Lannan ravinteet, entsyymivalmisteet, lantabakteerit, hapot ym. uudet ajatukset karjanlannan käytössä

Transkriptio

1 Lannan ravinteet, entsyymivalmisteet, lantabakteerit, hapot ym. uudet ajatukset karjanlannan käytössä Erkki Joki-Tokola MTT Ruukki/ InnoTietoa! - hanke

2 Lanta on haasteellinen lannoitusaine 1. Vähän ravinteita, vaikeasti hallittavassa muodossa ja epäkäytännöllisessä keskinäisessä suhteessa Osa helposti hukattavissa, osa liian hitaasti käyttöön Lannoitusvaikutus ei vastaa odotuksia - ympäristökuormitusriski Liian niukasti typpeä suhteessa fosforiin ja kaliin 2. Kylmä ilmasto Täydennyslannoitus usein välttämätön Lyhyt kasvukausi, kylmä talvi 3. Tuotannon keskittyminen Maantieteellinen keskittyminen Yksikköön kasvu Lietelannasta on vettä. Sen kuljettaminen ja käyttö jo tilan sisällä on työlästä. Rationalisointitoimien kustannukset eivät voi olla suuria ja ne eivät saisi johtaa ravinteiden hyväksikäytön heikentymiseen Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

3 Maidon- ja naudanlihantuotannon alueellinen jakaantuminen Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

4 Lannan typen osuus typpilannoituksesta HUOM! Lannan typpimäärä on kokonaistyppeä Vuosi kg/ha 2012 kok.-n Lanta N Koko maa 120,0 49,9 P-Pohjanmaa 128,1 58,8 Pohjanmaa 149,1 87,5 Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus Salo

5 Typpitase kg/ha Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus Salo

6 Lantafosforin osuus fosforilannoituksesta Huom! Lantafosfori on kokonaisfosforia Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

7 Fosforitase (kg/ha) Fosforitase kg/ha Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

8 Ravinteiden kierto Maitoon (8 500 kg/v) N:47 P: 7 ja K:12 kg/v Pellolta maitoon N 22 %, P 35 % Ruokinta Energia Valkuainen Rehusta maitoon N 28 %, P 28 % Typpi Ohra 36 Rypsi 34 Nurmi 99 Yhteensä 169 Fosfori Satoon N 63% P 90 % Kalium Rehuista lantaan (kg) N P K Pellolle N P K Kasveille N P K Ilmaan NH3, N20 Veteen Huuhtoutuminen Valunta Maahan Pidättyvät, humus Lannoitustarve Talteenoton ja varastoinnin typpihävikki Helppoliukoiset Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 8

9 Ravinteiden hyväksikäyttöön vaikuttavat työvaiheet 1. Eläinten ruokinta Valkuaisruokinta ja fosforin lisääminen Tarpeenmukainen ruokinta kustannustehokkain tapa vaikuttaa 2. Lannan talteenotto ja varastointi Kuivikelanta lisää haastavuutta, työtä ja kustannuksia 3. Lannan levitys Vaikuttaa ratkaisevimmin ravinteiden hyväksikäyttöön Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

10 Ammoniakin haihtuminen, g/lehmä/päivä Lypsylehmän energia- ja valkuaisruokinnan merkitys lannasta haihtuvan ammoniakin määrään navetassa Voimakas valkuaisruokinta rv-%19 Matala valkuaisruokinta Rv-% 11 Lanta säilytettiin 12 C asteen lämpötilassa 32 päivää Ven der Stelt ym Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

11 Ruokinnan vaikutus naudan lannan fosforipitoisuuteen Väkirehun koostumus ja määrä Karkearehun koostumus Valkuaislisän koostumus Shingfield Ahvenjärvi 2010 Rinne 2006, Tuori 2006 P, %: ka:ssa Alussa olleeseen lehmämalliin perustuen Rypsi 13 P ruokinnassa 4,5 % ka:ssa=30 kg vuodessa/lehmä Nurmi 2 3,5 % 23 Vilja 4 Erotus 7 kg/v/lehmä Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

12 Lannan typpi Ammoniakki Ammoniakki N 2 O NO 2 N 2 Liukoinen N Urea-N NH 4 - N NH 4 + NO 3 - Huuhtoutuminen ja valunta Orgaaninen N Pellon orgaaninen N Hajoaa Jää humukseksi Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

13 Pellon orgaaninen aines Koostuu kasvien ja eläinten hajoavista jätteistä Hiili toimii maassa kasvavien pieneliöiden energialähteenä ja typpi valkuaisaineiden rakennuselementtinä Humus on orgaanista ainesta, joka hajoaa hyvin hitaasti Humuksen merkitys suuri sekä ravinnetalouden että vesitalouden kannalta Pieneliö kpl/g_ Bakteerit Sienet Alkueläimet Levät Lisäksi myös mm. hyönteisiä, sukkulamatoja ja kastematoja jne. Massasta: Hajoava org.aine 15% Pieneliöt 15 % Humus 70 % Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

14 Maan C-% (0-20 cm) v Maan rakenteen ylläpito koetulokset Ruotsista Ruotsissa tehdyssä pitkäaikaiskokeessa seurattiin peltoon vuosittain lisätyn saman, mutta eri orgaanisista materiaaleista koostuneen, hiilimäärän vaikutusta maan orgaanisen hiilen pitoisuuteen. Turve Saha- Olki Ei lisää Kesanto jauho Kätterer 2011 et al. Lisäys tehtiin joko mineraalityppilannoituksen kanssa tai ilman Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

15 Ammoniakkipäästöt Suomen ammoniakkipäästöt (v kt) tulevat pääosin (90 %) maataloudesta ja sen sisällä karjanlannasta (talteenotossa, varastoinnissa ja levityksessä) Merkitys Päästöjen määrä vastaa typpihävikkinä vajaata viidesosaa lannoitusvuonna 2010/11 ostettujen typpilannoitteiden määrästä Ammoniakkilaskeuman rehevöittävä vaikutus vajaa 1 kg/ha Lisäksi lisää maaperän happamuutta Ammoniakin haihtumispotentiaali Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

16 Käsittelymenetelmät vaikutetaan ravinteiden koostumukseen Lannan käsittelymenetelmiä Fysikaaliset Biologiset Kemialliset Sähkö Lämpö Mekaaninen Mikrobit Entsyymit Kompostointi Mädätys Savimineraalit Hapot Vesi Nitrifikaatioinhibiittorit Erottelu Kuivaus Sekoitus Separointi Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

17 Separointi Lannan separointi tuottaa kaksi fraktiota: Kuivan, jossa runsaasti sonnan ravinteita (orgaanista typpeä ja fosforia) Märän, jossa runsaasti virtsan ravinteita (liukoinen typpi ja kalium) Separoidun nestefraktion kuiva-ainepitoisuus ja (hiilipitoisuus) on pienenee merkittävästi liukoisen typen osuuden lisääntyminen, C:N-typpisuhteen pienentyminen ovat tekijöitä, jotka parantavat nesteosan typpilannoitusvaikutusta jos otetaan huomioon, että kiinteän fraktion ammoniakin haihtumispotentiaali on suuri, separointi ei välttämättä kokonaisuudessaan paranna lannan typen hyväksikäyttöä separointia voidaan perustella parhaiten tilanteessa, jossa lantaa on tarve kuljettaa pitkiä matkoja esim. alueelliseen biokaasulaitokseen Joki-Tokola 1994 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

18 Mädätys Mädätyksessä 1. osa lannan orgaanisesta aineksesta hajoaa hiilidioksidiksi ja metaaniksi, 2. jolloin käsittelyjätteen kuiva-ainepitoisuus vähenee (40-50 %) 3. lannan liukoisen typen (NH4 N) osuus kasvaa 4. mikä kohottaa samalla lietteen ph arvoa 5. mikä puolestaan lisään lannan ammoniakin haihtumispotentiaalia Mädätys voi parantaa lannan typen hyväksikäyttöä 1. Vähentämällä lannan kuiva-ainepitoisuutta 2. Lisäämällä lannan liukoisen typen pitoisuutta 3. Mädätys hajottaa lannan orgaanisia happoja, jotka aiheuttavat lannan typen pidättymistä maahan Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

19 Hävikki, %:a letkulevityksestä Hapon lisääminen lietelantaan tavoitteena ammoniakkihävikin vähentäminen pintalevityksissä Tulokset viiden eri kokeen keskiarvo Tanskasta Kolmessa kokeessa sianlantaa syysvehnälle Kahdessa kokeessa naudanlietelantaa nurmelle Haasteena liian korkeat kustannukset Letku Sijoitus Hapotus levitys levitys navetassa pellolla Käsittelytapojen keskiarvon ero tilastollisesti merkitsevä, jos pylväiden päällä olevat kirjaimet eroavat toisistaan (Nyord 2011) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

20 Hapotus voisiko hapon lisääminen tehosta myös fosforin hyväksikäyttöä Astiakoe maissilla. Tarkoituksena tehostaa lantafosforin käyttöä starttifosforina. Näytteet otettu 40 tai 45 päivää orastumisesta ph tavoite 5,5, happolisäys 3,5 ml/kg rikkihappoa Lemming et al Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

21 Ympit ja entsyymit Lannassa on luontaisesti runsaasti pieneliöitä, jotka saavat ravintonsa lannan orgaanisesta osasta, jonka käyttö kasvualustana tuottaa lantaan hajoamistuotteina ympäristöolosuhteista riippuen mm. hiilidioksidia, metaania, yksinkertaisia typpiyhdisteitä, orgaanisia happoja, lämpö ja vettä. Koska kasvit eivät voi hyödyntää orgaanisessa muodossa olevia ravinteita, lannassa ja myöhemmin pellolla tapahtuva hajotus on välttämätön toimenpide lannoitteena käytettävälle materiaalille. Pieneliöitä hyödynnetään biokaasuntuotannossa ja kompostoinnissa. Molempien prosessien toteutus edellyttää suotuisien olosuhteiden luonnin ja ylläpidon. Envirosystems Research esittämä tulos heidän markkinoimansa tuotteen vaikutuksesta lannan typpeen Lantaan voidaan lisätä joko bakteereita tai entsyymejä, joiden toivotaan saavan lannassa sen jatkokäytön kannalta myönteisiä tuloksia. Tutkimustulokset saavutetuista eduista/haitoista ovat vähäisiä Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

22 Lanta kuivikkeena Lannasta eri tavoin erotetun kuivikemateriaalin kolipitoisuus eläinsuojaan vietäessaä (sininen) ja käytön jälkeen (punainen) pylväs. Cornell Waste Management Institute Utaretulehdukseen sairastuneiden ja maidon korkean soluluvun omaneiden lypsylehmien osuus (5) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

23 Kuivikemateriaaleja H i e k k a Puhdas, kuiva, hieno hiekka on ensiluokkainen kuivike. Hyvä makuualusta, ei hiertymiä, kun ei karkeita partikkeleita. Vähentää mikrobien aiheuttamia sairauksia, eläimet pysyvät puhtaina ja käytäville kulkeutuva hiekka torjuu liukkautta. Kuiva hiekka imee nestettä kolmanneksen painostaan Kuluttaa koneita O l k i Imukyky kuivana (kosteus 15 %) noin kaksi ja puoli kertaa painonsa. Silppuaminen parantaa imukykyä. Kauralla paras imukyky Riittävän määrän ja kuivana saadun olkimäärän keräily työlästä ja epävarmaa Kastunut olki on sopiva kasvualusta eri mikrobeille Homehtuminen, bakteerien ja sienten kasvu on ilman muuta haitallista sekä hoitajille että eläimille Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

24 Orgaanisen typen vapautuminen Koetulokset Ruotsista Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

25 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

26 Lietelannan fosforin hyväksikäytön tehostaminen Tutkimusaihe: Voidaanko lietelannan fosforin lannoitusaikutusta nopeuttaa? Koejärjestelyt: Astiakoe Koekasvi: Maissi Raaka liet ph 7,0 Hapan liete ph 5,5 (3,4 l rikkihappoa/1000) Vastaus: Voidaan Lemming et al Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

27 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

28 Hävikki, %:a letkulevityksestä Hapon lisääminen lietelantaan tavoitteena ammoniakkihävikin vähentäminen pintalevityksissä Tulokset viiden eri kokeen keskiarvo Tanskasta Kolmessa kokeessa sianlantaa syysvehnälle Kahdessa kokeessa naudanlietelantaa nurmelle Haasteena liian korkeat kustannukset Letku Sijoitus Hapotus levitys levitys navetassa pellolla Käsittelytapojen keskiarvon ero tilastollisesti merkitsevä, jos pylväiden päällä olevat kirjaimet eroavat toisistaan (Nyord 2011) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

29 Maan fosforireservit 1. Vesiliukoinen orgaaninen ja epäorgaaninen P 2. Hiukkapinnoille pidättynyt P Vaikka fosfaatti negatiivisesti varautunut voi pidättyä hiukkaspinnoille, joita ovat raudan ja alumiinin oksidit. Pidättymispintaa eniten savimailla ja vähiten turv la Myös orgaaniset P-yhdisteet voivat pidättyä pidättyminen hidastaa niiden hajoamista kasveille kpmuotoon Kalkitus kasvattaa pintojen negatiivista varausta pidätyskyky heikkenee- Kasvien P saanti lisääntyy Pintojen täyttyminen heikentää sitoutumista. Pintoja voi täyttää mm. humus, mikä siten lisää suoraan ja välillisesti maanrakenteen (=juurien kasvu) kasvien fosforin saanti Maaveden määrän lisääntyminen (märkä maa) vähentää pitoisuutta vedessä, mikä kompensoituu niin, että pidättynyttä fosforia vapautuu maaveteen (eroosio lisää P-Kuormitusta) vesitalouden merkitys 3. Kemiallisesti saostunut P 4. Orgaanisessa aineksessa pidättynyt P Osuus kivennäismaissa voi olla 50 % fosforireservistä, turv la enemmän Lanta ja kasviperäinen hajotettavissa humuperäinen heikosti 5. Kiviaineksessa pidättynyt P Maaperä nuori rapautumatonta P paljon jäljellä Rapautuminen riittää luonnontilan, mutta ei viljelyn tarpeisiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus