Koivutisleen ja biohiilen vaikutus glyfosaatin ympäristökohtaloon

Transkriptio

1 Koivutisleen ja biohiilen vaikutus glyfosaatin ympäristökohtaloon Marleena Hagner Ympäristötieteiden laitos Helsingin yliopisto Lahden tiedepäivä

2 Johdanto Torjunta-aineita levitetään vuosittain valtavasti ympäristöömme Monien synteettisten torjunta-aineiden hajoaminen on hidasta Suurinta torjunta-aineiden käyttö maataloudessa: 2/3 rikkakasvien torjunta-aineita eli herbisidejä Suomessa herbisidejä myydään vuosittain noin tonnia: 40-50% glyfosaattia (mm. RoundUp )

3 Koivutisle syntyy koivupuun hidaspyrolyysissä Pitoisuudesta riippuen: Nilviäisten, kirvojen, myyrien ja rikkakasvien torjunnassa Stimuloi kasvien/mikrobien kasvua Maahan päädyttyään nostaa maaperän mikrobiaktiivisuutta Koivutisleen käyttö pelloilla maanparannusaineena? Mikrobien ravintona nopeuttaen mm. synteettisten kemikaalien hajoamisprosesseja?

4 Biohiili on orgaanisesta raaka-aineesta hapettomassa pyrolyysissä tuotettua hiilipitoista kiinteää ainetta Hiilen lisäys maaperään on uusvanha maanparannuskeino Biohiilen on havaittu vähentävän tiettyjen synteettisten torjunta-aineiden kulkeutumista kasveihin ja huuhtoutumista pelloista vesistöihin

5 Tutkimuksen tavoite Voidaanko koivutisle- ja biohiililisäyksellä vaikuttaa yleisesti maataloudessa käytetyn synteettisen torjuntaaineen, glyfosaatin, hajoamiseen ja sitoutumiseen maaperässä sekä huuhtoutumiseen valumavesien mukana

6 Hypoteesit Huokoinen biohiili sitoo glyfosaattia itseensä glyfosaatin hajoaminen hidastuu ja glyfosaatin määrä suodosvedessä vähenee Koivutisle toimii mikrobien ravintona aktivoiden mikrobit glyfosaatin hajoaminen nopeutuu Kasvit vaikuttavat glyfosaatin kulkeutumiseen glyfosaatti kulkeutuu lehdistä juuriin ja päätyy nopeammin suodosveteen kuin kasvittomilla alueilla

7 Menetelmät Käsittelyt (n=20) 1) biohiili (50 t/ha) 2) koivutisle (3,5 t/ha) 3) biohiili + koivutisle 4) kontrolli Puoleen astioista raiheinä Heinän kasvettua puolet purkeista ruiskutettiin glyfosaatilla (2L/ha) Näytteenotto 4, 44 ja 80 vrk kuluttua kokeen aloittamisesta Maanäytteistä analysoitiin : mikrobiaktiivisuus ja sukkulamatojen määrä, maan ph Kokoomanäytteistä ravinne- (N, P, Ca, Mg, K) ja glyfosaatti- sekä AMPA - pitoisuudet

8 Maanäytteenottoa seuraavana päivänä ruukut kasteltiin 300ml vedellä ja läpivalunut vesi otettiin talteen Suodosvesinäytteistä analysoitiin ph, TOC, johtokyky sekä kokoomanäytteistä glyfosaattipitoisuus ja koivutisleen 15 määrällisesti suurinta yhdistettä

9 Tulokset Biohiilen vaikutus maaperän mikrobiaktiivisuuteen 0,7 0,6 µg C/g dm soil/h 0,5 0,4 Biochar Control 0,3 0, Time (day)

10 1,4 Tisleen vaikutus maaperän mikrobiaktiivisuuteen 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 tisle kotrolli g CO 2 -C g -1 soil (dw) h -1 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0, Time (d)

11 Maan glyfosaatti/ampa -suhde

12 Kasviton Glyfosaattia µg/l Kasvi Kontolli Glyfosaattia µg/l Kasvillinen vrk 44 vrk Hiili Kontolli vrk 44 vrk Glyfosaattia µg/l Hiili Kontolli 0 10 vrk 44 vrk Kasvillisten maiden läpi suodattuneet vedet sisälsivät 80% enemmän glyfosaattia kuin kasvittomien maiden suodosvedet Biohiili vähensi glyfosaatin määrää sekä kasvillisisten (18%) että kasvittomien (40%) maiden läpi valuneessa suodosvedessä 10 vrk glyfosaatin lisäämisestä Kasvillisissa systeemeissä ero säilyi myös 44 vrk glyfosaattikäsittelystä

13 Yhteenveto Johtopäätökset Hiili vähensi glyfosaatin määrää suodosvesissä Glyfosaatti/AMPA - suhde pienempi hiiltä/koivutislettä sisältävissä maissa koivutisle ja biohiili vaikuttivat glyfosaatin kulkeutumiseen ja pysyvyyteen ympäristössä Tislelisä pelloille glyfosaatin hajoamisen nopeutumien Biohiililisä pelloille glyfosaatin hajoamisen nopeutuminen Kulkeutuminen pohja- ja pintavesiin vähenee

14 Ohjaajat: Heikki Setälä ja Olli-Pekka Penttinen Rahoitus Tekes: BioRefine-projekti Hidaspyrolyysin liiketoimintojen kehittäminen Suomessa I ja II VTT, MTT, HY Suomen Kulttuurirahasto: Päijät-Hämeen rahasto Hagner M, Penttinen O-P, Tiilikkala K, Setälä H: The effects of biochar and wood vinegar on glyphosate leaching and degradation. Submitted in the Journal of Environmental Quality.

15 Lisätietoa aiheesta: Tiilikkala & Segerstedt (toim.) 2009: Koivutisle kasvinsuojelun uusi innovaatio. Maa ja elintarviketalous 143. Steiner, C., Das, K.C., Garcia, M., Förster, B., Zech, W., Charcoal and smoke extract stimulate the soil microbial community in a highly weathered xanthic ferrasoil. Pedobiologia 51, Lindqvist, I., Lindqvist, B., Tiilikkala, K., Hagner, M., Penttinen, O-P., Pasanen, T., Setälä, H., Birch tar oil is an effective mollusc repellent: field and laboratory experiments using Arianta arbustorum (Gastropoda: Helicidae) and Arion lusitanicus (Gastropoda: Arionidae). Agri. Food. Sci. 19, Lehmann, J., Joseph, S. (Eds.), Biochar for environmental management: science and technology. Earthsan, London: UK; p Cao, X., Ma, L., Gao, B., Harris, W., Dairy-manure derived biochar effectively sorbs lead and atrazine. Environ. Sci. Tehnol. 43, Wang, H., Lin, K., Hou, Z., Richardson, B., Gan, J., Sorbtion of the herbicide terbuthylazine in two New Zealand forest soils amended with biosolids and biochars. J. Soils. Sedim. 10, Yang, Y.N., Sheng, G.Y., Huang, M.S., Bioavailability of diuron in soil containing wheat-straw-derived char. Sci. Tot. Environ. 354, Hagner, M., Pasanen, T., Lindqvist, B., Lindqvist, I., Tiilikkala, K., Penttinen, O-P., Setälä, H., 2010a. Effects of birch tar oils on soil organisms and plants. Agri. Food. Sci. 19, Fagernäs, L., Kuoppala, E., Tiilikkala, K., Oasmaa, A., Chemical composition of birch wood slow pyrolysis products. Energ. Fuel. 26, Hagner, M., Penttinen, O-P., Pasanen, T., Tiilikkala, K., Setälä, H., 2010b. Acute toxicity of birch tar oil on aquatic organisms. Agri. Food. Sci. 19,