Lannan ravinteet, entsyymivalmisteet, lantabakteerit, hapot ym. uudet ajatukset karjanlannan käytössä Erkki Joki-Tokola MTT Ruukki/ InnoTietoa! - hanke
Lanta on haasteellinen lannoitusaine 1. Vähän ravinteita, vaikeasti hallittavassa muodossa ja epäkäytännöllisessä keskinäisessä suhteessa Osa helposti hukattavissa, osa liian hitaasti käyttöön Lannoitusvaikutus ei vastaa odotuksia - ympäristökuormitusriski Liian niukasti typpeä suhteessa fosforiin ja kaliin 2. Kylmä ilmasto Täydennyslannoitus usein välttämätön Lyhyt kasvukausi, kylmä talvi 3. Tuotannon keskittyminen Maantieteellinen keskittyminen Yksikköön kasvu Lietelannasta on 90-95 vettä. Sen kuljettaminen ja käyttö jo tilan sisällä on työlästä. Rationalisointitoimien kustannukset eivät voi olla suuria ja ne eivät saisi johtaa ravinteiden hyväksikäytön heikentymiseen Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 2
Maidon- ja naudanlihantuotannon alueellinen jakaantuminen Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 3
Lannan typen osuus typpilannoituksesta HUOM! Lannan typpimäärä on kokonaistyppeä Vuosi kg/ha 2012 kok.-n Lanta N Koko maa 120,0 49,9 P-Pohjanmaa 128,1 58,8 Pohjanmaa 149,1 87,5 Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 Salo 2014 4
Typpitase kg/ha Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 Salo 2014 5
Lantafosforin osuus fosforilannoituksesta Huom! Lantafosfori on kokonaisfosforia Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 6
Fosforitase (kg/ha) Fosforitase kg/ha Salo 2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 7
Ravinteiden kierto Maitoon (8 500 kg/v) N:47 P: 7 ja K:12 kg/v Pellolta maitoon N 22 %, P 35 % Ruokinta Energia Valkuainen Rehusta maitoon N 28 %, P 28 % Typpi Ohra 36 Rypsi 34 Nurmi 99 Yhteensä 169 Fosfori 9 7 9 25 Satoon N 63% P 90 % Kalium 12 9 90 111 Rehuista lantaan (kg) N P K 119 18 98 Pellolle N P K 119 18 98 Kasveille N P K 60 15 98 Ilmaan NH3, N20 Veteen Huuhtoutuminen Valunta Maahan Pidättyvät, humus Lannoitustarve Talteenoton ja varastoinnin typpihävikki Helppoliukoiset 24.3.2014 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 8
Ravinteiden hyväksikäyttöön vaikuttavat työvaiheet 1. Eläinten ruokinta Valkuaisruokinta ja fosforin lisääminen Tarpeenmukainen ruokinta kustannustehokkain tapa vaikuttaa 2. Lannan talteenotto ja varastointi Kuivikelanta lisää haastavuutta, työtä ja kustannuksia 3. Lannan levitys Vaikuttaa ratkaisevimmin ravinteiden hyväksikäyttöön Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 9
Ammoniakin haihtuminen, g/lehmä/päivä Lypsylehmän energia- ja valkuaisruokinnan merkitys lannasta haihtuvan ammoniakin määrään navetassa Voimakas valkuaisruokinta rv-%19 Matala valkuaisruokinta Rv-% 11 Lanta säilytettiin 12 C asteen lämpötilassa 32 päivää Ven der Stelt ym. 2008 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 10
Ruokinnan vaikutus naudan lannan fosforipitoisuuteen Väkirehun koostumus ja määrä Karkearehun koostumus Valkuaislisän koostumus Shingfield Ahvenjärvi 2010 Rinne 2006, Tuori 2006 P, %: ka:ssa Alussa olleeseen lehmämalliin perustuen Rypsi 13 P ruokinnassa 4,5 % ka:ssa=30 kg vuodessa/lehmä Nurmi 2 3,5 % 23 Vilja 4 Erotus 7 kg/v/lehmä Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 11
Lannan typpi Ammoniakki Ammoniakki N 2 O NO 2 N 2 Liukoinen N Urea-N NH 4 - N NH 4 + NO 3 - Huuhtoutuminen ja valunta Orgaaninen N Pellon orgaaninen N Hajoaa Jää humukseksi Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 12
Pellon orgaaninen aines Koostuu kasvien ja eläinten hajoavista jätteistä Hiili toimii maassa kasvavien pieneliöiden energialähteenä ja typpi valkuaisaineiden rakennuselementtinä Humus on orgaanista ainesta, joka hajoaa hyvin hitaasti Humuksen merkitys suuri sekä ravinnetalouden että vesitalouden kannalta Pieneliö kpl/g_ Bakteerit 300 000 200 000 000 Sienet 20 000 1 000 000 Alkueläimet 10 000 100 000 Levät 100-50 000 Lisäksi myös mm. hyönteisiä, sukkulamatoja ja kastematoja jne. Massasta: Hajoava org.aine 15% Pieneliöt 15 % Humus 70 % Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 13
Maan C-% (0-20 cm) v. 2009 Maan rakenteen ylläpito koetulokset Ruotsista 1960-2010 Ruotsissa tehdyssä pitkäaikaiskokeessa seurattiin peltoon vuosittain lisätyn saman, mutta eri orgaanisista materiaaleista koostuneen, hiilimäärän vaikutusta maan orgaanisen hiilen pitoisuuteen. Turve Saha- Olki Ei lisää Kesanto jauho Kätterer 2011 et al. Lisäys tehtiin joko mineraalityppilannoituksen kanssa tai ilman Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 14
Ammoniakkipäästöt Suomen ammoniakkipäästöt (v. 2010 37 kt) tulevat pääosin (90 %) maataloudesta ja sen sisällä karjanlannasta (talteenotossa, varastoinnissa ja levityksessä) Merkitys Päästöjen määrä vastaa typpihävikkinä vajaata viidesosaa lannoitusvuonna 2010/11 ostettujen typpilannoitteiden määrästä Ammoniakkilaskeuman rehevöittävä vaikutus vajaa 1 kg/ha Lisäksi lisää maaperän happamuutta Ammoniakin haihtumispotentiaali Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 15
Käsittelymenetelmät vaikutetaan ravinteiden koostumukseen Lannan käsittelymenetelmiä Fysikaaliset Biologiset Kemialliset Sähkö Lämpö Mekaaninen Mikrobit Entsyymit Kompostointi Mädätys Savimineraalit Hapot Vesi Nitrifikaatioinhibiittorit Erottelu Kuivaus Sekoitus Separointi Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 16
Separointi Lannan separointi tuottaa kaksi fraktiota: Kuivan, jossa runsaasti sonnan ravinteita (orgaanista typpeä ja fosforia) Märän, jossa runsaasti virtsan ravinteita (liukoinen typpi ja kalium) Separoidun nestefraktion kuiva-ainepitoisuus ja (hiilipitoisuus) on pienenee merkittävästi liukoisen typen osuuden lisääntyminen, C:N-typpisuhteen pienentyminen ovat tekijöitä, jotka parantavat nesteosan typpilannoitusvaikutusta jos otetaan huomioon, että kiinteän fraktion ammoniakin haihtumispotentiaali on suuri, separointi ei välttämättä kokonaisuudessaan paranna lannan typen hyväksikäyttöä separointia voidaan perustella parhaiten tilanteessa, jossa lantaa on tarve kuljettaa pitkiä matkoja esim. alueelliseen biokaasulaitokseen Joki-Tokola 1994 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 17
Mädätys Mädätyksessä 1. osa lannan orgaanisesta aineksesta hajoaa hiilidioksidiksi ja metaaniksi, 2. jolloin käsittelyjätteen kuiva-ainepitoisuus vähenee (40-50 %) 3. lannan liukoisen typen (NH4 N) osuus kasvaa 4. mikä kohottaa samalla lietteen ph arvoa 5. mikä puolestaan lisään lannan ammoniakin haihtumispotentiaalia Mädätys voi parantaa lannan typen hyväksikäyttöä 1. Vähentämällä lannan kuiva-ainepitoisuutta 2. Lisäämällä lannan liukoisen typen pitoisuutta 3. Mädätys hajottaa lannan orgaanisia happoja, jotka aiheuttavat lannan typen pidättymistä maahan Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 18
Hävikki, %:a letkulevityksestä Hapon lisääminen lietelantaan tavoitteena ammoniakkihävikin vähentäminen pintalevityksissä Tulokset viiden eri kokeen keskiarvo Tanskasta Kolmessa kokeessa sianlantaa syysvehnälle Kahdessa kokeessa naudanlietelantaa nurmelle Haasteena liian korkeat kustannukset Letku Sijoitus Hapotus levitys levitys navetassa pellolla Käsittelytapojen keskiarvon ero tilastollisesti merkitsevä, jos pylväiden päällä olevat kirjaimet eroavat toisistaan (Nyord 2011) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 19
Hapotus voisiko hapon lisääminen tehosta myös fosforin hyväksikäyttöä Astiakoe maissilla. Tarkoituksena tehostaa lantafosforin käyttöä starttifosforina. Näytteet otettu 40 tai 45 päivää orastumisesta ph tavoite 5,5, happolisäys 3,5 ml/kg rikkihappoa Lemming et al. 2011 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 20
Ympit ja entsyymit Lannassa on luontaisesti runsaasti pieneliöitä, jotka saavat ravintonsa lannan orgaanisesta osasta, jonka käyttö kasvualustana tuottaa lantaan hajoamistuotteina ympäristöolosuhteista riippuen mm. hiilidioksidia, metaania, yksinkertaisia typpiyhdisteitä, orgaanisia happoja, lämpö ja vettä. Koska kasvit eivät voi hyödyntää orgaanisessa muodossa olevia ravinteita, lannassa ja myöhemmin pellolla tapahtuva hajotus on välttämätön toimenpide lannoitteena käytettävälle materiaalille. Pieneliöitä hyödynnetään biokaasuntuotannossa ja kompostoinnissa. Molempien prosessien toteutus edellyttää suotuisien olosuhteiden luonnin ja ylläpidon. Envirosystems Research esittämä tulos heidän markkinoimansa tuotteen vaikutuksesta lannan typpeen Lantaan voidaan lisätä joko bakteereita tai entsyymejä, joiden toivotaan saavan lannassa sen jatkokäytön kannalta myönteisiä tuloksia. Tutkimustulokset saavutetuista eduista/haitoista ovat vähäisiä Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 21
Lanta kuivikkeena Lannasta eri tavoin erotetun kuivikemateriaalin kolipitoisuus eläinsuojaan vietäessaä (sininen) ja käytön jälkeen (punainen) pylväs. Cornell Waste Management Institute Utaretulehdukseen sairastuneiden ja maidon korkean soluluvun omaneiden lypsylehmien osuus (5) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 22
Kuivikemateriaaleja H i e k k a Puhdas, kuiva, hieno hiekka on ensiluokkainen kuivike. Hyvä makuualusta, ei hiertymiä, kun ei karkeita partikkeleita. Vähentää mikrobien aiheuttamia sairauksia, eläimet pysyvät puhtaina ja käytäville kulkeutuva hiekka torjuu liukkautta. Kuiva hiekka imee nestettä kolmanneksen painostaan Kuluttaa koneita O l k i Imukyky kuivana (kosteus 15 %) noin kaksi ja puoli kertaa painonsa. Silppuaminen parantaa imukykyä. Kauralla paras imukyky Riittävän määrän ja kuivana saadun olkimäärän keräily työlästä ja epävarmaa Kastunut olki on sopiva kasvualusta eri mikrobeille Homehtuminen, bakteerien ja sienten kasvu on ilman muuta haitallista sekä hoitajille että eläimille Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 23
Orgaanisen typen vapautuminen Koetulokset Ruotsista Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 24
Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 25
Lietelannan fosforin hyväksikäytön tehostaminen Tutkimusaihe: Voidaanko lietelannan fosforin lannoitusaikutusta nopeuttaa? Koejärjestelyt: Astiakoe Koekasvi: Maissi Raaka liet ph 7,0 Hapan liete ph 5,5 (3,4 l rikkihappoa/1000) Vastaus: Voidaan Lemming et al. 2011 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 26
Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 27
Hävikki, %:a letkulevityksestä Hapon lisääminen lietelantaan tavoitteena ammoniakkihävikin vähentäminen pintalevityksissä Tulokset viiden eri kokeen keskiarvo Tanskasta Kolmessa kokeessa sianlantaa syysvehnälle Kahdessa kokeessa naudanlietelantaa nurmelle Haasteena liian korkeat kustannukset Letku Sijoitus Hapotus levitys levitys navetassa pellolla Käsittelytapojen keskiarvon ero tilastollisesti merkitsevä, jos pylväiden päällä olevat kirjaimet eroavat toisistaan (Nyord 2011) Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 28
Maan fosforireservit 1. Vesiliukoinen orgaaninen ja epäorgaaninen P 2. Hiukkapinnoille pidättynyt P Vaikka fosfaatti negatiivisesti varautunut voi pidättyä hiukkaspinnoille, joita ovat raudan ja alumiinin oksidit. Pidättymispintaa eniten savimailla ja vähiten turvemailla Myös orgaaniset P-yhdisteet voivat pidättyä pidättyminen hidastaa niiden hajoamista kasveille kpmuotoon Kalkitus kasvattaa pintojen negatiivista varausta pidätyskyky heikkenee- Kasvien P saanti lisääntyy Pintojen täyttyminen heikentää sitoutumista. Pintoja voi täyttää mm. humus, mikä siten lisää suoraan ja välillisesti maanrakenteen (=juurien kasvu) kasvien fosforin saanti Maaveden määrän lisääntyminen (märkä maa) vähentää pitoisuutta vedessä, mikä kompensoituu niin, että pidättynyttä fosforia vapautuu maaveteen (eroosio lisää P-Kuormitusta) vesitalouden merkitys 3. Kemiallisesti saostunut P 4. Orgaanisessa aineksessa pidättynyt P Osuus kivennäismaissa voi olla 50 % fosforireservistä, turvemailla enemmän Lanta ja kasviperäinen hajotettavissa humuperäinen heikosti 5. Kiviaineksessa pidättynyt P Maaperä nuori rapautumatonta P paljon jäljellä Rapautuminen riittää luonnontilan, mutta ei viljelyn tarpeisiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus 24.3.2014 29