Biohiili ja ravinteet RAE-hankkeen alustavia tuloksia Sanna Saarnio Mikkeli 19.11.2014
Mitä biohiili on? biohiili = hapettomissa olosuhteissa lämmön avulla hajotettua eloperäistä ainetta
Miten biohiili voi vaikuttaa pellon ravinnetalouteen? *biohiili voi nostaa maan ph:ta *biohiili lisää kationienvaihtokapasiteettia *biohiili pidättää ravinteita maahan *biohiilestä irtoaa ravinteita maaperään *biohiili edistää eloperäisen aineksen hajotusta
Maastokoe - MTT, Maaninka - kuusesta valmistettua biohiiltä ja/tai naudan lietelantaa levitettiin nurmelle syksyllä 2011 *kustakin käsittelystä (tn/ha) neljä toistoa: Liete 0 + Biohiili 0 Liete 40 Liete 40 + Biohiili 10 Liete 40 + Biohiili 20 Liete 40 + Biohiili 40 Biohiili 20
Mitä seurattiin? * nurmilaatat kerätty syksyisin, lumensulamiskokeet (15 kg) tehty kevättalvella 2012, 2013 ja 2014 -ph, sähkönjohtokyky, kiintoaine, DOC, Ca, K, Mg, liuk. P, kok. P, NH 4 -N, NO 3 -N ja kok. N *maanäytteet 0-2 cm ja 2-5 cm syvyydestä syksyisin -P, Ca, K, Mg, S, ph, johtoluku, tilavuuspaino, C, N, NH 4 -N, NO 3 -N, liukoinen kok. N *kasvinäytteet 2. sadon jälkeisestä syysodelmasta -massa, N%, Ca, Mg, P, S, K, Na
Biohiili nosti maan ph:ta. 8 0-2 cm syvyydessä 6 ph 4 2 ph 0 8 Liete 0, biohiili 0 tn/ha 2-5 cm syvyydessä Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha 6 Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha 4 2 2011 2012 2013 Vuosi
Biohiili lisäsi maan kaliumpitoisuutta. 500 0-2 cm syvyydessä 400 mg K kg -1 300 200 100 mg K kg -1 0 500 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha 2-5 cm syvyydessä Liete 40, biohiili 10 tn/ha 400 Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha 300 Biohiili 20 tn/ha 200 100 0 2011 2012 2013 Vuosi
Biohiili lisäsi maan fosforipitoisuutta. 40 0-2 cm syvyydessä 30 mg P kg -1 20 10 mg P kg -1 0 40 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha 2-5 cm syvyydessä Liete 40, biohiili 10 tn/ha 30 Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha 20 10 0 2011 2012 2013 Vuosi
Biohiili lisäsi maan typpipitoisuutta. 50 40 0-2 cm syvyydessä mg N kg -1 30 20 10 mg N kg -1 0 50 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha 2-5 cm syvyydessä 40 Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha 30 Biohiili 20 tn/ha 20 10 2011 2012 2013 19.11.2014 Vuosi Biohiili ja ravinteet
Liete lisäsi nurmen kaliumpitoisuutta. 25 20 g K kg -1 15 10 5 0 2011 2012 2013 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Liete lisäsi nurmen fosforipitoisuutta. 4 3 g P kg -1 2 1 0 2011 2012 2013 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Liete lisäsi nurmen typpipitoisuutta. 3,0 2,5 2,0 N % 1,5 1,0 0,5 0,0 2011 2012 2013 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Biohiili nosti lumen sulamisveden ph:ta. 8 ( * ) * ( * ) * 7 ph 6 5 4 2012 2013 2014 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Biohiili pyrki nostamaan lumen sulamisveden kaliumpitoisuutta. 20 mg K l -1 15 10 5 0 ( * ) 2012 2013 2014 * Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Biohiili pyrki lisäämään liukoisen fosforin määrää lumen sulamisvedessä. mg liukoista P l -1 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 * * * 2012 2013 2014 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Biohiili ei vaikuttanut ammoniumtypen määrään lumen sulamisvedessä. 2,0 mg NH 4 -N l -1 1,5 1,0 0,5 0,0 2012 2013 2014 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Biohiili vähensi nitraattitypen määrää lumen sulamisvedessä. 1,4 1,2 mg NO 3 -N l -1 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 ( * )( * ) 2012 2013 2014 Liete 0, biohiili 0 tn/ha Liete 40 tn/ha Liete 40, biohiili 10 tn/ha Liete 40, biohiili 20 tn/ha Liete 40, biohiili 40 tn/ha Biohiili 20 tn/ha Vuosi
Viljavuus paranee? *biohiili nosti koepellon ph:n tyydyttävästä hyvään (korkeaan) *maan P-luku nousi myös tyydyttävästä hyvään *maan K-luku nousi huononlaisesta tyydyttävään *maan typpipitoisuus lisääntyi
Nurmikasvusto ennallaan? *biohiili saattaa edistää lannoituksessa lisättyjen ravinteiden siirtymistä kasveihin *nurmisadossa ei muutoksia?
Vesistöjen kannalta hyvää ja huonoa? Typen huuhtoutuminen vähenee + - Fosforin huuhtoutuminen saattaa lisääntyä
Yhteenvetoa... *Tämä koe kertoo vain yhdenlaisen biohiilen vaikutuksista, tuloksia ei voi yleistää koskemaan kaikkia biohiiliä! *Nurmen pinnalle levitetty kuusihakkeesta valmistettu biohiili näytti pidättävän lietelannan ravinteita maahan ja nostavan maan ph:ta. *Kyseinen biohiili ei näyttäisi estävän kasvien ravinteidenottoa. *Kyseinen biohiili pidätti selvästi lumen sulamisveden mukana huuhtoutuvaa nitraattia. *Fosfaatin huuhtoutumisen ehkäisemiseen tarvittaisiin suurempia biohiiliannoksia tai toisenlaista biohiiltä tai? *Biohiilelläon myösmuutakäyttöämaataloudessa: KHK-ja hajupäästöjen vähentäminen, sadon lisäys heikoilla mailla
Maa, biohiili ja lietelanta *hietamaa: ph 6,0 0,07 g K kg -1 (67 mg/l) 0,01 g P kg -1 (12 mg/l) 1,3 g N kg -1 *biohiili: ph 9,6 0,6 g K kg -1 (116 mg/l) 0,1 g P kg -1 (3 mg /l) 1,6 g N kg -1 *lietelanta: ph 7,4 73 g K kg -1 8,0 g P kg -1 19.11.2014 64,5 g N kg -1 Biohiili ja ravinteet
Biohiilen määrän vaikutus veden ja ravinteiden pidättymiseen 0 tn/ha 10 tn/ha 50 tn/ha 100 tn/ha 200 tn/ha n= 40
Tutkitut suureet edeltävä kosteus, % läpi valunut vesimäärä, % Biohiili-käsittelyt 0 tn/ha 10 tn/ha 50 tn/ha 100 tn/ha 200 tn/ha 22,8 ± 1,4a 21,5 ± 0,8a 23,5 ± 0,4a 22,9 ± 2,0a 34,1 ± 1,6b 80 ± 1a 76 ± 1a 68 ± 2b 67 ± 1b 56 ± 1c ph 5,97 ± 0,05a 6,14 ± 0,07a 6,65 ± 0,06b 6,81 ± 0,04b 7,17 ± 0,08c Ca, mg 55,7 ± 0,7a 51,0 ± 0,6b 33,2 ± 1,6c 23,5 ± 0,8d 27,5 ± 0,7c Na, mg 4,1 ± 0,0a 4,1 ± 0,0a 3,9 ± 0,2a 3,8 ± 0,1a 4,9 ± 0,1b K, mg 25,6 ± 0,2a 26,2 ± 0,2a 27,8 ± 1,2a 28,4 ± 0,8a 40,7 ± 1,6b Mg, mg 7,2 ± 0,1a 6,7 ± 0,1b 4,4 ± 0,2c 3,1 ± 0,1d 3,8 ± 0,1c PO4-P, µg 170,7 ± 5,4a 189,1 ± 4,0a 185,4 ± 6,8a 223,3 ± 7,3b 121,1 ± 2,4c P, µg 232,1 ± 5,1a 262,6 ± 4,9ab 247,4 ± 8,8ab 274,8 ± 9,2b 147,8 ± 4,6c NH4-N, µg 19,0 ± 1,8ab 22,6 ± 5,0ab 27,5 ± 4,8a 15,9 ± 2,9ab 7,8 ± 2,5b NO2-N, µg 23,4 ± 1,6a 29,6 ± 1,1ab 36,2 ± 2,7b 22,6 ± 1,6a 6,9 ± 1,9c NO3-N, mg 42,1 ± 0,9a 38,2 ± 0,4b 19,2 ± 1,3c 5,6 ± 0,4d 1,9 ± 0,1e N, mg 46,6 ± 1,0a 43,1 ± 0,7a 22,0 ± 1,3b 7,2 ± 0,5c 2,4 ± 0,2d
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