksyyn saakka, jolloin ne täydentävät marja- ja sienisatoja. Kuiva poutasää on ihanteellisin keräykseen.

Villivihanneksia kasvaa kaikkialla: metsissä, niityillä, kotipihoissa ja puutarhoissa. Kerätessä kannattaa varmistua siitä, että maa ei ei ole keräyspaikalla pilaantunutta. Lähimpään maantiehen on hyvä olla matkaa 50–100 metriä. Älä kerää lantalan tai teollisuuslaitosten läheisyydestä ja varmista, ettei keräysalueella ole käytetty torjunta-aineita. 

Muista noudattaa jokamiehenoikeuksia, eli jätä toisen kodin ja pihapiirin läheisyydessä kasvavat villivihannekset rauhaan. Kerää villivihanneksia maltillisesti omiin tarpeisiin niin, että paikalle jää kasveja kasvamaan. Älä poimi kasveja juurineen ja vältä kasvavien puiden vahingoittamista. Esimerkiksi kuusen kerkät eivät kuulu jokamiehenoikeuksien piiriin. 

Huuhtele villivihannekset ennen niiden syöntiä tai säilöntää. Osa villivihanneksista kiehautetaan kevyesti ennen ruuanlaittoa (mm. nokkoset). Villivihanneksista voi tehdä monenlaista ruokaa niin kylmiä kuin lämpimiäkin ruokia ja juomia. Talven varalle villivihanneksia voi myös pakastaa, kuivattaa, umpioida tai säilöä öljyyn tai etikkaan. 

Hyviä villiruokareseptejä löydät esimerkiksi täältä:

• Hortoilu.fi https://hortoilu.fi/category/reseptit/

Hiilen kiertokulku tarkoittaa hiilen biogeokemiallista kiertoa ilmakehän, vesistöjen ja maaperän välillä. Myös kasvit ja eläimet ovat mukana hiilen kiertokulussa. Hiili kiertää luonnossa kahdella tavalla: a) nopeasti elollisessa luonnossa (biosykli) ja b) hitaasti elottomassa luonnossa (geosykli).

Biosyklissä kasvit sitovat ilmakehästä hiilidioksidia yhteyttämisreaktiossa, eli fotosynteesissä. Ilmakehän hiili siirtyy osaksi ravintoketjua, kun kasvit yhteyttäessään ottavat ilmasta hiilidioksidia ja muuttavat sen glukoosiksi (C₆H₁₂O₆), josta kasvien biomassa muodostuu. Kasvit valmistavat glukoosista muita hiilihydraatteja, kuten erilaisia sokereita, tärkkelystä ja selluloosaa. Myös lipidit ja ja monet muut kasvien tuottamat yhdisteet syntyvät monivaiheisissa reaktioissa, joissa glukoosi on yhtenä lähtöaineena. Jopa 70% kasvin yhteyttämistuotteista ohjautuu juuristoon hiilipitoisiksi eritteiksi, joilla kasvi ruokkii juuristovyöhykkeen mikrobeja, jotka puolestaan pyörittävät ravinnekiertoa ja auttavat kasvia saamaan vettä ja ravinteita paremmin. Kasveihin sitoutunut hiili vapautuu takaisin ilmakehään soluhengityksen, hengitysilman, puiden lahoamisen ja kuolleiden eliöiden maatumisen kautta sekä palamisreaktiossa.

Elollinen luonto koostuu pääosin orgaanisista hiiliyhdisteistä, mutta mukana on myös joitakin hiilen epäorgaanisia yhdisteitä, kuten hiilidioksidia (CO₂) ja hiilihapon (H₂CO₃) suoloja, karbonaatteja. Elollisessa luonnossa karbonaatteja on esim. linnunmunien ja nilviäisten kuorissa sekä koralleissa. Elottoman luonnon kalkkikivilajit ovat karbonaatteja- Niihin hiili on varastoitunut pitkäkestoisesti. Itse hiilihappoa ei luonnossa esiinny vapaana. Se on pysymätön yhdiste, jota syntyy veteen liuenneen hiilidioksidin reagoidessa vesimolekyylien kanssa. Reaktiot aiheuttavat veden luonnollisen happamuuden (pH n.6) ja tekevät mahdolliseksi karbonaattien muodostumisen.

Hiili on olennainen osa myös viljavaa maaperää. Multa koostuu kahdesta pääosasta: mineraaliaineksesta ja eloperäisestä aineksesta. Näiden lisäksi maassa on ilmaa ja vettä.

• epäorgaaninen eli mineraaliaines on rapautunut peruskalliosta. Se voi olla esimerkiksi hiekkaa, hiesua, savea, tai näiden sekoitusta.
• orgaaninen eli eloperäinen aines on peräisin kuolleista kasveista ja kuolleista eliöistä (maassa elävät nematodit, hyönteiset, madot jne.). Mikrobit jalostavat osan maan eloperäisestä aineksesta humukseksi, joka sitoo  monimutkaisen rakenteensa vuoksi hyvin vettä. Humus on tärkeää myös maan hyvän rakenteen kannalta, toimii puskurina happamoitumista vastaan ja on mikrobiologista hajotusta vastaan kestävää. Lisäksi maassa on enemmän tai vähemmän elävää hiiltä, eli kaikkia niitä eliöitä, joita siellä sillä hetkellä elää. Myös nämä elävät eliöt muodostavat merkittävän hiilivaraston, jonka koko vaihtelee vuoden kierron mukaan.

Runsaasti orgaanista ainesta sisältävä, humuspitoinen maa onkin arvokas luonnonvara, kestävän ruuantuotannon ja oikeastaan koko elämän peruselinehto. Samaan aikaan se on elollisen luonnon tuote: ilman hajoavia kasveja ja eläimiä ei olisi myöskään viljavaa maaperää. Voidaan sanoa, että elämä ei saapunut maaperään, vaan loi sen.

Perinteisesti olemme tottuneet, että maanviljelijän tehtävä on huolehtia kasveista. Koska hyvinvoiva viljelymaa on itse asiassa hyvän sadon perusta, on viljelijän ainakin yhtä tärkeää huolehtia viljelymaan hyvinvoinnista, mm. siitä että maasta ei häviä liikaa hiiltä ja että pellosta sadon mukana poistunut hiili (ja ravinteet) korvataan. Nykyisin vielä vallalla olevissa viljelytavoissa maaperän hiilen määrään ei yleensä juuri kiinnitetä huomiota.

Muutosta on kuitenkin ilmassa. Viljelytapoja, joissa keskeisenä tavoitteena on pitää maaperän hiili maassa tai jopa lisätä sen määrää maassa, voidaan kutsua hiiliviljelyksi. Esimerkiksi pellon pitäminen kasvipeitteisenä ympäri vuoden estää hiilen vapautumista ilmaan. Hiiltä saadaan lisättyä maaperään kääntämällä maan sisään elävää tai kuollutta kasviainesta (esim. viherlannoskasvustoa) tai tuomalla peltoon kompostia, karjanlantaa tai ja muita maanparannusaineita, esimerkiksi. paperi- ja metsäteollisuuden sivuvirtoja.

Ilmasta 78 % on typpeä. Typpi on tarpeellista kaikille eliöille, mutta useimmat eliöt eivät voi käyttää sitä hyväkseen suoraan ilmasta. Typen kierto luonnossa on tärkeä osa ravintoketjuja ja erilaisten ekosysteemien toimintaa. Eläimet saavat kaiken typpensä syömällä kasveja tai kasvinsyöjiä. Kasveissa iso osa typestä on lehtivihreämolekyyleissä, proteiineissa ja perintöaineksessa. Kaikki eläin- ja kasviproteiinit koostuvat aminohapoista, jotka ovat typpiyhdisteitä. Myös nukleiinihapoissa on typpeä.

Typen kierrossa erilaiset mikrobit ovat tärkeimmässä osassa. Mm. eräät typensitojabakteereiksi kutsutut bakteerit kuitenkin sitovat typpikaasua (N₂) vetyatomien kanssa anaerobisissa eli hapettomissa oloissa ammoniakiksi (NH₃), jonka toiset mikrobit muuttavat nitriitiksi (NO₂), jonka kolmannet muuttavat nitraatiksi (NO₃). Nitraatti vuorostaan sitoutuu aminohappoihin ja edelleen proteiineihin. 

Suomen maaekosysteemeissä tärkeimpiä typensitojabakteereja ovat Rhizobium-bakteerit, jotka elävät symbioottisessa suhteessa palkokasvien, kuten pavun, herneen, apilan, virnojen, lupiinin, mesiköiden ja sinimailasen juuristossa. Biologinen typensidonta toimii seuraavalla tavalla: Bakteerit tunkeutuvat kasvin juuren sisään ja muodostavat nystyrän, jossa ne sitovat typpeä. Typpi ei kuitenkaan jää nystyrään, vaan typpiyhdisteet jatkavat matkaansa kasvin eri osiin. Niistä valmistetaan aminohappoja ja proteiineja kasvin omassa metaboliassa.

Symbioosissa bakteeri saa typen sitomiseen tarvitsemansa energian isäntäkasvilta ja isäntäkasvi saa osan bakteerin sitomasta typestä. Lisäksi typensitojabakteereja elää vapaana maaperässä ja vedessä, sekä puolisymbioottisessa suhteessa joidenkin kasvien, kuten vehnän ja juolavehnän juuristojen ympärillä. Typensitojakasvit ovat kestävässä maataloudessa tärkeitä, koska ne (ja niihin sitoutunut typpi) voidaan joko muokata maahan kasvukauden päätyttyä, jolloin typpi siirtyy seuraavan satokasvin käyttöön hajotuksen kautta, tai ne voidaan syöttää eläimille, jolloin suurin osa typestä palaa pellolle lannan mukana, jos lantaa käytetään lannoitukseen. 

Typpi on kasvien kasvun kannalta hyvin olennainen ravinne, jota voidaan lisätä peltoon monessa muodossa, esimerkiksi kemiallisina lannoitteina, karjanlannassa, ureana tai kierrätysravinteissa. 

Ihmiskunta vaikuttaa siis aktiivisesti typen luonnolliseen kiertoon maanviljelyn kautta ja tällä on vaikutuksia ympäristöön. Dityppioksidi (N₂O) on hiilidioksidin ja metaanin jälkeen kolmanneksi tärkein ihmisperäinen kasvihuonekaasu. Typpiyhdisteet myös rehevöittävät vesistöjä. Itämeressä lasketaan, että ihmisperäinen typpilannoitus ja polttoprosessit ovat yli kaksinkertaistaneet luonnollisen typen kierron. Kemiallisten lannoitteiden vaikutus on haitallinen myös maaperäeliöstön monimuotoisuuden kannalta.

Dityppioksidia pääsee luontoon mm. keinolannoitteista ja orgaanisista lannoitteista, kuten karjanlannasta. Sitä vapautuu etenkin denitrifikaation yhteydessä (ja lisäksi myös nitrifikaatiossa). Jos maaperää liikalannoitetaan typpilannotteilla tai maaperä on kostea (esim. suopellot), dityppioksidia vapautuu enemmän. Teolliset typpilannoitteet on tuotettu prosessissa, jossa typpi sidotaan ilmasta johonkin fossiiliseen runkoon. Lannoitteiden valmistus siis tuottaa paljon ilmastopäästöjä, koska prosessissa käytetään runsaasti energiaa ja koska koska jo itse raaka-aine on fossiilista alkuperää. 

Typpilannoitetta voidaan valmistaa myös virtsasta. Esimerkiksi MORTTI -hankkeessa erilliskerätään virtsa talteen Säkylän varuskunnassa ja tehdään siitä lannoitevalmistetta.

Maanviljelijän pyrkimyksenä tulisi olla toiminta, jossa maa tulee viljelyn myötä vuosi vuodelta viljavammaksi sen sijaan, että se köyhtyisi. Pellon ravinnetalouden haasteena on ihmisen keräämän sadon mukana pois kuljetetun eloperäisen aineen ja sen sisältämien ravinteiden korvaaminen. Ravinteita poistuu pellosta myös ilmakehään vapautumalla, sekä valumalla veden mukana vesistöihin.

Nykyään ravinnevaje korvataan usein eläinten lannalla, tai teollisesti valmistetuilla lannoitteilla, joiden valmistus ja käyttö kuormittavat ympäristöä monella tavalla. Kestävässä viljelyssä asia hoidetaan toimivalla viljelykierrolla, viljelemällä typensitojakasveja ja huolehtimalla maaperän pieneliöiden elinoloista, sekä tuomalla maahan jatkuvasti eloperäistä ainetta katteiden ja maanparannusaineiden avulla ja kompostin kautta kierrätettyjen jätteiden ja eläinten lannan muodossa. Lisäksi voidaan käyttää erilaisia lisälannoitteita. Kasvien kasvun kannalta tärkeimmät ravinteet ovat typpi, fosfori ja kalium, mutta myös joukkoa muita aineita tarvitaan kasvin elintoimintojen ylläpitämiseen. 

Maataloudessa ravinteita tulee tilalle ja poistuu tilalta edellä kuvatulla tavalla. Maatilan sisällä ravinteita siirtyy pellolta karjaan ja karjataloudesta pellolle. Pellolla ravinteita siirtyy kasvilta toiselle, kun muut kasvit käyttävät typensitojakasvien maahan sitomaa typpeä seuraavina vuosina. Ravinteita kasvien käyttöön tulee myös ilmasta ja maaperästä.

Nykytilanteessa ravinteita ei kierrätetä maataloudessa aina kestävällä tavalla. Karrikoiduimmassa esimerkissä sadonkorjuun myötä pellolle syntyvä ravinnevaje korvataan ostamalla kaupasta kemiallisia lannoitteita uudestaan joka vuosi. Ravinteiden kierrätyksen avulla pyritään sen sijaan varmistamaan, että maataloudessa syntyneet ja siinä tarvittavat ravinteet ovat oikeassa paikassa ja oikeaan aikaan. Kestävä ravinteiden kierrätys voi sisältää toimivan viljelykierron suunnittelua ja käyttöä, eläin- ja kasvinviljelytilojen välistä yhteistyötä ja uudenlaisten kierrätysravinteiden kehittämistä ja käyttöä. Ravinteiden tehokas kierrätys maataloudessa on tärkeää, koska se parantaa vesistöjen tilaa ja vähentää maatalouden ympäristö- ja vesistökuormitusta monilla tavoilla. 

Haasteita maatalouden ravinteiden kierrätykseen tuovat muun muassa lantaa tuottavien ja sitä hyödyntävien tilojen välinen etäisyys. Suomessa eläintuotanto on keskittynyt vahvasti alueellisesti, jolloin lannan pistekuormitus vesistöihin voi olla suuri. Keskittymisen vuoksi lantaa ei päästä levittämään tehokkaasti kasvinviljelytiloille ja samasta kasvinviljelijät joutuvat käyttämään keinolannoitteita. Muita haasteita ovat lannan kasvien kannalta epäedulliset ravinnesuhteet sekä lannan kuljetukseen ja levittämiseen liittyvä suuri työmäärä ja kustannukset. Toisaalta kierrätysravinteet ovat nousemassa yhdeksi ratkaisuksi tähän ongelmaan.

Koska sadon mukana pellolta lähtee iso määrä ravinteita pois, täytyy peltoja lannoittaa – tai ravinnetasapainosta huolehtia jollakin tavalla. Hoidetaanpa asia kemiallisilla lannoitteilla tai viljelykierron, karjanlannan ja kierrätyslannoitteiden avulla, on oleellista että ravinteita annostellaan oikea määrä, oikeaan aikaan, oikeassa suhteessa ja käyttökelpoisessa muodossa. Tällöin voidaan välttää ylimääräisten ravinteiden valuminen vesistöihin ja poistuminen ilmaan.

Lannoittamiseen on monia tapoja. Pitkällä aikavälillä kaikkien ravinteiden tasapainoa parannetaan kestävästi toimivan viljelykierron avulla, mutta paljon ravinteita tarvitsevat viljelykasvit ja pellolla vaativat myös täydennyslannoitusta, joka voidaan hoitaa esimerkiksi karjanlannalla tai kierrätysravinteilla. Akuutit puutostilat korvataan täsmäsravinteilla. Teolliset lannoitteet ovat esimerkiksi tässä merkittävässä roolissa myös tulevaisuudessa. Kasvien tärkeintä pääravinnetta – typpeä – saadaan viljelemällä typensitojakasveja, eli apilaa ja erilaisia palkokasveja. Tärkeitä fosforin lähteitä ovat viherlannoitus ja maaperän omien fosforivarojen parempi hyödyntäminen mm. pieneliöstön ja sienijuuristojen toimintaa tukemalla. Kasvien kaliumin saantia tukevat maan happamuuden säätely (happamien maiden kalkitus) ja maan rakenteen hoito. Kasvimaalla pieniä määriä ravinteita (erityisesti typpeä) voidaan lisätä läpi kasvukauden myös esimerkiksi nokkoskäytteen avulla.

Eläinten lanta, erityisesti karjanlanta on eräs merkittävä käytettävä ravinteiden lähde. Siitä saadaan typpeä, fosforia ja kaliumia sekä monia muita ravinteita. Nykytilanteessa lantaa syntyy karjataloudessa esimerkiksi Suomessa liikaa ja toisaalta monet karjatilat sijaitsevat kaukana kasvinviljelytiloista, jolloin lantaa Suomessa kyllä on, mutta sitä ei aina pystytä järkevällä tavalla hyödyntämään kasvinviljelyssä. Kestävässä viljelyssä tasapaino tilan karjamäärän ja peltoalan välillä on oleellinen osa tilan toimivaa ravinnekiertoa. Mikäli oman tilan lanta ei peltojen lannoittamiseen riitä, sitä voidaan mahdollisuuksien mukaan hankkia lähitiloilta. Lannan haaste on se, että se sisältää sekoituksen eri ravinteita, joiden suhdetta ei voi tarkkaan valita, vaikka siihen voidaankin vaikuttaa jonkin verran eläinten ruokinnan avulla. Kun lanta annostellaan yhden ravinteen määrän mukaan, voi toista ravinnetta mennä peltoon liikaa tai liian vähän.

Kompostoinnin avulla eloperäiset jätteet eivät joudu hukkaan, vaan ruuan ja muiden kasvinosien arvokkaat ravinteet saadaan uudestaan kasvien käyttöön. Kaikki eloperäinen jäte voidaan kompostoida ja hyödyntää siitä syntyvä humus maan kasvukunnon ylläpitämiseen. Kompostissa pieneliöstö, kuten erilaiset madot, bakteerit ja sienet hajottavat eloperäisen jätteen takaisin ruokamullaksi (tai tarkemmin ottaen ruokamullan eloperäiseksi osaksi). Kompostiin luodaan pieneliöille mahdollisimman hyvät toimintaolosuhteet, eli riittävästi happea, kosteutta, sopivasti ravinteita sekä lämpö. Kompostointi on tuttua monille kotipuutarhoista. Maatalouden käyttämät kompostit eroavat näistä jonkin verran. Useimmiten kompostoidaan eläinten lantaa yhdessä kuivikkeen, kuten oljen kanssa isoissa aumoissa tai erityisissä kompostorireaktoreissa. 

Nykyään on olemassa myös nopeasti kasvava valikoima kaupallisia kierrätysravinteita sisältäviä lannoitteita, joissa ravinteet ovat usein sitoutuneena orgaaniseen aineeseen, jolloin niiden käyttö parantaa peltomaan rakennetta ja lisää hiiltä maaperään, mikä parantaa maan sadontuottokykyä. Maataloudessa erilaisia sivuvirtoja voidaan hyödyntää lannoitteena pelloilla. Kierrätysravinteita voidaan tehdä esimerkiksi elintarvike-, metsä- tai rehuteollisuudessa syntyneistä sivuvirroista, yhdyskuntien eri tavoin käsitellyistä sivutuotteista, biojätteistä ja -lietteistä, kaasumädätejäännöksestä tai kalastuksen sivuvirroista. Vielä 2000-luvun alussa näistä olivat kiinnostuneita lähinnä luomuviljelijät, mutta nyt myös tavanomaiset viljelijät ovat kiinnostuneita eloperäisen aineksen lisäämisestä peltoihin. Niiden käyttö voi lisätä viljelyn kustannustehokkuutta ja parantaa maan kasvukuntoa. Kierrätysravinteiden avulla pellon monimuotoisuutta ei saada lisättyä, kun laiduntajat puuttuvat, mutta pellot saada lannoitettua luonnonmukaisella tavalla.

Kierrätysravinteiden kehitystyötä tehdään jatkuvasti ja aihe kiinnostaa entistä useampaa toimijaa.

Kokonaan suljetut aineiden ja energian kierrot eivät ole ruuantuotannossa mahdollisia, mutta kestävässä tuotannossa niitä kohti pyritään erilaisilla tavoilla. Seuraavassa esitellään kolme erilaista osittain suljetun kierron viljelyjärjestelmää.

Palopuron agroekologisessa symbioosissa globaaleihin haasteisiin vastataan paikallisin ratkaisuin 

Palopuron symbioosi on Hyvinkäällä sijaitseva tilakokonaisuus, jossa kehitetään uudenlaista viljelytapaa, jossa tavoitteena on tuottaa ruokaa ja energiaa ekologisesti ja taloudellisesti kierrättämällä paikallisia resursseja. Tilakokonaisuuteen kuuluu Knehtilän viljatila, Mäntymäen kanala, sekä Lehtokummun vihannestila. Lisäksi kokonaisuuteen kuuluu biokaasulaitos ja tulevaisuudessa myös leipomo. Palopuron symbioosi on ensimmäinen laatuaan Suomessa ja ensimmäisten joukossa koko maailmassa. 

Ideana on, että koneita lukuunottamatta kaikki tuotantoon tarvittavat tuotantopanokset saadaan omasta tilakokonaisuudesta, eikä ulkopuolisia lannoitteita, rehuja tai energiaa tarvita, vaan ravinteet ja energia kiertävät paikallisesti. Systeemissä toimitaan toinen toistaan hyödyttäen, tasapainossa luonnon kiertokulun kanssa. Viherlannoitusnurmien sadosta ja hevosen- ja kananlannasta saadaan kuivamädätyslaitoksessa energiaa maatilalle ja leipomoon sekä biometaania myyntiin. Mädätysjäännös palautetaan pelloille lannoitteeksi. Vihermassojen kierrätys biokaasutuksen kautta vähentää ravinnehävikkiä. Lisäksi mädäte voidaan lannoitteena kohdentaa viherlannoitusta paremmin, mikä johtaa pienempien ympäristöhaittojen lisäksi parempiin satoihin. Tulevaisuudessa leipomo vielä jalostaa tilan viljan leiväksi.

Agroekologiset symbioosit ovat selvitysten mukaan ravinne-, energia- ja ilmastotehokas tapa tuottaa ruokaa. Kierrätysravinteiden käytön ansiosta vesistökuormitus ja kaasumaiset päästöt vähenevät. Esimerkiksi Palopuron symbioosia voidaan käyttää paikallisten ja alueellisten kierto- ja biotalouden tavoitteiden mukaisten ruokajärjestelmien mallina.

Hydroviljely on kasvihuoneviljelyssä käytetty vesiviljelytekniikka

Hydroviljelyssä, jota voidaan kutsua myös nimellä hydroponiikka (engl. hydroponics) multaa käytetään kasvualustassa vain osittain tai ei lainkaan. Mullan sijasta käytetään erilaisia väliaineita, jotka antavat kasville tukea sekä suojaavat juuria valolta ja kuivumiselta. Hydroviljely ei sovi kaikille kasveille, mutta sitä käytetään yleisesti jo esimerkiksi tomaattien, salaattien ja yrttien kasvihuoneviljelyssä. 

Hydroviljelyssä vesi ja tarkoin annostellut ravinteet kiertävät järjestelmässä pumpun avulla ja lisäksi vettä voidaan hapettaa erillisellä ilmapumpulla. Vesikierto hapettaa veden mikä on tärkeää, kun kasvin juuret ovat jatkuvasti vedessä. Hydroviljelyssä vedenkäyttö on hyvin tehokasta, koska vesi ei pääse haihtumaan järjestelmästä muuten kuin kasvien lehtien kautta. Myös ravinteiden käytön määrä voidaan optimoida hyvin, eivätkä ravinteet pääse valumaan viljelysysteemistä ympäristöön. Omavarainen tämä järjestelmä ei tietenkään ole, vaan ravinteet ja energia tarvitaan systeemin ulkopuolelta.

Viljelmä voi näyttää esimerkiksi siltä, kuin Robbes Lilla Trädgårdin kasvattamossa Lapinjärvellä: Salaatit ja yrtit kasvavat hyllyillä jopa neljässä tai viidessä kerroksessa hyvin lämpöeristetyssä hallissa. Eriväriset led-lamput valaisevat kasveja 20 tuntia vuorokaudessa. Samat led-lamput tuottavat myös kasvien tarvitseman lämmön. Huoneen seinät on eristetty, toisin kuin yrityksen entisissä kasvihuoneissa. Kasvuolosuhteet pidetään kasveille ihanteellisina joka hetki tekniikan ja tiedon avulla. Erilaisten sensorien ja kameroiden avulla on mahdollista seurata jopa veden virtausta viljelykasvin lehdessä. Idea on saada kasvit kasvamaan tehokkaasti, olivatpa olosuhteet kasvihuoneen ulkopuolella mitkä hyvänsä. 

Hydroviljelyn eräässä sovelluksessa, aeroponisessa tekniikassa multaa korvaavaa väliainetta ei käytetä lainkaan, vaan kasvin paljaita, pimeässä kasvavia juuria sumutetaan suljetussa tilassa hienojakoisella ravinneliuoksella. 

Aquaponics yhdistää kasvien ja kalankasvatuksen

Aquaponics on osittain suljettu viljelyjärjestelmä, jossa viljellään kasveja ja kasvatetaan kaloja. Kasvit kasvavat mullan sijasta muussa väliaineessa, joka antaa kasveille tukea sekä suojaa juuria valolta, samoin kuin hydroviljelyssä. Järjestelmässä kasvit kasvavat laatikoissa yleensä kalojen kasvatusaltaan yläpuolella. Vesi pumpataan kala-altaasta ylös kasvien hyödynnettäväksi ja sieltä vesi valuu takaisin kala-altaaseen. Kalojen uloste toimii kasvien ravinteena (mm. typpi) ja kasvit puhdistavat vettä, jolloin kala-altaiden vettä ei tarvitse vaihtaa. Bakteereilla on järjestelmässä tärkeä rooli, sillä kasvit pystyvät hyödyntämään vain pienen osan kalojen ulosteen typestä suoraan. Sen sijaan kun bakteerit ovat muuttaneet ammoniakin nitraateiksi, pystyvät kasvit hyödyntämään sitä erinomaisesti. Samalla vesi puhdistuu.

Järjestelmä voi toimia monessa eri koossa pienistä kotiakvaarioviljelmistä suuriin kaupallisiin järjestelmiin, josta saadaan esimerkiksi yrttien ja salaattien lisäksi myyntiin myös kalaa tai esimerkiksi katkarapuja. Globaalin ruuantuotannon mittakaavassa aquaponics-järjestelmät eivät ainakaan toistaiseksi ole vielä kovin laajassa käytössä. Usein käytetty kalalaji aquaponics-järjestelmissä on tilapia. Viljeltäväksi sopivia kasviljajeja on paljon, mm. salaatit, yrtit, tomaatti, kurkku, pavut ja melonit.

Järjestelmä on osittain suljettu: kalat tuottavat suuren osan kasvien tarvitsemista ravinteista. Järjestelmän ulkopuolelta tarvitaan kuitenkin energiaa pumpuille, ravintoa kaloille sekä joitakin hivenravinteita (mm. rauta) kasveille. Ravinteiden valuminen järjestelmän ulkopuolelle on minimoitu.

Planeetan rajat ovat yhteydessä ruuantuotantoon

Stockholm Resilience Centerissä Ruotsissa on kehitetty malli yhdeksän eri ympäristömuuttujan ja luonnonvarojen käytön planetaarisista rajoista, eli siitä kuinka kestävällä pohjalla ihmistoiminta on suhteessa eri ympäristöongelmiin. Kuviossa on mukana ilmastonmuutos, luonnon monimuotoisuuden väheneminen, lajien sukupuutto, otsonikato, merten happamoituminen, fosforin kierto, typen kierto, maankäytön muutos, aerosolikuormitus, makean veden saatavuus ja kemikalisoituminen. Lisäksi väärikoodien avulla on määritelty se, millaisessa tilanteessa kunkin ongelman suhteen ollaan. Kuviossa erillisinä esitetyt muuttujat eivät näytä ilmiöiden yhteyksiä, kuten ilmastonmuutoksenvaikutuksia monimuotoisuuden vähenemiseen tai maankäytön muutoksen vaikutuksia ilmastonmuutoksen kiihtymiseen.

Monet muuttujista ovat suoraan yhteydessä ruuantuotantoon. Niistä typen ja fosforin kierto ja geneettinen monimuotoisuus ovat mallin mukaan jo hälyttävällä tasolla. Fosforin ja typen vapautuminen luontoon on maatalouden vuoksi kasvanut 200–300 prosenttia. Lajien häviäminen on kiihtynyt satakertaiseksi 60 vuoden aikana. Ilmastonmuutos ja maankäytön muutos, erityisesti metsien hävittäminen viljelykäyttöön, ovat edenneet vaaravyöhykkeelle. 

Mallista käydyn keskustelun perusteella tutkijat ovat ovat kysyneet, onko maailman makean veden kulutus enää kuvan mukaisesti enää turvallisella toiminta-alueella ja onko ilmastonmuutoksen tilanne edennyt jo hälyttävälle tasolle. Lisäksi huolestuttava suunta on viljelymaan pilaantuminen, köyhtyminen ja eroosio, joita planetaaristen rajojen mallissa ei kuvata. 

Ruuantuotannolla on monenlaisia ympäristövaikutuksia

Tällä hetkellä maatalous on maailmassa suurin makean veden kuluttaja, se tuottaa 20-30% kaikista kasvihuonekaasupäästöistä ja on tärkein yksittäinen biodiversiteettikadon aiheuttaja. Keskeinen syy laajoihin maatalouden aiheuttamiin ympäristöongelmiin on maatalouden tarvitsema maapinta-ala. Jopa 40% maapallon jäättömästä maapinta-alasta on tällä hetkellä maatalouden käytössä. Maatalous on merkittävin syy maankäytön muutosten ja metsäkadon taustalla. Sen lisäksi että jatkuvasti uusia luonnon alueita päätyy viljelykäyttöön, muuttuu vuosittain suuria alueita maatalousmaata viljelykelvottomaksi mm. liiallisen kastelun ja ylilaidunnuksen vuoksi. Tämä voi johtua laajamittaisen, liian intensiivisen kaupallisen viljelyn menetelmistä, tai pienviljelmien puutteellisten resurssien ja puutteellisen osaamisen vuoksi käytössä olevista ei-kestävistä viljelymenetelmistä. Syyt ongelmien taustalla ovat siis moninaisia. Myös meret on valjastettu ruuantuotannon tarpeisiin: 50% valtamerten alasta on teollisen kalastuksen kohteena. Maatalous aiheuttaa sekä ilmastonmuutoksen kaltaisia globaaleja ympäristöongelmia, että paikallisempia ympäristöongelmia, kuten vesistöjen rehevöitymistä.

Ihmistoiminnalla on aina vaikutuksia ympäristöön ja ruuantuotannon jonkinlaiset vaikutukset ovat jossain määrin väistämättömiä, koska ruuantuotanto on välttämätöntä. Kyse on pääasiassa siitä, miten suuria toimintamme vaikutukset ovat. Kaikilla ruuantuotantomuodoilla on jonkinlaisia ympäristövaikutuksia:

• Kasvinviljelyssä käytetään luonnon monimuotoisuutta vahingoittavia torjunta-aineita ja kemiallisia lannoitteita, joiden valmistus on hyvin energiaintensiivistä. Ylimääräisten ravinteiden valuminen ympäristöön aiheuttaa mm. vesistöjen rehevöitymistä. Maanmuokkaus aiheuttaa maaperän eroosiota.
• Kotieläintuotannon ympäristövaikutukset ovat suurimmat ja suuri osa myös kasvintuotannosta palvelee eläintuotannon tarpeita. Esimerkiksi vähintään 70 % maailman soijasta ja 95% Suomeen tuodusta soijasta käytetään eläinten rehuna. Eläintuotannon ympäristövaikutukset ovat suuria, sillä se vie tuotannon laajuuden vuoksi valtavat määrät maapinta-alaa. Usein tuotantoeläimet syövät ihmisen ravinnoksi kelpaavaa ravintoa, kuten soijaa ja ohraa. Suomessa poikkeuksena tästä on nautakarja, joka syö pääasiassa nurmea. Nurmen viljelyynkin kuluu kuitenkin luonnonvaroja. Kun eläimille syötetään ihmisravinnoksi kelpaavaa ruokaa, on hyötysuhde huono. Erään nyrkkisäännön mukaan yhden hyvälaatuisen lihakilon tuotantoon tarvitaan 6 kg kasviravintoa. Suhde vaihtelee eri eläinlajien välillä. Lisäksi erityisesti karjataloudesta syntyy metaanipäästöjä märehtijöiden ruuansulatuksesta ja lannankäsittelyssä.

• Kalastus aiheuttaa suuria ongelmia kalojen lisäksi myös muille vesien eliöille. Tällä hetkellä lähes kolmannes maailman kalakannoista on ylikalastettuja. Kaloja siis pyydetään selvästi enemmän kuin niitä syntyy. Iso osa pyydetyistä kaloista heitetään takaisin mereen kuolleena, ei-toivottuna sivusaaliina. Kalojen lisäksi myös merinisäkkäät, merikilpikonnat ja linnut ovat vaarassa takertua kalanpyydyksiin ja muut pyyntimenetelmät, kuten pohjatroolaus tuhoavat myös muuta meriluontoa.
• Kalankasvatuksessa petokalojen rehuksi tarvitaan suuria määriä luonnonkalaa, eli kalankasvatuksella ei välttämättä voida vähentää liikakalastuksen haittoja. Esimerkiksi lohen kasvatus kuluttaa toistaiseksi enemmän villiä kalaa kuin kasvatuksella pystytään tuottamaan. Monet rehuksi päätyvistä kaloista voitaisiin yhtä hyvin käyttää suoraan ihmisravinnoksi. Jos kaloja kasvatetaan luonnonvesissä, on ongelmana kalojen ulosteen aiheuttama lähivesistöjen rehevöityminen. Kalankasvatus on ollut maailman nopeimmin kasvava ruuantuotantomuoto. Jo yli puolet syömästämme kalasta on kasvatettua. 

Samalla kun ruuantuotanto aiheuttaa ongelmia ympäristölle, on ympäristöongelmilla myös vaikutusta ruuantuotantoon. Ruokajärjestelmän kautta esimerkiksi poikkeukselliset luonnonilmiöt voivat yhä edelleen asettaa yhteiskuntamme tulevaisuuden vaakalaudalle. Ympäristömuutokset uhkaavat ruokajärjestelmäämme pahemmin kuin muuta ihmisen toimintaa. Esimerkiksi makean veden liikakäyttö ja maatalousmaan pilaantuminen murentavat suoraan maatalouden toimintaedellytyksiä. Toisaalta maatalouden vaurioittaa yhdessä muiden tekijöiden kanssa useita sellaisia ekologisia toimintoja (mm. pölyttäjien toiminta), joista ruuantuotanto on riippuvainen. 

Seuraavaksi joitakin maatalouteen liittyviä ympäristöongelmia tarkastellaan tarkemmin.

Luonnon monimuotoisuudella eli biodiversiteetilla tarkoitetaan  elinympäristöjen monimuotoisuutta, lajien runsautta sekä lajien sisäistä perinnöllistä muuntelua. Luonnon monimuotoisuus on korvaamattoman tärkeää myös ihmislajin selvitymisen kannalta. Luonto tarjoaa meille ruokaa, suojaa, raaka-aineita, energiaa, lääkkeitä ja puhdasta ilmaa ja monimuotoisuus on tärkeässä roolissa monissa näistä. Monimuotoisuus myös auttaa ympäristöä ja eliölajeja kestämään paremmin ympäristön uhkia. Tutkijat varoittavat, että luonnon kyky ylläpitää hyvinvointia nykyisille ja tuleville sukupolville heikkenee maailmanlaajuisesti ennennäkemätöntä vauhtia. Suurin osa luonnon ihmisille tuottamista palveluista ei ole korvattavissa tieteen tai teknologian keinoin.

Luonnon monimuotoisuuden väheneminen ei ole pelkästään sademetsien uhka, vaan myös Suomessa luonnon monimuotoisuus on vähentynyt merkittävästi varsinkin maa- ja metsätalousympäristöissä. Globaalisti jopa miljoonaa eliölajia uhkaa sukupuutto – ja puoli miljoonaa lajia saattaa olla jo tuomittu häviämään, ellei luonnonympäristöjä pikaisesti ennallisteta. 

Luonnon monimuotoisuus ja ruuantuotanto liittyvät toisiinsa hyvin kiinteästi monella tavalla:

1. Ruuantuotanto on sekä suoraan että välillisten vaikutusten kautta suurimpia uhkia heikkenevälle luonnon monimuotoisuudelle. Monimuotoisuutta vähentää luonnonympäristöjen muuttaminen maatalousympäristöiksi ja yksipuolinen viljely. Tällä hetkellä maatalous on ylivoimaisesti suurin maankäytön muoto maailmassa ja yksipuolistuva maankäyttö hävittää elinympäristöjä monilta eliölajeilta. Runsas kemiallisten lannoitteiden ja torjunta-aineiden käyttö puolestaan vahingoittaa esimerkiksi pölyttäjähyönteisiä ja maaperäeliöstöä. 83% maapallon maa-alasta on eläintuotannon käytössä. 
2. Nykyiset viljelytekniikat ja maatalouden toimintatavat uhkaavat myös perinteisiä maatalouden elinympäristöjä (kulttuuriympäristöt, perinnebiotoopit) sekä niistä riippuvaisia eläin- ja kasvilajeja. Maatalousympäristöissä elävät luonnonvaraiset eliölajit (mm. monet perhoset, muut hyönteiset, linnut ja kasvit) hyötyvät maatalouden harjoittamisesta, peltojen avoimuudesta sekä karjan laidunnuksesta. Esimerkiksi Suomen uhanalaisista eliölajeista jopa lähes kolmannes on riippuvainen maatalousympäristöistä. Nämä lajit kärsivät mm. yksipuolisesta viljelystä sekä siitä, että iso osa karjasta ei entisaikojen tapaan enää laidunna ulkona.
3. Merien eliöstön monimuotoisuutta vähentää erityisesti liikakalastus. Kalastustoiminta lisääntyy jatkuvasti, mutta saaliit eivät enää kasva. Yhä suurempi osa kalakannoista on ylikalastettuja, joka laillisesti tai laittomasti. Kalankasvatus ei helpota tilannetta, sillä nykymuodossaan se kuluttaa enemmän villikalaa kasvatettujen kalojen ruuaksi, kuin tuottaa kasvatettua kalaa. Lisäksi merkittävä osa maailman kalasaaliista käytetään maaeläinten rehuna.
4. Biodiversiteetin köyhtyminen uhkaa ruuantuotantoa erityisesti hyönteiskadon kautta. Monet hyötykasvit tarvitsevat pölytystä ja pölyttäjähyönteisten väheneminen vaarantaa tällä tavalla merkittävää osaa ruuantuotannostamme. Lisäksi kasvien “tuhohyönteisillä” on aina omat luontaiset “vihollisensa”. Jos saalistajahyönteisten kannat romahtavat, pääsevät kasvien tuhohyönteisten kannat lisääntymään runsaasti, mikä myös aiheuttaa ongelmia ruuantuotannossa. Ilmastonmuutoksen vaikutukset voimistavat luonnon monimuotoisuuteen liittyviä ongelmia myös maataloustuotannossa.
5. Kulutus yhtäällä aiheuttaa monimuotoisuudelle vahinkoja toisaalla. Latinalaisessa Amerikassa on raivattu 42 miljoonaa hehtaaria metsiä karjatalouden ja Kaakkois-Aasiassa 7,5 miljoonaa hehtaaria viljelysmaiden tieltä. Iso osa näissä maissa tuotetusta lihasta ja palmuöljystä viedään vauraisiin maihin. Esimerkiksi suomalaisten kuluttaman ruuan vaikutukset eivät näy vain kotimaassa, sillä 40 prosenttia suomalaisten elintarvikkeiden tuotantoon tarvittavasta maa-alasta on maamme rajojen ulkopuolella ja yli 90 prosenttia haitallisista vaikutuksista luonnon monimuotoisuuteen tapahtuu ulkomailla.
   Hyvä kuva aiheesta täällä: https://media.sitra.fi/2018/05/29164612/maapallolle-mahtuva-tulevaisuus.pdf
6. Maatalousympäristön monimuotoisuutta voidaan ylläpitää monin tavoin. Tämä tehdään mm. huolehtimalla monipuolisesta maisemarakenteesta, hyvästä viljelykierrosta ja monipuolisesta viljelykasvivalikoimasta, sekä hoitamalla laidunalueita. Tärkeää on myös pitää torjunta-aineiden ja kemiallisten lannoitteiden käyttö minimissään. Jos alkuperäinen arvokas elinympäristö on tuhoutunut tehostuneen viljelyn myötä, voidaan niitä myös palauttaa keinotekoisesti. Hyvä esimerkki tästä ovat maatalousympäristöihin palautetut kosteikot.
7. Viljelykasvilajikkeiden yksipuolistuminen heikentää satokasvien monimuotoisuutta, jolloin menetetään viljelykasvien geneettistä monimuotoisuutta. Olosuhteiden muuttuessa tai kasvitaudin uhatessa sadot ovat vaarassa tuhoutua kokonaan, jos viljelyssä on vain harvoja kasvilajeja. Maailmassa on esimerkiksi olemassa ainakin 140 000 vehnälajiketta ja 70 000 maissilajiketta, mutta kaupallisesti niistä viljellään enää vain muutamia kymmeniä tai satoja. Arvioiden mukaan käytössä olevien viljelylajikkeiden määrä on tippunut neljännekseen 1900-luvun alun määrästä. Toisaalta eri puolilla maailmaa asuvien ihmisten ruokavalio on muuttunut enemmän samankaltaiseksi, vaikka yksittäisten ihmisten ruokavalio onkin monipuolistunut. Vehnä, riisi, sokeri ja maissi ovat yhä tärkeämmässä roolissa eri puolilla maailmaa asuvien ihmisten ruokavaliossa, kun taas aiemmin syötyjen paikallisten kasvilajien (mm. ruis, jamssi ja maniokki) osuus ruoasta on vähentynyt.
   

Ruuantuotanto ja ilmastonmuutos liittyvät yhteen monin tavoin. Ruuantuotanto aiheuttaa ilmastonmuutosta,  kärsii siitä ja ruuantuotannon on myös sopeuduttava muuttuvaan ilmastoon. Maatalouden ilmastopäästöjä voidaan kuitenkin myös vähentää monin tavoin.

Ruuantuotanto aiheuttaa ilmastonmuutosta. Globaalisti ruuantuotanto ja -kulutus aiheuttavat ilmastopäästöistä eri arvioista riippuen 25-33% kun otetaan huomioon maatalouteen liittyvät maankäytön muutokset, eli esimerkiksi metsien hakkuut maatalousmaan tieltä. 

Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) julkaisi elokuussa 2019 raportin, jossa selvitetään ilmastonmuutoksen yhteyttä aavikoitumiseen, maan laadun heikkenemiseen, kestävään maankäyttöön, ruokaturvaan sekä kasvihuonekaasupäästöihin maanpäällisissä ekosysteemeissä. Raportti täydentää kuvaa siitä, millaisia ilmastovaikutuksia ihmisen toiminnalla on maapallolla.

Tähän asti ilmastonmuutoksen hillinnän pääpaino on ollut fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämisessä. Vuoden 2019 raportti nostaa maankäytön ja ruoantuotannon fossiilisten polttoaineiden rinnalle, mikä tulee todennäköisesti korostamaan niiden painoarvoa tulevissa ilmastoneuvotteluissa ja kansallisissa päätöksissä. 

Ruuan ilmastovaikutus kertyy koko sen elinkaaren ajalta: alkutuotannossa maatilalla, elintarviketeollisuudessa, kaupassa ja ravintoloissa, kuljetuksissa ja ostosmatkoissa, ruuan valmistuksessa ja säilytyksessä sekä ruokajätteestä. Yleensä alkutuotannossa maatilalla päästöistä syntyy jopa yli puolet. Merkittävä osa maatalouden ilmastopäästöistä syntyy eläintuotannossa eläinten ruoansulatuksesta, lannasta ja rehunviljelystä. Kasvinviljelyssä paljon ilmastopäästöjä aiheuttavat etenkin lannoitteiden valmistus. 

Suomessa maatalouden ilmastopäästöt syntyvät pääosin seuraavista lähteistä:- viljelysmaan dityppioksidipäästöistä (53 %) 

• kotieläinten ruuansulatuksen metaanipäästöistä (32 %)
• lannankäsittelyn dityppioksidi- ja metaanipäästöistä (11 %) 

On kuitenkin huomioitava, että maatalouden kasvihuonekaasupäästöjä raportoidaan Pariisin ilmastosopimuksen mukaisesti useammalla raportointisektorilla ja edellä mainitut luvut sisältävät vain maataloussektorilla raportoitavat päästöt. Lisäksi Suomen maatalousmaasta (erityisesti turvemaat) syntyy suuria päästöjä, jotka raportoidaan maankäyttösektorilla (LULUCF). Tämän lisäksi energiasektorilla raportoidaan vielä maatalouden työkoneiden ja kiinteistökohtaisen lämmityksen päästöt. Maatalouden päästöjen kokonaisuuden hahmottaminen on siis yllättävän haastavaa asiaan vihkiytymättömälle.

Eläintuotannon merkittävä osuus päästöistä näkyy jo em. listan prosentteja lukemalla, mutta lisäksi on huomattava, että pelto-alastamme 70% on rehuntuotannossa ja rehua tuodaan lisäksi Suomeen myös ulkomailta. Käytännössä siis iso osa myös peltoviljelyn päästöistä liittyy suoraan eläintuotantoon. Lisäksi eläintuotannosta (erityisesti karjatalous) syntyvillä metaanipäästöillä on suuri ilmastovaikutus lyhyellä aikavälillä. Eurooppalaisten kuluttaman ruuan ilmastovaikutuksista jopa 80% tulee eläinperäisistä tuotteista.

Tulevaisuudessa maatalouden suhteellinen osuus päästöistä tulee kasvamaan. Tällä hetkellä jo olemme tilanteessa, jossa maatalouden päästöt ovat pysyneet samalla tasolla viimeiset 20 vuotta, vaikka muiden alojen päästöt ovat laskeneet. Suomen Pitkän aikavälin ilmasto- ja energiastrategiassa on määritelty maataloussektorille 13 % päästövähennystavoite aikavälille 2005–2020. Tätä tavoitetta ei tulla saavuttamaan pääosin turvemaiden jatkuvan raivauksen vuoksi lannanlevityksen tarpeisiin.  

Ruuantuotanto kärsii ilmaston muuttumisesta. Ilmastonmuutos vaikuttaa ratkaisevasti ruuantuotannon mahdollisuuksiin niin Suomessa kuin globaalisti. Maa- ja metsätalous toimivat yhdessä luonnon kanssa ja kohtaavat siksi ensimmäisinä ilmastonmuutoksen paikalliset seuraukset: tulvat, rankkasateet, roudattomat talvet, kasvintuhoojahyönteiset, kasvitaudit, kuivuuden, kuumuuden ja maastopalot. Nämä kaikki vaikeuttavat ruuantuotantoa globaalisti jo nyt ja tulevaisuudessa vielä enemmän. 

Ruuantuotannon on sopeuduttava ilmastonmuutokseen. Ilmaston muuttuminen tulee vaikuttamaan ruuantuotantoon haitallisesti, vaikka lämpeneminen saataisiin pysäytettyä IPCC:n 1,5 asteen “turvarajaan”. Siksi jo nyt pyritään kehittämään ruokajärjestelmän sopeutumiskykyä uusiin ilmasto-oloihin. Sopeutuminen on samalla myös edellytys kestäville ilmastonmuutoksen hillintätoimenpiteille. Maatalouden ilmastoriskeihin varautuminen edellyttää riskinhallintakeinojen kehittämistä, kuten vakuutuksia ja rahastoja, sekä entistä tehokkaampaa tulvasuojelua ja vesitalouden hallintaa. Myös luonnon monimuotoisuuden turvaaminen on välttämätöntä, jotta luonto kykenee sopeutumaan muuttuvaan ilmastoon ja sen seurauksiin.

Maatalouden ilmastopäästöjä voidaan vähentää monenlaisilla toimenpiteillä. Poliittisissa toimissa keskeistä on maataloustukien suuntaaminen entistä paremmin ilmastoystävällistä tuotantoa tukemaan. Ison mittakaavan käytännön toimista tärkeimmät ovat uusien turvepeltojen raivaamisen lopettaminen ja eläintuotannon vähentäminen. Maataloustuottajana tärkeää on mm. maan kasvukunnosta, eli viljelymaan hyvinvoinnista huolehtiminen, peltojen pitäminen kasvipeitteisenä ympärivuotisesti, asianmukainen lannankäsittely ja uusiutuvan energian käyttäminen. Viljelijät tarvitsevat yhteiskunnan tukea näiden uudenlaisten toimintatapojen käyttöönottoon. Paljon hyviä ratkaisuja on jo tiedossa, mutta esimerkiksi peltomaan tehokkaaseen hiilensidontaan johtavat toimenpiteet vaativat vielä tutkimusta ja kokeiluja, joita parhaillaan jo tehdäänkin paljon.

Maatalous on merkittävin ihmisen aiheuttaman, vesistöihin päätyvän ravinnekuormituksen lähde Suomessa. Maataloudesta aiheutuu Suomessa nykyisin noin puolet sekä fosforin että typen kuormasta, joka päätyy Itämereen ihmistoiminnan seurauksena. Rehevöitymisen syynä ovat eläinten lanta ja pelloilta vesistöihin valuvat muut lannoitteet. Maatalous rehevöittää vesistöjä myös kaikkialla muualla maailmassa. Maatalouden parhaat keinot vähentää ravinnekuormitusta on lopettaa liika lannoittaminen sekä huolehtia lannan asianmukaisesta käsittelemisestä ja peltojen ympärivuotisesta kasvipeitteisyydestä.

Eroosio eli maa-aineksen kulkeutuminen tuulen tai veden mukana on merkittävä uhka hedelmällisille kasvumaille. Jopa kolmasosa maapallon viljelymaasta on tuhoutunut eroosion ja saastumisen seurauksena viimeisen 40 vuoden aikana. Hedelmällinen pintamaa on hitaasti uusiutuva luonnonvara. 

Eroosiota voidaan estää vähentämällä maan mylläämistä, eli esimerkiksi turhia kyntöjä. Lisäksi pellot kannattaa pitää kasvipeitteisinä ympäri vuoden, jolloin kasvillisuus juurineen estää pintamaan kulkeutumista pois pelloilta. Kun pellot eivät ole valtavan suuria, ei tuuli pääse riepottamaan maata valtavalla voimalla. Tässä suomalaisen maatalouden saarekemaiset pellot toimivat hyvin. Viljelylohkot ovat pieniä ja niiden välissä on usein metsää tai muita eroosioesteitä. Nykyään puhutaan entistä enemmän myös peltometsäviljelystä ratkaisuna ongelmaan. Peltometsäviljelyssä pelloille istutetaan puita pelloille tarkoituksenmukaisin tavoin eroosiota torjumaan.  

Metsäkato voimistaa luonnon monimuotoisuuden vähenemistä, kun monilta eliölajeilta katoaa hakkuiden myötä niiden luonnolliset elinympäristöt. Metsien tuhoutuminen nopeuttaa myös ilmastonmuutosta. Ruuantuotanto on tällä hetkellä suurin metsäkadon aiheuttaja. Etenkin sademetsiä raivataan muun muassa öljypalmu- ja soijaplantaasien sekä karjan laitumien tieltä. Karjankasvatus on suurin syy esimerkiksi Amazonin sademetsien häviämiseen. Siellä viime vuosina tuhotuista sademetsäalueista jopa 80 prosenttia on nyt laidunmaana ja loput pitkälti karjalle kasvatettavan rehun, kuten soijan, viljelymaana. Kaakkois-Aasiassa metsiä uhkaavat öljypalmuplantaasit. 

Metsien hakkuita olisi mahdollista vähentää kasvattaen samaan aikaan ruuantuotannon määrää. Näin tehty jo useissa maissa maailmalla. Metsäkadon pysäyttäminen edellyttää niin hallinnon parantamista ja maankäytön suunnittelun kehittämistä, kulutuksen pienentämistä sekä tehokkaampia tuotantotapoja, kuten tehokkaampia kastelumenetelmiä ja hyvin suunniteltuja plantaaseja. Tällöin luonnonmetsät voidaan jättää rauhaan tehostuneen maanviljelyn avulla. 

Suomessa metsien raivaaminen muuhun maankäyttöön on nykyään suhteellisen vähäistä. Luonnonvarakeskuksen (Luke) mukaan viimeisen kymmenen vuoden aikana metsää on otettu muuhun maankäyttöön vuosittain noin 0,1 % metsäalastamme eli vajaat 19 000 hehtaaria vuodessa. Tästä noin kolmannes on johtunut maataloudesta, etenkin siitä että entistä isommat karjatilat tarvitsevat lisää peltomaata lannanlevitystä varten. Ratkaisuna tähän voi olla mm. hallinnon ja uusien kannustimien kehittämisestä, sekä lannan hyötykäytön kehittämisestä.

Lähteet:

Kemikaaleilla on nykymaataloudessa monia tehtäviä. Niiden avulla mm. säädetään viljan korren pituutta, torjutaan sieni- ja hometauteja, tuholaishyönteisiä ja rikkakasveja sekä lisätään tuotteen säilyvyyttä sadonkorjuun jälkeen. Globaalisti erilaisten kemikaalien käyttömäärät ovat suuria. Niitä käytetään kasvien kasvun aikana, ennen sadonkorjuuta (esim. glyfosaatin ruiskuttaminen tuleennuttaa viljan puintivalmiiksi) ja sadonkorjuun jälkeenkin. Läpi kasvukauden jatkuva maatalouskemikaalien käyttö on yleistä, vaikkakaan ei aina suositusten mukaista.

Tuholaishyönteisten ja rikkakasvien torjuntaan käytettäviä aineita kutsutaan kasvinsuojeluaineiksi. Ne on kehitetty myrkyllisiksi torjuttaville eliöille, ja siten ne ovat usein haitallisia myös muille eliöille, joissain tapauksissa myös ihmisille. Kun torjunta-aineita käytetään laajasti tai varomattomasti, niitä vapautuu myös maaperään ja vesistöihin. Liiallinen tai huolimaton torjunta-aineiden käyttö muodostaa uhan pölyttäjähyönteisille ja muulle luonnon monimuotoisuudelle, mikä vaarantaa maailman ruoantuotannon. Viime aikoina tapetilla ovat olleet mm. öljykasvien tuholaisten, mm. kirppojen torjuntaan käytettävät neonikotinoidit, joiden käyttö päätettiin keväällä 2018 rajata EU:n alueella  pysyviin kasvihuoneisiin, joissa kasvien tulee olla koko elinkaarensa ajan. Useat kansainväliset tutkimukset ovat päätyneet siihen, että neonikotinoidi on osin mehiläiskuolemien syy. 

Ympäristöongelmien lisäksi maatalouskemikaalit saattavat aiheuttaa ongelmia myös niitä työssään käyttävien ihmisten terveydelle. Toisaalta terveyshaittoja voi tulla myös ruiskutettua satoa syöville ihmisille. Tästä hyvänä esimerkkinä toimii maailman käytetyin rikkakasvien torjunta-aine glyfosaatti. Se sai pari vuotta sitten viiden vuoden jatkomyyntiluvan EU:ssa, vaikka sen syöpää aiheuttavista vaikutuksista on esitetty tutkimustuloksia jo vuosien ajan. 

Maatalouskemikaalien käyttömäärissä ja -ajoissa on suuriakin eroja eri maiden välillä. Suomessa kemikaaleja käytetään ilmasto-olojemme ja tiukan valvonnan ansiosta selvästi vähemmän kuin monissa muissa maissa.

• Kasvinsuojeluaineita ammatikseen käyttävien tulee suorittaa tutkinto, jolla he osoittavat tuntevansa käyttäjän ja sivullisten suojautumiskeinot sekä osaavat ehkäistä ympäristön turhaa kuormittumista aineita käyttäessään.
• Torjunta-aineiden varoaikoja, eli tuotekohtaisesti määrättyä aineiden ennen sadonkorjuuta tapahtuvia käyttökieltoaikoja on noudatettava.
• Sadon jälkikäsittely torjunta-aineilla on kiellettyä. Mm. salaattia ei kloorata, mansikoita ei käsitellä homeenestoaineilla ja viljan pakkotuleennutus on kiellettyä. Suomeen saa kuitenkin tuoda elintarvikkeita maista, joissa sadon jälkikäsittely kemikaaleilla on sallittua. Jälkikäsittelykiellon vuoksi kotimainen ruoka on kansainvälisesti vertailtuna puhdasta (pienet torjunta-aineimäärät). Kääntöpuolena on se, että tuotteiden myyntiaika lyhenee ja hävikki on suurta.

Ilmasto-olot vaikuttavat mm. kemikaalien hajoamisaikoihin eri puolilla maailmaa. Suomessa esimerkiksi glyfosaatin hajoaminen on ilmasto-olosuhteidemme vuoksi hidasta. Toisaalta esimerkiksi Suomen miehiläshoitajain liitto ei vastusta neonikotinoidien  käyttöä Suomessa, sillä meillä niitä käytetään pitkälti siementen käsittelyaineena (peittaus), jolloin vaikutus pölyttäjiin on pienempi. Tutkimusta aiheesta (sekä neonikotinoideista että muista torjunta-aineista) tarvitaan lisää. Suomessa on muiden EU-maiden tapaan parhaillaan tekeillä Kansallinen pölyttäjästrategia, jonka myötä saadaan myös lisää tietoa mesipistiäisten tilanteesta Suomessa.

Kemikalisoitumista voidaan vähentää luonnonmukaisen viljelyn keinoilla, kuten toimivalla viljelykierrolla ja monipuolisella viljelykasvivalikoimalla. Monimuotoinen viljelyekosyystemi ei ole yhtä altis kasvintuohoojahyönteisten tai kasvitautien vaikutuksille, jolloin kemikaalien käyttöä voidaan vähentää.

Suurin osa maailman makeanvedenvaroista käytetään nykyään keinokasteluun, vaikka valtaosa maailman maataloudesta on edelleen sadeveden varassa, eli ei käytä viljelyssä keinokastelua. Ihmistoiminnan “vesijalanjäljestä”, eli kaikesta käyttöön otetusta makeasta vedestä ainakin 70% käytetään maataloudessa. 

Suomessa vedenkulutus ei ole ongelma, sillä vesivarat uusiutuvat meillä jatkuvasti. Toisaalta alhaisempien lämpötilojen vuoksi vettä myös kuluu ruuantuotannossa vähemmän kuin lämpimämmissä maissa. Vuosittain meillä käytetään vain kaksi prosenttia kestävästi käytettävissä olevista vesivaroista. On kuitenkin huomattava, että suomalaisten syömän, ulkomailla tuotetun ruuan ja käyttämiemme kulutustavaroiden kautta lähes puolet suomalaisten vesijalanjäljestä syntyy ulkomailla. 

Eri ruoka-aineiden tuottaminen vaatii erilaisia määriä vettä. Kasvihuoneviljelyssä vettä kuluu tyypillisesti vähemmän kuin avomaanviljelyssä. Erityisen paljon vettä tarvitaan lihantuotantoon. Veden niukkuudesta kärsivillä alueilla ruuantuotanto on pääasiallisesti vastuussa niukkuutta lisäävästä vedenkäytöstä. Paljon vettä kuluttavassa maataloudessa tuotannon aiheuttamat ongelmalliset vaikutukset vaihtelevat paikallisista oloista riippuen. Tomaatinviljelyn tai karjatalouden vedenkulutus aiheuttaa suomalaisella tilalla selvästi vähemmän haittaa ympäristölle kuin esimerkiksi espanjalaisella tilalla, sillä Suomessa puhdasta vettä on saatavilla paljon. Luonnonvarakeskuksen tuoreen tutkimuksen mukaan  tomaattikilon tuottamiseen kuluu Suomessa 35 litraa vettä ja Espanjassa jopa 3165 litraa.

Kasteluveden kulutus aiheuttaa veden niukkuutta, mutta toisaalta kasteluveden käyttö myös lisää viljelymaan suolaantumisen kautta viljelymaiden pilaantumisen riskiä.

Globaalisti ajatellen maatalouden vedenkulutusta voidaan tehostaa hyvien viljelykäytäntöjen (mm. sadettimien korvaaminen tihkuletkujärjestelmillä), viljelijöiden koulutuksen ja neuvontapalveluiden, sekä poliittisten tukimekanismien avulla ja monissa maissa näin jo tehdäänkin. 

Huom! Tekstin otsikot sisältävät paljon tekniseltä kuulostavaa sanastoa. Tästä ei kannata huolestua! Monimutkaiset sanat on avattu teksteissä ja selitykset ovat hyvää ja ymmärrettävää yleiskieltä. Voit käyttää tukena myös kestävän ruuan sanastoa.

1. Viljelymaan hyvinvoinnista huolehtiminen

Viljelymaa on maankuoren ylin, paikoitellen jopa vain noin 20 cm paksu kerros, josta kaikkien ihmisten ja useimpien muidenkin eliöiden elämä maapallolla on riippuvainen. Hyvinvoivan viljelymaan tunnusmerkkejä ovat multava ja ilmava maan rakenne, paljon hajotettavaa eloperäistä ainetta ja runsas ja monipuolinen maaperäeliöstö. 

Maan kykyä tuottaa satoa nimitetään viljavuudeksi. Viljavuuteen vaikuttavat mm. kunkin paikan ilmasto (lämpöolot ja sateisuus), maaperän laatu (maan happamuus, ravinteisuus, vesitalous, eloperäisen aineksen määrä ja laatu), kasvien juuret, sekä käytetyt viljelytekniikat. Hyvinvoivassa viljelymaassa on myös valtava määrä maaperäeliöstä: lieroja ja muita matoja, hyönteisiä, alkueläimiä, bakteereita ja sieniä. Maaperäeliöstöllä on monenlaisia tehtäviä: se mm. hajottaa eloperäistä ainesta kasvien käyttöön sopiviksi ravinteiksi ja muokkaa maan rakennetta paremmaksi. Voidaankin ajatella, että maan viljavuudesta huolehtiminen on keskeisesti maaperäeliöstön hyvinvoinnista huolehtimista.

Maan hyvinvointia ylläpidetään mm. huolehtimalla siitä, että maa ei tiivisty liikaa (vältetään turhaa raskailla koneilla ajelua pellolla), turvaamalla maaperän pieneliöstön monimuotoisuus, huolehtimalla maan hiilivarannoista, huolehtimalla toimivasta viljelykierrosta ja pitämällä maa kasvipeitteisenä ympärivuotisesti (ks. seuraavat kohdat).

2. Toimiva viljelykierto

Viljelykierrolla tarkoitetaan viljelykasvien paikan vaihtamista vuosittain suunnitellussa järjestyksessä. Yhdellä peltolohkolla viljellään siis eri vuosina eri kasveja. Viljelykasvien lisäksi viljelykiertoon kuuluvat maanparannuskasvit (viherlannoskasvit). Niistä ei saada satoa, mutta ne hoitavat viljelymaata eri tavoin. Viherlannoksessa on usein esimerkiksi apilaa, jonka juurinystyröissä elävät bakteerit sitovat ilmasta typpeä lannoitteeksi viljelymaahan, pölyttäjähyönteisiä houkuttelevaa hunajakukkaa ja maan rakennetta syvillä juurillaan muokkaavaa auringonkukkaa. Toimiva viljelykierto edellyttää monipuolista viljelykasvivalikoimaa.

Viljelykierron tärkein tehtävä on pitää viljelymaan ravinnemäärät tasapainossa, sillä eri kasvit käyttävät ravinteita eri määriä ja osa kasveista (mm. pavut, herneet, apilat ja virnat) lisäävät ravinteita maahan. Viljelykierrolla myös kasvatetaan eloperäisen aineen määrää maassa. Rikkakasvit, tuhohyönteiset ja kasvitaudit viihtyvät hyvin sellaisella pellolla, jossa samaa viljelykasvia viljellään monta vuotta samalla paikalla. Siksi viljelykierto ennaltaehkäisee ja rajoittaa rikkakasvien, tuholaisten ja tautien lisääntymistä.

3. Peltojen pitäminen kasvipeitteisenä ympärivuotisesti

Pellot on perinteisesti kynnetty mullokselle syksyllä. Paljaasta maasta multa ja siihen sitoutuneet ravinteet kuitenkin lähtevät talvisateiden myötä helposti karkuun ja valuvat vesistöihin tai maaperän hiiltä poistuu ilmaan. Peltojen pitäminen kasvipeitteisenä auttaa siis ainakin hidastamaan ilmastonmuutosta, sekä vähentämään vesistöjen kuormittumista ja maaperän eroosiota. Pellot voidaan pitää kasvipeitteisenä mm. jättämällä viljansänki peltoon talven ajaksi tai kylvämällä peltoon syksyllä vaikkapa syksyllä itävää rypsiä tai ruista. Viljelykasvien ohella tai niiden sijaan voidaan käyttää myös talvella kuolevia ”kerääjäkasveja” ja viljan alla ”aluskasveja”. Ne rajoittavat rikkakasvien leviämistä, ruokkivat maaperää ja kuivattavat maata varhain keväällä kasvuun lähtiessään. Aluskasvi jatkaa kasvuaan satokasvin sadonkorjuun jälkeen. Kerääjäkasvi voidaan kylvää aluskasviksi tai satokasvin jälkeen. Tällaisiksi kasveiksi sopivat esimerkiksi valkoapila ja timotei. Myös monivuotiset viherlannokset tai nurmet auttavat tässä. 

4. Kotiläintuotannon vähentäminen

Globaalisti eläintuotannon vähentäminen on välttämätön ratkaisu ruuantuotannon aiheuttamiin ongelmiin. Eläintuotanto aiheuttaa erittäin merkittävän osan maatalouden ympäristövaikutuksista ja vie suurimman osan maatalouden käyttämästä viljelypinta-alasta. Tuotantomäärien pienentäminen ei tarkoita samaa kuin tuotannon alasajo kokonaan. Kohtuullinen määrä laiduntavia märehtijöitä pitää yllä monimuotoisuutta ja ja hyvin hoidettuna ja oikein laidunnettuna korjaa ekosysteemin tilaa ja parantaa maaperän hiilensidontaa. Karjanlanta on myös arvokas lannoite silloin kun sitä syntyy tuotannossa kasvintuotannon kannalta kohtuullisia määriä ja järkevissä paikoissa lähellä kasvinviljelytiloja tai niiden yhteydessä.

Kestävän tuotannon tasosta ei ole tarkkaa käsitystä. On kuitenkin hyvä huomata, että tuotanto- ja kulutusmäärät ovat eri asia. Eläinperäisten tuotteiden kulutuksen reilusta vähentämisen tarpeesta esimerkiksi Suomessa ollaan hyvin yksimielisiä. Esimerkiksi Suomen ympäristökeskuksen ja Luonnonvarakeskuksen yhteisen RuokaMinimi-hankkeen tulosten mukaan ihmisten ruokavalion ilmastovaikutus ja rehevöittävä potentiaali pienenevät selvästi, kun eläinperäisten tuotteiden osuus heidän ruokavaliossaan vähenee. 

5. Luonnonlaidunnauta

Karjataloutta pidetään ympäristökeskustelussa usein ongelmallisena. Erityisen poikkeuksen tähän tekevät luonnonlaitumilla laiduntavat naudat, joiden lihaa mm. WWF:n Lihaoppaassa suositellaan syömään kohtuudella. Oppaassa ja sen taustamateriaalissa sanotaan luonnonlaidunlihasta seuraavaa:

“Luonnonlaidunlihalla tarkoitetaan luonnonlaitumilla ilman lisäruokintaa ja lannoitteita tuotettua lihaa. Laiduntaminen luonnonympäristössä on yksi harvoista ruoantuotantotavoista, joka parantaa luonnon monimuotoisuutta. Laiduntaessaan perinneympäristöissä eläimet pitävät avoinna arvokkaita elinympäristöjä, kuten niittyjä ja hakamaita.”

“Paitsi perinneympäristöjä, laiduntaminen luonnonympäristössä hyödyttää myös laiduneläimiä, tuottajia ja kuluttajia. Laiduntaminen on esimerkiksi naudoille luonnollista ja lajinmukaista elämää. Luonnonlaitumilla tuotettu liha on korkealuokkaista, ja tuottaja voi saada siitä paremman hinnan. Kuluttajalle luonnonlaidunliha puolestaan tarjoaa luotettavan, ympäristöä hyödyttävän vaihtoehdon.”

“Kotimaiselle luonnonlaidunlihalle on luotu alustavat tuotantokriteerit, mutta sille ei toistaiseksi ole laatujärjestelmää. Luonnonlaidunlihaa ei siis välttämättä löydy kaupan tiskiltä, mutta voit kysyä sitä suoraan tuottajilta.”

Luonnonlaitumilla laiduntavat naudat ovat siis kestävän maatalouden tärkeä osanen. On kuitenkin syytä muista, että suomalaisten nykyistä lihan kulutusta ei voida kattaa kestävästi tuotetulla luonnonlaidunlihalla. Siksi lihan kulutuksen vähentäminen on välttämätöntä.

6. Asianmukainen lannankäsittely

Kotieläinten lanta koostuu sonnasta, virtsasta, rehujäämistä, kuivikkeesta ja vedestä. Koska eläintuotannon määrä on nykyisellään valtava, syntyy sen sivutuotteena valtavia määriä lantaa. Esimerkiksi Itämeren alueella muodostuu vuosittain lähes 200 miljoonaa tonnia nautojen, sikojen ja siipikarjan lantaa. Lanta sisältää monenlaisia ravinteita, mm. paljon typpeä ja fosforia, joita vielä nykyisellään hukataan päästöinä ilmaan ja vesiin. Mm. Suomessa 5% maatalouden ilmastopäästöistä syntyy lannan käsittelystä ja varastoinnista.

Lannan asianmukaisella käsittelyllä monia lannan aiheuttamia negatiivisia ympäristövaikutuksia voidaan vähentää. Eläinten ruokintaa muuttamalla voidaan vaikuttaa lannan sisältämiin ravinnemääriin. Lannasta voi haihtua typpeä ilmaan ammoniakkina niin eläinsuojassa ja lantavarastoista kuin levitettäessä lantaa pelloille lannoitteeksi. Eläinsuojissa haihtumista voidaan välttää nopealla lannankeruulla ja lantavarastoissa huolehtimalla riittävän isoista varastotiloista, jotka on kunnolla katettu muovilla tai betonilla. Levitettäessä lantaa pellolle turhien päästöjen syntymistä voidaan vähentää ajoittamalla lannanlevitys kasvukauden ajalle, jolloin kasvit ottavat lannan ravinteet välittömästi käyttöönsä. Levitettävä lantamäärä on valittava tuotetun kasvin tarpeen mukaan ja lanta on mullattava maaperään heti. Lannasta voidaan myös tehdä biokaasua, jolloin mädätysjäännös voidaan vielä käyttää  kierrätyslannoitteena pelloilla.

7. Peltomaan hiilensidonta

Maaperässä olevassa eloperäisessä aineessa on yhteensä enemmän hiiltä kuin maapallon kasveissa ja ilmakehässä yhteensä. Iso osa tästä maaperän hiilestä on maankuoren ylimmässä, metrin paksuisessa pintakerroksessa, eli siinä kerroksessa, johon mm. maatalous suoraan vaikuttaa. Luonnossa hiiltä sitoutuu maaperään jatkuvasti, mutta nykyisten viljelytapojen vuoksi maatalousekosysteemeissä maaperään sitoutunutta hiiltä lähinnä vapautuu ilmakehään.

Maaperän ja viljelysmaan osuus ilmastonmuutoksen aiheuttajana tunnetaan hyvin ja nykyään puhutaan enenevässä määrin myös maaperän mahdollisuudesta hillitä ilmastonmuutosta. Hiiltä maaperään varastoivasta viljelytavasta käytetään esimerkiksi termiä hiiliviljely. Ranska esitteli Pariisin ilmastokokouksessa vuonna 2015 4/1000-aloitteen hiilen varastoimiseksi peltomaahan. Aloitteen laskelmien mukaan vuosittainen neljän promillen (4 ‰) hiilivaraston kasvu vastaa vuosittaisia ihmistoiminnasta aiheutuvia co2-päästöjä ja siksi kaikkia maita kannustetaan maaperän hiilivarastojen kasvattamiseen. Aloite on hyvä, vaikka siinä tehdyt laskelmat eivät ole aivan linjassa hiilensidontaan ja päästövähennysten tasoon liittyvän tutkimustiedon kanssa. Isoja päästövähennyksiä tarvitaan joka tapauksessa. Myös Suomi allekirjoitti aloitteen, mutta sen toteutustavoista puuttuu vielä konkretiaa.
https://www.4p1000.org/ 

Maaperän hiilensidonnan potentiaali on valtava, mutta tietämys ja osaaminen aiheeseen liittyen on vielä puutteellista. Nyt etsitään tapoja, joilla voidaan vauhdittaa hiilen varastoitumista ilmakehästä peltomaahan ja edistää hiiliviljelyn käyttöönottoa maatiloilla ja sisällyttää käytännöt myös osaksi EU:n maatalouspolitiikkaa. Lisäksi etsitään tapoja todentaa prosessi tieteellisesti. Paljon tutkimusta ja kokeiluja eri viljelytekniikoista on jo menossa esimerkiksi Luonnonvarakeskuksessa ja Suomen ympäristökeskuksessa, sekä mm. tutkijoiden ja viljelijöiden yhteisessä Carbon Action -hankkeessa, jonka alkuunpanijana on toiminut Baltic Sea Action Group.

8. Peltometsäviljely

Peltometsäviljelyssä (engl. agroforestry) hyötypuita, kuten hedelmä- tai pähkinäpuita viljellään rinnan erilaisten muiden hyötykasvien, kuten vilja- ja hernekasvien kanssa. Tominnan suomenkielisestä nimestä käydään edelleen kiistaa, mutta käytämme tässä nimeä peltopetsäviljely.

Peltometsäviljelyn hyöty on se, että etenkin lämpimissä maissa pensaat, heinät ja ruohot kasvavat paremmin harvan puuston varjossa. Osa puulajeista kykenee myös sitomaan typensitojabakteerien avulla maahan typpeä muiden viljelykasvien ravinteeksi. Puiden juuret kasvavat syvälle maan alle ja nostavat sieltä vettä myös muiden kasvien käyttöön lähemmäksi maan pintaa. Puiden juuret myös pitävät peltomaata paikoillaan estäen eroosiota. Monilla kuivilla alueilla peltometsäviljelyllä onkin suuri merkitys ruuantuotannon ja muun ihmisten toimeentulon kannalta. Tällä hetkellä tutkitaan myös peltometsäviljelyn positiivisia ilmastovaikutuksia, sillä puiden karike ja juuristo lisäävät maan hiilivarastoja.

Suomessakin peltometsäviljelyn sovelluksia kokeillaan parhaillaan. Myös meillä pelloille saadaan puiden avulla sijoittelusta riippuen eroosiosuojaa sekä vettä että tuulta vastaan, monimuotoisuutta sekä kasvi että eliötasolla, ekologisia käytäviä villieläimille, pölytyspalveluja satokasveille, tuhoeliöiden luontaisia vihollisia satokasvin suojeluun ja lisäksi pellon ravinnekierto tehostuu ja paranee.  Pelloilla ja peltojen laidoilla voidaan kasvattaa hedelmäpuita, pähkinöitä, puuta bioenergiakäyttöön (esim. paju), jalopuita puuseppien käyttöön, typensitojapuita tai pensaita (mm. tervaleppää) jne. Vaikka puut eivät tuottaisi satoa, voi niistä voi saada runsaasti muita hyötyjä. 

Suomessa peltometsäviljelyn soveltamista on rajoittanut poliittinen ohjaus, joka on perinteisesti pitänyt maa- ja metsätalouden erillään toisistaan. Uusin EU-laajuinen CAP (Common Agricultural Policy) kuitenkin sisältää kohdan, jossa peltometsäviljely on mahdollistettava pelloille. Myös IPCC on kannustanut peltometsäviljelyyn. 

9. Bioenergiaa maatilalta

Bioenergialla tarkoitetaan biopolttoaineista saatavaa energiaa. Biopolttoaineiksi kutsutaan biomassasta eli eloperäisistä, fotosynteesin kautta syntyneistä kasvimassoista valmistettuja polttoaineita, joita voidaan tuottaa metsäbiomassan lisäksi peltobiomassasta ja jätteestä. Jätettä voidaan polttaa sellaisenaan jätevoimaloissa tai siitä voidaan valmistaa mekaanisesti kierrätyspolttoainetta, tai se voidaan jalostaa edelleen biokaasuksi tai nestemäisiksi polttoaineiksi, kuten etanoliksi ja dieseliksi. 

Peltobiomassojen ja yhdyskuntajätteen energiakäyttö on ollut Suomessa vähäistä, mutta erityisesti viimeksi mainittu on lisääntymässä. Myös liikenteen biopolttoaineiden valmistaminen sekä maa- ja metsätalouden biomassoista että jätteistä on voimakkaasti lisääntyvän kiinnostuksen kohde. 

Biokaasu on mätänemisen, eli biologisen hajotusprosessin tulos. Biologista hajotusta tapahtuu luonnossa mikrobitoiminnan ansiosta hapettomissa oloissa, mm. soiden pohjasedimenteissä ja märehtijöiden pötseissä. Hapettomuus on prosessissa keskeistä, sillä hapellisissa oloissa biologinen hajoaminen tapahtuisi kompostoitumalla. Biokaasusta ⅔ on metaania ja ⅓ hiilidioksidia. Lisäksi se sisältää hyvin pieniä määriä hiilimonoksidia, typpeä, vetyä ja rikkivetyä. 

Biokaasua voidaan käyttää lämmöntuotannon polttoaineena kaasukattiloissa, jalostaa liikennepolttoaineeksi tai käyttää kaasumoottorissa sähkön ja lämmön tuottamiseksi. Tällä hetkellä Suomessa toimii joitakin kymmeniä maatiloja, joilla on oma biokaasulaitoksensa. Laitoksen ansiosta tila voi olla energiaomavarainen ja joskus myös myydä energiaa ulospäin. Näin tehdään esimerkiksi Kalmarin tilalla Laukaassa, jossa tilan biokaasulaitoksen yhteydessä on avoin tankkausasema. 

Maatiloilla biokaasua voi tuottaa mädättämällä eloperäistä ainesta, kuten lantaa tai rehua, valvotuissa olosuhteissa. Myös biojätteet ovat erinomaisia biokaasun raaka-aineita. Esimerkiksi mainitulla Kalmarin tilalla biokaasu tehdään karjanlannasta, elintarviketeollisuuden sivutuotteista (panimon mäski, meijerin maitojäte) sekä ylijäämänurmesta ja oljesta, jotka ovat peräisin Kalmarin maatilan pelloilta tai naapuritiloilta. 

Biokaasun muodostuminen jaetaan neljään eri ryhmään, joissa kussakin toimivat eri pieneliöryhmät. Vaiheet ovat 1) liukoistuminen (hydrolyysi) 2) happokäyminen (asidogeneesi) 3) etikkahappokäyminen (asetogeneesi) ja 4) metaanikäyminen (metonogeneesi). 

Yksityiskohtaisen selityksen prosessin kulusta voit lukea Motivan oppaasta. https://www.motiva.fi/files/6958/Biokaasun_tuotanto_maatilalla.pdf

Bioenergia ei ole automaattisesti ympäristöystävällinen valinta, mutta esimerkiksi lannasta tuotetulla biokaasulla on on todettu olevan jopa negatiivinen hiilijalanjälki, toisin kuin millään muulla liikenteen polttoaineella. Ilmastohyöty syntyy siitä, että metaanipäästöjen sijaan lannasta saadaan polttamisen jälkeen hiilidioksidipäästöjä, joiden ilmastovaikutus on suhteessa pienempi. Kuluttajalle biokaasu on liikennepolttoaineena edullinen ja maatiloille biokaasun tuotanto maatalouden sivuvirroista on kiinnostava uusi avaus. Lannasta saatavan biokaasun hyödyistä huolimatta kokonaiskuvaa tarkasteltaessa on syytä muistaa, että koko eläintuotannon mittakaava voi silti olla ongelmallisen suuri ympäristövaikutuksiltaan. Tällöin biokaasun hyödyt eivät riitä korvaamaan eläintuotannon haittoja.

Uudet innovaatio haastavat perinteisiä ruuantuotannon tapoja. Esimerkiksi hyönteisten ja sienten laajamittainen tuotanto on mahdollista pienessäkin tilassa, samoin vihannesten tuotanto led-valaistuksella monikerrosviljelynä maaseudun tuotantorakennuksissa tai kaupunkikiinteistöissä. 

Ruuantuotannon uudet innovaatiot ovat hyvin tärkeitä ja niiden testausta ja leviämistä tulee edistää. Kuitenkin, kun otetaan huomioon ihmiskunnan tarvitseman ruuan valtava määrä, valtaosa maailman ruuantuotannosta tulee edelleen perustumaan viljelymaan käyttöön ja auringonvalon voimalla tapahtuvaan kasvien yhteyttämiseen ainakin vielä lähivuosikymmeninä. Lisäksi osa viljelymaan tuotteista kiertää jatkossakin ruokapöytiin kotieläinten kautta. Innovaatioiden kehittämisen ohella onkin välttämätöntä pitää huolta viljelymaiden kasvukunnosta, hiilivarastoista ja -nieluista, ravinnekierroista ja vesitaloudesta. Innovaatioita tarvitaan myös pellolla tapahtuvan tuotannon kehittämiseen ja ympäristökestävyyden parantamiseen. Samalla on kiinnitettävä huomiota siihen, että uudet tekniikat ja teknologiat ovat itsessään ekologisia. 

Seuraavassa on esitelty lyhyesti muutamia ruuantuotannon innovaatioita, joista on lähiaikoina puhuttu paljon. 

Kasvien soluviljely bioreaktorissa.  Teknologian tutkimuskeskus VTT kehittää parhaillaan markkinoille pientä bioreaktoria, jolla voi kasvattaa marjoja tai kasveja kotioloissa nopeasti ja tehokkaasti. Cellpodin nimellä kulkevalla laitteella voi kasvattaa lähes mitä tahansa luonnon marjaa tai kasvia. Konseptin idea perustuu erilaistumattomien solujen kasvattamiseen kokonaisen kasvin sijasta. Lopputuote sisältää samoja terveyden kannalta tärkeitä yhdisteitä kuin luonnossakin kasvanut kasvis tai marja, ja esimerkiksi lakkasoluviljelmän ravintoarvot ovat samankaltaisia tai jopa parempia kuin itse marjassa. Laitteen valmistaman ruuan maku on alkuperäistä marjaa miedompi ja koostumus hyvin erilainen kuin kuin marjassa itsessään: lähinnä sosemainen. 

Keinoliha(synteettinen liha, tankkiliha, tekoliha, in vitro -liha) on bioreaktorissa eläimen kantasoluista kasvatettua lihaa. Menetelmä muistuttaa biologisissa tutkimuksissa käytettyjä soluviljelyä ja kudosviljelyä. Keinolihaa kasvatetaan steriilisti bioreaktorissa, johon syötetään sopivaa ravintoliuosta, joka sisältää myös kasvutekijöitä ja happea. Myös lämpötila on säädelty. Mallinnusten perusteella keinoliha saattaa olla ympäristöystävällisempää kuin perinteinen naudanliha. Keinolihaakin ympäristöystävällisempää olisikin kuitenkin siirtyä suoraan kasvisruokaan ja syödä sitä, mitä lihassoluille syötetään keinolihalaboratoriossa. Vaikka keinolihan valmistushinta on viime vuosina tippunut huimasti, on bioteknologian kehityksestä huolimatta tutkimuksella vielä paljon ratkaistavaa, jotta esimerkiksi keinolihan tuotanto olisi teollisesti mahdollista tai järkevää. Lihassolujen valmistusprosessia ei ole aivan yksinkertaista siirtää laboratorioista tehtaisiin. 

Yksisoluproteiineja ilmasta ja auringonvalosta. Suomalaistutkijat ovat onnistuneet tuottamaan ruokaa pelkästään ilmasta ja auringonvalosta. Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa ja VTT:ssä kehitetyllä menetelmällä on valmistettu ensimmäinen erä yksisoluproteiinia, josta voidaan tehdä ruokaa ihmisille ja rehua eläimille. Yksisoluproteiinien valmistus ja syöminen ei ole uutta, sillä kasvissyöjille tuttu quorn on sellaista. Quornissa raaka-aineena on sokeri, uudessa tuotteessa ilman hiilidioksidi ja vety. Uudessa tuotteessa nimittäin käytetään luonnosta löytyviä organismeja, jotka pystyvät hyödyntämään energianlähteenään vetyä. 

Tällä hetkellä valmis proteiinimassa näyttää vaaleanruskealta jauheelta. Viime kädessä lopputuote voi kuitenkin olla hyvin samankaltainen kuin quorn, tai sitä voi jalostaa vielä pidemmälle. Silloin muoto ja rakenne voivat olla samantyyppisiä kuin vaikkapa nyhtökaurassa. Tuotantolaitteet olivat aluksi nyrkin kokoisia ja valmista tuotetta niistä syntyi noin gramma kahdessa viikossa. Jo piankin tavoitteena on kontin kokoinen laitteisto, joka valmistaisi viisi kiloa yksisoluproteiinia päivässä.  Kaupalliseen tuotantoon tuote voi päästä ehkä kymmenessä vuodessa, kun huomioidaan lainsäädännön ja prosessitekniikan vaatima aika. 

Ilmaperunat. Ilmaperunoiden, eli ilmaan juurensa ja mukulansa kasvattavien perunoiden viljely perustuu aeroponiseen teknologiaan. Perunantaimet istutetaan kasvihuoneessa tai hallissa laatikoihin, joiden kanteen on tehty reikä kutakin tainta varten. Siitä peruna lähtee kasvattamaan juuristoaan taimen alla sijaitsevaan pimeään, tyhjään laatikkoon ja varttaan kohti hallin kattoa. Tietokoneen ohjaama automaatti sumuttaa ilmassa kasvaville juurille vettä ja sopivan määrän ravinteita. Ilmaperunan kasvattamiseen tarvitaan sopivan lämmin tila, hieman vettä ja tekniikkaa sekä jonkin verran energiaa systeemin pyörittämiseen. Pimeässä sisätilassa kasvit tarvitsevat keinovaloa, käytännössä led-lamppuja. Uuden kasvatustekniikan on kehittänyt Suomen siemenperunakeskus Tyrnävällä. 

Ilmaperunat eivät ole enää pelkkää visiota. Niitä on tuotettu jo siemenperunaksi ja niiden jälkeläisiä on jo myynnissä kaupoissa. Tuontatotapa on tehokas: Yksi juuristo tuottaa jopa sata mukulaa, kun perinteisellä turpeessa kasvatuksella juuristosta tulee nelisen mukulaa. Käsityövaltaisuutensa vuoksi tekniikka on kuitenkin kallis, eikä ilmaperunaa siksi kannata kasvattaa tällä hetkellä ruokaperunaksi kuluttajille. Kriisitilanteen varalta tällainenkin teknologia on kuitenkin hyvä olla olemassa. 

Vertikaaliviljelmät. Kaupunkiviljelyyn liitetään usein mielikuva harrastuksena tapahtuvasta parveke- tai puistoviljelystä. Osa kaupunkiin sopivan viljelyn menetelmistä perustuu kuitenkin kehittyneeseen teknologiaan: suljettuun kiertovesijärjestelmään nojaavan kerrosviljelyn kaltaisiin viljelytekniikoihin, kuten aquaponics ja hydroponics. Näiden tarkoituksena on tuottaa kasveja veden tai ilman kautta syötettävän ravintokierron kautta, ilman maa-ainesta. Tekniikoita hyödynnetään kasvihuoneviljelyssä jo yllättävän laajasti, mutta kehittämistäkin riittää edelleen. Viljelmä voi näyttää esimerkiksi tältä: Salaatit ja yrtit kasvavat hyllyillä neljässä tai viidessä kerroksessa hyvin eristetyssä hallissa. Eri väriset led-lamput valaisevat kasveja 20 tuntia vuorokaudessa. Samat led-lamput tuottavat myös kasvien tarvitseman lämmön. Kasvuolosuhteet pidetään kasveille ihanteellisina joka hetki tekniikan ja tiedon avulla. Erilaisten sensorien ja kameroiden avulla on mahdollista seurata jopa veden virtausta viljelykasvin lehdessä. Idea on saada kasvit kasvamaan tehokkaasti, olivatpa olosuhteet kasvihuoneen ulkopuolella mitkä hyvänsä. 

Geenimuunneltu ruoka. Geenimuuntelu on paljon keskustelua herättävä aihepiiri. Muuntogeenisiksi eliöiksi kutsutaan eläimiä, kasveja, bakteereita tai muita eliöitä, joiden perimää on bioteknologian keinoin muunneltu. Geenimuunnellusta elintarvikkeesta puhutaan silloin, kun muunneltua eliötä käytetään elintarvikkeiden raaka-aineena. Geenimuuntelulla ja muilla biotekniikan keinoilla on mahdollista nopeuttaa esimerkiksi kasvinjalostusta ja parantaa sen tarkkuutta verrattuna perinteiseen risteytys- ja valintajalostukseen. Geeniteknisten ja molekyylibiologisten menetelmien kehittäminen ja käyttö tarjoavat mahdollisuuksia edistää ja luoda uusia toimintaedellytyksiä maa-, elintarvike-, riista-, poro-, kala- ja metsätaloudessa. Muuntogeenisten organismien käyttö ja tuotteiden markkinointi EU:n alueella perustuu ennakkohyväksymismenettelyyn, jossa lupa myönnetään vasta kun niiden on osoitettu olevan turvallisia ihmisille, eläimille ja ympäristölle. Tällä hetkellä Suomessa ei saa myydä gmo-elintarveikkeita ihmisten käyttöön, mutta tuotantoeläimet saavat syödä geenimuunneltua rehua. Luomutuotannossa muuntogeenisten organismien ja niiden johdannaisten käyttö on kokonaan kielletty, poislukien eläinlääkkeet. Geenimuuntelu ei ole ongelmatonta, mutta siihen liittyvässä keskustelussa sekoitetaan usein aiheettomasti intensiivisen kaupallisen tuotannon ja suuryritysten toiminnan kritiikki, sekä itse teknologian kritiikki.

1. Pakkaukset muodostavat merkittävän osan ruuan ympäristövaikutuksista.
-> VÄÄRIN!
-> Pakkauksista voi aiheutua jäteongelma, ellei niitä käsitellä oikein. Pakkausten osuus esimerkiksi ruuan elinkaaren aikaisista ilmastovaikutuksista on kuitenkin vain muutamia prosentteja, kun alkutuotannon osuus on n. 60 %. Keskeisintä ruuan ympäristövaikutusten kannalta on se mitä ostoskoriisi laitat (lihaa vai kasviksia?) ja se että ruoka ei päädy hävikiksi.

2. Lähiruoka on ilmastoystävällistä. -> VÄÄRIN!
-> Kuljetusten osuus ruuan elinkaaren aikaisista ilmastovaikutuksista on n. 5 %, vaikka ruoka tulisi kaukaakin. Siksi ruuan ilmastovaikutusten kannalta ruuan tuotantopaikalla ei ole juuri merkitystä. Tuotantopaikan perusteella ei myöskään voida päätellä sitä, kuinka paljon päästöjä on syntynyt. Ilmastovaikutusten kannalta merkittävää on se, kuinka paljon päästöjä syntyy ruokaa tuotettaessa (esim. kasvisten ilmastokuorma on pienempi kuin lihan). Ilmastoystävällisyys ei siis ole peruste lähiruuan valinnalle, mutta valintaa tukee mm. se, että ruuan alkuperä on helpommin selvitettävissä, se työllistää kotiseudullasi ja tukee tuotannon omavaraisuutta.

3. Geenimuunneltu ruoka on vaarallista -> VÄÄRIN!
-> Geenimuunnellun ruuan syöminen ei aiheuta vaaraa ihmisten tai eläinten terveydelle. Geenimuuntelu ei ole ongelmatonta, mutta siihen liittyvässä keskustelussa sekoitetaan usein aiheettomasti intensiivisen kaupallisen tuotannon ja suuryritysten toiminnan kritiikki, sekä itse teknologian kritiikki. Osallistuessasi gm-keskusteluun, suhtaudu kuulemaasi erityisellä kriittisyydellä ja pyri hahmottamaan puheenaiheet  osana laajempaa maataloustuotantoon liittyvää keskustelua. Tehotuotantoon liittyy aina ongelmia, kuten yksipuoliset viljelymenetelmät ja liian suuret torjunta-aineiden käyttömäärät. Ne eivät ole ainoastaan geenimuuntelun ongelmia.

4. Luomu on viherpiiperrystä -> VÄÄRIN!
-> Maaperän, vesistöjen ja luonnon monimuotoisuuden kannalta, sekä eläinten hyvinvoinnin näkökulmasta luonnonmukainen, eli luomutuotanto on tutkitusti parempi vaihtoehto kuin tavanomaisesti tuotettu ruoka. Sen sijaan ilmastovaikutuksiltaan luomu ei nykytutkimuksen mukaan yleensä ole tavanomaista tuotantoa parempi (muttei myöskään pahempi). Luomuruualla ei myöskään ole todettu olevan erityisiä terveysvaikutuksia.

5. Soija on pahis -> VÄÄRIN!
-> Soijaa pidetään virheellisesti ympäristölle ja jopa terveydelle haitallisena ravintona. On totta että soijantuotanto aiheuttaa etenkin Etelä-Amerikassa laajoja ympäristöongelmia, mm. sademetsien hakkuita soijaviljelmien tieltä. Viljelypinta-alojen jatkuvasta kasvusta aiheutuvat ongelmat ovat kuitenkin pääasiassa eläinten syömän soijan seurausta. Soija on lihantuotannon kannalta tärkeä öljykasvi ja tällä hetkellä reilusti yli 90% maailmassa tuotetusta soijasta käytetäänkin tuotantoeläinten rehuna. Mitä enemmän tuotetaan lihaa ja kananmunia, sitä enemmän tarvitaan soijaa. Ihmisten ravintona soija on ympäristöystävällinen, terveellinen ja proteiinipitoinen kasvi ja se sisältää myös monia muita hyviä ravintoaineita.

6. Suomalainen lehmä on ilmastoviisas -> VÄÄRIN!
-> Suomalaisessa ruokakeskustelussa elää sitkeänä tiettyjen tahojen ruokkima väite, jonka mukaan suomalainen lehmä on ilmastoviisas. Väite ei pidä paikkaansa vaikka onkin niin, että suomalainen naudanliha on ilmastoystävällisempi valinta kuin esimerkiksi brasilialainen nauta. On kuitenkin selvää, että ympäristöystävällisimmätkin eläintuotannon muodot häviävät ympäristövaikutuksiltaan valtaosalle kasvintuotannosta – naudanlihan ollessa kyseessä, jopa reilusti. Suomalaisen karjatalouden on mahdollista olla tietyiltä osin hyvinkin ympäristöystävällistä, mutta tämä vaatii isoja muutoksia nykyisissä tuotantotavoissa. Vaikka lihantuotannosta tehtäisiin kestävämpää, koko ruokajärjestelmän tasolla eläintuotannon osuutta on joka tapauksessa pienennettävä.

7. Maataloustuet tulisi poistaa -> VÄÄRIN!
Maataloutta tuetaan kaikissa EU-maissa ja jollakin tavalla lähes kaikissa maailman maissa. Nykymuotoiseen maataloustukijärjestelmään sisältyy tiettyjä ongelmia. Sen arvellaan johtaneen siihen, että tuet ohjaavat mm. maatalouskoneiden ja laitteiden hinnoittelua ylöspäin samalla kun maatalouden tuotteita ostava teollisuus ja kauppa laskevat hintojaan. Tuet nostavat myös peltojen vuokria ja kauppahintoja. Järjestelmä ei siis kohdenna tukia viljelijöiden kannalta parhaalla tavalla, eikä myöskään ohjaa ympäristön kannalta riittävän kestävään tuotantoon. Siksi joidenkin mielestä koko maataloustukijärjestelmä tulisi kokonaan lakkauttaa.

Useimmat alan asiantuntijat pitävät ajatusta epärealistisena. Tukien vähentäminen tai poistaminen johtaisi valtaviin muutoksiin ruokajärjestelmässämme jos 1) ne poistettaisiin Suomesta ilman että niitä poistettaisiin samanaikaisesti muista maista ja 2) jos tuottajahinnat eivät vastaisi nykyistä paremmin tuotantokustannuksia. Vain harva tila pystyisi jatkamaan tuotantoa ilman tukia. Tämä vaikuttaisi myös elintarviketeollisuuden kokoon ja vähentäisi työpaikkoja siellä, kun entistä suurempi osa ruuasta tuotaisiin Suomeen valmiina tuotteina.