Naudanlihan tuotannon ympäristövaikutukset ja niiden vähennyskeinojen mahdollisuudet
Esityksen kulku 1. Hankkeen tausta ja tavoitteet 2. Mallinnuksen lähtökohdat 3. Lähtötiedot 4. Nykytuotannon tulokset 5. Ympäristökuormitusten vähennysskenaarioiden mahdollisuudet 6. Yhteenveto 2 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
FootprintBeef-hanke Osa laajempaa ravinteiden kierrätystä edistävää, Tekesin Green Growth -ohjelman rahoittamaa Suomi kestävän ravinnetalouden mallimaaksi -hankekokonaisuutta Rahoitus: Tekes HKScan Finland Oy Raisioagro Oy Yara Suomi Oy Luke Toteutus: Luke yhteistyössä yritysten kanssa 3 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
FootprintBeef-hankkeen tavoitteet 1. Arvioida naudanlihantuotannon ympäristövaikutuksia kokonaisvaltaisesti systeemitasolla kvantitatiivisesti mallintaen 2. Löytää parhaat toimintaehdotukset tuotannon ympäristövaikutusten vähentämiseksi Ymmärrystä eri toimenpiteiden ja muutosten vasteista ja vaikutuksista 3. Kehittää ympäristövaikutusten elinkaarimallinnusta ja skenaariotarkasteluja erityisesti linkityksin biologisiin eläin- ja viljelymalleihin 4 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Taustaa elinkaariarvioinnin näkökulmasta Useiden ruokatuotteiden ympäristövaikutuksía arvioitu Suomessakin elinkaariarvioinilla Kansallinen Foodprint-laskentasuositus (2012) ilmastovaikutusten arviointiin Ensimmäistä kertaa Tarkempi naudanlihan tarkastelu elinkaariarvioinnin menetelmin Yhdistetään mallinnus biologisiin malleihin Rakennetaan skenaariomallinnuksen mahdollistava dynaaminen malli Otetaan käyttöön uudet ilmastovaikutusten päästömallit 5 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Taustaa biologisten mallien näkökulmasta Kasvintuotanto: Luken nurmiryhmä tutkinut mm. nurmien viljelytekniikkaa Viime vuosina myös lietelannan käyttöä nurmikierrossa, mutta ei kuivalantaa Lisäksi nurmen viljelyn ympäristövaikutuksia, etenkin ravinteiden huuhtoutumista Kotieläinten ravitsemustutkimus: Arto Huuskonen on tutkinut laajasti naudanlihantuotantoa (mm. ruokintakoeaineisto) Jouni Nousiainen on mallintanut eri kotieläinlajien syöntiä ja tuotantoa (perustuen kotimaisiin ruokintatutkimuksiin) 6 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Tarkasteltavat järjestelmät Yhdistetty maidon- ja lihantuotanto Lypsylehmä Hieho ja sonni Naudanlihantuotanto Emolehmä Hieho ja sonni Tavanomainen tuotanto, ei luomu- tms. 7 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Menetelmät 1. Ilmasto-, rehevöitymis- ja happamoitumisvaikutukset arvioitiin elinkaariarvioinnilla (LCA) Biologisiin malleihin ja tilastotietoihin pohjautuen 2. Kasvintuotannon biologiset mallit: hyödynnettiin Luken nurmiryhmän tutkimusta, erityisesti nurmien viljelytekniikasta (lannoitusta, niittorytmitystä, sadon määrän ja sulavuuden ennustamista) 3. Kotieläinten ravitsemustutkimus: Arto Huuskosen ruokintakoeaineistoon perustuvat kasvumallit (Jouni Nousiainen) 8 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallin lähtökohdat Mallinnus yhden eläimen elinkaarta kohti Ei vuosittain Ei merkitystä mitä muita eläimiä tilalla (minkä rotuisia, minkä kokoinen tila, onko lypsylehmä-, emolehmä-, kasvatus- vai niiden yhdistelmätila) Mallinnus lähtee eläimen energiantarpeesta, kun teurasikä ja -paino on syötetty Laskee rehujen käytön energiatarpeen täyttämiseksi Laskee peltoalan rehujen tuottamiseksi Laskee minimialan Kaikki kasvit käytetään ruokinnassa Lietejärjestelmä maitorotuisille ja kuivalanta liharotuisille Kaikki lanta levitetään viljelykasveille 9 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallin automaattisia linkityksiä ja tarkastuksia Haluttiin välttää biologisesti tai lainsäädännön puitteissa mahdottomat tuotantomenetelmät, joten tehtiin rajauksia: Säilörehun satotason ja typpilannoitustason vasteet vain mielekkäät yhdistelmät mahdollisia Säilörehun sulavuuden eli D-arvon ja väkirehun osuuden vaikutus teurasikään Malli korjaa teurasikää rehustuksen muuttuessa Ympäristötuen liukoisen fosforin ja typen sekä nitraattidirektiivin ehtojen mukaiset rajoitukset ravinteiden käytössä Oletus, että nurmet perustetaan suojaviljan kanssa, jolloin malli laskee tarvittavan suojaviljan alan 10 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallin ympäristövaikutusten arviointimallit Ilmastovaikutus eli kasvihuonekaasupäästöt (CO 2, CH 4 ja N 2 O) yhteismitallistettuina Kansallinen kasvihuonekaasuinventaari / IPCC 2006 Turvemaiden päästöt arvioitu kansallisin menetelmin (NIR 2015) Viljelyn N 2 O-päästöt erikseen nurmet ja viljat (Regina 2013) Pötsikäymisen CH 4 -päästöt (Ramin & Huhtanen 2013 ja IPCC 2006) Happamoituminen Ammoniakkipäästöt: SYKEen typpimalli (Grönroos 2009) Typpi- ja fosforipäästöjen arviointi / rehevöityminen Consenv-malli (Virtanen 2011) 11 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallin lähtötiedoista Kasvutiedot teurastamoaineistosta Rehujen koostumus Luken rehutaulukoista Lannan varastointi ja levitys SYKEen typpimallista Navetan energiat Pro Agria/HKScan Finland Työkoneiden polttoaineen kulutus Ahokas&Mikkola, gradu Pakkala, Aro-Heinilä/Luke ym. Lannoitteiden valmistus Yaran takuuarvolla (parempia ei saatu hankkeen käyttöön, ei mahdollista varioida) Paljon asiantuntija-arvioita myös Suojaviljankäyttö, rehuosuuksien valinta, niittokerrat, siementen käyttömäärä, nurmen ikä Lannan jakokasveille, laidunkauden pituus, työkoneiden käyttö, kuljetusmatkat 12 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallin lähtötiedoista - viljely Rehuviljely lohkotietopankin (Pro Agria) tiedoin Maitotiloja lähinnä Kg/ha Säilörehu Kokoviljasäilörehu Laidun 5550 (kuiva-aineena) 3570 (kuiva-aineena) 4330 (kuiva-aineena) Ohra 3500 Kaura 3240 Turvemaiden osuus Suomen keskimääräinen, 14 % Savimaita 19 %, muita kivennäismaito 67 % 13 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Mallinnuksen rajoitukset Ohralla ei satofunktiota, jonka mukaan lannoitus ja sato linkitettäisiin Mallinnus nautojen elinikää kohti, tilakokonaisuus ei tule huomioiduksi Minimiruokinta- ja pinta-ala, hävikkejä tai laajaperäistä tuotantoa ei arvioitu Ei ylimääräistä pinta-alaa lannan levitykseen Fosforihuuhtoutumien malli melko yksinkertainen ei pystytä huomioimaan kaikkia toimenpiteitä Malli ei huomioi maan fosforitilan muutoksia pitkällä aikavälillä Kehitystoimenpiteet yksittäisillä tiloilla arvioitava erikseen tulokset edustavat kansallista tuotantoa tilastotietojen perusteella Vain tietyt ympäristövaikutusluokat - ei muita vastuullisuuden ulottuvuuksia 14 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Ruokinta nykytuotannossa Maitosonni Maitohieho Lihasonni Lihahieho Lypsylehmä Emolehmä Loppukasvatuskaudella: Elinikänä: Säilörehunurmi 60 70 60 70 42 66 Ohra 40 30 40 30 19 2 Kaura 19 Rypsi 10 Vasikkakaudella: Maito 2 3 8 13 <1 2 Laidun 7 7 10 30 16 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Nykytuotannon tunnuslukuja Hiehot teurastetaan Suomessa aiemmin ja pienempinä kuin sonnit Ne myös syövät vähemmän per tuotettu lihakilo ja tuottavat enemmän lihaa per hehtaari Maitosonni Maitohieho Lihasonni Lihahieho Emolehmä Lypsylehmä Teurasikä vrk 591 490 570 460 2452 1825 Teuraspaino kg 331 228 394 253 324 269 Päiväkasvunopeus (loppukasvatus) kg/vrk 1,0 0,8 1,3 1,0 8 13 Ka-syönti loppukasvutus kg ka/vrk 8,5 6,8 9,2 7,2 11,4 18,4 Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 12,2 11,5 10,2 9,7 72 89 Tehokkuus ruhokg/ha 373 412 458 512 Eläintiheys LU/ha 1,1 1,5 1,1 1,5 1,5 1,0 Maksimikarjanlannan kokonaistyppi kg N/ha/v 134 139 170 170 121 189 Porttitase P kg P/ha 3,1 2,9 2,2-1,5 0,4 5,3 Porttitase N kg N/ha 59 62 70 69 112 58 Lisäpeltoalan tarve ha/eläin -0,2-0,2 0 0-0,3 0,1 17 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Nykytuotannon ympäristövaikutukset elinkaaren vaiheittain esimerkkinä maitorotuinen sonni 12% 44% 6% 38% Rehujen viljely Ruuansulatuksen metaani Lannan varastointi Eläinsuojien energia Rehevöityminen: 90 % viljely / 10 % lannan varastointi - Viljelyssä 2/3 osaa N-huuhtoumista + 1/3 P-huuhtoumista Happamoituminen: 25-55 % viljely (lannan levitys) / 40-70 % lannan varastointi 18 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Nykytuotanto (ilman emo- ja lypsynlehmän päästöjen allokointia) kg CO2-ekv/ruhokg 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Eläinsuojien energia Lannan varastointi Ruuansulatuksen metaani Karkearehun viljely Väkirehun viljely Erot ilmastovaikutuksessa ruhokiloa kohti selittyvät hyvin ruhokilo/ha - tekijällä ja eläimen kasvuajalla Liharotuiset muuntavat rehun tehokkaammin lihaksiksi, jolloin niiden vaikutus ruhokiloa kohti on pienempi (vertailtaessa ilman emojen vaikutusta) 19 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Ilman emo- ja lypsylehmän kuormitusta! 20 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
kgco2-ekv./ruhokg Emo- ja lypsylehmien päästöjen huomioimisen vaikutus kasvatusnautojen ilmastovaikutukseen Lypsylehmän eliniän päästöistä allokoidaan energiantarpeen perusteella maidolle 75 %, lihalle 23 % ja jälkeläisille 2 % Emolehmän päästöistä sen omalle lihalle 43 % ja jälkeläisille 57 % 40 35 30 25 20 15 10 5 0 +7 % +11 % +79 % +131% Eläinsuojien energia Lannan varastointi Ruuansulatuksen metaani Karkearehun viljely Väkirehun viljely 21 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
gpo4-ekv./ruhokg Nykytuotannon rehevöityminen ilman emojen päästöjä 40 35 30 25 20 15 10 5 0 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Nykytuotannon rehevöityminen emojen päästöt huomioiden Eläinsuojien energia Lannan varastointi Karkearehun viljely Väkirehun viljely Liharotuiset (ilman emovaikutusta tarkasteltuina) muuntavat rehun tehokkaammin lihaksiksi ja siten niiden rehevöittävät päästöt lihakiloa kohti ovat hieman pienemmät kuin maitorotuisilla. Tuotekohtaiset rehevöittävät päästöt olivat sitä suurempia mitä suurempi oli viljelyn ha-kohtainen fosforitase 22 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Ilman emo- ja lypsylehmän kuormitusta! 23 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
gae-ekv/ruhokg Nykytuotannon happamoituminen ilman emojen päästöjä 80 70 60 50 40 30 20 10 0 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Nykytuotannon happamoituminen emojen päästöt huomioiden Eläinsuojien energia Lannan varastointi Karkearehun viljely Väkirehun viljely Liharotuisilla kuivikepohjalanta, jonka ammoniakki (NH 3 )-päästöt lantaa levitettäessä pienemmät kuin lietelannan Liharotuisten jälkeläisten päästöt ilman emoja lähes puolet pienemmät kuin maitorotuisten, ja emojen kanssa liharotuisen sonnin samaa tasoa, hiehon suuremmat (ruhokg kohti laskettaessa) 24 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
KOONTI: Emojen päästöt huomioiden eri kasvatusnautojen tuotekohtainen vertailu kgco2-ekv./ruhokg 40 30 20 10 0 Nykytuotannon ilmastovaikutus Maitosonni Maitohieho Lihasonni Lihahieho 80 gpo4-ekv./ruhokg 40 30 20 10 Nykytuotannon happamoituminen 0 Nykytuotannon rehevöityminen Maitosonni Maitohieho Lihasonni Lihahieho gae-ekv/ruhokg 60 40 20 0 Maitosonni Maitohieho Lihasonni 25 Pulkkinen, Virkajärvi et al. Lihahieho
Maitorotuisen tuotannon vertailu kansainvälisiin tutkimuksiin (vertailtavuuden vuoksi laskettu IDF:n allokointimenetelmällä ja IPCC 2006 menetelmin kansallisten sijaan per ruhokilo) 25 kgco2-ekv/ruhokg 20 15 10 5 16 12 17 19 18 16 0 Suomi 2016 Ruotsi 2015 Ruotsi 2009 Norja 2012 EU 2010 UK 2006 Maidon ilmastovaikutus hyvin samassa kuin kansainvälisesti tutkimuksissa tyypillisesti 26 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Liharotuisen tuotannon vertailu kansainvälisiin tutkimuksiin (per ruhokilo) (vertailtavuuden vuoksi laskettu IPCC 2006 menetelmin kansallisten sijaan per ruhokilo) 35 kgco2-ekv. / ruhokg 30 25 20 15 10 5 32 27 28 27 25 30 23 25 32 0 27 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Suhteutus EU:n naudanlihantuotannon päästöjen jakautumiseen maittain Lähde: Leip, A., et al. (2010): Evaluation of the livestock sector's contribution to the EU greenhouse gas emissions (GGELS) final report. European Commission, Joint Research Centre. http://ec.europa.eu/agriculture/analysis/external/livestock-gas/full_text_en.pdf 28 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
29 Pulkkinen, Virkajärvi et al. 5.8.2015
Skenaarioita Maitorotuinen sonni: Vihreälinja Väkirehulinja Kokoviljasäilörehuruokinta Turvemaiden vaikutus Maito- ja liharotuinen sonni: Maksimaalinen päästövähennyspotentiaali 30 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Vihreä linja (nurmirehuvaltainen ruokinta) vs. väkirehulinja - ilman emolehmää Nykytila Vihreä linja Väkirehulinja Väkirehun osuus 40 20 60 Karkearehun D-arvo 660 690 Säilörehun satotaso, kg KA / ha Ohran satotaso, kg / ha 5.500 8.000 3.500 4.500 Niittoja 2 3 Nurmen satotasoluokka 2 3 31 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Vihreälinja ja väkirehulinja esimerkkinä maitorotuinen sonni (muutos verrattuna nykytuotantoon) Maitosonni Maitosonni Vihreä Väki Korjattu kasvatusaika vrk 7 % -10% Päiväkasvunopeus (loppukasvatus) kg/vrk -8% 14 % Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 5 % -9% Tehokkuus ruhokg/ha 30 % 18 % Ilmastovaikutus kgco2-ekv/ruhokg 0 % -8% Rehevöityminen kgpo4-ekv/ruhokg -10% -19% P huuhtoutuminen kg P/ha 12 % -8% Happamoituminen kgae-ekv/ruhokg 19 % -16% Kun nurmen osuutta lisätään, kasvu hidastuu ja eläimen ylläpitoon tarvittavan energian osuus ja ka-syönti kasvaa Viljelyn ilmastovaikutukset pienenevät molemmissa skenaarioissa parempien satojen myötä, mutta vihreässä linjassa ruuansulatuksen päästöt kasvavat nurmen osuutta lisättäessä 32 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Kokoviljasäilörehun käytön vaikutus ympäristövaikutuksiin maitorotuinen sonni (muutos verrattuna nykytuotantoon, jossa nurmi kokoviljan sijaan) Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 2 % Tehokkuus ruhokg/ha 4 % Viljelyn päästöt kg CO2 ekv/ruhokg 28 % Ilmastovaikutus kgco2-ekv/ruhokg 11 % Rehevöityminen gpo4-ekv/ruhokg -26% P huuhtoutuminen kg P/elinikä -41% Happamoituminen gae-ekv/ruhokg -32% Kun monivuotiset nurmet vaihdetaan kokoviljasäilörehuun, kasvaa viljelyn päästöt huomattavasti, koska yksivuotisten kasvien viljelystä aiheutuu enemmän N2O-päästöjä Samalla lannoitustarve pienenee, koska viljoja lannoitetaan vähemmän kuin nurmia, jolloin rehevöittävät ja happamoittavat päästöt pienenevät 33 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Turvemaiden osuuden vaikutus ympäristövaikutuksiin maitorotuinen sonni (muutos verrattuna nykytilaan, 14 % turvemaita) Maitosonni turvemaa0 % Maitosonni turvemaa 50 % Viljelyn ilmastovaikutus kgco2 ekv/ruhokg -28% 72 % Ilmastovaikutus kgco2-ekv/ruhokg -11% 28 % Rehevöityminen gpo4-ekv/ruhokg 0 % 2 % Happamoituminen gae-ekv/ruhokg 1 % -2% Turvemailta syntyy luonnostaan enemmän kasvihuonekaasupäästöjä per ha kuin kivennäismailta, jonka vuoksi turvemaiden osuudella on selvä vaikutus tuotannon ilmastovaikutuksiin Ei käytännön vaikutusta muihin vaikutusluokkiin 34 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Maksimaalinen kuormitusten vähennyspotentiaali Teurasikä -10 %, teuraspaino ennallaan Satotasot nostettu ProAgrian aineiston parhaan neljänneksen tasolle (säilörehu, ohra, suojavilja) Nurmen sulavuus (D-arvo) nostettu 660->690 Satoluokka, eli pellon kasvukuntoa kuvaava tekijä, nostettu parhaaseen luokkaan (1-3 asteikolla) Ei turvemaita 35 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Lihasonni Maksimaalinen ympäristövaikutusten vähennyspotentiaali (muutos verrattuna nykytuotantoon) Maito- Maito- Maito- sonni sonni sonni Väkirehuosuus % 20 40 60 40 Korjattu kasvatusaika vrk -4% -10% -22% -13% Ka-syönti elinikä/lihakilo kg ka/ruhokg -2% -6% -16% -6% Tehokkuus ruhokg/ha 50 % 44 % 48 % 42 % Eläintiheys LU/ha 44 % 30 % 15 % 23 % Ruuansulatus kgco2 ekv/ruhokg -4% -8% -15% -8% Viljelyn päästöt kgco2 ekv/ruhokg -40% -36% -35% -35% Ilmastovaikutus kgco2 ekv/ruhokg -17% -18% -23% -19% Rehevöityminen gpo4 ekv/ruhokg -22% -28% -35% -24% P huuhtouma kgp/ha 21 % 7 % -6% 8 % Happamoituminen gae ekv/ruhokg 8 % -7% -21% -3% Päästövähennyspotentiaalia ilmastovaikutuksissa jopa neljännes, rehevöittävissä jopa kolmannes 36 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Yhteenvetoa tuloksista Panoksia tasapainoisesti ja tehokkaasti käyttävän tuotannon päästöt ympäristöön ovat pienimmät Ilmastovaikutus, rehevöityminen, happamoituminen Monimuotoisuutta, ekotoksisuutta, maaperävaikutuksia ym. ei arvioitu Liharotuiset naudat tehokkaampia muuntamaan rehun lihaksiksi. Ero ei kuitenkaan kompensoi emolehmältä siirtyvää kuormaa, vaan maitorotuisten vaikutukset pienemmät, kun emo- ja lypsylehmien kuormitukset otetaan huomioon Tehokkuutta parantavilla toimenpiteillä on vähennyspotentiaalia jälkeläistentuotannossa Ilmastovaikutuksissa jopa viidenneksen, rehevöitymisessä kolmannes Peltojen hyvä peruskunto, tasapainoinen lannoitus, runsaat sadot, sulava säilörehu, viljely kivennäismailla, laadukas eläinaines ja eläinten hoito Tarkasteltaessa naudanlihantuotantoa kokonaisuudessaan tulee muistaa myös muut ympäristövaikutukset ja vastuullisuuden ulottuvuudet 37 Pulkkinen, Virkajärvi et al.
Jatkotutkimustarpeita Huuhtoumamallien kehittäminen huomioimaan paremmin päästövähennystoimenpiteet Eläinmallin kehittäminen tilamalliksi Kehitystoimenpiteiden taloudellisten vaikutusten huomioiminen Nautojen rehun hyväksikäyttösuhteen tarkempi mallintaminen Yksittäisten uusien parannustoimenpiteiden mallinnuksen mahdollistaminen automatisoiduksi (esim. erilaiset lannankäsittelyt) Mallin kehittäminen ja siirtäminen käyttäjäystävälliseen muotoon alan toimijoille työkalun kehittäminen 38 Pulkkinen, Virkajärvi et al.