BioBoost-hankkeessa tutkitaan ja testataan paikallisia sivuvirtoja kierrätyslannoitevalmisteiden raaka-aineena ja maanparannusaineena. Hankkeessa tutkitaan ja testataan paikallisten sivuvirtojen kustannustehokkaampaa hyödyntämistä kierrätyslannoitevalmisteina, maanparannusaineina ja kasvualustojen komponentteina. Samalla tuetaan alueen kiertotaloutta ja vähennetään ympäristön kuormitusta. Kesällä 2024 hankkeessa tutkittiin paikallisessa panimoteollisuudessa oluen valmistuksessa sivuvirtana syntyvän mäskin soveltuvuutta maanparannusaineeksi kasvatuskokein kaarikasvihuoneessa.
Mäskillä toteutetun kasvatuskokeen koeasetelma
Mäskistä tarkasteltiin ravinneanalyysit sekä fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia, jotka ovat esitettynä alla olevassa taulukossa. Ravinneanalyysin mukaan mäski sisälsi eniten fosforia, kaliumia, kalsiumia, magnesiumia ja rikkiä. Kokonaistyppipitoisuus oli myös korkea ja kasveille suoraan käyttökelpoista liukoista typpeä kokonaistypestä taas oli noin 0,6 %. Muiden ravinteiden pitoisuus mäskissä oli melko pieni. Mäski sisälsi runsaasti orgaanista ainesta, lisäksi sen kosteuspitoisuus oli melko korkea 74,8 %. Mäskin pH oli 5,3 eli mäski oli hieman hapanta ja johtoluku 2,6 10 x mS/cm.
Mäskiä tutkittiin maanparannusaineena (kuva 1) laajalla skaalalla neljänä kerranteena, tutkittavat pitoisuudet massa-%:na pakastetulla mäskillä (M-sarja) olivat 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, sekä tuoreella mäskillä 3 % ja 7 %, lisäksi säilöntäaineella (MS-sarja) käsitellyllä tuoreella mäskillä 5 % ja 10 %. Näiden lisäksi oli vertailuna kontrollisarja. Ruukut kalkittiin kalkitusoppaan mukaisesti sekä lannoitettiin Yaran lannoiteoppaan avulla. Viljeltävänä kasvina käytettiin westerwoldinraiheinää (1 itävä siemen/4 cm2). Kesän aikana ruukuista kerättiin kaksi satoa, jossa heinät leikattiin noin 2 cm korkeudelta ja sadot punnittiin ruukkukohtaisesti tuore- ja kuivapainon osalta.
Mäskin vaikutus sadonmäärään
Kokonaissadon tuorepainoa tarkasteltaessa taulukosta 2 huomataan, että paras sato saatiin sarjasta MS5 tämän lisäksi sarjoista M3 ja M5 saatiin suurempi sato kuin kontrollista. Mäskin yli 7 massa-%:n lisäys tuotti heikomman kokonaissadon kuin kontrollissa. Kerätyistä sadoista oli myös huomattavissa, että pienillä 3–10 massa-%:n mäskin pitoisuuksilla ensimmäinen sato oli suurempi, kuin toinen sato, kun taas mäskin suuremmilla 15–25 massa-%:n pitoisuuksilla toinen sato oli suurempi, kuin ensimmäinen sato.
Mäskillä toteutetun kasvatuskokeen maanäytteiden tulokset
Maanäytteiden tuloksia tarkasteltaessa taulukosta 3 nähdään, että mäskin lisäyksen myötä maaperä säilyi multavuudeltaan multamaana eli muokkauskerroksen orgaanisen aineksen pitoisuus oli 20–39,9 %. Maalajiltaan mäskin lisäyksen myötä maaperä säilyi multamaana/metsäsaraturpeena. Multamaata kuivaillaan kuohkeaksi, tummaksi ja hyväksi viljelysmaaksi ja metsäsaraturvetta kokonaistyppimäärältään korkeaksi.
pH ei juurikaan muuttunut mäskin lisäyksen myötä, ainoastaan suuremmilla mäskin lisäyksillä oli havaittavissa hyvin pientä pH:n laskua. pH oli kaikissa sarjoissa kasvien viljelyyn todetun optimaalisimman pH 6,0–6,5 tason alarajalla tai sen alapuolella. Viljavuudeltaan sarjojen pH:t oli kuitenkin multamaille hyvällä tai tyydyttävällä tasolla. Johtoluku kasvoi lähes kolminkertaiseksi mäskin 25 massa-%:n lisäyksellä verrattuna kontrolliin. Johtoluku kuvaa maan vesiliukoistensuolojen pitoisuutta, tavallisissa peltomaissa johtoluku on alle 2,5, kun taas yli 10 olevia johtoluvun lukuarvoja pidetään arveluttavan korkeina. Kasvatuskokeen kaikissa sarjoissa johtoluku oli yli 10.
Kationinvaihtokapasiteetti (KVK) kasvoi hieman mäskin lisäyksen myötä, kontrollin 33 cmol/kg:ssa 42 cmol/kg:ssa mäskin 25 massa-%:n lisäyksellä. Eloperäisillämailla tai savimailla KVK arvo voi olla 20–100 cmol/kg. KVK kuvaa maan ravinteikkuutta ja periaatteessa voidaan sanoa, että mitä korkeampi KVK arvo on, sitä ravinteikkaampaa maa on.
Pää- ja sivuravinteiden pitoisuuksia tarkasteltaessa huomataan liukoisen typen osalta laskua pienemmillä mäskin lisäyksillä (3–10 massa-%) ja kasvoi suuremmilla mäskin lisäyksillä (10–25 massa-%). Kaliumin ja fosforin osalta pitoisuudet sekä magnesium- ja rikkipitoisuus kasvoivat mäskin lisäyksen myötä. Kaliumpitoisuus vaihteli viljavuudeltaan huononlaisen ja tyydyttävän välillä, fosforin osalta viljavuus vaihteli välttävän ja hyvän välillä. Magnesiumpitoisuus sarjoissa oli viljavuudeltaan arveluttavan korkea, kun taas rikkipitoisuus oli joko korkea tai arveluttavan korkea. Kalsiumin pitoisuus ei juurikaan muuttunut mäskin lisäyksen myötä, pitoisuus laski hieman pienemmillä lisäyksillä (3–5 massa-%) ja kasvoi hieman suurimmilla lisäyksillä (20–25 massa-%). Myös kalsium pitoisuus oli viljavuudeltaan korkealla tasolla.
Hivenravinteista mangaanipitoisuus kasvoi hieman mäskin lisäyksen myötä. Viljauudeltaan mangaanipitoisuus vaihteli välttävän ja tyydyttävän välillä. Kuparin pitoisuus taas laski hieman mäskin lisäyksen myötä, viljavuudeltaan kuparipitoisuus oli tyydyttävällä ja hyvällä tasolla. Sinkin ja boorin pitoisuus ei taas juurikaan muuttunut mäskin lisäyksen myötä. Sinkin pitoisuus kasvoi hieman vasta yli 15 massa-%:n lisäyksillä. Sinkin kohdalla viljavuus oli kaikissa sarjoissa hyvällä tasolla ja boorin kohdalla viljavuus oli kaikissa sarjoissa välttävä. Natriumin kohdalla pitoisuus kasvoi myös hieman mäskin lisäyksen myötä, viljavuudeltaan natriumpitoisuudet vaihtelivat huonon ja huononlaisen välillä.
Mäskin soveltuvuus maanparannusaineeksi
Mäski asettaa oman haasteensa käsiteltäessä maanparannusaineena sen heikon säilyvyyden takia, mäskin omatessaan korkean kosteuspitoisuuden homehtuminen tapahtuu nopeasti. Sarjojen M3, M7, M15, M20, M25, MS5 ja MS10 ruukuissa havaittiin hometta kesän aikana, ainoastaan sarjat M5 ja M10 eivät homehtuneet. Tuore mäski homehtui ruukuissa kasvatuskokeen alussa kaikkein helpoiten, pakastetulla mäskillä homehtumista tapahtui ainoastaan suuremmissa pitoisuuksissa. Homehtuminen tulee välttää ennen mäskin soveltamista maanparannusaineena ja tähän voisi soveltua pakastaminen, kuivaaminen, kuumentaminen tai kompostointi.
Kokonaissadon perusteella paras sato saatiin sarjasta MS5 myös sarjoista M3 ja M5 saatiin suurempi sato kuin kontrollista. Mäskin optimaalisin pitoisuus maanparannusaineena olisi 3–5 massa-% multamaahan sekoitettuna. Tuoreessa mäskissä ravinteet olivat myös parhaiten saatavilla, sillä suurimmat sadot saatiin tuoreen mäskin sarjoista MS5 ja M3. Kerätyistä sadoista oli huomattavissa, että pienillä mäskin pitoisuuksilla 3–10 massa-% ensimmäinen sato oli suurempi, kuin toinen sato. Vastaavasti suuremmilla pitoisuuksilla 15–25 massa-% toinen sato oli suurempi, kuin ensimmäinen sato. Suuremmilla mäskin lisäyksillä ravinteet vapautuvat todennäköisesti hitaammin kasvien käyttöön materiaalin hajotessa hitaasti. Pienemmissä mäskin lisäyksissä hajoaminen saattoi tapahtua nopeammin ja ravinteet olivat näin nopeammin käytetty, jolloin toinen sato jäi pienemmäksi.
Maanäytteiden perusteella maalaji säilyi multamaana/metsäsaraturpeena, joten se todennäköisesti soveltuisi siten parhaiten kivennäismaille lisäämään maaperän orgaanista ainesta. pH ei juurikaan muuttunut mäskin lisäyksen myötä, ainoastaan suuremmilla mäskin lisäyksillä oli havaittavissa pientä pH:n laskua. Mäski onkin hieman hapanta (pH 5,3), joka suuremmilla lisäyksillä happamoitti maaperää. Tämän takia mäski soveltuu parhaiten pH:ltaan lähempänä neutraalia oleville maaperille tai mäskin pH:ta laskeva vaikutus tulisi huomioida hyvin kalkituksessa. Johtoluku oli kontrolli sarjassa 10,9 10 x mS/cm eli hieman yli arveluttavan korkean tason, mutta mäskin lisäyksen myötä johtoluku nousi M25 sarjassa jopa 28,8 10 x mS/cm. Mäski lisäsi siis maaperän vesiliukoisten suolojen pitoisuutta, tämä todennäköisesti liittyi ns. ”liikalannoitukseen”, sillä mäskin lisäyksen ja tähän yhdistetyn väkilannoitteen lisäyksen myötä maaperän liukoisen typen pitoisuus sekä rikkipitoisuus kasvoi reilusti. Liian korkea johtoluku voikin vaikeuttaa kasvien vedenottoa (Häkkinen, 2015). Mäski soveltuisi parhaiten kivennäismaille, joissa esimerkiksi typpipitoisuus ei yleensä ole niin korkea, kuin orgaanisilla maalajeilla.
Satojen kokonaispainoon peilaten optimaalisimman 3–5 massa-% mäskiä sisältäneiden maanäytteiden perusteella:
- Kaliumin, magnesiumin, fosforin, rikin pitoisuudet kasvoivat hieman mäskin lisäyksen myötä. Mäski sisältääkin eniten kyseisiä ravinteita, joten pitoisuudet kasvoivat pienilläkin lisäyksillä, näin ollen mäskillä voisi olla mahdollisesti lannoittava vaikutus näiden ravinteiden kohdalla.
- Liukoisen typen, kalsiumin, kuparin ja mangaanin pitoisuudet taas laskivat hieman mäskin 3–5 massa-%:n lisäyksen myötä.
- Mäski sisältää hivenaineista kuparia, mangaania, sinkkiä ja booria hyvin vähän, joten näiden kohdalla mäskillä ei ollut juurikaan pitoisuuksia lisäävää vaikutusta.
- Kaikkien ravinteiden kohdalla tulee huomioida, ettei ilman kasvinäytteitä, mäskin lannoittavasta vaikutuksesta ja kasvien kyvystä hyödyntää mäskin sisältämiä ravinteita voida tehdä suoria johtopäätöksiä.
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
Eero Häkkinen. 2015. Mullan valmistaminen. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/92581/Hakkinen_Eero.pdf;jsessionid=208F1239F692D07343C7F06C862A9A38?sequence=1
Viljavuuspalvelu. 2008. Viljavuustutkimuksen tulkinta peltoviljelyssä. https://ak.maanmittauslaitos.fi/sites/default/files/2024/Viljavuustutkimuksen%20tulkinta%20peltoviljelyssa%5B1%5D_1.pdf
Kirjoittajat:
Eevi Minkkinen, tutkimusinsinööri, eevi.minkkinen@savonia.fi
Maarit Janhunen, projektipäällikkö, tki-asiantuntija, maarit.janhunen@savonia.fi
Tiina Kemppainen, tekninen asiantuntija, tiina.kemppainen@savonia.fi
Miika Virtanen, projektiasiantuntija, miika.virtanen@savonia.fi