Orgaanisten lannoitevalmisteiden vaikutus kasvien kasvuun - testimenetelmät
Salo, Tapio; Palojärvi, Ansa; Kukkonen, Sanna; Vestberg, Mauritz; Kapuinen, Petri; Tontti, Tiina; Ylivainio, Kari; Parikka, Päivi; Nummila, Matti; Maunuksela, Liisa; Lindström, Kristina; Orasmaa, Saila; Paulin, Lars (2013)
Salo, Tapio
Palojärvi, Ansa
Kukkonen, Sanna
Vestberg, Mauritz
Kapuinen, Petri
Tontti, Tiina
Ylivainio, Kari
Parikka, Päivi
Nummila, Matti
Maunuksela, Liisa
Lindström, Kristina
Orasmaa, Saila
Paulin, Lars
Julkaisusarja
MTT Raportti
Numero
101
Sivut
43 p
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-468-7
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-468-7
Tiivistelmä
Orgaaniset lannoitteet, maanparannusaineet ja kasvien kasvua edistävät lannoitevalmisteet (biostimulantit)
ovat kasveille potentiaalisia ravinnelähteitä ja niiden tavoitteena on lisätä kasvien kasvua. Mielenkiinto
näihin lannoitevalmisteisiin on kasvanut viime vuosina, koska epäorgaanisten lannoitteiden ja satotuotteiden
hintavaihtelut ovat lisääntyneet. Suomen lannoitevalmistelaki velvoittaa lannoitevalmisteelle
markkinointilupaa hakevan tahon määrittelemään lannoitevalmisteen biologisen ja kemiallisen koostumuksen,
menetelmät ominaisuuksien mittaamiseen ja antamaan ohjeet turvallisesta käytöstä. Tämän tutkimuksen
tavoitteena oli valita ja kehittää menetelmiä, joilla orgaanisten lannoitevalmisteiden typen ja
fosforin käyttökelpoisuutta kasveille voidaan arvioida, ja joilla voidaan määrittää kasvin kasvua edistävien
lannoitevalmisteiden koostumusta ja kasvuvaikutusta.
Liukoisen typen käyttökelpoisuus kasville sekä riski huuhtoutua pystytään kuvaamaan riittävän tarkasti
vesiuutoilla. 1:5 ja 1:60 vesiuutoista analysoidaan ammonium-, nitraatti- ja orgaaninen typpi. Jos liukoisen
orgaanisen typen määrä on suuri, orgaanisen typen vapautumisnopeus on syytä määrittää. Orgaanisen
typen vapautumisen kuvaamiseen voidaan käyttää ISO 14238-standardin mukaista lannoitevalmisteen inkubaatiota
maan kanssa. Maasta määritetään epäorgaanisen typen pitoisuuden muutokset, jolloin havaitaan
lannoitevalmisteen hajoamisen vaikutus maan epäorgaanisen typen määrään. Fosforimääritysten
osalta vesiliukoinen fosfori sekä 1:5 että 1:60 uutoista kuvaa vain helposti käyttökelpoista ja samalla
huuhtoutumiselle alttiina olevaa osaa fosforista. Kasveille käyttökelpoisen fosforin arviointiin suosittelemme
Hedleyn fraktiointia, joka perustuu perättäisiin uuttoihin vedellä, natriumbikarbonaatilla, natriumhydroksidilla
ja suolahapolla. Astia- ja kenttäkokeet ovat toisinaan välttämättömiä, jotta lannoitevalmisteen
typen ja fosforin käyttökelpoisuus voidaan määrittää.
Orgaanisten lannoitevalmisteiden biologisten vaikutusten selvittämiseen on tarpeen käyttää useita erilaisia
testejä. Mikrobivalmisteiden mikrobiologisen laadun ja koostumuksen tutkimiseen soveltuvat useat molekyylibiologiset
analyysimenetelmät. Kasvin kasvua yleisesti edistäviä biologisia ominaisuuksia voidaan
kartoittaa erilaisilla mikrobien kasvuun tai aktiivisuuteen perustuvilla mikrobitesteillä. Tällaisia ovat esimerkiksi
testit, jotka kuvaavat orgaanisen lannoitevalmisteen stabiilisuutta mikrobiaktiivisuuden mittaamisen
avulla tai lannoitevalmisteiden vaikutusta yleiseen tautien tukahduttamiskykyyn eli tautisuppressiivisuuteen.
Tuotteiden fytotoksisuutta voidaan selvittää kasvatushuoneissa toteutettavien noin kuukauden
pituisten astiakokeiden eli kasvibiotestien avulla. Biotestien avulla voidaan myös osoittaa kasvien kasvun
edistymistä muihin tuotteisiin tai kontrolliin verrattuna. Biologisten vaikutusten testimenetelmiä voidaan
hyödyntää myös pidempikestoisissa astia- ja kenttäkokeissa. Organic fertilisers, soil improvers and plant growth promoting substances are a potential source of nutrients
and enhanced growth for agricultural crops. Interest for these fertiliser products has increased due to
the recent variation in costs of inorganic fertilisers and values of crop products. The Finnish law of fertiliser
products orders that the applicant of new fertiliser product must define its chemical and biological
composition, methods to analyse the main properties and the instructions for safe use. The objective of
this project was to select and develop methods that can estimate nitrogen and phosphorus availability
from organic fertiliser products to agricultural crops, and that can determine biological composition and
the growth enhancing effect of plant growth promoting fertiliser products. For the determination of biological
composition, methods from microbiology and molecular biology were tested with sample products.
Growth promoting effect was tested with laboratory and pot experiments.
Water soluble nitrogen estimates reasonably well both plant availability and risk of leaching from organic
fertiliser products. When all fractions, ammonium, nitrate and organic nitrogen are determined from the
water extract both from 1:5 and 1:60 extraction rates, the nitrogen availability is well evaluated. When
proportion of organic nitrogen is high, the nitrogen mineralization test is needed to evaluate the effect of
decomposition on soil inorganic nitrogen concentrations. Regarding phosphorus, 1:5 and 1:60 water extraction
dissolve little phosphorus and the phosphorus concentration shows only the potential of P leaching.
In order to evaluate phosphorus availability for the plant, Hedley fractionation with sequential extractions
is recommended. Both pot and field experiments are occasionally necessary to understand nitrogen
and phosphorous availability for the plants from the organic fertiliser products.
Several different methods are needed to test biological impacts of organic fertiliser products. Moleculat
biological methods are suitable for analyzing microbiological quality and composition of microbial products.
Biological components of plant growth promotion can be surveyed by different microbiological tests
based on growth or activity of microorganisms. Such tests are for example the stability tests based on microbial
activity measurements or the impact of fertiliser products on general disease suppressiveness.
Phytotoxicity of organic fertiliser products can be studied with one month long plant biotests carried out
in greenhouses or growth chambers. Plant biotests can be used to show the growth promotion, as well,
compared to some other products or control. It is possible to apply the test methods for biological impacts
with longer term pot experiments or field trials.
ovat kasveille potentiaalisia ravinnelähteitä ja niiden tavoitteena on lisätä kasvien kasvua. Mielenkiinto
näihin lannoitevalmisteisiin on kasvanut viime vuosina, koska epäorgaanisten lannoitteiden ja satotuotteiden
hintavaihtelut ovat lisääntyneet. Suomen lannoitevalmistelaki velvoittaa lannoitevalmisteelle
markkinointilupaa hakevan tahon määrittelemään lannoitevalmisteen biologisen ja kemiallisen koostumuksen,
menetelmät ominaisuuksien mittaamiseen ja antamaan ohjeet turvallisesta käytöstä. Tämän tutkimuksen
tavoitteena oli valita ja kehittää menetelmiä, joilla orgaanisten lannoitevalmisteiden typen ja
fosforin käyttökelpoisuutta kasveille voidaan arvioida, ja joilla voidaan määrittää kasvin kasvua edistävien
lannoitevalmisteiden koostumusta ja kasvuvaikutusta.
Liukoisen typen käyttökelpoisuus kasville sekä riski huuhtoutua pystytään kuvaamaan riittävän tarkasti
vesiuutoilla. 1:5 ja 1:60 vesiuutoista analysoidaan ammonium-, nitraatti- ja orgaaninen typpi. Jos liukoisen
orgaanisen typen määrä on suuri, orgaanisen typen vapautumisnopeus on syytä määrittää. Orgaanisen
typen vapautumisen kuvaamiseen voidaan käyttää ISO 14238-standardin mukaista lannoitevalmisteen inkubaatiota
maan kanssa. Maasta määritetään epäorgaanisen typen pitoisuuden muutokset, jolloin havaitaan
lannoitevalmisteen hajoamisen vaikutus maan epäorgaanisen typen määrään. Fosforimääritysten
osalta vesiliukoinen fosfori sekä 1:5 että 1:60 uutoista kuvaa vain helposti käyttökelpoista ja samalla
huuhtoutumiselle alttiina olevaa osaa fosforista. Kasveille käyttökelpoisen fosforin arviointiin suosittelemme
Hedleyn fraktiointia, joka perustuu perättäisiin uuttoihin vedellä, natriumbikarbonaatilla, natriumhydroksidilla
ja suolahapolla. Astia- ja kenttäkokeet ovat toisinaan välttämättömiä, jotta lannoitevalmisteen
typen ja fosforin käyttökelpoisuus voidaan määrittää.
Orgaanisten lannoitevalmisteiden biologisten vaikutusten selvittämiseen on tarpeen käyttää useita erilaisia
testejä. Mikrobivalmisteiden mikrobiologisen laadun ja koostumuksen tutkimiseen soveltuvat useat molekyylibiologiset
analyysimenetelmät. Kasvin kasvua yleisesti edistäviä biologisia ominaisuuksia voidaan
kartoittaa erilaisilla mikrobien kasvuun tai aktiivisuuteen perustuvilla mikrobitesteillä. Tällaisia ovat esimerkiksi
testit, jotka kuvaavat orgaanisen lannoitevalmisteen stabiilisuutta mikrobiaktiivisuuden mittaamisen
avulla tai lannoitevalmisteiden vaikutusta yleiseen tautien tukahduttamiskykyyn eli tautisuppressiivisuuteen.
Tuotteiden fytotoksisuutta voidaan selvittää kasvatushuoneissa toteutettavien noin kuukauden
pituisten astiakokeiden eli kasvibiotestien avulla. Biotestien avulla voidaan myös osoittaa kasvien kasvun
edistymistä muihin tuotteisiin tai kontrolliin verrattuna. Biologisten vaikutusten testimenetelmiä voidaan
hyödyntää myös pidempikestoisissa astia- ja kenttäkokeissa.
and enhanced growth for agricultural crops. Interest for these fertiliser products has increased due to
the recent variation in costs of inorganic fertilisers and values of crop products. The Finnish law of fertiliser
products orders that the applicant of new fertiliser product must define its chemical and biological
composition, methods to analyse the main properties and the instructions for safe use. The objective of
this project was to select and develop methods that can estimate nitrogen and phosphorus availability
from organic fertiliser products to agricultural crops, and that can determine biological composition and
the growth enhancing effect of plant growth promoting fertiliser products. For the determination of biological
composition, methods from microbiology and molecular biology were tested with sample products.
Growth promoting effect was tested with laboratory and pot experiments.
Water soluble nitrogen estimates reasonably well both plant availability and risk of leaching from organic
fertiliser products. When all fractions, ammonium, nitrate and organic nitrogen are determined from the
water extract both from 1:5 and 1:60 extraction rates, the nitrogen availability is well evaluated. When
proportion of organic nitrogen is high, the nitrogen mineralization test is needed to evaluate the effect of
decomposition on soil inorganic nitrogen concentrations. Regarding phosphorus, 1:5 and 1:60 water extraction
dissolve little phosphorus and the phosphorus concentration shows only the potential of P leaching.
In order to evaluate phosphorus availability for the plant, Hedley fractionation with sequential extractions
is recommended. Both pot and field experiments are occasionally necessary to understand nitrogen
and phosphorous availability for the plants from the organic fertiliser products.
Several different methods are needed to test biological impacts of organic fertiliser products. Moleculat
biological methods are suitable for analyzing microbiological quality and composition of microbial products.
Biological components of plant growth promotion can be surveyed by different microbiological tests
based on growth or activity of microorganisms. Such tests are for example the stability tests based on microbial
activity measurements or the impact of fertiliser products on general disease suppressiveness.
Phytotoxicity of organic fertiliser products can be studied with one month long plant biotests carried out
in greenhouses or growth chambers. Plant biotests can be used to show the growth promotion, as well,
compared to some other products or control. It is possible to apply the test methods for biological impacts
with longer term pot experiments or field trials.
Collections
- MTT Raportti [186]