Nurmien kaliumtalous Perttu Virkajärvi, Mari Räty, Maarit Hyrkäs, Kirsi Järvenranta & Sanna Kykkänen Luke Maaninka Ravinnerenki 13.4.2016 Yara Siilinjärvi 1
Esityksen sisältö Taustaa kaliumista Nurmen kaliumlannoitustarpeen määritys maan reservikalium Kaliumlannoituksen satovasteet ja kannattavuus Kaliumin vaikutus rehun kationianionitasapainoon Johtopäätökset 2
Kalium ja nurmet Kalium on typen ohella toinen sadonmuodostukseen vaikuttava pääravinne. Keskeistä nurmien kaliuminotolle on sen ns. luksusotto Sadon mukana poistuu kaliumia huomattavia määriä, tyypillisesti 150 250 kg/ha/vuosi (vrt viljat 12-20 kg/ha/v) Huomattava vaikutus myös nurmen ravitsemukselliseen arvoon märehtijöiden rehuna. K-pitoisuus, K + /(Ca 2+ +Mg 2+ ) ekv, K:Na**; kationi-anioni tasapaino DCAD Kaikissa suuri K-pitoisuus muuttaa suhteita huonompaan suuntaan Kalium on arvokas ravinne - nyt n. 50% kalliimpaa kuin N *Kemp, A., Hart, M.L.'T. 1956. Neth. J. Agric. Sci 5: 4-17. **Gunther, K.D. 1978. Kali-Briefe, Buntenhof 18:455-463. ***Pelletier et al. 2008. Agron. J. 100:213-220 3
Kg ka/ha Yhteenveto N, P ja K lannoituksen antamasta sadonlisästä nurmiviljelyssä Typpi Fosfori Kalium 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 100 200 300 400 500 N-lannoitus kg N / ha / v 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 10 20 30 40 50 60 P-lannoitus kg P / ha / v 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 50 100 150 200 250 300 K-lannoitus kg K / ha / v Kivennäismaat Eloperäiset maat Matala P < 10 mg/l P > 10 mg/l Hieta Metsäsara-turve Hiesusavi Kalium toiseksi tärkein sadonmuodostuksessa Mikä erottaa ne maat joilla tulee vaste niistä joilla sitä ei tule? 4
Esimerkinomainen laskelma eri ravinteiden kustannuksista nurmiviljelyssä Ravinne Hinta* /kg Käyttö, Kg/ha/v Lannoi tuskustan nus, /ha/v Karjanlannan osuus, kg/ha/v Ostolannoit - teissa, kg/ha Lannoituskustannus, /ha/v N 1.0 200 206 66 134 138 P 1.9 15 29 10 6 10 K 1.5 100 148 58 42 62 Rahallisesti typpi tärkein,sitten kalium, ja sen jälkeen fosfori N, P ja K hinnat: katso Google Kasper IT 5
Nurmen kaliumtarpeen ennustaminen 1. Viljavuustutkimuksessa määritetään ns. helppoliukoinen kalium (K AAC ; mg K l -1 hapan ammoniumasetaattiuutto; ph 4,65 (Vuorinen & Mäkitie 1955). 2. Reservikalium määritetään yleensä suolahappouutolla (K HCl mg K l -1 ) Viljavuuspalvelu: 2M HCl keitto 1 h 3. Kasvustonäyte = todellinen kasvin ottaman kaliumin määrä Sää, kehitysvaihe: näyte ei kuvaa välttämättä tulevan vuoden kaliuminottoa. Näytteet edustavat harvoin viljelylohkoja, vaan yleisimmin rehueriä (aumat jne) 6
Kuiva-ainesato kg/ha/v Kaliumlannoituksen vaikutus nurmen satoon tyypillinen satovaste 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 Ht LCt 2000 1000 0 0 50 100 150 200 250 300 Kaliumlannoitus kg/ha/v 7
Kuiva-ainesato kh/ha/v Kaliumlannoituksen vaikutus nurmen satoon kolmessa kokeessa (Tohmajärvi, Mouhijärvi) 10000 8000 6000 4000 2000 Maalaji Viljavuus-K Reservi-K HsS 173 1780 Ht 130 430 LCt 107 477 Suosituslannoitukset kokeissa viljavuuskaliumin perusteella: HsS, viljavuus-k vält => 110 kg/ha K Ht viljavuus-k tyyd => 60 kg LCt => viljavuus-k tyyd =>60 kg/ha + 20 kg/ha 2 ja 3 vuonna. Suositukset eivät täsmää! 0 0 50 100 150 200 250 300 Kaliumlannoitus kg/ha/v Ht LCt HsS 8
Suhteellinen sadonlisä Maan reservi-k ja K-lannoituksella saatu suhteellinen sadonlisä koepaikoittain - Koejakson vaikutus 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 LAP VS PPO KAR TKP EPO SAH PSA 0.1 0.0-0.1 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 KHCL mg/l Pohjanmaalla (Ruukissa ) erikoiset maat : 1) jankko, 2 typpi? 9
Kuiva-ainesato kh/ha/v Kaliumlannoituksen vaikutus nurmen satoon kolmessa kokeessa (Tohmajärvi, Mouhijärvi) 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 50 100 150 200 250 300 Kaliumlannoitus kg/ha/v Ht LCt HsS Maalaji Viljavuus-K Reservi-K HsS 173 1780 Ht 130 430 LCt 107 477 Suosituslannoitukset kokeissa viljavuuskaliumin perusteella: HsS, viljavuus-k vält => 110 kg/ha K Ht viljavuus-k tyyd => 60 kg LCt => viljavuus-k tyyd =>60 kg/ha + 20 kg/ha 2 ja 3 vuonna. Uudet suositukset laskettu :dy/dx=rajahyöty Kalium 1.5 kg kg ka tuotantokustannustavoite keski- määrin 15 snt/kg ka 10
Ka-sato, kg/ha Ka-sato, kg/ha K-satovasteet eri kaliumtilan (Res-K) mailla Matala = pintamaa ja jankko < 500 mg /l, Korkea = pintamaa tai jankko > 600 mg/l a) 12000 matala b) 12000 korkea 10000 10000 8000 6000 4000 2000 0 nurmet 1 v., r 2 = 0,80 nurmet 2 v., r 2 = 0,92 nurmet 3 v., r 2 = 0,90 0 50 100 150 200 250 300 350 8000 6000 4000 2000 0 nurmet 1 v., r 2 = 0,00 nurmet 2 v., r 2 = 0,01 nurmet 3 v., r 2 = 0,00 0 50 100 150 200 nurmet 1 v. nurmet 2 v. nurmet 3 v. K-lannoitus, kg/ha/vuosi K-lannoitus, kg/ha/vuosi matala korkea 11
Maan kaliumreservit Viljavuus-K Reservi-K Maanesteen K Vaihtuva K Vaikeasti vaihtuva K Mineraalien K Runsaasti reservikaliumia sisältävät yleensä savi- ja savespitoiset maat sekä kiilleperäiset hienot hiedat. 12
Maasälpä 13
Kiillemaat 14
varasto-k, mg/l Reservi-K ja viljavuus-k Pohjois-Savossa Vaihtuva kalium vs. varasto-kalium 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0 50 100 150 200 250 300 vaihtuva K, m g/l Data: PETU-pilottitilat Pohjois-Savossa 2005 Pohjois-Savossa viljavuus-k ja reservi-k eivät korreloi! 15
Kaliumtase, kg/ha/v Kaliumtase 4 nurmivuoden aikana Kaliumlannoitus joko 0 kg/ha/v (0) tai suositusten mukainen (=norm= 70/130 kg/ha/v PSA; ja 120 kg/ha/v PPO) 200 K-tase 0 PSA 0 PSA norm PPO 0 PPO norm Ohra -200-400 -600 Matala K HCl 3 v nurmi 2 v nurmi 1 v nurmi Perust -800-1000 Korkea K HCl Maaninka Ruukki Johtopäätös: maaperän vaikutus suurempi kuin lannoituksen, vaikka molemmat karkeita kivennäismaita (hietamaita). Lähtömineraalit! Lähde: Yara & MTT Biotiittikoe 13.4.2016 2004-2007 Siilinjärvi (Pakarinen ym 2008) 16
Reservikaliumin esiintyminen Runsaasti reservikaliumia sisältäviin maihin kuuluvat: savi- ja savespitoiset maat kiilleperäiset hienot hiedat Myös sopivasti eloperäistä ainesta sisältävät kivennäismaat voivat kuulua tähän ryhmään. Eniten tämänkaltaisia maita on Rannikolla Satakunnasta Pirkanmaalle ulottuvalla vyöhykkeellä Lisäksi paikoitellen Pohjois-Savosta ja Pohjanmaalta sekä Sotkamosta ja Pohjois- Karjalasta. Pohjois- ja Itä Suomessa eivät yleisiä Eloperäisillä mailla yleensä alhainen Huom! jankon kaliumvarat merkityksellisiä jos jankko on viljavaa 17
Miten määritän reservikaliumin maasta? Kuten tavallinen viljavuusanalyysi (muokkauskerros). Kerran 15 20 vuodessa riittää. Kokoomanäyte samantyyppisiltä peltolohkoilta (esim. 1 näyte per 5 20 ha riittää). Jos pohjamaa eroaa pintamaasta, voi olla hyvä määrittää reservikalium myös jankosta (esim. 25 50 cm syvyys) Yksi reservikaliummääritys maksaa n. 22 (voidaan tarjota myös pakettina ravinnereservit Mg, Ca, P, K, n. 27 ) 18
Talvituho Talvituho% Kaliumlannoitus ja talvituhot Tohmajärvi 1973-1985 LCt ja hietamaat heikko kaliumpidätyskyky 120 60 100 y = 0.0059x + 10.7 R 2 = 0.0007 50 Positiivinen vaikutus 2/13 vuodesta 80 40 60 30 LCt Ht 40 20 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 K-lannnoitus kg/ha Meta-aineisto (n=189) 0 0 50 100 150 200 Kaliumlannoitus kg/ha v Koikkalainen ym. 1990 (n=64) Usein mainitaan, että kalium parantaa talvenkestävyyttä. Tämä harvoin osoitettavissa MUTTA talvehtimisriskiä on vaikea ennustaa Pohjois- ja Itä-Suomessa heikon kaliumtilan mailla käytännön havainnot puoltavat kaliumin talvenkestävyyttä parantavaa vaikutusta pieni määrä riittää 19
Suhteelinen sato Suhteelinen sato Kasvianalyysi: K-pitoisuus ja K:N suhde yhtä hyviä K-pitoisuus ja suhteellinen sato Niitto 1 KN-suhde ja suhteellinen sato Niitto 1 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 K-pitoisuus, g/kg ka KN-suhde Nuori kasvi tarvitsee/sisältää enemmän ravinteita kuin vanhempi Siksi K:N suhde ottaa paremmin huomioon kasvin kehitysvaiheen (N alenee kasvin vanhetessa) kuin pelkkä K-pitoisuus Tässä aineistossa kumpikin selitti yhtä hyvin saatua sadonlisää Raja-arvot: taso 95 % maksimisadosta (Timotei-nurminata) saavutettiin K pitoisuudella 20 g/kg ka (1 niitossa) ja 17,5 g/kg ka (2 niitossa) K:N suhteella 0,85-0,86 (molemmat niitot) Huom. Eri kasvilajeilla erilainen taipumus ottaa kaliumia! Raiheinät, koiranheinä, ruokonata: korkea K pitoisuus; timotei, niittynurmikka, puna-apila: matala. 20
Uudet tutkimukset Edellisissä ei käytetty karjanlantaa Ei otettu huomioon sulavuutta eikä kaikkia rehun kivennäissuhteisiin liittyviä asioita Kokeet olivat hieman lyhytikäisiä 21
Rehun kaliumpitoisuus ja eläinravitsemus Suositukset: nurmirehun K-pitoisuus < 30 g/kg ka K + /(Ca 2+ +Mg 2+ ), ekvivalenttisuhde < 2,2 Kationi-anioni tasapaino (DCAD) = [(K + + Na + ) (Cl - + S 2- )] < 250 meq /kg ka Korkea K-pitoisuus muuttaa suhteita huonompaan suuntaan! Seurauksena poikima- ja laidunhalvausriskin kasvu sekä utaretulehdukset 22
K-lannoituksen vaikutus kuiva-ainesadon määrään ja D-arvoon (karjanlanta ja väkilannoitus) Kaliumlannoitus ei lisännyt sadon määrää K-lannoittamattomaan verrattuna Lietteen vaikutus sadon määrään vähäinen K-lannoitus alensi systemaattisesti D-arvoa 23
24
Kalium- ja kloorilannoituksen näennäinen hyväksikäyttö (esimerkki Maaninka 2012-2014) Karjanlannassa keskimäärin 93 kg/ha/v K ja 33 kg/ha/v Cl Väkilannoitteessa K:Cl suhde 52:48. Kaliumin hyväksikäyttöaste on huomattavasti alhaisempi kuin kloorin Kloorin hyväksikäyttöaste hämmästyttävän korkea sekä ilman että karjanlannan kanssa, ts. vuotuinen poistumakin suuri 25
Säilörehujen kationi-anioni tasapaino (Kananen 2011; MTT & Suomen Rehu) Rehun kationi/anionitasapaino meq (kg ka) -1 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 n=37 1 ja 2 sadon välillä ei tilastollista eroa vaihtelu suurta Suositus (Pelletier 2008) Maalaji vaikutti selvästi DCAD-arvoon (p= 0.015) DCAD korreloi kasvin K-pitoisuuden kanssa mutta ei maan viljavuus-k kanssa kivennäismailla ylitetään suositusraja selvästi Sato 1 Sato 2 0 DCAD = (K + + Na + ) (Cl - + 0.6 S 2- ) (Goff et al. 2004, Ref. Pelletier et al. 2008) 26
KORKEA RESERVI-K > 600 mg/l MATALA RESERVI-K < 500 mg/l Miten säädän nurmen kaliumlannoitusta? MATALA VILJAVUUS-K KORKEA VILJAVUUS-K Todennäköisesti rehun K-pitoisuus on alhainen (< 17 g/kg ka). Jos myös sato on huono, lisää K-lannoitusta etenkin 2 v nurmilla. Jos rehun K-pitoisuus on korkea, analysoi jankon ravinnetila (20-40 cm vähintään, mutta voi analysoida 60 cm asti). Jos se on korkea, älä lisää K- lannoitusta. Rehun K-pitoisuus ratkaisee. Jos rehun K-pitoisuus < 17 g/kg ka, lisää kaliumlannoitusta Jos rehun K-pitoisuus on > 30 g/kg ka, vähennä lannoitusta. Rehun K-pitoisuus ratkaisee. Jos rehun K-pitoisuus on < 17 g/kg ka, lisää kaliumlannoitusta. Jos rehun K-pitoisuus > 30 g/kg ka, vähennä lannoitusta. Viljely onnistuu todennäköisesti myös ilman kaliumlannoitusta Vähennä kaliumlannoitusta maltillisesti Vähennä kaliumlannoitusta maltillisesti ja seuraa sadon K-pitoisuutta ja ja seuraa sadon K-pitoisuutta ja satotasoa. Voit vaikuttaa eläinten satotasoa. Voit vaikuttaa eläinten terveyteen mm. kasvilajivalinnoilla ja terveyteen mm. kasvilajivalinnoilla ja kalkituksella. Viljely onnistuu kalkituksella. Viljely onnistuu todennäköisesti myös ilman todennäköisesti myös ilman kaliumlannoitusta ellei poikimahalvaus kaliumlannoitusta ole ongelma 27
Mitä teen, kun ongelmana on eläimen kannalta huono rehun kivennäissuhde? Vähennä kaliumlannoitusta Timotei (ja puna-apila) soveltuvat kasvilajeista paremmin kuin esimerkiksi italianraiheinä ja koiranheinä -> umpilehmille rehua eri lohkoilta mm. eloperäisiltä mailta Kalkitus parantaa kivennäissuhteita jonkin verran Tasapainota väki- ja lisärehuilla tuubi riskilehmille Etenkin kylmien ja märkien kesien jälkeen Laitumilla vain N-lannoitus voi riittää 28
Kuinka kannattavaa kaliumlannoitus on? Heikon kaliumtilan maat kannattaa lannoittaa yli edellisten suositusten Esim. Jos säilörehun tuotantokustannustavoite on 15 snt/kg ka ja K-lannoite maksaa 1,5 /kg, kannattavan K-lannoituksen yläraja sijoittuisi ensimmäisenä satovuonna 100 120 kg/ha / v tasolle ja siitä eteenpäin noin 220 kg/ha/v tasolle silloin, kun pyritään korkeaan satotasoon ( joista vähennetään karjalannan K) Hyvän reservikaliumtilan mailla K-lannoitusta voi vähentää. Viljely onnistuu todennäköisesti myös ilman K- lannoitusta, jos juuriston kasvuedellytykset ovat hyvät 29
Kuinka kauan maan kaliumvarat riittävät? Ulkomaalaisten lähteiden mukaan 40 200 vuotta tai enemmänkin? Kaliumtase useimmin negatiivinen. Lannoitteiden hinta estää kaiken poistuvan kaliumin palauttamisen maahan. Karjanlannan sisältämä kalium palauttaa kaliumia maahan. Nurmisadon mukana kaliumia poistuu tyypillisesti 150 250 kg/ha 30
Yhteenveto Nurmialueella tulisi suosia maan reservikaliumanalyysiä Nurmenviljelykokeissa kaliumtaseet yleensä selvästi negatiivisia. Sitä enemmän mitä parempi maan kaliumtila Nurmimonokulttuurissa K-lannoituksen merkitys heikon reservi-k:n mailla korostuu (karjanlanta paikkaa vain osin) Maan lähtöaineksen mineraalikoostumus on avainasemassa maan kaliumvarojen riittävyyden kannalta hietamailla kiilteet vs maasälvät Biotiitin käyttö parantaa hidasliukoisia kaliumvaroja Nurmi käyttää myös jankon kaliumvaroja Karkearehuille suositeltu DCAD-arvo ylittyy helposti hyvän K-tilan mailla (korkea Res-K) poikimahalvausriski on olemassa Lisäkloori vaikuttaa sadon DCAD arvoon kaliumia enemmän, ts. väkilannoitekaliumin (KCl) vaikutus on lypsylehmien ruokinnan kannalta edullinen Poikimahalvauksen ja rehun yhteyttä selvitetään NuRa-hankkeessa Umpilehmille oma rehu (mm eloperäiset maat, timotei; pieni K-lannoitus myös korkean K-tilan mailla Riskilehmien ennakkolääkintä etenkin sateisten kesien jälkeen 31
Kiitos! Lue lisää: Virkajärvi, P. ym. 2014. Nurmien kaliumtalous. MTT Raportti 165. Hyrkäs, M., Kykkänen, S., Virkajärvi, P., Pehkonen, A., Hyvärinen, T., Järvenranta, K ja Kurki, P. 2014. Nurmien kaliumlannoitustarve. Teoksessa: Kehitystä naudanlihantuotantoon-loppuraportti. Arto Huuskonen (toim.). MTT Raportti 167 s. 91-126. Hyvärinen, T. ja Pehkonen, A. 2014. Nurmen kaliumlannoituksen vaikutus maaperään ja säilörehun eläinravitsemukselliseen laatuun. Agrologi AMK - opinnäytetyö. Savonia-ammattikorkeakoulu. 93 s. 32