Yhdyskuntajätteen ravinteet pellolle ja viheralueelle Mädätepohjaiset lannoitevalmisteet käytännön kokeissa vuosina 2008-2009

Abstract

Yhdyskuntajätteitä käsittelevien biokaasulaitosten tuottamia orgaanisia lannoitevalmisteita tarkasteltiin ohran lannoituksessa sekä viheraluekäytössä MTT:n Ylistaron toimipaikassa. Tutkitut mädätepohjaiset lannoitevalmisteet olivat Stormossen Oy:n maanparannuskomposti ja Lakeuden Etappi Oy:n maanparannusrae. Kompostia tai raetta käytettiin ohralle tuotteiden käyttösuositusten mukaisesti (komposti 10- 20m3/ha, rae noin 7 m3/ha) sekä hieman niitä suuremmilla määrillä. Vuonna 2008 perustettiin ensimmäinen ja vuonna 2009 toinen ohrakoe. Maanparannusraetta levitettiin ohrakokeille 5 tai 10 m3/ha, jolloin peltoon lisättiin kokonaistyppeä 120 140 kg tai 240 270 kg/ha. Vastaavasti kompostia käytettiin 10, 20 tai 40 m3/ha, jolloin kompostissa lisättiin kokonaistyppeä 50, 100 110 tai 200 220 kg/ha. Levityshetkellä rakeen kokonaistypestä vesiliukoista typpeä oli alle 9 % ja kompostin kokonaistypestä alle 16 %. Pelkästään rakeella tai kompostilla tehdyn lannoituksen lisäksi tarkasteltiin niiden täydentämistä keväällä 50 kg/ha mineraalitypellä. Vertailukäsittelyinä käytettiin 50 ja 100 kg mineraalityppilannoitusta. Kasvukauden 2009 aikana seurattiin toistomittauksilla ohran lehtivihreäpitoisuutta. Heinäkuun alkupuolella 100 kg N mineraalitypellä lannoitetun ohran lehtivihreätaso oli selkeästi muita lannoituskäsittelyjä korkeampi. Heinäkuun lopussa typpitäydennetty orgaaninen lannoitus kohotti ohrakasvuston lehtivihreän samalle tasolle kuin 100 kg N lannoituskontrolli ja suuremmaksi kuin pelkällä orgaanisella lannoituksella. Elokuun puolivälin jälkeen lannoittamaton ohrakasvusto ja mineraalitypellä lannoitetut kontrollikasvustot lähestyivät keltatuleentumista, kun taas suuret orgaaniset lannoitukset hidastivat ohran tuleentumista. Tästä huolimatta kasvusto oli kaikilla lannoituskäsittelyillä täysin tuleentuneessa vaiheessa kolmen päivän sisällä toisistaan. Heinäkuun puolivälissä maan liukoisen typen pitoisuuksien muutokset vastasivat saman ajankohdan lehtivihreämittausten tuloksia. Nitraattitypen määrät olivat typpitäydennetyssä, orgaanisesti lannoitetussa maassa samaa tasoa kuin suurella kontrollilannoituksella (100 kg N). Syyskuussa sadonkorjuun jälkeen suurimmat muokkauskerroksen nitraattitypen määrät olivat alle 14 kg/ha ja ne mitattiin suurimmilla typpitäydennetyillä rae- tai kompostilannoituksilla, joilla tuotteiden annostelu oli suurempi kuin käyttöohjeessa. Typpitäydennyksen avulla (50 kg N) molemmat orgaaniset lannoitevalmisteet tuottivat toisessa ohrakokeessa yhtä suuren ohran jyväsadon kuin kontrollilannoitus mineraalitypellä: yli 6 tonnia kuiva-ainetta/ha. Kontrollilannoituksella 100 kg N ei kuitenkaan saatu suurempaa jyväsatoa kuin puolet pienemmällä 50 kg N kontrollilannoituksella. Jyvän typpipitoisuus kohosi kaikkien raelannoitusten avulla suuremmaksi kuin 50 kg N kontrollilannoituksella, mutta kompostilannoitukset edellyttivät yleensä typpitäydennystä. Jyvän kalsium- ja rikkipitoisuus muuttuivat yleensä vastaavasti, samoin syksyllä määritetty pintamaan viljavuusfosforin ja -rikin määrä. Kun raetta tai kompostia lisättiin käyttöohjeen mukaan, maan haitallisten metallien pitoisuudet olivat syksyllä vastaavat kuin normaalissa mineraalilannoitetussa maassa. Nurmikon perustamiseen käytettiin kasvualustan osana kahta kompostin (10 tai 50 l/m2) tai rakeen määrää (2 tai 10 l/m2). Molempien tuotteiden pienempi käyttömäärä soveltui nurmikon perustamiseen melko hyvin. Vuosi nurmikon perustamisen jälkeen kasvualustan ravinnepitoisuus oli yleensä samalla tasolla kuin normaalissa kasvualustassa. Suuret käyttömäärät olivat tarpeettoman suuria nurmikolle. Vanhan nurmikon toistuvassa lannoituksessa sovelias raelannoituksen käyttömäärä on todennäköisesti hieman suurempi kuin 0,2 l/m2, mutta selvästi pienempi kuin 1 l/m2. Rae on kätevää käsitellä ja levittää myös kasvuston sekaan.

Organic fertilizers produced from residues of anaerobic digestion were studied as fertilizers of field crops or constituents of culture medium for turf grass in western Finland. Two types of organic fertilizers were studied, both consisting originally of municipal biowaste and municipal sewage sludge. These organic waste materials were anaerobically digested in commercial facilities and after that either composted or thermally pelletized. The studied field crops were spring barley and spring turnip rape. The green area applications were studied on an existing turf grass and in a new turf grass experiment established in 2008. Spring barley experiments were established in early June in 2008 and 2009, fertilized with two levels of pellets and three levels of compost, both with (50 kg N) and without mineral fertilizer addition. Two levels of mineral fertilizers (Mineral N50, Mineral N100) and an unfertilized plot were used as control treatments in a completely randomized block design. The yields and nutrient contents of barley grain, as well as the nutrients and trace elements in soil samples were determined in August. The mineral N concentrations of soils were also determined in mid-July. During the growth season, in July and August 2009, the chlorophyll level of barley biomass was measured repeatedly with a rapid chlorophyll meter. Both organic products, compost and pellet, were applied as fertilization of barley according to application instructions given in their trade descriptions. The instruction for application is 10-20 m3/ha and about 7 m3/ha for compost and pellet, respectively. In addition, applications of amounts exceeding these instructions were tested, with total N amounts of 220 and 270 kg/ha applied at the highest in compost or in pellet, respectively. When the fertilizers were applied in spring, the proportion of water-soluble N was less than 16 % and less than 9 % of the total N content in compost and pellet, respectively. In general, the organic fertilizations with mineral N additions increased chlorophyll levels compared with treatments without mineral N additions. Furthermore, in the organic fertilizations with 50 kg mineral N additions, the chlorophyll levels were often on the same level as in barley fertilized with Mineral N100. At the end of the growth season, the highest chlorophyll level found in high compost plots suggested that mineralization of organic material was continuing. The concentration of mineral N in soil in mid-July corresponded with the chlorophyll measurement on that date. In July, organic fertilizers with mineral N addition caused generally highest amounts of nitrate-N in soil. After harvest in August, the residual nitrate-N was substantially higher in the soil fertilized with the highest N-added compost (40 m3 fresh matter + 50 kg N) and with the highest N-added pellet (10 m3 pellet + 50 kg N), when compared with any other treatments (p<0.001). However, these highest concentrations of nitrate-N found in the topsoil corresponded to amounts of less than 14 kg nitrate-N/ha. With mineral N additions, the organic fertilizations led to similar barley grain yield as mineral N control treatments, being above 6 Mg dry matter/ ha-1. All pellet fertilizations increased the grain N content above the level of Mineral N50 control treatment. Compost fertilizations required mineral N addition to produce grain N content above that of Mineral N50-fertilized grain (17.4 g/kg dry matter). Similarly, increased concentrations of Ca and S in barley grain were found with pellet fertilization, while compost fertilization required mineral N addition to induce similar increase. Additionally, the amounts of acid-extractable P and S in topsoil could be increased with compost and pellet fertilization. When amounts of compost or pellet complied with the application instructions, the trace elements found in barley grain and in field soil were generally similar to those in Mineral N100 control. The levels of compost and pellet used in the established turf grass experiment were 10 or 50 dm3/m2 and 2 or 10 dm3/m2, respectively. The low level was more appropriate with both products, inducing similar soil nutrient levels as normal substrate of turf grass. When applied repeatedly on existing turf grass, the appropriate amount of pellet might be around 0.2 dm3/m2 or slightly above that. The structure of pellet enables using it into an existing grass growth.