Puu- ja turvetuhka kiertoon suopohjat biomassan ja bioenergian tuottajiksi

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Puu- ja turvetuhka kiertoon suopohjat biomassan ja bioenergian tuottajiksi"

Hanna Haavisto
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Puu- ja turvetuhka kiertoon suopohjat biomassan ja bioenergian tuottajiksi Noora Huotari Metla, Muhos Pohjolan Energiapäivät Oulu / Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

uudistuminen on erittäin hidasta Paljaalta

2 Turvetuotannosta vapautuvat suopohjat Turvetuotannon päätyttyä jäljelle jää paljas suopohja Suopohjia vapautuu n ha/vuosi Kasvipeitteen luontainen uudistuminen on erittäin hidasta Paljaalta suopohjalta huuhtoutuu ravinteita ja hienoainesta vesistöihin Kuvat: N. Huotari / J. Issakainen

3 Suopohjien jälkikäyttömuotoja Metsätalous Ennallistaminen Lintujärvet Maatalous Kuvat: J. Issakainen ja Vapo Oy

energiapuun kasvatukseen Hieskoivu hyvä ja helppo vaihtoehto Turpeessa on runsaasti typpeä, mutta niukasti kasvuun tarvittavia

4 Suopohjien metsitys Metsitys on suosituin jälkikäyttömuoto Suomessa Tavoitteista riippuen suopohjilla voidaan kasvattaa mm. mäntyä, pajua, raudus- ja hieskoivua Alun perin metsänkasvatukseen sopimaton alue voi turpeennoston jälkeen soveltua hyvin mm. energiapuun kasvatukseen Hieskoivu hyvä ja helppo vaihtoehto Turpeessa on runsaasti typpeä, mutta niukasti kasvuun tarvittavia mineraaliravinteita Erityisesti fosforin ja kaliumin puute yleistä Jotta metsitys onnistuisi, tarvitaan lannoitusta Kaupallisten lannoitteiden vaihtoehtona ovat kierrätyslannoitteet

Puu- ja turvetuhka Suomessa syntyy energiantuotannon sivutuotteena puu- ja turvetuhkaa noin 600 000 tonnia/vuosi Tuhka sisältää vähän typpeä, mutta runsaasti mineraaliravinteita Metsäojitetuilla

5 Puu- ja turvetuhka Suomessa syntyy energiantuotannon sivutuotteena puu- ja turvetuhkaa noin tonnia/vuosi Tuhka sisältää vähän typpeä, mutta runsaasti mineraaliravinteita Metsäojitetuilla turv la puutuhka on osoittautunut hyväksi vaihtoehdoksi kaupallisille lannoitteille Nykyisin valtaosa voimalaitostuhkasta on puu- ja turvetuhkan seosta Tuhka voisi soveltua myös suopohjien lannoitteeksi? Kuvat: Metla ja Vapo Oy

6 Metsähiisi -projekti Metlan Muhoksen toimipaikka ja Vapo Oy ovat tutkineet yhteistyössä puu- ja turve- ja sekatuhkan käyttökelpoisuutta suopohjan lannoitteena Limingan Hirvinevalla Tavoitteena oli energiapuumetsikön kasvatus mahdollisimman tehokkaasti ympäristöasiat huomioon ottaen Väitöskirjatyö: Voimalaitostuhkan hyötykäyttö energiapuumetsikön alkukehityksen nopeuttajana turvetuotannosta vapautuvilla suopohjilla

7 Tuhkalannoituskoe Limingan Hirvinevalla Turpeennosto alueella päättyi 1996 Koe perustettiin v Lannoituskäsittelyt: 1) Lannoittamaton - 2) Puutuhka 7,8 t/ha 3) Puutuhka + turvetuhka 6,3 t/ha 4) Turvetuhka 4,8 t/ha 5) Turvetuhka + biotiitti (K) 4,8 t/ha + 1,5 t/ha 6) Metsän PK- lannoite 0,5 t/ha Fosforin määrä (P) 50 kg/ha kaikilla käsittelyillä Kaliumin (K) määrä vaihteli välillä kg/ha

8 Tuloksia Kasvillisuuden alkukehitys Koivun taimien alkukehitys Biomassa Kasvillisuuden kadmium-pitoisuudet Kasvupaikan NPK-varannot

9 Sammalten peittävyys % Puutuhka Sekatuhka Turvetuhka Turvetuhka + B PK Huotari N, Tillman-Sutela E, Kauppi A & Kubin E (2007) Fertilization ensures rapid formation of ground vegetation on cut-away peatlands. Canadian Journal of Forest Research 37:

10 Puun taimien ja ruohovartisten kasvien peittävyys % Puutuhka Sekatuhka Turvetuhka Turvetuhka + B PK Huotari N, Tillman-Sutela E, Kauppi A & Kubin E (2007) Fertilization ensures rapid formation of ground vegetation on cut-away peatlands. Canadian Journal of Forest Research 37:

Tuhkalannoituksella suopohjalle syntyi nopeasti monipuolinen

Tuhkalannoitus lisäsi aluksi erityisesti nuotiosammalten

vähenee taimettuminen helpottuu Kasvipeite auttaa

11 Tuhkalannoituksella suopohjalle syntyi nopeasti monipuolinen kasvilajisto Lannoittamaton alue pysyi kasvittomana Tuhkalannoitus lisäsi aluksi erityisesti nuotiosammalten peittävyyttä eroosio ja hienoaineksen kulkeutuminen vesistöihin vähenee taimettuminen helpottuu Kasvipeite auttaa tasapainottamaan turpeen kosteuspitoisuuden suurta vaihtelua Kasvillisuus suojaa puun taimia hallalta

Syntyneiden koivun taimien määrä v. 2001 tainta/ha Vuonna 2004 noin 80 % koivuntaimista oli elossa lannoitetuilla aloilla, kun taas lannoittamattomilla aloilla vain n.

12 Syntyneiden koivun taimien määrä v tainta/ha Vuonna 2004 noin 80 % koivuntaimista oli elossa lannoitetuilla aloilla, kun taas lannoittamattomilla aloilla vain n. 14 % oli selvinnyt Huotari N, Tillman-Sutela E, Pasanen J & Kubin E (2008) Ash-fertilisation improves germination and early establishment of birch (Betula pubescens Ehrh.) seedlings on a cut away peatland. Forest Ecology and Management 255:

13 CO 2 Tuhkalannoitteet edistivät merkittävästi koivun taimien alkukehitystä. Lannoittamaton koeala v. 2005, 9 vuotta turpeennoston päättymisen jälkeen. CO 2

2000 1000 Maanpinta 0-1000 -2000-3000 0 Puutuhka Sekatuhka

E & Kubin E (2009) Ground vegetation exceeds tree seedlings in

14 Biomassa v Kg/ha juuret puun taimet ruohovartiset sammalet Maanpinta Puutuhka Sekatuhka Turvetuhka Turvetuhka + biotiitti PK Huotari N, Tillman-Sutela E & Kubin E (2009) Ground vegetation exceeds tree seedlings in early biomass production and carbon stock on an ash-fertilized cut-away peatland. Biomass and Bioenergy 33:

Metsityksen alkuvaiheessa ruohovartisten

15 Metsityksen alkuvaiheessa ruohovartisten kasvien ja sammalten muodostama biomassa oli suurempi kuin puun taimien Pintakasvillisuus toimi puun taimia merkittävämpänä hiilensitojana Juuribiomassa oli suurempi kuin maanpäällinen biomassa CO 2 CO 2 Kuvat: N. Huotari

Metsikön ravinnevarannot Turpeessa runsaasti typpeä ei yleensä rajoita puun kasvua turvemailla kasvillisuus sitoo tehokkaasti

kalium liukoisessa muodossa kasvillisuudella tärkeä rooli kaliumin pidättämisessä kasvupaikalla Kaliumin riittävyyttä seurattava

16 Metsikön ravinnevarannot Turpeessa runsaasti typpeä ei yleensä rajoita puun kasvua turv la kasvillisuus sitoo tehokkaasti liukoista typpeä Turpeen fosforivarasto runsas kasvillisuuden tarpeisiin nähden vapautuu hitaasti kasvien käyttöön Lähes kaikki kalium liukoisessa muodossa kasvillisuudella tärkeä rooli kaliumin pidättämisessä kasvupaikalla Kaliumin riittävyyttä seurattava jatkossa Kuva: N. Huotari Pintakasvillisuus edistää puun taimien kasvua muodostamalla orgaanista ainesta ja pitämällä yllä maan ravinteisuutta

Kasvien kadmium-pitoisuudet Tuhkalannoitus lisäsi sammalten kadmiumpitoisuutta sammalet tärkeitä raskasmetallien sitojina metsityksen alkuvaiheessa pitoisuudet olivat alhaisia Suomessa mitattuihin

17 Kasvien kadmium-pitoisuudet Tuhkalannoitus lisäsi sammalten kadmiumpitoisuutta sammalet tärkeitä raskasmetallien sitojina metsityksen alkuvaiheessa pitoisuudet olivat alhaisia Suomessa mitattuihin yleisiin pitoisuuksiin verrattuna nuotiosammalet kadmiumpitoisuuden indikaattorilajeja Tuhkalannoitus ei lisännyt ruohovartisten kasvien ja koivun taimien lehtien ja varsien Cd-pitoisuuksia Kuva: N. Huotari

Metsityksen alkuvaihe tuhkalannoitetulla suopohjalla CO 2 Sammalet -estävät eroosiota -helpottavat puun taimien alkukehitystä -sitovat raskasmetalleja Kasvillisuus -sitoo

18 Metsityksen alkuvaihe tuhkalannoitetulla suopohjalla CO 2 Sammalet -estävät eroosiota -helpottavat puun taimien alkukehitystä -sitovat raskasmetalleja Kasvillisuus -sitoo ravinteita -vähentää huuhtoutumista -muodostaa biomassaa -sitoo hiiltä -suojaa puun taimia hallalta -muodostaa kariketta -ylläpitää ravinteiden kiertoa CO 2 Kuva: N. Huotari

19 Puutuhkalla lannoitettu koeala v. 2010, 9 vuotta lannoituksen jälkeen. Lannoittamaton koeala v. 2010, 14 vuotta turpeennoston päättymisen jälkeen. Kuvat: N. Huotari

Sopiva tuhkamäärä takaamaan ravinteiden riittävyys koko energia-puumetsikön

20 Jatkotutkimuksia Turvetuhkan ravinteiden (erityisesti kaliumin) riittävyys puuston kasvuun pidemmällä aikavälillä? Sopiva tuhkamäärä takaamaan ravinteiden riittävyys koko energia-puumetsikön kiertoajalle (25-30 vuotta) suopohjilla? Raskasmetallien seuranta pidemmällä aikavälillä Kuvat: Jorma Issakainen

21 Tuhkan hyödyntäminen metsälannoitteena Tuhkan käyttöä metsälannoitteena säätelee lannoitevalmistelaki (539/2006) Syyskuussa 2011 voimaan tullut asetus (24/11) Ravinteiden vähimmäispitoisuudet tuhkassa: Kalium (K) + Fosfori (P) yht. 2,0 % (aikaisemmin 1%) Kalsium (Ca) 6,0 % (8%) Rakeistettuun tuhkalannoitteeseen saa lisätä epäorgaanisia lannoitevalmisteita Haitallisten metallien enimmäispitoisuudet: Kadmium (Cd) 25 mg/kg (17,5 mg/kg) 100 g/ha 60 vuoden ajanjaksossa annettuna (60g / ha / 40v) Arseeni (Ar) 40 mg/kg (30 mg/kg) 160 g/ha 60 vuoden ajanjaksossa annettuna

Tuhkan rakeistus Pohjois-Pohjanmaalla 2011-2012 Hankeen tavoitteet Selvitetään alueellisen tuhkan

Selvitetään tuhkan metsätalouskäyttöön tarvittavat tuotteistamismenetelmät Siirretään tutkimustuloksia

22 Tuhkan rakeistus Pohjois-Pohjanmaalla Hankeen tavoitteet Selvitetään alueellisen tuhkan rakeistuslaitoksen toimintaedellytykset Tutkitaan syntyvän tuhkan laatu (OY, kemian laitos) Selvitetään tuhkan metsätalouskäyttöön tarvittavat tuotteistamismenetelmät Siirretään tutkimustuloksia käytännön toimijoille Helpotetaan tuhkaa hyötykäyttävän yritystoiminnan syntymistä alueella Kuva: Metla/Muhos

23 Kiitos! Kuvat: N. Huotari

Samankaltaiset tiedostot

1. Tuhkan koostumus. Kuva: J Issakainen / Metla

1. Tuhkan koostumus. Kuva: J Issakainen / Metla 1. Tuhkan koostumus Suomessa syntyy energiantuotannon sivutuotteena puu- ja turvetuhkaa yhteensä noin 600 000 tonnia/vuosi Tuhkalla on hyvä neutralointikyky, ph 10-13 Tuhka ei sisällä juurikaan typpeä