Orgaanisten lannoitevalmisteiden vaikutus kasvien kasvuun - testimenetelmät

Orgaaniset lannoitteet, maanparannusaineet ja kasvien kasvua edistävät lannoitevalmisteet (biostimulantit) ovat kasveille potentiaalisia ravinnelähteitä ja niiden tavoitteena on lisätä kasvien kasvua. Mielenkiinto näihin lannoitevalmisteisiin on kasvanut viime vuosina, koska epäorgaanisten lannoitteiden ja satotuotteiden hintavaihtelut ovat lisääntyneet. Suomen lannoitevalmistelaki velvoittaa lannoitevalmisteelle markkinointilupaa hakevan tahon määrittelemään lannoitevalmisteen biologisen ja kemiallisen koostumuksen, menetelmät ominaisuuksien mittaamiseen ja antamaan ohjeet turvallisesta käytöstä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli valita ja kehittää menetelmiä, joilla orgaanisten lannoitevalmisteiden typen ja fosforin käyttökelpoisuutta kasveille voidaan arvioida, ja joilla voidaan määrittää kasvin kasvua edistävien lannoitevalmisteiden koostumusta ja kasvuvaikutusta. Liukoisen typen käyttökelpoisuus kasville sekä riski huuhtoutua pystytään kuvaamaan riittävän tarkasti vesiuutoilla. 1:5 ja 1:60 vesiuutoista analysoidaan ammonium-, nitraatti- ja orgaaninen typpi. Jos liukoisen orgaanisen typen määrä on suuri, orgaanisen typen vapautumisnopeus on syytä määrittää. Orgaanisen typen vapautumisen kuvaamiseen voidaan käyttää ISO 14238-standardin mukaista lannoitevalmisteen inkubaatiota maan kanssa. Maasta määritetään epäorgaanisen typen pitoisuuden muutokset, jolloin havaitaan lannoitevalmisteen hajoamisen vaikutus maan epäorgaanisen typen määrään. Fosforimääritysten osalta vesiliukoinen fosfori sekä 1:5 että 1:60 uutoista kuvaa vain helposti käyttökelpoista ja samalla huuhtoutumiselle alttiina olevaa osaa fosforista. Kasveille käyttökelpoisen fosforin arviointiin suosittelemme Hedleyn fraktiointia, joka perustuu perättäisiin uuttoihin vedellä, natriumbikarbonaatilla, natriumhydroksidilla ja suolahapolla. Astia- ja kenttäkokeet ovat toisinaan välttämättömiä, jotta lannoitevalmisteen typen ja fosforin käyttökelpoisuus voidaan määrittää. Orgaanisten lannoitevalmisteiden biologisten vaikutusten selvittämiseen on tarpeen käyttää useita erilaisia testejä. Mikrobivalmisteiden mikrobiologisen laadun ja koostumuksen tutkimiseen soveltuvat useat molekyylibiologiset analyysimenetelmät. Kasvin kasvua yleisesti edistäviä biologisia ominaisuuksia voidaan kartoittaa erilaisilla mikrobien kasvuun tai aktiivisuuteen perustuvilla mikrobitesteillä. Tällaisia ovat esimerkiksi testit, jotka kuvaavat orgaanisen lannoitevalmisteen stabiilisuutta mikrobiaktiivisuuden mittaamisen avulla tai lannoitevalmisteiden vaikutusta yleiseen tautien tukahduttamiskykyyn eli tautisuppressiivisuuteen. Tuotteiden fytotoksisuutta voidaan selvittää kasvatushuoneissa toteutettavien noin kuukauden pituisten astiakokeiden eli kasvibiotestien avulla. Biotestien avulla voidaan myös osoittaa kasvien kasvun edistymistä muihin tuotteisiin tai kontrolliin verrattuna. Biologisten vaikutusten testimenetelmiä voidaan hyödyntää myös pidempikestoisissa astia- ja kenttäkokeissa.

Organic fertilisers, soil improvers and plant growth promoting substances are a potential source of nutrients and enhanced growth for agricultural crops. Interest for these fertiliser products has increased due to the recent variation in costs of inorganic fertilisers and values of crop products. The Finnish law of fertiliser products orders that the applicant of new fertiliser product must define its chemical and biological composition, methods to analyse the main properties and the instructions for safe use. The objective of this project was to select and develop methods that can estimate nitrogen and phosphorus availability from organic fertiliser products to agricultural crops, and that can determine biological composition and the growth enhancing effect of plant growth promoting fertiliser products. For the determination of biological composition, methods from microbiology and molecular biology were tested with sample products. Growth promoting effect was tested with laboratory and pot experiments. Water soluble nitrogen estimates reasonably well both plant availability and risk of leaching from organic fertiliser products. When all fractions, ammonium, nitrate and organic nitrogen are determined from the water extract both from 1:5 and 1:60 extraction rates, the nitrogen availability is well evaluated. When proportion of organic nitrogen is high, the nitrogen mineralization test is needed to evaluate the effect of decomposition on soil inorganic nitrogen concentrations. Regarding phosphorus, 1:5 and 1:60 water extraction dissolve little phosphorus and the phosphorus concentration shows only the potential of P leaching. In order to evaluate phosphorus availability for the plant, Hedley fractionation with sequential extractions is recommended. Both pot and field experiments are occasionally necessary to understand nitrogen and phosphorous availability for the plants from the organic fertiliser products. Several different methods are needed to test biological impacts of organic fertiliser products. Moleculat biological methods are suitable for analyzing microbiological quality and composition of microbial products. Biological components of plant growth promotion can be surveyed by different microbiological tests based on growth or activity of microorganisms. Such tests are for example the stability tests based on microbial activity measurements or the impact of fertiliser products on general disease suppressiveness. Phytotoxicity of organic fertiliser products can be studied with one month long plant biotests carried out in greenhouses or growth chambers. Plant biotests can be used to show the growth promotion, as well, compared to some other products or control. It is possible to apply the test methods for biological impacts with longer term pot experiments or field trials.