University of Oulu

Ruokohelpiviljelyn optimointi suopohjilla : turvetuotantoalueiden geologisen ympäristön, pohjaturpeen sekä kierrätyslannoitteiden käytön vaikutus ruokohelpin käyttämiin alkuaineisiin ja satoon

Saved in:
Author: Parviainen, Timo
Organizations: University of Oulu, Faculty of Science, Department of Geosciences
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 4.9 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789514284588
Language: Finnish
Published: 2007
Publish Date: 2007-05-15
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Esitetään Oulun yliopiston luonnontieteellisen tiedekunnan suostumuksella julkisesti tarkastettavaksi Linnanmaalla luentosalissa GO101, 25. toukokuuta 2007 klo 12.00
Reviewer: Docent Harry Uosukainen
Professor Harri Vasander
Description:

Abstract

There are various after-use options on the cut-away peatlands, depending on the characteristics of the soil. If the soil is devoid of rock, cultivation of reed canary grass is a profitable after-use option. The aim of this study was to determine how characteristics of peat, peatland surroundings and fertilizers influence the element uptake of reed canary grass.

In the present investigation the peat production areas of Luesuo, Piipsanneva and Jouttenisenneva were selected as study areas. A comprehensive sampling programme was carried out in each of the study areas. In addition, two experimental areas for cultivation of reed canary grass were established in Luesuo and Hankilanneva between 2004 and 2005.

The results obtained indicate that all study areas were suitable for cultivating reed canary grass, but fertilizers must be added to make up nutrient deficiencies. The study areas were very clean from heavy metals. The results also suggest that the characteristics of peat or surroundings of peatland do not influence the nutrient level of peat significantly, considering the cultivation of reed canary grass. The large geochemical provinces have a smaller impact on nutrient and heavy metal levels in the peat on the peat cut-away areas compared to smaller geochemical units. Heavy metal content in the peat and in the mineral soil under the peat seems to correlate. Reed canary grass does not uptake heavy metals from the cultivation media effectively.

Liming slag was better for liming in cultivation of reed canary grass than ash. Although ash has large amounts usable nutrients, especially potassium, it did not raise the heavy metal content in peat to harmful levels, it can therefore be used in the cultivation of reed canary grass.

Stock fertilized fur animal manure compost produced almost as much biomass as optimized artificial fertilizers. After the correction of nutrient deficiencies, compost is suitable for the cultivation of reed canary grass in peatlands. Because the total nutrient levels are high in compost, its fertilizer effect lasts longer than in artificial fertilizers, where nutrients are all in a dissolved form.

Already in the first growing season the cultivation of reed canary grass changed the cut-away peatland from a carbon source to a carbon sink. In this respect, the reed canary grass cultivation can be used to produce bioenergy to replace fossil fuels in accordance with the goals of Kyoto Protocol.


Tiivistelmä

Turvetuotannosta vapautuneella suopohjalla toteutetaan erilaisia jälkikäyttötapoja riippuen suopohjan ominaisuuksista. Jos suopohja on kohtuullisen kivetöntä, ruokohelpiviljely on kannattavaa. Viljelty ruokohelpi poltetaan turpeen tai hakkeen seassa. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää miten pohjaturpeen ja suopohjan ympäristöalueiden ominaisuudet sekä viljelyyn käytetyt lannoite- ja kalkitusaineet vaikuttavat ruokohelpin käyttämiin ravinteisiin.

Ruokohelpiviljelyn lannoituskustannukset ovat suuret, joten suopohjan luontainen ravinnetila kannattaa huomioida lannoitusta suunniteltaessa. Suopohjan ravinnetila saadaan selville laatimalla alueelle viljavuusanalyysi. Kyseisen analyysin yhteydessä on hyödyllistä tehdä myös raskasmetallianalyysit, jotta viljelykäyttöön tulevan suopohjan puhtaudesta voidaan varmistua.

Tutkimuksen kohdealueiksi valittiin Luesuon, Piipsannevan ja Jouttenisennevan turvetuotantoalueet. Lisäksi tutkimusta varten perustettiin ruokohelpin viljelykoealueet Luesuolle ja Hankilannevalle vuosina 2004 ja 2005. Tutkimusalueilla suoritettiin kattava näytteenotto. Näytteistä analysoitiin tärkeimmät kasviravinteet sekä joukko raskasmetalleja. Tulosten perusteella tutkimusalueille laadittiin viljavuusluokittelu. Tutkimusalueet soveltuvat hyvin ruokohelpiviljelyyn, mutta ravinnepuutokset tulee korjata lannoituksella käytettäen suopohjille suositeltua lannoitusta. Tutkimusalueet osoittautuivat puhtaiksi raskasmetalleista.

Tutkimuksen kohteina olleiden suopohjien liukoisen kaliumin ja fosforin pitoisuudet olivat hyvin alhaisia, eivätkä turpeen tai ympäristön ominaisuudet vaikuttaneet niiden pitoisuuksiin ruokohelpiviljelyn kannalta merkittävästi. Liukoisen magnesiumin ja kalsiumin pitoisuudet sen sijaan vaihtelivat tutkituilla suopohjilla kohtuullisen paljon riippuen turpeen ominaisuuksista. Geokemiallisella provinssilla ei todettu olevan niin suurta merkitystä suopohjien lopputurpeiden alkuainepitoisuuksiin kuin pienemmillä geokemiallisilla yksiköillä. Tutkittujen suopohjien turpeen ja sen alla olevan kivennäismaan raskasmetallipitoisuudet korreloivat keskenään.

Tutkimustulosten mukaan kasvualustan raskasmetallit eivät siirry tehokkaasti ruokohelpiin. Poikkeuksena olivat sinkin ja molybdeenin pitoisuudet, joita ruokohelpissä esiintyi korkeampina pitoisuuksina kuin kasvualustassa. Haitallisten raskasmetallien pitoisuudet olivat huomattavasti alhaisempia ruokohelpissä kuin kasvualustassa. Ruokohelpi sisälsi raskasmetalleja erittäin pieninä pitoisuuksina, joten viimeisen kasvukuukauden muutokset olivat vaikeasti tulkittavissa. Näyttää kuitenkin siltä, että ruokohelpi siirtää ainakin osan kuparista, sinkistä ja molybdeenistä juuristoonsa talven ajaksi.

Suoritettujen lannoituskokeiden perusteella teräskuona soveltuu voimalaitostuhkaa paremmin turvekentän kalkitukseen ruokohelpiviljelyssä. Voimalaitostuhka sisältää kuitenkin huomattavia määriä hyödynnettäviä ravinteita, etenkin kaliumia. Tutkimuksessa havaittiin, ettei voimalaitostuhka lisännyt edes ylisuurina annoksina kasvualustan raskasmetallipitoisuuksia haitallisesti, joten sitä voidaan käyttää ruokohelpiviljelyssä.

Varastolannoitetulla kompostilla saavutettiin lähes yhtä hyvä ruokohelpisato kuin optimoidulla mineraalilannoitteella. Näin ollen turkislantakompostia voidaan ravinnekorjausten jälkeen käyttää mainiosti ruokohelpiviljelyyn. Kompostin ravinnevaikutus on myös suurten kokonaisravinnepitoisuuksien vuoksi pidempi kuin mineraalilannoitteilla. Fosforin varastolannoitus turkislantakompostilla onnistui ensimmäisen kasvukauden perusteella hyvin.

Tutkimuksessa todettiin, että jo ensimmäisenä kasvukautena ruokohelpiviljelyllä saadaan muutettua hiililähteenä toimiva entinen turvetuotantoalue hiilinieluksi. Ruokohelpiviljelyllä tuotetulla bioenergialla voidaan lisäksi korvata fossiilisia polttoaineita Kioton ympäristösopimuksen tavoitteiden mukaisesti.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium
ISSN-E: 1796-220X
ISBN: 978-951-42-8458-8
ISBN Print: 978-951-42-8456-4
Issue: 485
Subjects:
ash
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.