Nautakarjatalouden vesistökuormitus Perttu Virkajärvi, Kirsi Järvenranta & Mari Räty MTT Maaninka Kuvat: MTT/Perttu Virkajärvi ja Kirsi Järvenranta Maatalouden ympäristösuojelun neuvottelupäivät, Kuopio 19.11.2013 MTT Agrifood Research Finland 1
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 1 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Ravinteet kertyvät karjaalueelle 26.11.2013 2
Maidon ja lannan fosforin jakautuminen Suomessa Maito Lanta E. Miettinen 2003 S. Luostarinen 2013 26.11.2013
Kuntakohtainen eläin- ja lantamäärä - esimerkit Pohjois-Savosta ja Lounais-Suomesta Kunta Peltoala ha Lantaan erittyy P kg/vuosi Lannan P kg / ha P poistuma kg/vuosi eläintuotteissa Yhteensä Maidossa Naudanli hassa Sianlihas sa P poistuma P/ha KIURUVESI 16321 191902 11.8 43378 5920 848 50147 3.1 VIEREMÄ 9168 102633 11.2 32601 1878 0 34479 3.8 LOIMAA 23058 233675 10.1 3634 940 24739 29312 1.3 HUITTINEN 12829 235021 18.3 2746 513 26019 29277 2.3 *naudat ja siat yhteensä, siipikarja ei kuntatilastoa Pelkkä lannan määrä ei kerro tarpeeksi, Kuntakohtaiset ravinnetaseet tehdään BATMAN hankkeessa 26.11.2013 4
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 2 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla 26.11.2013 5
Lannan kokonaistyppi ja kokonaisfosfori sekä P:N suhde eläinlajeittain Lähde: Viljavuuspalvelu 2000) N TOT P P:N suhde Naudat 3.3 0.6 0.18 Siat 4.2 1 0.24 Siipikarja 6.2 4.2 0.68 Turkiseläimet 7.2 11.5 1.60 - Nurmisadossa P:N suhde n 0.11 0.13, ohran jyvät 0.20 - Naudan liete lähinnä kasvien tarvetta 26.11.2013 6
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 3 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta 26.11.2013 7
Nurmen fosforitase 2003-2012 YARA & MTT Nurmen P-kertalannoitus -koe, 3 koejäsentä: Koejäsen P-lannoitus P-tase kg/ha kg/ha/koe kokeen Ei P lannoitusta 0-200 Suositusten mukainen P-lannoitus 135-83 P lannoitus lietteessä 115-83 Kun ravinnetase on negatiivinen, maasta poistuu enemmän ravinteita kuin sinne annetaan, taseen ollessa positiivinen maahan kertyy ravinteita Laskennallinen ravinnetase ottaa huomioon vain sadon mukana poistuvat ravinteet, ei huuhtoutuvia tai haihtuvia ravinteita. Jos nurmen satotaso on hyvä, on fosforin tase selvästi negatiivinen Laitumilla yleensä selvästi positiivinen P-tase! Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 8
Nurmen kuiva-ainesato Nurmen kuiva-ainesato typpilannoituksen funktiona (Salo ym.2013) Kivennäismaat Orgaaniset maat 10000 9000 8000 11000 10000 9000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 y = -0.0507x 2 + 34.888x + 2715 R² = 0.92 0 100 200 300 400 500 Typpilannoitus kg/ha/v y = -0.0244x 2 + 20.424x + 4430.6 R² = 0.45 344 335 Biologinen maksimi saavutetaan koeolosuhteissa verraten korkeilla lannoitusmäärillä (344 ja 335 kg/ha/v) kun kyseessä mineraalityppi Eloperäisillä mailla suuri vaihtelu, kivennäismailla yhteys vahva 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 9
Ohran ja nurmen typpi- ja fosforitase (Biotila 2009-2012. Virkajärvi ym. käsikirjoitus) Kokonaistyppi (N) ja kokonaisfosfori (P) kg/ha/v N-tase 2009 2010 2011 2012 keskim Ohra 15.4 43.0 103.9 * 54.1 Nurmi -28.8 * 37.4-22.3-33.4-4.6 P-tase 2009 2010 2011 2012 keskim Ohra 3.3 1.4 12.6 5.8 Nurmi -2.9 * -3.2-19.4-14.3-8.5 * = Kokovilja Ohran taseet positiiviset, nurmen selvemmin negatiiviset 26.11.2013 10
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 4 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Positiivisen ravinnetaseen vuoksi peltojen P-luku nousee Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Peltojen P luku korkea karjatalousalueella Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta Ravinnetase usein negatiivinen 26.11.2013 11
Viljavuusfosfori kyntökerroksessa (Virkajärvi ym 2012) Maaninka kyntökerros 22.5 20 17.5 15 12.5 P 0-0 P norm-norm P nurmivuosien -0 P nurmivuosien hidas -0 P liete -0 P liete -liete P nurmiv. hidas 2-0-0-0-8 10 lähtö Syksy 03 Syksy 04 Syksy 05 Syksy 06 Kevät 07 Syksy 07 Syksy 08 Syksy 09 Syksy 10 Viljavuus-P laskee kaikilla koejäsenillä ts. suositusten mukainen lannoitus ei estä laskua Nautakarjatilalla lietteen P ei johda korkeisiin maan P-lukuihin, jos käyttö nykyohjeiden mukaista 0-ruudut erottuvat alimpana, mutta erot eivät kovin suuria Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 12
Frequency % havainnoista (%) Peltojen P-luku Pohjois-Savossa (PETU-hankkeen pilottitilat 2005-2007, N =20 tilaa, 273 lohkoa) Pilottitilojen lohkojen P-luvun jakauma (n=273) 18 16 14 12 10 8 6 4 Pääosa luokassa tyydyttavä välttävä 48%, 32%, Arveluttavan korkeita 0 Korkeita 2 % 2 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 P-luku Soil P mg/l 13
Keski-arvo Iisalmi Juankoski Kaavi Karttula Keitele Kiuruvesi Kuopio Lapinlahti Leppävirta Maaninka Nilsiä Pielavesi Rautalampi Rautavaara Siilinjärvi Sonkajärvi Suonenjoki Tervo Tuusniemi Varkaus Varpaisjärvi Vehmersalmi Vesanto Vieremä Pitoisuus maaperä P-luvut kuntakohtaiset keskiarvot Pohjois- Savossa Fosforipitoisuudet Pohjois-Savossa 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Fosfori (P) mg/l 2006-07 Fosfori (P) mg/l 2001-2005 Kunnat Voimakkaat karjatalouskunnat - Vieremä, Kiuruvesi - eivät erotu! Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 14
Viljavuus-P mg/l Viljavuus-P mg/l Viljavuus-P mg/l Viljavuus-P mg/l Eläinmäärät ja pellon P-luku maakunnittain Sikoja kpl/ha Siipikarjaa kpl/ha 25 25 20 20 15 15 10 5 y = 5.0476x + 10.021 R² = 0.7412 10 5 y = 0.338x + 11.427 R² = 0.4859 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0 5 10 15 20 sikoja kpl/ha siipikarjaa kpl/ha Lypsylehmiä kpl/ha Erikoiskasvien osuus % viljelyalasta 25 25 20 y = -10.163x + 14.61 R² = 0.0558 20 15 15 10 10 5 5 y = 0.3257x + 10.755 R² = 0.4175 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 lypsylehmiä kpl/ha 0 0 5 10 15 20 25 Erikoiskasvien osuus % maakunnan viljelyalasta Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 15
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 5 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Positiivisen ravinnetaseen vuoksi peltojen P-luku nousee Nurmenviljelyssä pintalannoitus Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Peltojen P luku korkea karjatalousalueella Fosfori kumuloituu pellon pintaan Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta Ravinnetase usein negatiivinen Ei nautakarja-alueella 26.11.2013 16
Syvyys, cm Syvyys Fosforin kertyminen maan pintakerrokseen nurmiviljelyssä Maan P, mg/l Maan P, mg/l Maan P, mg/l P mg/l 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 0 0 0-2.5 2.5-5.0 5-10 10-15 15-20 10 20 5 10 NPK Ei pintalannoitu sta Liete pintaan 0 5 10 15 20 25 30 P mg/ (Saarela & Mäntylahti 2008) 30 15 Toholampi, Hs, 4 v x 50 kg/ha/v P pintaan 40 20 50 25 60 Maaninka,nurmivuodet 2 and 3, HHt (Saarijärvi & Virkajärvi julkaisematon) Maaninka HHt,15/kg/ha P/vuosi pintaan (Saarijärvi & Virkajärvi 2010) 26.11.2013 17
kg/ha/vuosi Lietteen levitysmenetelmän merkitys Uusi-Kämppä & Heinonen-Tanski 2008 1. Maahan: P-luku 2. P huuhtoutumiseen Viljavuus-P, mg/l 0 5 10 15 20 25 30 0 5 1.2 1 0.8 44 Levitysmäärä P kg/ha/vuosi 10 cm 15 20 0.6 0.4 25 30 35 Pintalevitys Sijoitus Väkilannoitus 0.2 1) Asiallinen lietemäärä (jossa 15 kg/ha P) lyhytaikaisessa kokeessa ei ole ollut ongelma 2) Sijoittaminen estää tehokkaasti P huuhtoutumista (80%) ja vähentää maan pintakerroksen P-lukua 3) Huom! kaikki nautakarjatilat eivät sijoita lantaa (kuivalanta, muut syyt) 0 48 23 15 15 8 Pintalevitys Sijoitettu äkilannoitus Lieteen levitysmenetelmä 1 levityskerta per vuosi 2 levityskertaa per vuosi 26.11.2013 18
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 6 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Positiivisen ravinnetaseen vuoksi peltojen P-luku nousee Nurmenviljelyssä pintalannoitus Ravinteiden huuhtoutumisriski korkea, erityisesti liukoinen P Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Peltojen P luku korkea karjatalousalueella Fosfori kumuloituu pellon pintaan Ravinnepitoisuus valumavesissä korkea Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta Ravinnetase usein negatiivinen Ei nautakarja-alueella Nykyisellä lannoitusrajoituksella ei juurikaan kumuloidu, paitsi liete 26.11.2013 19
P in surface run off kg /ha Maan pintakerroksen 0-2 cm P:n vaikutus P huuhtotumiseen pintavalunnassa 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 25 30 Soil P AAC, mg/l Silage Pasture Renowation Al and Fe kyllästysasteet l!! Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 20
Kuormitusarviot Kirmanjärveltä verrattuna aikaisempiin tutkimuksiin 2011 2012 Seuranta-alue Koko, ha Pelto-% Kok-P Kok-N Kok-P Kok-N kg ha -1 a -1 kg ha -1 a -1 1 Ruostepuro 300 32 0.3 9 0.8 15 3 Peltovaltainen alue 30 100 1.0 23 0.9 28 4 Pelto- ja metsävaltainen alue 55 50 0.3 21 0.6 9 5 Metsävaltainen alue 90 < 1 0.4 2 0.4 3 Ominaiskuormitus Kok-P Kok-N Pelto-% kg ha -1 a -1 Peltovaltaiset 1.1 15 39 100 1981 1997 Vuorenmaa et al. 2000 Metsävaltaiset 0.09 2.5 < 5 % 1981 1997 Vuorenmaa et al. 2000 26.11.2013 21
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 7 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Positiivisen ravinnetaseen vuoksi peltojen P-luku nousee Nurmenviljelyssä pintalannoitus Ravinteiden huuhtoutumisriski korkea, erityisesti liukoinen P Karjatalousalueen pinta- ja pohjavesien laatu heikko Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Peltojen P luku korkea karjatalousalueella Fosfori kumuloituu pellon pintaan Ravinnepitoisuus valumavesissä korkea Erityisesti P, NO 3 Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta Ravinnetase usein negatiivinen Ei nautakarja-alueella Nykyisellä lannoitusrajoituksella ei juurikaan kumuloidu paitsi liete Riski on olemassa, etenkin liukoinen P 26.11.2013 22
Vesistöjen laatu Ekologinen luokitus Nurmet MTT Maaninka Source: Finnish Environment Institute & Rural Environment Institutes 26.11.2013 23
Pohjaveden NO 3 - pitoisuus Source: Backman, B. 2004 NO 3 konsentraatio pohjavedessä ei erityisen korkea (< 20 mg/l vrt EU raja 50 mg/l Nautakarja-alueet eivät erotu Suunt aparempaan päin Maa- ja elintarviketalouden 26.11.2013 24
Kuormituksen analyysi - kuinka me sen olemme ajatelleet 8 Lähtökohta Seuraus Havainto Karjanlanta jakaantuu Suomessa epätasaisesti Karjanlannassa liikaa fosforia suhteessa typpeen verrattuna kasvien tarpeeseen Nurmelle käytetään paljon ravinteita. Liikaa? Positiivisen ravinnetaseen vuoksi peltojen P-luku nousee Nurmenviljelyssä pintalannoitus Ravinteiden huuhtoutumisriski korkea, erityisesti liukoinen P Karjatalousalueen pinta- ja pohjavesien laatu heikko Ravinteet kertyvät karjaalueelle Positiivinen P tase Positiivinen ravinnetase Peltojen P luku korkea karjatalousalueella Fosfori kumuloituu pellon pintaan Ravinnepitoisuus valumavesissä korkea Erityisesti P, NO 3 Karjanlanta jakaantuu epätasaisesti mutta ravinteet jakaantuvat eri lailla Nautakarjan lannan N:P suhde ei kovin kaukana optimista nurmen kannalta Ravinnetase usein negatiivinen Ei nautakarja-alueella Nykyisellä lannoitusrajoituksella ei juurikaan kumuloidu paitsi liete. Riski on olemassa, etenkin liukoinen P Kyllä pintavedet, mutta miksi? 26.11.2013 25
Yllättävää? - Kyllä. - Mutta [nauta + nurmi] ei ole sama kuin [Sika/broileri + vilja] Lypsylehmä tarvitsee säilörehun viljelyalaa noin 0.6 ha/lehmä ja tuottaa lantaa noin 23 tn/v jolloin laskennallinen levitysmäärä on 38 tn/ha/v säilörehulle, jossa 19 kg/ha P, mikä on sopiva vain hieman yli tyydyttävän P-luokan nurmelle (16 kg/ha/v). Muiden rehujen ala/tila tärkeä kokonaisuuden kannalta (Nousiainen & Virtanen 2005) 26.11.2013 26
Silti töitä vielä jäljellä: Liukoinen P Fraktiointi, biokaasu, pysäytyskeinot vaikeita Kokonaistypen kumuloituminen Syyslevitys nurmelle sijoittamalla Kuivalanta Pistekuormitus Laidun NH 3 ja N 2 O Järvien sisäisen kuormituksen merkitys FOKUS hankkeessa tuloksia tulossa 2014 Pohjois-Savon osalta Tilojen kannalta lanta on myös logistinen haaste massat suuria, ravinnepitoisuus alhainen separointi, prosessointi? kuljetusetäisyydet, tiestön kunto, ajoitus jne. logistiikan ratkaisut parantavat ravinteiden hyväksikäyttöä Lietelannan optimaalinen täydennyslannoitus 26.11.2013 27
Lietteen levitystä vuonna 1969 Kuva: Valto Kuosmanen Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi 26.11.201 28
Kuvat: L. Sarelainen/HY Kuvat: MTT/Perttu Virkajärvi ja Kirsi Järvenranta Kiitos! 26.11.2013 29