Miten saan lannan ravinteet mahdollisimman tehokkaasti hyötykäyttöön peltoviljelyssä mitä tekniikkaa se vaatii? Erkki Joki-Tokola, MTT Ruukki
Lehmän rehuviljely Maitoa 9000 kg/vuosi Valkuaista 309 kg/vuosi Väkirehua 45 % energiasta
Lehmän vuotuinen energia- ja valkuaistarve sekä sen vuodessa rehuista saama typpi-, fosfori- ja kaliummäärä
Ammoniakkihävikki navetassa Keskimäärin 24 g/lehmä/vrk=5 kg/lehmä/sisäruokintakausi Ammoniakkipitoisuus 7.9 ppm Ilmanvaihto 152 m2/lehmä/h Sisälämpötila 16.5 C Ulkolämpötila 1.3 C
Lannan ammoniakin haihtumiseen vaikuttavat tekijät Lannan ominaisuudet ph + NH 4 + NH 3 + Kuiva-ainepitoisuus + Vesipitoisuus - Kuorettuminen - Säätekijät Lämpötila + Suht.kosteus - Tuuli + Sade - Sato ja peltomaa Kasvi(jätteet) +/- Kosteus - Imeytymisnopeus - Kationinvaihtokapasitetti - ph + Levitysmenetelmä Hajalevitys + Letkulevitys - Sijoituslevitys -
Levitystavan vaikutus ammoniakin haihtumiseen Ammoniakin haihtumisen määrään vaikuttaa haihtumiselle alttiin lannan pinta-ala. Hajalevitys tuottaa suuren haihtumispinnan Letkulevitys vähentää pintaa, kuorettuma hidastaa haihtumista Sijoituslevitys vähentää pinta-alaa, suojaa tuulelta
Levitystapa Typen haihtuminen levitytyksen yhteydessä Lannan levitysmäärä 25 tn/ha Hävikki yhteensä 40 % levitetystä Rohde 2006 TAULUKKO. Nurmelle levitetyn naudan tuoreen, ilmastetun ja separoidun lietelannan nestefraktion liukoisesta typestä ammoniakkina haihtuneen typen määrä (%:a levitetystä) kolmen levityksen jälkeisen vuorokauden aikana Ruukissa vuosina 1995-1997 TUORE ILM. SEPAR. Hajalev. Letkulev. Sijoitus Hajalev. Hajalev. Haihtumisnopeus, kg ha-1 h-1 1. päivä 3,7bc 2,0b 0,02a 4,6c 3,6bc 2. päivä 0,8ab 0,9b 0,02a 1,3b 0,8ab 3. päivä 0,4 0,4 0,02 0,3 0,4 Haihtuneen typen osuus, % levitetystä liukoisesta typestä 40bc 31b 0,4a 59c 42bc
KA/kg N-liuk. Typpikilolla saatu nurmisato KA kg/nliuk. kg 70 60 50 40 30 20 10 1995 1996 1997 Keskim 0 Haja Letku Sijoitus Ilmas. Separ. NPK
kg/ha Levitysajan vaikutus ravinteiden huuhtoutumishävikkiin Tuloksia Toholammin kentältä Kokonaistypen ravinnevalunta 120 100 80 60 40 20 1993 1994 1995 1996 0 liete syksy liete talvi liete kevät verr.0 verr. väkil. Koekasvit: 1993 Ohra+ns, -94 sr, -95 sr, -96-sr.
Huuhtotuminen kg/ha/v Typpilannoitus ja typen huuhtoutuminen nurmilta (MTT:n valuma ja lysimetrikentät) 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 Typen huuhtotuminen nurmilta Suomessa LCt 0.0 0 50 100 150 200 250 300 350 Typpilannoitus, kg/ha/vuosi Nurm en ikä 1 2 3 4 Tasolla 200 kg/ha N tai alle huuhtoutuminen määrällisesti ei näyttäisi olevan ongelma (> 15 kg/ha/v) Nurmia uusittaessa typpeä vapautuu esim jos glyfosaatti syksyllä Turvemailla (LCt) typpeä huuhtoutuu lannoituksesta riippumatta sateisina vuosina Taso 300 kg/ha on lisännyt huuhtoutumista 2 tapauksessa 4:stä Lietettä käytettäessä myös pintavaluntatappioita (mm. Turtola ja Kemppainen 1998) Pohjaveteen huuhtoutuvan veden NO 3 - konsentraatio kohoaa N lannoituksen noustessa Huom! MYTVAS II: Pohjanmaan jokien N- konsentraatio noussut nurmialueilla. Lietelannan syyslevitys? Lähteet: Rinne & Matinvesi 1996 (aineisto); Saarijärvi et al 2004; Huhta & Jaakkola 1994; Turtola & Kemppainen 1998, Turtola ym 2005
% Suojaviljan lietelannoitus Typen hyväksikäyttö 35 30 25 20 15 10 5 0 Koe 1 Koe 2 SA SM KA KM VL+LL LL KV LP Koekäsittelyiden keskinäiset erot samansuuntaisia molemmissa kokeissa 1. Kokeessa vain lannoitustapojen välinen ero merkitsevä 2. Kokeessa kevään aikaisen ja syksyn aikaisen lannoitusajan ja korjuutapojen välinen ero merkitsevä MTT/PPO
KA (kg/ha) Suojaviljan lietelannoitus Ensimmäinen nurmisato 6500 6000 5500 5000 4500 SA SM KA KM VL+LL LL 4000 21 30 70 16 44 25 26 42 Koe 1 Koe 2 KV LP Ainoastaan jälkimmäisen kokeen korjuutappojen välinen ero merkitsevä MTT/PPO
kg/ha Suomessa käytetty typpilannoitus, sadossa korjattu typpimäärä ja typpitase 120 100 Väkilannoitetyppi 80 60 Sadossa korjattu Typpitase 40 Lannan typpi 20 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 MYTVAS
kg/ha Ruukissa vuosina 1996-1997 tehtyjen säilörehunurmen lannoituskokeiden fosforitase 35 30 25 20 15 10 96 97 keskim. Koelohkon fosforitila oli tyydyttävä ja sen mukainen fosforilannoituksen tarve 16 kg/ha/v. Lietelannan levitysmäärän tavoitteena oli tuottaa liukoista typpeä 80 kg/ha. 5 0 Haja Letku Sijoitus Ilmas. Separ. NPK Fosforisato Haja Letku Sijoitus Ilmas. Separ. NPK 96 14 14 13 14 14 15 97 12 13 11 12 12 11 keskim 13 14 12 13 13 13 P-lannoitus Haja Letku Sijoitus Ilmas. Separ. NPK 96 41 39 39 44 32 16 97 35 32 33 36 26 16 Keskim 38 35.5 36 40 29 16
Syvyys Fosforin rikastuminen pintakerrokseen nurmiviljelyssä P mg/l 0 0 5 10 15 20 25 30 0-2.5 2.5-5.0 10 5-10 10-15 20 15-20 0 5 10 15 20 25 30 P mg/ 30 (Saarela & Vuorinen 2009) Toholampi, Hs, 4 v x 50 kg/ha/v P pintaan 40 50 Kynnön syventäminen vaikuttaa n. 1:1 P-lukuun 60 Nykyinen lannoitussuositus (Saarijärvi & Virkajärvi, julkaisematon) Maaninka HHt,15/kg/ha P/vuosi pintaan
Pintavalunnan P kg /ha 1.8 Pintavalunnassa huuhtoutunut P ja maan pintakerroksen viljavuus- P P-huuhtouma kg/ha/v 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 25 30 Säilörehu Maan P mg/l Laidun Kyntövuosi (Vanha ennuste) Pintavalunta 30 % kokonais-valunnasta noin 80% fosforin vuotuisesta kokonaismäärästä tulee 2 viikon aikana keväällä noin 90 % totaalifosforista on liukoisessa muodossa Uusissa kokeissa 20 tn/ha lietettä pintalevityksenä (letku) ei juurikaan lisännyt P huuhtoutumista pinta-valunnassa (MTT Maaninka & Toholampi)
ry/ha/v 2. Fosforilannoituksen vaikutus kumulatiiviseen rysatoon 2003-2009 YARA & MTT Nurmen P-kertalannoitus 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0+ 0 Kumulatiivinen ry-sato 2003-2009 Maaninka Nor + Nor VaraP + 0 HIDAS VaraP + 0 Liete 1v + 0 Liete + Liete P nurmivuosien hidas 2-0 2v Ruukki 0+ 0 Nor + Nor VaraP + 0 HIDAS VaraP + 0 Liete 1v + 0 Liete + Liete P nurmivuosien hidas 2-0 2v Käsittelykoodi viittaa perustamisessa ja nurmivuosina annettuihin P-määriin kg/ha, esim. (0+0) Menossa toinen nurmikierros 0-P-ruutu (0+0) tuottaa edelleen hyvin verrattuna suosituksiin (Nor +Nor) Lietejäseniillä hieman alhaisempi sato Ruukissa korkea satotaso, etenkin kokovilja (sininen nuoli) 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
kg P/ha/v Fosforilannoituksen vaikutus fosforipoistumaan 2003-2009 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Kumulatiivinen fosforipoistuma 2003-2009 Maaninka 0+ 0 Nor + Nor VaraP + 0 HIDAS VaraP + 0 Liete 1v + 0 Liete + Liete P nurmivuosien hidas 2-0 2v Ruukki Ruukki 0+ 0 Nor + Nor VaraP + 0 HIDAS VaraP + 0 Liete 1v + 0 Liete + Liete P nurmivuosien hidas 2-0 2v Koepaikka ja koejäsen Kumulatiivinen P- tase kg/ha (vuositase suluissa)) Maaninka 0 P -147 (-24.5) Suositus P -66 (-10.9) Karjanlanta + Suositus P -82 (-13.6) Ruukki 0 P -150 (-25.0) Suositus P -57 (-9.4) Karjanlanta + suositus P -68 (-11.3) 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Maaningalla lievä ero P-poistumassa 0 ruudun osalta mutta ei Ruukissa Suomen lypsykarjatilat Fosforin vuositase +12 kg/ha P (Virtanen & Nousiainen 2005) Naudan lietteen P ei muuta tasetta kovin paljoa (nyt menossa 2 kierron 2 nurmivuosi).
Mädätyksen (Biokaasulaitos) ja separoinnin vaikutus lannan ominaisuuksiin 2009-2010 (MTT Maaninka/BIOTILA) Kuivajae n Kuivaaine TOT-N Liuk-N (NH4-N) TOT-P K Liuk-N/TOT- N % kg/tn tuore kg/tn tuore kg/tn tuore kg/tn tuore Raakaliete 3 7.1 2.9 1.6 0.54 3.3 0.56 Mädätysjäännös 3 4.7 2.6 1.7 0.51 3.7 0.67 Separoitu kuiva 2 23.4 5.8 1.8 1.47 3.0 0.31 Separoitu nestefaasi 3 3.8 3.3 1.7 0.48 3.2 0.52 Johtopäätökset: Mädättäminen alentaa kuiva-ainepitoisuutta ja lisää liukoisen typen osuutta kokonaistypestä (CH 4, CO 2 ) Separointia täytyy kehittää, jotta se olisi merkittävä parannus fosforin levitykseen. (Työ menossa).
kg/ha Levitysajan vaikutus ravinteiden huuhtoutumishävikkiin Kokonaisfosforin ravinnevalunta 60 50 40 30 20 10 0 liete syksy liete talvi liete kevät verr.0 verr. väkil. Koekasvit: 1993 Ohra+ns, -94 sr, -95 sr, -96 sr. 1993 1994 1995 1996 Kemppainen ym.
kg/ha Lannoitteessa ja lannassa lisätty ja sadossa korjattu fosfori 35 30 25 Väkilannan P 20 15 10 Lannan P Sadossa korjattu P 5 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 P tase
Ammoniakkihävikki Eläin poistaa valkuaisaineenvaihdunnan lopputuotteena syntyvän ammoniakin maksassa syntetisoituvan ja munuaisten kautta ja virtsan mukana poistuvana ureana Ammoniakin haihtuminen vähentää lannan typpilannoitusvaikutusta ja lisää ilmakehän ammoniakkimäärä. Ammoniakkilaskeuma aiheuttaa maaperän happamoitumista ja rehevöitymistä. Hävikkiä syntyy lannan kaikissa käsittelyvaiheissa Virtsan urea hajoa ja esiintyy sekä haihtumiselta suojassa olevana ammoniumina että haihtumiselle alttiina ammoniakkina. Ammoniakkimäärän suhteellinen lisääntyminen johtaa typen lisääntyvään haihtumishävikkiin. Tasapainotila riippuu lannan ominaisuuksista, säätekijöistä, kasvustosta ja pellon ominaisuuksista ja lannan levitysmenetelmistä. missä k =ammonikin diffuusionopus lannasta ilmaan cm=ammonikin pitoisuus lannassa ca =ammoniakin pitoisuus ilmassa
Ammoniakkipäästöt toimialoittain Syke
Lannan ammoniakin haihtumiseen vaikuttavat tekijät Lannan ominaisuudet ph + NH 4 + NH 3 + Kuiva-ainepitoisuus + Vesipitoisuus - Kuorettuminen - Säätekijät Lämpötila + Suht.kosteus - Tuuli + Sade - Sato ja peltomaa Kasvi(jätteet) +/- Kosteus - Imeytymisnopeus - Kationinvaihtokapasitetti - ph + Levitysmenetelmä Hajalevitys + Letkulevitys - Sijoituslevitys -
Lannan koostumuksen vaikutus ammoniakin haihtumiseen Lannan korkea ammoniakkipitoisuus lisää haihtumista Laimentaminen vedellä lisää levitystyön määrää ja hidastaa lannan imeytymistä maahan Happamuus Kun ph<7, NH 4 N vain 1 % ammoniakkina (kun T=10-30 C) ph lasku esim. typpihapolla, etua erityisesti nurmen pintalevityksessä Kuorettuminen vähentää haihtumista Sekä varastossa, että pellolla
Sään vaikutus ammoniakin haihtumiseen LÄMPÖ Kuivuminen lisää lannan ammoniakin osapainetta, eli lisää haihtumista Kasvattaa diffuusiokertoimen arvoa, eli lisää haihtumista TUULI Laimentaa ammoniakkipitoisuutta ilmassa, mikä lisää haihtumista Kuivattaa pellon ja lannan pintaa, mikä nopeuttaa lannan imeytymistä suojaan haihtumiselta tai muodostaa lannan pinnalle haihtumiselta suojaavan kuivan kerroksen SADE Sade laimentaa lannan ammoniakkipitoisuutta ja vähentää haihtumista, vaikka voi pidentää imeytymistä peltomaahan
Peltomaan, kasvuston vaikutus ammoniakin haihtumiseen lannasta -Hyvä kationinvaihtokapasiteetti vähentää haihtumista (NH 4 +) -Maan happamuus vähentää ammoniakin haihtumista (NH 4 +) -Maan hyvä rakenne nopeuttaa imeytymistä ja vähentää haihtumista -Levitys nurmikasvuston päälle vähentää imeytymispinta-alaa maahan, mutta lisää kontaktipinta-ala ilmaan, mikä lisää ammoniakin haihtumista, vaikka kasvusto suojaakin tuulen haihduttavalta vaikutukselta -Lannan levitys viljan sängelle johtaa suurempaan lannan ammoniakkihävikkiin kuin levitys muokatulle alalle (suurempi kontaktipinta)