Biohiili maanparannusaineena

Transkriptio

1 Biohiili maanparannusaineena Sanna Saarnio Joensuu,

2 Mitä biohiili on? biohiili = hapettomissa olosuhteissa lämmön avulla hajotettua eloperäistä ainetta

3 Pyrolyysi eli kuivatislaus <300 C, dekarboksylaatio, dekarbonylaatio CO 2, CO, H 2 O, biohiili C, depolymerisaatio tervaisia pyrolysaatiotuotteita, biohiili > 500 C, fissio, dehydraatio, disproportionaatio pieniä haihtuvia yhdisteitä, biohiili *typpeä ja emäskationeja (K, Ca, Na) karkaa sitä enemmän mitä suurempi valmistuslämpötila (aminit pyridiinit, fenoksidaasit ym. silikaattirakenteisiin) *rikkiä poistuu myös (sulfaatit, proteiinit sulfideja, korvaa hapen oksideissa) *fosforin pitoisuus lisääntyy (epäorgaaninen sitoutuu kalsiumiin) *veden haihtuminen nanoluokan huokosia!

4 Terra Preta = intiaanien muinaiset viljelysmaat Amazonin alueella ovat muuta ympäristöä huomattavasti hedelmällisempiä viljelysmaita -paksu hiilipitoinen pintakerros -maaperän eloperäinen aines -ravinteidenpidätyskyky -N, P, Ca, K -ph -vedenpidätyskyky

5 Biohiilen ominaisuuksia *suuri ominaispinta-ala ja huokoisuus voi pidättää vettä,ravinteita ja vierasaineita sekä parantaa maaperän ilmavuutta *yleensä negatiivisesti varautunut lisää maan kationienvaihtokapasiteettia *yleensä alkalinen nostaa maan ph:ta *mustaa maa lämpiää hyvin keväällä

6 Biohiilen positiivisia vaikutuksia *biomassan tuotto on lisääntynyt monilla lajeilla -maissi (Major ym. 2010), -lehtisalaatti (Tsukagoshi ym. 2010), -vehnä, soijapapu ja retiisi (Van Zwieten ym. 2010) -paprika (Graber ym. 2010) -papu (Rondon ym. 2007) *maaperän kasvuolosuhteet ovat parantuneet -ph on noussut(novak ym. 2009, Major ym. 2010, Van Zwieten ym. 2010), -maassa on ollut enemmän vettä (Yanai ym. 2007), -maaperän ravinteiden saatavuus on parantunut (Major ym. 2010, Tsukagoshi ym. 2010), -kationinvaihto-kapasiteetti on parantunut (Liang ym. 2006), -maaperämikrobien toiminta on aktivoitunut (Steinbess ym. 2009, Graber ym. 2010) -biologinen typensidonta on lisääntynyt (Rondon ym. 2007) -kastemadot viihtyivät paremmin (Van Zwieten ym. 2010)

7

8 toisaalta biohiili ei aina vaikuta positiivisesti. *biomassa ei lisääntynyt -maissi, soijapapu (Major ym.2010) -vehnä, soijapapu (Van Zwieten ym. 2010) -tomaatti (Graber ym. 2010) *ei parannuksia maaperän kasvuolosuhteissa -kationienvaihtokapasiteetti (Major ym. 2010, Van Zwieten ym. 2010) -ammonium- ja nitraattityppi maanesteessä (Jones ym. 2011) -kastemadot (Van Zwieten ym. 2010)

9

10 Biohiilitutkimus Suomessa * Karhu K, Mattila T, Bergström I, Regina K Biochar addition to agricultural soil increased CH 4 uptake and water holding capacity Results from a short-term pilot field study. Agriculture, Ecosystems and Environment 140, *SYKEn tutkijan omaan apila-heinäpeltoon lisättiin vuonna 2009 biohiiltä ja mitattiin kasvihuonekaasujen vaihtoa ekosysteemin ja ilmakehän välillä puolentoista kuukauden ajan. *Tässä lyhyessä kokeessa biohiili ei vaikuttanut CO 2 :n ja N 2 O:n vapautumisnopeuteen peltoekosysteemistä, mutta lisäsi CH 4 :n hapetusta ja maaperän vedenpidätyskykyä.

11 biohiilitutkimus Suomessa *ISY, SYKE, MTT Maaninka (dos. Sanna Saarnio) *HY, SJT, PETLA (prof. Juha Helenius) *MTT Jokioinen, VTT (prof. Kari Tiilikkala)

12 Peltomaa *viljelemätön pelto *seulonta 7 mm seulalla *hiekkamoreeni (HkMr) -HHk 23% KHk 16% -HHs 3% KHs 8% -HHt 14% KHt 18% -HSr 9% KSr 2% -S 7% *runsasmultainen (8%) *ph 6,5 tai 5,8, johtoluku 3,1 10xmS/cm *N 0,25%, P 6,8 mg/l, K 140 mg/l, Mg 100 mg/l Ca 1600 mg/l, S 22,2 mg/l

13 Biohiili *kuusihakkeesta (Preseco Oy) *1 kg m -2 *koko maaprofiiliin

14 Kasvatusolosuhteet *juuriston lt 15 C *huoneen lt 20 C ( ) ja 15 ( ) *valaistus täysillä , pimeys , välissä asteittainen muutos, säteilytaso timotein korkeudella *ilmankosteus 70% ( ) ja 85% ( ) *lannoitus kylvön ja leikkuun yhteydessä -Yara Mila Nurmen Y1 (NPKS , Se) -10 g N m -2 *kastelut ionivaihdetulla vedellä

15 Kasvatuskoe *Vko 24 kylvö, lannoitus *Vko 34 ensimmäinen leikkuu, lannoitus *Vko 39 toinen leikkuu, vesitason nosto *Vko 41 lannoitus *Vko 47 kolmas leikkuu, kokeen päätös *maaperän kosteus *kasvihuonekaasut (CH 4, CO 2, N 2 O) *biomassan määrä ja laatu *maaperän entsyymiaktiivisuus

16 Biomassa lisääntyi lyhytaikaisesti timotei timotei + biohiili 1500 g m * yhteensä

17 Biomassan N-pitoisuus lisääntyi lyhytaikaisesti 2.0 timotei timotei + biohiili 1.5 N-pitoisuus (%) 1.0 *

18 Biohiili pidätti kosteutta Paljas maa Timotei-kasvusto % * * * * % * cm 10 0 * 10 0 cm Viikko Viikko

19 Yhteenvetoa *biohiili on hapettomissa olosuhteissa lämmön voimalla hajotettua eloperäistä ainetta *biohiili voi parantaa maaperän ominaisuuksia monin tavoin *jos maan kasvuolosuhteet ovat jo kunnossa, niin biohiilestä ei ole hyötyä *biohiilen lisäyksellä maaperään voi olla myös muita tavoitteita kuin kasvuolosuhteiden parantaminen

20 Kiitos!