Vaikka peruna on ravintoarvoiltaan erinomainen ja ympäristövaikutuksiltaan kestävä ruokakasvi, perunanviljelijät ovat monimutkaisen haasteen edessä, sillä kasvi on herkkä ilmastonmuutoksen mukaan tuomille sään ääri-ilmiöille. Peruna on maailman kolmanneksi tärkein viljelykasvi, ja Aasiassa ja Afrikassa perunan hyödyntäminen ruokaturvakasvina ja paikallisena tulonlähteenä on voimakkaassa kasvussa. Myös Euroopassa perunan merkitys on edelleen suuri ruokateollisuudessa ja kotitalouksissa.
Perunatutkijat kokoontuivat heinäkuussa Oslossa European Association for Potato Research (EAPR) –järjestön kongressiin, jonka teemana oli Perunan kestävä tuotanto: Perunantutkimuksen edistysaskeleet ja sovellukset. Keinoja sopeutua ilmastonmuutokseen, kasvinsuojeluaineiden ja niiden tehon vähenemiseen sekä perunanviljelyn ympäristövaikutusten vähentämiseen käsiteltiin molekyylitasolta satelliittikuvien hyödyntämiseen. Oma sessio oli myös uuden tiedon ja toimintatapojen jalkauttamiselle maatiloilla.
Paikalla oli noin kolmesataa osanottajaa tutkimuslaitoksista ja korkeakouluista, kasvinjalostuslaitoksista, perunateollisuudesta, neuvontajärjestöistä ja siemenperunapakkaamoista. Suurin osa tuli Euroopasta, mutta useita osallistujia oli myös maailman suurimmista perunatuottajamaista – Kiinasta, Intiasta, USAsta, Kanadasta ja Etelä-Afrikasta.
Kuva: Kokouksen logo on viikinkilaiva. Norja on aktiivinen peruna-asioissa – uusia perunalajikkeita jalostetaan ja viljelyä halutaan lisätä pohjoisilla alueille.
Ilmastonmuutos vaikuttaa monella tavalla
Euroopan ja Suomenkin perunanviljelyalueilla on jo koettu, miten lämpimämmässä ilmastossa sekä helle- ja kuivuusjaksojen että kaatosateiden todennäköisyys lisääntyy. Pitkät helle- ja kuivuusjaksot kasvukauden alussa haittaavat perunakasvin alkukehitystä. Kasvukauden aikana sato pienenee, kun yhteyttäminen ja ravinteiden saanti vaikeutuu. Kasvin solunsisäisten prosessien vaikutuksesta mukulanalkujen määrä ja tärkkelyksen muodostuminen vähenee. Peltojen vettyminen puolestaan johtaa pahimmillaan mukuloiden pilaantumiseen hapettomissa oloissa, tai ainakin kosteasta hyötyvien tautien runsastumiseen.
Perunan ja sen tuholaisten vuorovaikutukset muuttuvat ilmaston lämmetessä. Uusia tuholaisia ilmaantuu, esimerkkinä seppäkuoriaisen toukat – Keski-Euroopassa runsastuvat nyt eteläisemmät lajit, joiden lisääntymisnopeus on suuri lyhyen toukkavaiheen takia. Varsinkin siemenperunaviljelyssä ongelmalliset kasvustovirukset kuten perunan Y-virus lisääntyvät, kun niitä levittävien kirvojen lukumäärä ja lajimäärä lisääntyvät. Lämpimässä ilmastossa monet tuholaislajit pystyvät tuottamaan aiempaa useampia sukupolvia vuodessa tai talvehtimaan aikuisina.
Kuva: Mukulaa vioittavat sepäntoukat eivät ole ainakaan vielä iso ongelma Suomessa.
Onnistunut varastointi turvaa perunan saatavuuden seuraavaan satokauteen asti, säilyttää laadun ja minimoi hävikin. Ilmaston lämpeneminen ja sään ääri-ilmiöt vaikeuttavat myös perunan varastointia. Sopivan lämpötilan ja kosteuden sekä ilman kaasukoostumuksen säilyttäminen vaihtelevissa sääoloissa vaatii teknologiaa ja paljon energiaa. Perunan kasvukauden aikana kokema kuivuudesta tai märkyydestä aiheutuva stressi voi edistää itujen kasvua ja huonontaa mukulan säilyvyyttä, ja samoin märässä maassa viihtyvät ja varastossa leviävät taudinaiheuttajat. Säilymisen kannalta tärkeiden itämisenestoaineiden valikoimakin on pienentynyt.
Entä miten tutkimus voi auttaa?
Lajikejalostuksella pyritään kehittämään kuumuus- ja kuivuusjaksoja paremmin sietäviä lajikkeita. Myös suolaisuuden ja kylmyyden sietoa, sekä varastointiominaisuuksia jalostetaan. Tautien ja tuholaisten vastustuskyky on pitkään ollut jalostuksen keskiössä. Jalostusta nopeutetaan kehittämällä tekniikoita, joilla tiettyihin ominaisuuksiin kytkeytyvät perintötekijät saadaan nopeasti ja kustannustehokkaasti haarukoitua kasvin perimästä. Tuloksia hyödynnetään jalostussuunnitelmissa, joilla pyritään kokomaan toivotut ominaisuudet lopputuloksena olevaan kasviin. Jalostettavien kasvien ominaisuuksia, esimerkiksi kasvurytmiä ja yhteytystehoa, sekä tautien esiintyvyyttä voidaan kenttäkokeissa seurata drone-kuvista. Aineistojen tulkinnassa voidaan hyödyntää tekoälyä.
Hyödyntämätöntä tai vajaakäytössä olevaa geenipotentiaalia jalostukseen löytyy viljelyssä olevista lajikkeista, geenipankkien maatiaislajikkeista ja luonnonvaraisista Solanum-suvun lajeista. Osaa periytyvistä vastuskyky -ominaisuuksia hyödynnetään jo liiankin laajasti - tuhoojat pystyvät sopeutumaan niihin. Herkkyyteen kytkeytyviä perintötekijöitä - kuten herkkyys kuivuudelle - hyödynnetään vasta vähän. EU:n ulkopuolella jalostusta voidaan nopeuttaa perintötekijöiden muokkauksella tai jopa geenisiirroilla. Idahon yliopiston, IPCn (International Potato Center) sekä kenialaisten ja bangladeshilaisten tutkijoiden hankkeessa siirrettiin paikallisiin perunalajikkeisiin geenejä, joiden ansiosta ne ovat täysin vastustuskykyisiä perunarutolle. Muunneltujen lajikkeiden hyväksyminen kaupalliseen tuotantoon on seuraava askel.
Kuva: Solukkoviljelmästä tuotettuja perunakasveja koeputkikasvatuksessa.
Sääilmiöt voivat olla paikallisia, ja vaihtelevia ovat myös maaperän ominaisuudet ja pienilmasto. Koska perunasadon onnistuminen tai epäonnistuminen ratkeaa pellolla, voi täsmäviljelytekniikoista olla apua. Päätöksenteon tukijärjestelmä ohjaa tai suosittaa paikallisesti kohdennettuja, oikein ajoitettua viljelytoimenpiteitä, jotka tekee viljelijä tai automaatti/viljelyrobotti. Tukijärjestelmä käyttää pellolta mitattua ja drone- tai satelliittikuvista saatavaa tietoa. Lisäksi se voi sisältää esimerkiksi ennustavan säämallin, tai toimenpiteiden kustannuksia ja niillä saavutettavaa rahallista hyötyä vertaavan osan.
Hollantilaisella FarmMaps -sivustolla on tarjolla esimerkiksi kastelua ja perunarutontorjuntaa avustavia sovelluksia. Peltokohtainen kasvusimulaatiomalli Tippstar vertaa kasvuston optimaalista kehitystä ja tuottoa todelliseen tilanteeseen, ja ehdottaa sen perusteella toimenpiteitä, kuten lannoitusta. Perunan täsmäviljelystä puhunut Wageningenin yliopiston professori Corné Kempenaar totesi, että täsmäviljelyn kustannukset voivat vielä olla suurempia kuin niistä saatava taloudellinen hyöty. Toisaalta EUn maataloustukipolitiikka kannustaa uusien tekniikoiden käyttöön. Ilmastonmuutokseen sopeutumisen kustannukset eivät voi jäädä vain viljelijöiden osaksi.
Kuva: Viljelyä kasvihuoneessa siemenestä esikasvatetuista taimista kehitetään esimerkiksi Hollannissa.
Yksi täsmäviljelyn työkaluista on nanoteknologia, joka voi auttaa lannoituksen ongelmissa. Perunan juuristo on melko matala ja harva - kasvi tavoittaa heikosti maaperän sisältämiä ravinteita. Käyttämättä jäänyt lannoite on turha kustannus, ja ravinteet voivat huuhtoutua vesistöihin aiheuttaen rehevöitymistä. Fosforin tarve on suuri varsinkin mukulanmuodostuksen aikana. Kööpenhaminan yliopiston prosessorin, Søren Hustedin esityksestä selvisi, että perunalla, toisin kuin viljoilla on suuri kapasiteetti ottaa fosforia lehtien kautta ja kuljettaa se yhteyttävään solukkoon, jossa tärkkelystä muodostuu. Kun lannoitus annetaan nanopartikkeleina, sen hyödyntäminen on tehokasta ja lehtien vaurioituminen vähäistä.
Uusia keinoja selviytyä liiallisesta maaperän vettymisestä ei kokouksessa esitetty. Sen sijaan sekä Suomessa että Norjassa tutkitaan mahdollisuuksia parantaa peltomaan kasvukuntoa lisäämällä siihen orgaanisista sivuvirroista ja jätebiomassoista saatavia maanparannusaineita. Lupaavia tuloksia myyntikelpoisen sadon lisääntymisestä on saatu, mutta muutokset maaperässä tapahtuvat hitaasti. Monivuotiset kokeet erilaisissa ympäristöolosuhteissa ovat tarpeen vaikutusten selvittämiseksi.
Kuva: Ruokateollisuusperunaa varastossa.
Myös perunan varastoinnissa hyödynnetään aiempaa enemmän päätöksentekoa tukevia järjestelmiä, jotka automaattisesti tai ehdottamalla ohjaavat sopivien olosuhteiden ylläpitoa. Päätöksenteon pohjaksi ohjelma saa tietoa lajikkeesta, sadon laadusta sekä jatkuvaa mittaustietoa esimerkiksi lämpötilasta, kosteudesta ja kaasukoostumuksesta varastossa ja mukulakasojen sisällä. Koska olosuhteiden säätely voi vaatia paljon energiaa, voi teknisiin ratkaisuihin sisältyä myös omaa uusiutuvan energian tuotantoa. Perunalajikkeiden varastoitavuuteen liittyvät ominaisuudet ovat tärkeitä ja niitä voidaan jalostaa paremmiksi.
Aktiivisuutta Skotlannissa
EAPR:n seuraavat kokoukset pidetään Skotlannissa (UK). EAPR:n Jalostus ja lajike (Breeding & Varietal Assessment) -työryhmän kokoontuminen pidetään vuonna 2025 St Andrewsin pikkukaupungissa, ja seuraava kolmen vuoden välein pidettävä kongressi vuonna 2027 Edinburghissa. EAPR:n presidentiksi valittiin heinäkuussa professori Ian Toth James Hutton -instituutin Dundeen yksiköstä. Skotlanti oli ennen Brexitiä yksi EUn suurimmista siemenperunan tuottajista.
Kuva: Oslon EAPR-kokouksen somistuksia.
Hanna Ranta
Kirjoittaja toimii jaostopäällikkönä Ruokaviraston kasvianalytiikkayksikössä Loimaan toimipaikassa.