Typen ainevirrat ja peltotase kierrätyslannoitetun kauran (Avena sativa L.) viljelyssä | Nitrogen flows and nitrogen field balance of oat (Avena sativa L.) fertilized with recycled fertilizers

Nykymuotoinen ruokajärjestelmä tuottaa merkittävän osuuden globaaleista kasvihuonekaasupäästöistä ja aiheuttaa myös muita laajoja negatiivisia ympäristövaikutuksia. Yksi keino negatiivisten ympäristövaikutusten hillitsemiseen on kierrätyslannoitteiden käyttö. Kierrätyslannoitteiden ominaisuuksissa on kuitenkin huomattavaa vaihtelua, mikä vaikuttaa niiden ravinteiden käyttökelpoisuuteen kasveille ja käyttäytymiseen peltomaassa: tämän vuoksi niiden käyttö vaatii ymmärrystä paitsi lannoitteen ominaisuuksista, myös ravinteiden, etenkin typen, käyttäytymisestä peltomaassa. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, miten erilaisista lähteistä peräisin olevat kierrätyslannoit- teet vaikuttavat typen ainevirtoihin ja peltotaseeseen kauran viljelyssä. Tutkimuksen aineistona käy- tettiin HYKERRYS-hankkeen (2016-2019) kenttäkokeen kaurakoejäsentä kasvukaudella 2017. Tutkittavat käsittelyt olivat ammoniumsulfaatilla, lihaluujauhopelletillä, matokompostilla ja biokaasulai- toksen mädätysjäännöksellä lannoitetut käsittelyt, joita vertailtiin lannoittamattomaan ja väkilannoitettuun käsittelyyn. Kenttäkokeesta kerätyistä näytteistä määritettiin jyväsadon ja maanpäällisen kasvuston sisältämä typpimäärä. Kylvösiemenen ja kauran juuriston sisältämän typen, typen laskeuman ja typen kaasumaisten päästöjen määrät määritettiin laskennallisesti. Tulokset koottiin käsittelykohtaisiksi ainevirtamalleiksi, ja niiden pohjalta laskettiin typen peltotaseet eri käsittelyille. Typen määrä jyväsadossa vaihteli tutkimuksessa välillä 78-143 kg N / ha. Väkilannoitetun kontrollin typpisato oli merkitsevästi suurempi kuin lannoittamattoman tai matokompostilla lannoitetun käsittelyn, mutta muut kierrätyslannoituskäsittelyt eivät eronneet merkitsevästi väkilannoitetusta käsittelystä. Koko kaurakasvuston sisältämän typen määrä vaihteli välillä 121-361 kg N / ha. Kasvuston typenkin osalta vain lannoittamaton ja matokompostilla lannoitettu käsittely olivat merkitsevästi väki- lannoitettua pienempiä. Typen peltotase oli lannoittamattomalla käsittelyllä -73, ammoniumsulfaattikäsittelyllä 7, lihaluujauhokäsittelyllä -59, matokompostikäsittelyllä -48, mädätysjäännöskäsittelyllä - 30 ja väkilannoitetulla käsittelyllä -18 kg N / ha / a. Lannoittamattoman käsittelyn tase oli merkitsevästi pienempi kuin väkilannoitetun, mutta kierrätyslannoitekäsittelyiden taseet eivät eronneet merkitsevästi väkilannoitetusta. Typen ainevirrat maakasvustosysteemissä ja siitä ulos eivät riipu pelkästään käytetyn lannoitetypen määrästä, vaan vaihtelevat erityyppisten lannoitteiden välillä. Eroja on paitsi kierrätettyjen ja väkilannoitteiden välillä, myös eri kierrätyslannoitteiden kesken. Tämän tutkimuksen perusteella kierrätyslannoitus ei nosta typen peltotasetta verrattuna väkilannoitukseen.

Current food system produces significant share of global greenhouse gas emissions, in addition to causing other negative environmental impacts. One option for reducing these negative impacts is to use recycled fertilizers: however, the vastly varying properties of different recycled fertilizers affect the utilization of nutrients by plants, as well as the nutrients’ behaviour in soil. The proper use of recycled fertilizers requires understanding about the functioning of nutrients - especially nitrogen - in soil, in addition to knowledge about the properties of the fertilizer. The aim of this thesis was to study how different kinds of recycled fertilizers affect the flows of ni- trogen and nitrogen field balance in oat cultivation. The data was collected from HYKERRYS- project’s (2016-2019) field experiment in growing season 2017. Fertilizer treatments included in the study were ammonium sulphate (AS), meat and bone meal pellet (MB), vermicompost (VC) and biogas digestate (BD), while unfertilized (NF) and chemically fertilized (CF) treatments served as controls. Nitrogen contents of the grain yield and straw were determined from samples collected from the field experiment. Other nitrogen flows were estimated based on literature and existing models. Based on the results, nitrogen flow models and field balances were developed for each treatment. The oat grain yield contained between 78 and 143 kg N/ha. The nitrogen yield in the CF treatment was significantly greater than in NF or VC treatment, but other treatments did not differ significantly from the CF treatment. The nitrogen content of the whole oat crop (including straw and roots) was between 121 and 361 kg N/ha: the N contents of NF and VC treatments were significantly smaller than in the CF treatment. The nitrogen field balance was -73 for NF, 7 for AS, -59 for MB, -48 for VC, -30 for BD and -18 kg N/ha/a for CF treatment. The field balance of the NF treatment was sig- nificantly lower than in CF treatment, but the field balances of the recycled fertilizer treatments did not differ significantly from the CF treatment. The nitrogen flows in soil-plant system do not only depend on the amount of nitrogen fertilization, but also differ depending on the type and properties of the fertilizer. There are differences between the chemical and recycled fertilizers, but also amongst the recycled fertilizers. In this study, the use of recycled fertilizers did not increase the nitrogen field balance.