Erilaisten teollisuuden sivuvirtojen tehokkaampi hyödyntäminen lannoitevalmisteina voisi toimia vaihtoehtoisena ratkaisuna teollisten lannoitevalmisteiden käytölle, samalla tukien kiertotaloutta ja vähentäen ympäristön kuormitusta. Biokaasuprosessissa syntyvä käsittelyjäännöksen tiedetään sisältävän runsaasti kasvien kasvun kannalta tärkeitä ravinteita, kuten typpeä, fosforia ja kaliumia.
BioBoost-hankkeessa lähdettiinkin tutkimaan kesällä 2025 biokaasuprosessin käsittelyjäännöksen soveltuvuutta kiertolannoitevalmisteeksi kasvatuskokein kaarikasvihuoneessa. Kokeen tarkoituksena oli simuloida biokaasulaitoksen käsittelyjäännöksestä valmistettuja kierrätyslannoitteita ja seurata kuinka rejektin eri jakeet, neste- ja kuivajae vaikuttavat koekasvina toimivan westerwoldinraiheinän kasvuun ja sadon määrään sekä verrata tuloksia väkilannoitteeseen.
Kasvatuskokeen koeasetelma ja kokeen toteutus
Kasvatuskokeessa käytetty käsittelyjäännös eli rejekti koostui sivuvirtana syntyvästä kasvimassasta, sisältäen 50 % perunaa, 25 % sipulia ja 25 % kaalia. Tämän kasvimassan biovedyn tuottopotentiaalia oli ensin testattu panoskokeiden avulla. Sen jälkeen biovedyntuotannosta jäljelle jääneen käsittelyjäännöksen biometaanin tuottopotentiaali testattiin panoskokeiden avulla, jonka jälkeen tätä biokaasun tuottoprosessin käsittelyjäännöstä ja sen eri jakeita tutkittiin kasvatuskokeissa (kuva 1). Lue lisää edellä mainituista kaasuntuottokokeista ja tähän liittyvästä selvitystyötä oheisesta linkistä: https://bioboost.fi/bioenergiaa-pelloilta-biometaanin-ja-vedyn-tuotantoa-peltobiomassoista/.
Rejekti siivilöitiin, jotta siitä saatiin erilleen neste- ja kuivajae (kuva 2). Kuivajaetta kuivattiin vielä lämpökaapissa siivilöinnin jälkeen. Tämän jälkeen neste- ja kuivajakeen ravinnepitoisuudet analysoitiin ICP-OES laitteistolla. Kokeessa käytetyn kasvualustana toimivan maan viljavuustulosten, jakeiden ravinneanalyysien ja Yaran lannoiteoppaan pohjalta laskettiin kasvatuskokeessa käytetyn koeasetelman mukaiset lisäys määrät eri jakeille ja väkilannoitteelle.
Kokeessa mukana oli kaksi fosfori (P) -sarjaa kuivajakeella (PK1, PK2) ja kaksi typpi (N) -sarjaa nestejakeella (NN1, NN2) sekä verrokkina väkilannoitteella lannoitettu sarja (VKL) ja 0-kontrolli (0-K), jota ei lannoitettu ollenkaan. Kuivajakeen kohdalla annostus pyrittiin laskemaan optimiksi fosforin suhteen, jota kuivajakeessa on enemmän verrattuna nestejakeeseen. Nestejakeen annostus pyrittiin taas laskemaan optimiksi typen suhteen, sillä se pääasiassa sisältää typen kasveille heti käyttökelpoisessa muodossa eli liukoisena typpenä. Alla olevassa taulukossa 1 on esitettynä viljavuustulosten perusteella laskettu pääravinteiden tarve / ruukku sekä kuinka paljon jokaisessa sarjassa ruukkuun annosteltiin kyseistä ravinnetta kuiva- ja nestejakeiden mukana sekä väkilannoitteena.
Kasvatuskoe toteutettiin neljällä rinnakkaisella ruukulla ja viljeltävänä kasvina kokeessa käytettiin westerwoldinraiheinää (1 itävä siemen/4 cm2). Kesän aikana tehdyissä sadonkorjuissa heinät leikattiin noin 2 cm korkeudelta ja sadot punnittiin ruukkukohtaisesti tuore- ja kuivapainon osalta. Kasvatuskokeen päätteeksi ruukuista otettiin maanäytteet viljavuusanalyyseihin.
Kuiva- ja nestejakeiden vaikutus sadon määrään
Alla olevassa kuvassa 3 on esitettynä jokaisen sarjan kokonaissadot tuore- ja kuivapainoina. Kuvasta nähdään, että suurin kokonaissato saatiin NN1-sarjasta ja toisiksi paras kokonaissato NN2-sarjasta. Väkilannoitteella (VKL) saatiin taas parempi sato, kuin kuivajakeen sarjoista PK1 ja PK2. Selkeästi heikoin sato saatiin oletetusti 0-K-sarjasta.
Kasvatuskokeen maa- ja kasvinäytteiden tulokset
Kasvatuskokeen päätteeksi otettujen maanäytteiden viljavuustuloksia tarkasteltaessa taulukosta 2 nähdään, että maalaji säilyi kaikissa sarjoissa multamaana/metsäsaraturpeena. Multamaata kuivaillaan viljelysmaana kuohkeaksi, tummaksi ja hyväksi ja metsäsaraturvetta kokonaistyppimäärältään korkeaksi. pH ei juurikaan muuttunut väkilannoite ja kuivajakeen sarjoissa, nestemäisen jakeen kohdalla pH taas nousi hieman. pH oli kaikissa sarjoissa kasvien viljelyyn todetun optimaalisimman pH 6,0–6,5 tason sisällä tai hieman yläpuolella. Viljavuudeltaan sarjojen pH:t oli multamaille hyvällä ja korkealla tasolla. Johtoluvun kohdalla väkilannoitteen ja nestemäisen jakeen lisäyksen myötä johtoluku nousi selkeästi, kuivajakeen lisäyksellä johtoluku nousi vain hieman. Johtoluku kuvastaa maan vesiliukoistensuolojen pitoisuutta, tyypillisesti peltomaissa johtoluku on alle 2,5, kun taas yli 10 olevia johtoluvun lukuarvoja pidetään arveluttavan korkeina. Kasvatuskokeen NN2-sarjassa johtoluku oli yli 10.
Pää- ja sivuravinteiden pitoisuuksia tarkasteltaessa huomataan, että liukoisen typen osalta VKL- ja NN2- sarjassa liukoisen typen pitoisuus oli suurempi, kuin 0-K-sarjassa, kun taas PK1-, PK2- ja NN1-sarjoissa liukoisen typen pitoisuus oli pienempi kuin 0-K-sarjassa. Fosforin osalta kaikkien sarjojen pitoisuudet olivat välttävällä tasolla, pois lukien 0-K-sarjaa, jossa fosforin pitoisuus oli viljavuuden mukaan tyydyttävä. Kaliumin kohdalla viljavuus taas vaihteli eri sarjoissa huononlaisen ja tyydyttävän välillä. Kalsiumpitoisuus viljavuuden mukaan oli korkealla tasolla, pois lukien sarjojen PK1 ja PK2 kohdalla, joiden kalsiumin pitoisuus oli hyvällä tasolla. Magnesiumpitoisuus taas oli kaikissa sarjoissa viljavuudeltaan arveluttavan korkea ja rikkipitoisuus oli korkealla tasolla.
Hivenravinteista viljauudeltaan mangaanipitoisuus oli kaikissa sarjoissa välttävä. Sinkin ja kuparin kohdalla viljavuudet olivat kaikissa sarjoissa tyydyttävällä tasolla, kun taas boorin kohdalla viljavuus oli kaikissa sarjoissa välttävällä tasolla pois lukien PK1-sarjaa, jossa viljavuus oli huononlainen.
Kasvinäytetuloksista pääravinteita tarkasteltaessa taulukosta 3 huomataan, että typen pitoisuus oli matalin 0-K-sarjassa ja suurin VKL-sarjassa. Fosforin pitoisuus kasvinäytteissä oli taas alhaisin VKL-sarjan kohdalla ja suurin NN2-sarjassa. Kaliumpitoisuus kasvinäytteissä vaihteli melko runsaasti, alhaisin pitoisuus oli 0-K-sarjassa ja korkein pitoisuus sarjassa NN2.
Lyhyt yhteenveto kesän 2025 kasvatuskokeiden tuloksista
Kesän 2025 tulosten perusteella suurin sato saatiin NN1- sarjasta ja toisiksi suurin sato NN2-sarjasta. Väkilannoitteella lannoitetusta sarjasta saatiin kolmanneksi suurin sato ja odotetusti pienin kokonaissato saatiin 0-kontrollista, jota ei ollut lannoitettu ollenkaan. Kokonaissadon määrät ovatkin hyvin linjassa sen suhteen paljonko ravinteita annosteltiin eri jakeiden ja väkilannoitteen mukana ruukkuihin suhteessa ravinteiden tarpeeseen. Lähtökohtaisesti voidaan sanoa NN1- ja NN2-sarjojen sadon tuottoa selittää todennäköisemmin se, että nestemäisen jakeen sarjoissa ravinteiden suhde oli parempi, kuin kuivajakeessa, sillä PK1- ja PK2 sarjoissa oli liian vähän typpeä ja kaliumia. NN1- ja NN2-sarjojen parempi sadon tuottavuus verrattuna väkilannoitteeseen saattoi johtua esimerkiksi viljavuustulosten osoittamasta huononlaisesta kalium pitoisuudesta, joka taas NN1-sarjan kohdalla oli välttävällä ja NN2-sarjan kohdalla tyydyttävällä tasolla. Maanäytteiden ja myös kasvinäytteiden perusteella oli siis nähtävissä esimerkiksi se, että NN1- ja NN2-sarjoissa kaliumia annosteltiin ruukkuihin selkeästi enemmän, kuin muihin sarjoihin. Maanäytteissä oli myös huomattavissa se, että nestemäisen jakeen lisääminen ruukkuihin nosti hieman maan pH:ta. Kasvinäytteistä voidaan todeta, että kaikkien pääravinteiden pitoisuudet kasvinäytteissä jokaisen sarjan kohdalla olivat keskiarvoisten kasvien kasvun kannalta riittäväksi todettujen pitoisuuksien yläpuolella. Tässä vertailussa, toki tulee huomioida se, että nämä pitoisuudet vaihtelevat hieman muun muassa eri kasvilajien ja kasvin iän mukaan.
BioBoost – Pohjois-Savon biotalouteen boostia -hanke on EU:n osarahoittama (JTF-rahoitus), jonka rahoittavana viranomaisena toimii Pohjois-Savon liitto. Hankkeen toteuttajia ovat Savonia-ammattikorkeakoulu sekä Itä-Suomen yliopisto.
Lähteet:
Eurofins. 2017. Viljavuustutkimuksen tulkinta. https://cdnmedia.eurofins.com/european-east/media/1818630/viljavuustutkimuksentulkinta2017teroprint.pdf
Marschner, P. 2012. Marschner’s mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). Academic Press.
Kirjoittajat:
Eevi Minkkinen, tutkimusinsinööri, Savonia-ammattikorkeakoulu
Elisa Saari, testausinsinööri, Savonia-ammattikorkeakoulu
Tiina Kemppainen, tekninen asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu
Miika Virtanen, projektiasiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu