Kerääjäkasvien minisiilosäilöntä ja metaanituottopotentiaali Ravinteet pellossa vaan ei vesistöön hanke kesä-syksy 2015 Laura Kannisto, Maritta Kymäläinen
Kerääjäkasvien koeruudut Koeruudun koodi A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Kerääjäkasvi Lannoitus Viljelypaikka Italianraiheinä; siemenmäärä pieni (7 kg/ha) Italianraiheinä; siemenmäärä suuri (20 kg/ha) Monivuotinen heinäseos Puna-apila + italianraiheinä Puna-apila + öljyretikka Puna-apila + italianraiheinä, ohrakokoviljana Valkoapila Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Karjanlantaa max määrä, loput väkilannoitteena Lannoitus kokonaan väkilannoitteella karjatila karjatila karjatila karjatila karjatila karjatila viljatila
Kerääjäkasvien kosteus, orgaaninen aine ja tuhka Valion Artturi-analyysipalvelussa kerääjäkasveista saatiin kuiva-aine- ja tuhkapitoisuus. HAMKissa määritettiin kuiva-aine (TS)- ja orgaanisen aineen (VS) pitoisuus (SFS 3008). Molemmissa laboratorioissa tehdyistä tuloksista mahdollista laskea näytteiden: Kosteus Kuiva-aine, sisältää Orgaanisen aineen Tuhkan
Kerääjäkasvien kuiva-aine orgaanisen aineen ja tuhkan summana A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 80% 70% *) 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Artturi Hamk Artturi Hamk Artturi Hamk Artturi Hamk Artturi Hamk Artturi Hamk Artturi Hamk A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 tuhka 2% 3% 2% 2% 3% 3% 2% 3% 3% 4% 2% 2% 3% 3% orgaaninen aine 27% 27% 25% 24% 35% 37% 25% 24% 40% 67% 17% 17% 44% 46% *) Kuiva-ainepitoisuus poikkeuksellisen suuri; tod.näköisesti analyysipoikkeama. Jatkolaskelmissa tämän näytteen osalta käytetty Artturin kuiva-ainetulosta.
Kerääjäkasvien typpipitoisuus ja raakavalkuainen Valion Artturi-analyysipalvelussa kasveista saatiin raakavalkuaispitoisuus (NIR-analyysi) HAMKissa määritettiin kokonaistyppipitoisuus Kjeldahl-menetelmällä. Kun oletetaan että kaikki rehunäytteiden typpi on valkuaista, voidaan kokonaistyppituloksen perusteella laskea valkuaispitoisuus. Laskennassa käytetään kerrointa 6,25, joka perustuu oletukseen, että proteiinista 16 % on typpeä. Raakavalkuainen on mahdollista muuttaa typpitulokseksi samalla oletuksella.
A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois Kerääjäkasvien typpipitoisuus ja raakavalkuainen gn/kg ka 35 g/kg ka 200 30 *) 25 150 20 15 100 *) 10 50 5 0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Artturi HAMK *) A7-näytteen HAMK-tulosten laskennassa kuiva-ainepitoisuutena on käytetty Artturin kuiva-ainetulosta.
Kerääjäkasvien säilöntä minisiiloihin Niitetyt kerääjäkasvit säilöttiin minisiiloihin (säilykepurkkeihin) tiiviisti Jokaisesta koealasta tehtiin kaksi minisiiloa Purkit suljettiin ja säilytettiin vähintään 90 vrk pimeässä, huoneenlämmössä Siiloihin saatiin tiivistettyä eri määrät rehua, vaihtelevuuteen vaikutti rehun sisältämän oljen/sängen määrä: mitä enemmän olkea (kevyttä), sitä vähemmän massaa purkissa.
grammaa/ purkki www.hamk.fi Säilöntä minisiiloihin A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 1200 1000 800 600 400 200 0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8
g www.hamk.fi Säilöntä minisiiloihin Sisällön massa ennen ja jälkeen säilönnän: massavähenemä 1-4 % alkuperäisestä massasta A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 1200 1000 800 600 400 200 0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 0 vrk
Minisiilojen tarkkailu Siilojen vähintään 90 vrk kestäneen säilönnän aikana tarkkailtiin ulkonäköä ja otettiin valokuvia Rehut säilyivät hyvin muutamassa minisiilossa muodostui hometta B8 näytettä lukuun ottamatta vähintään toinen minisiilo säilyi ilman hometta jokaisesta rehusta.
B8 B8 A6 A6 A7 A7 A8 A8 www.hamk.fi A2 A2 A3 A3 A4 A4 Minisiilojen tarkkailu A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois
Minisiilojen tarkkailu A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois A2 A2 A3 A3 A4 A4 A6 A6 A7 A7 A8 A8 B8 B8
Säilöttyjen rehujen käsittely ja analysointi metaanituottomääritystä varten Noin kolmen kuukauden säilönnän jälkeen rehut saksittiin Pilkotusta säilörehusta määritettiin ph (HAMK) kuiva-ainepitoisuus, TS (HAMK) orgaanisen aineen pitoisuus, VS (HAMK) kokonais-n (Kjeldahl, HAMK) liukoinen N (HAMK) kokonais-p (ulkopuolinen lab.) kokonais-c (ulkopuolinen lab.) Säilörehusta määritettiin metaanituottopotentiaali AMPTS-laitteistolla.
ph:n muutos säilönnässä ph määritettiin maanparannusaineille ja kasvualustoille tarkoitetun standardin (SFS-EN 13037) mukaan Näyte uutettiin 1 + 5 suhteessa Uutteesta mitattiin ph-arvo 1h ravistelun jälkeen Näytteiden ph laski säilönnän aikana: Ennen säilöntää ph välillä 6,4 7,3 Säilönnän jälkeen ph välillä 5,5 5,9 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Tuorerehu Säilöttyrehu
Säilörehujen kuiva-aine orgaanisen aineen ja tuhkan summana A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 60% 50% 40% 30% 20% tuhka orgaaninen aine 10% 0% A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 tuhka 2% 3% 3% 3% 3% 2% 3% orgaaninen aine 19% 21% 37% 23% 48% 13% 45% Nämä säilörehujen tulokset ovat ilman haihtuvien yhdisteiden korjausta todelliset TS- ja VS-pitoisuudet ovat todennäköisesti hivenen korkeampia.
Kuiva-ainepitoisuuden muutos säilönnässä A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 60% 50% 40% 30% 20% tuhka orgaaninen aine 10% 0% ennen jälkeen ennen jälkeen ennen jälkeen ennen jälkeen ennen jälkeen ennen jälkeen ennen jälkeen A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 HUOM. A7-näytteen ennen tulos Artturin mukaan, muut tulokset HAMKin analyysejä
Metaanituottopotentiaali www.hamk.fi
Metaanituottopotentiaalin määritys 1 Metaanituottopotentiaali määritettiin panoskokeella 37 C:ssa 30 vrk Määrityksessä näytepulloon (1) punnitaan näytettä sekä ymppinä toimivaa biokaasureaktorin poistetta. Syntyvä biokaasu johdetaan pesupulloon, jossa poistuu CO 2 (2). Kaasun mittauskennostolla (3) määritetään metaanikaasun määrä. Jokainen kennon nousu rekisteröityy tietokoneelle. 3 2 Metaanituottotestiin otettiin mukaan myös Mustialan lietelanta, jota tullaan käyttämään kerääjäkasvirehun kanssa biokaasureaktorin syötteenä syksystä 2016 lähtien.
Säilörehujen ja lietelannan metaanituottopotentiaali A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois Säilörehu Metaanituotto litraa/kg Metaanituotto litraa/kg VS Metaanituotto litraa/kg TS metaanituotto keskihajonta metaanituotto keskihajonta metaanituotto keskihajonta A2 78 4,5 291 16,7 267 15,4 A3 73 1,0 296 4,3 272 3,9 A4 102 5,5 295 15,7 398 21,2 A6 79 2,1 316 8,3 290 7,6 A7 155 8,5 389 21,4 364 20,0 A8 73 2,7 440 16,1 395 14,5 B8 106 9,3 243 21,4 227 20,0 Lietelanta 19 1,3 230 15,4 223 14,9 Metaanituotto tuorepainoa, kuiva-ainetta ja orgaanista ainetta kohti viittaa alkuperäiseen kerääjäkasviin. Oletuksella, että säilönnän aikainen massahäviö on mitätön, eli massahäviötä ei ole huomioitu laskennassa.
Säilörehujen ja lietelannan metaanituottopotentiaali A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois Litraa CH 4 /kg näytettä 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Metaanituotto tuorepainoa kohti A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Lietelanta Litraa CH 4 /kg kuiva-ainetta 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Metaanituotto kuiva-ainetta kohti A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Lietelanta Litraa CH 4 /kg orgaanista ainetta 500 Metaanituotto orgaanista ainetta kohti Metaanituotto tuorepainoa, kuiva-ainetta ja orgaanista ainetta kohti viittaa alkuperäiseen kerääjäkasviin. Oletuksella, että säilönnän aikainen massahäviö on mitätön. 400 300 200 100 0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Lietelanta
Säilörehujen ja lietelannan metaanituotto tuorepainoa kohti litraa CH 4 /kg näytettä A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu poi 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 aika, vrk aloituksesta Metaanituotto tuorepainoa kohti viittaa alkuperäiseen kerääjäkasviin. Oletuksella, että säilönnän aikainen massahäviö on mitätön. A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Lietelanta
Säilörehujen ja lietelannan metaanituotto kuiva-ainetta kohti litraa CH 4 / kg TS A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 aika, vrk aloituksesta Metaanituotto kuiva-ainetta kohti viittaa alkuperäiseen kerääjäkasviin. Oletuksella, että säilönnän aikainen massahäviö on mitätön. A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8 Lietelanta
Metaanienergiatuotto hehtaarilta MWh/ha 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 A8 Puna-apila + italianraiheinä, olki korjattu pois Sato CH 4 -tuotto Energiatuotto/ha kg ka/ha litraa/kg ka MWh/ha A2 1762 267 4,7 A3 2057 272 5,6 A4 1254 398 5,0 A6 1680 290 4,9 A7 685 364 2,5 A8 616 395 2,4 B8 731 227 1,7 1,0 0,0 A2 A3 A4 A6 A7 A8 B8
Analyysit metaanituottomäärityksen jälkeen Metaanituottomäärityksen jälkeen Osa koepulloista käytettiin TS ja VS-määrityksiin TS-määrityksessä pullon koko sisältö kuivattiin foliovuossa 60 C:ssa, n. 3 vrk. VS-pitoisuus määritettiin hehkutushäviönä Tulosten perusteella laskettiin testin aikainen TS- ja VSvähenemä Näytettä pakastettiin myöhempiä analyysejä varten Ammoniumtyppi (HAMK) Kokonaisfosfori ja hiili (ulkopuolinen lab.) TULOKSIA TÄYDENNETÄÄN RAVINNETARKASTELUN OSALTA MYÖHEMMIN
Johtopäätökset Kerääjäkasvien seassa olleen oljen vaikutus näkyi mitatuissa tuloksissa Mitä enemmän olkea, sitä Korkeampi kuiva-ainepitoisuus Alempi typpipitoisuus Vähemmän rehumassaa per säilötty tilavuus Pienempi kuiva-ainepitoisuuden muutos säilönnän aikana Alempi metaanituotto (ks. Seuraava dia) Säilöntä metaanituottotestausta varten onnistui hyvin, ja näytteiden epähomogeenisuudesta (vaihteleva olki/vihermassakoostumus) huolimatta rinnakkaistulokset olivat hyvin vastaavia, kuin myös eri laboratorioissa mitatut vastaavat tulokset.
Johtopäätökset Olki vihermassan seassa alentaa metaanituottoa Puna-apila + italianraiheinäseoksen metaanituotot: ilman olkea (A8, oljen osuus ka:sta n.9 %) 395 litraa/kg ka oljen kanssa (A6, oljen osuus ka:sta n. 52 %) 290 litraa/kg ka Näytteistä olkipitoisin oli valkoapila (B) (oljen osuus 91 % ka:sta), jonka metaanituotoksi saatiin 227 litraa/kg ka Oljen osuus oli korkea myös heinäseosnäytteessä (A4) ja puna-apila + öljyretikka näytteessä (A7), 72 % ja 85 %, mutta todennäköisesti heinäseos ja öljyretikka paransivat metaanituottoa apilakasveja enemmän niin, että näiden näytteiden metaanituotot, 398 litraa/kg ka ja 364 litraa/kg ka oli vastaavalla tasolla kuin punaapila+italianraihenäseoksen (A8) tuotto ilman olkea, 395 litraa/kg ka Karkeasti, ja näistä tuloksista varovaisesti päätellen, voidaan kasvit listata metaanituoton suhteen seuraavaan järjestykseen: öljyretikka heinäseos italianraiheinä puna-apila - valkoapila Tarkemman järjestyksen saamiseksi kasveja tulisi viljellä yksinään, ei seoksina, ja testata vihermassaa ilman olkea. Heinäkasvien (+oljen) korkean hehtaarituoton takia, näiden energiatuotto hehtaarilta oli ylivoimainen verrattuna apila- ja öljyretikkakasvustoihin Mustialan lietelannalle (kuiva-ainepit. 8,5 %) mitattu metaanituotto oli 19 litraa/kg, vastaten 223 litraa/kg ka. Tämä on vastaavaa tasoa kuin oljella (kuiva-ainetta kohti mitattuna).