Runsashiilisten kierrätysravinnevalmisteiden vaikutus savimaan hiilipitoisuuteen, vedenpidätyskykyyn ja maamurujen vedenkestävyyteen
| Title: | Runsashiilisten kierrätysravinnevalmisteiden vaikutus savimaan hiilipitoisuuteen, vedenpidätyskykyyn ja maamurujen vedenkestävyyteen |
| Author(s): | Pietiläinen, Karoliina |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry |
| Degree program: | Master 's Programme in Agricultural Sciences |
| Specialisation: | Environmental soil science |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2022 |
| Abstract: |
Peltomaiden hiilipitoisuuden laskusta on raportoitu niin Suomessa kuin globaalistikin ja samaan aikaan myös maan laadun heikentyminen on nostettu esille yhtenä merkittävänä ruoantuotannon uhkana. Maan hiilipitoisuuden lisääminen esimerkiksi runsashiilisillä lannoitevalmisteilla voi edistää maan vesitaloutta ja maan rakenteen kestävyyttä sekä lisätä maan hiilivarastoja.
Opinnäytteen tavoitteena oli selvittää lisääkö erityyppisten kierrätysravinnevalmisteiden (ravinnekuitu, nestelannoite, lihaluujauho, biohiilikomposti) käyttö neljän vuoden aikana (2016–2019) maan hiilipitoisuutta, vedenpidätyskykyä ja maamurujen vedenkestävyyttä verrattuna kivennäislannoitettuun ja lannoittamattomaan maahan. Tutkimuksen aineisto kerättiin HYKERRYS-hankkeen kenttäkokeesta vuonna 2019. Maan kokonaishiilipitoisuuden määritystä varten hyödynnettiin hankkeen valmista dataa, mikä oli kerätty kunakin vuonna sadonkorjuun jälkeen pintamaasta (maakerros 0-20 cm). Kokonaishiilipitoisuus oli määritetty vuosina 2016–2018 Variomax CN-analysaattorilla ja vuonna 2019 LECO CN-analysaattorilla. Vedenpidätyskuvaaja määritettiin alipainemenetelmällä hiekkapedillä (pF 1,5, 1,8 ja 2,0) sekä ylipainemenetelmällä painekattilassa (pF 2,7, 3,4 ja 4,2) käyttäen pintamaasta sadonkorjuun jälkeen otettuja rakenteellisia tai rikottuja (pF 4,2) maanäytteitä. Vedenkestävien murujen osuus määritettiin märkäseulonnalla murukoolle 2–5 mm. Tätä ennen näytteet kuivaseulottiin murukokoluokkiin > 5 mm, 2–5 mm ja < 2 mm.
Ravinnekuitukäsittelyssä maan hiilipitoisuus oli 2019 tilastollisesti merkitsevästi noin 0,5 %-yksikköä korkeampi (p < 0,05) kuin mineraalilannoitekäsittelyssä. Eri käsittelyissä maahan lisätyn hiilimäärän ja maan hiilipitoisuuden välinen tilastollisesti merkitsevä regressio tuki käsitystä, että myös muissa käsittelyissä lisätyt (ravinnekuitukäsittelyä vähäisemmät) hiilimäärät kasvattivat maan hiilipitoisuutta, vaikkakaan muiden käsittelykeskiarvojen välillä tilastollisesti merkitseviä eroja ei voitu havaita. Yksikään käsittely ei edistänyt tilastollisesti merkitsevästi maan vedenpidätyskykyä tai vedenkestävien murujen osuutta (p > 0,05).
Tämän opinnäytteen tulosten perusteella yli 22 000 kg ha-1 (8000 kg C ha-1) ravinnekuitulisäys (kuiva-ainetta) neljän vuoden aikana riittää nostamaan merkitsevästi runsasmultaisen hietasavimaan hiilipitoisuutta, mutta murujen vedenkestävyyteen tai vedenpidätysominaisuuksiin lisäysmäärä ei vaikuta.
Declining trend of carbon content in croplands has been reported in Finland as well as globally and at the same time soil degradation has risen to a significant threat for food production. Increasing soil carbon content for example with carbon rich fertilizers may improve soil water retention properties, soil structure, and increase soil carbon sink.
The aim of this thesis was to study if the usage of carbon-rich fertilizers (pulp mill sludge, liquid vinasse, bone meal and biowaste compost with biochar) increase soil carbon content, soil water retention and water stable aggregates compared to usage of inorganic fertilizers or unfertilized control in a four-year time period (2016-2019). Material for water retention curve and water stable aggregate measurements was collected in HYKERRYS-project field experiment after harvest in august 2019. Existing data were utilized for determination of soil total carbon content, which had been collected every year after harvest in the topsoil (0-20 cm). The total carbon content was determined with Variomax CN-analyser in 2016-2018 and with LECO CN-analyzer in 2019. Water retention curve was determined by underpressure method in sandbox (for pF 1,5, 1,8 and 2,0) and overpressure method in pressure plate extractor (for pF 2,7, 3,4 ja 4,2) using undisturbed and disturbed (pF 4,2) soil samples collected in topsoil. Water-stability of aggregates was determined with wet sieving method for aggregate size fraction 2-5 mm. Before wet sieving, samples were dry sieved on fraction classes > 5 mm, 2-5 mm and < 2 mm.
Soil carbon content (soil C) in the composted pulp mill sludge treatment was by +0,5 % statistically significant (p < 0,05) higher than that in the mineral fertilizer treatment in 2019. Statistically significant regression between added C and measured soil C content supported the view that added C increased soil C contents also in other treatments even if no significant differences between these treatments were detected. None of the treatments significantly improved the water retention or water stable aggregates (p > 0,05).
The results of this thesis indicated that adding composted pulp mill sludge over 22 000 kg DM ha 1 (8000 kg C ha-1) in four years is enough to significantly raise the carbon content of a humic clay loam soil, but it is not enough to improve soil water retention properties or the water stability of soil aggregates.
|
| Keyword(s): | HYKERRYS2-hanke kierrätysravinteet maamurujen vedenkestävyys maan vedenpidätyskyky maan hiilensidonta maaperän hiili |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| PietilainenKaro ... vedenkestävyyteen2022.pdf | 1.020Mb |