KiertoKasvu-hanke tukee vihreää siirtymää ja hiilineutraalin kiertotalouden toteutumista Pohjois-Savossa. Samalla parannetaan maakunnan yritysten kilpailukykyä ja tuodaan nopeasti muuttuvaan toimintaympäristöön kilpailuetua kiertotalousliiketoiminnan kasvattamisessa. Vihreä siirtymä tuo yrityksille haasteita, vaatimuksia ja mahdollisuuksia. Ympäröivä toimintaympäristö on rajussa muutoksessa ja sitä vauhdittaa Suomessa vallitseva energiamurros, Ukrainan sotatilanne ja kansalliset tavoitteet vihreässä siirtymässä. Kun yritysten toiminnan ympäristövaikutusten tietoisuutta lisätään, samalla mahdollistetaan kiertotalouden liiketoiminnan mahdollisuuksia.

Pohjois-Savossa maanparannusaineiden ja kierrätyslannoitevalmisteiden kehitystyö ja tuotanto on vielä vähäistä. Näiden edistäminen kaupallistamisen näkökulmasta lisää yritysten kiertotalousliiketoiminnan kehittämistä ja kasvattamista. Muuttunut maailmantilanne on aiheuttanut muutosvaikutuksia maatilojen kannattavuuteen lannoitteiden ja energian hinnan nousuina. Lannoitepulan osaratkaisuna voisi toimia teollisuuden sivuvirtojen tehokkaampi hyödyntäminen lannoitteena tai maanparannusaineena tukien samalla kiertotalouden ja ympäristöystävällisyyden näkökulmaa. KiertoKasvu-hankkeessa testattiin kaivosteollisuuden rikastushiekkaa (myöhemmin RKH) maanparannusaineena kontrolloiduissa olosuhteissa olosuhdehuoneessa sekä ulko-olosuhteissa kasvihuoneessa. Kyseinen testattava RKH ei sisältänyt haitta-aineita, omasi neutraloivan vaikutuksen ja sisälsi vielä joitakin pää- ja sivuravinteita. RKH:n soveltuvuutta maanparannusaineeksi testattiin kesän 2023 aikana kahdessa eri mittakaavassa, joista kasvihuone mittakaavaa alla oleva kuvasarja esittää.

Kiinakaalin ja ohran kasvatuskoe olosuhdehuoneessa

RKH:n fytotoksisuutta eli kasvien kasvua rajoittavia ominaisuuksia sekä soveltuvuutta maanparannusaineeksi testattiin standardin SFS-EN 16086-1 “Maanparannusaineet ja kasvualustat – Kasvivasteen määrittäminen – Osa 1: Kiinankaalin ruukkukasvatustesti” mukaisesti, pienemmässä mittakaavassa, säädellyissä olosuhteissa (22 ± 1 ºC, RH 43 %, valojakso 12 h) olosuhdehuoneessa. Testattavina kasveina kokeessa olivat kiinankaali ja ohra. Kokeessa käytettiin kolmea eri RKH-lisäystä, jotka olivat 25 tilavuus-%, 10 tilavuus-% ja 5 tilavuus-% sekä kontrolliruukkuja. Koe toteutettiin kolmella rinnakkaisella ruukulla. RKH sekoitettiin lannoittamattomaan ja kalkitsemattomaan luonnonturpeeseen, joka lannoitettiin ja kalkittiin itse standardin mukaisesti ja kontrolliruukkuihin käytettiin standardin mukaista valmiiksi lannoitettua sekä kalkittua puutarhaturvetta. Jokaiseen ruukkuun kylvettiin erikseen 20 kpl kiinakaalin ja ohran siemeniä. Kokeen aikana määritettiin siementen itävyys sekä kokeen lopuksi kiinankaalin sekä ohran tuorepainot.

RKH-lisäyksillä ei todettu olevan vaikutusta kiinankaalin tai ohran itävyyteen. Tuorepainoja tarkasteltaessa kuvasta 2 huomataan, että RKH-lisäykset edistivät selkeästi kasvien kasvua happamaan luonnonturpeeseen sekoitettuina. Kokeen aikana huomattiin myös, että RKH-lisäykset paransivat kasvualustan vedenpidätyskykyä. RKH:n hiekkamaisen rakenteen vuoksi, se voisikin näin toimia turvemaiden vedenpidätyskykyä parantavana maanparannusaineena.

Ulko-olosuhde kasvihuoneen kokeiden todentaminen

Kasvihuoneessa koeasettelu toteutettiin pohjoissavolaisen tilan multavalla, lievästi happamalla kivennäismaalla, jonka muokkauskerroksen orgaanisen aineksen pitoisuus oli 3–5,9 %. Maalaji valittiin kokeisiin siten, että se edustaisi Pohjois-Savossa yleistä maalajia sekä, että maan tiivistyminen olisi kokeissa mahdollisimman vähäistä. Koeasettelussa käytettiin neljää rinnakkaista ruukkua kontrollille sekä neljälle eri RKH:n seossuhteelle, jotka olivat 5, 10, 15 ja 20 massa-%. Seoksen annostelussa pyrittiin huomioimaan kasvin ominaisuudet, kasvukauden lämpötila sekä kasvin tarpeet lannoituksessa. Altakasteluruukkuihin maata annosteltiin 5 kg, joka kalkittiin dolomiitti-kalkkikivellä (annostelu laskettiin ylläpitokalkituksena). Lannoitus ruukkuihin toteutettiin Yaran Mila Y3 lannoitteella suosituksen mukaisesti (500 kg/ha) eli lannoitus toteutettiin, kuten peltomittakaavassa.

Viljelykasviksi valittiin westerwoldinraiheinä, jota viljellään Suomessa yksivuotisena rehukasvina. Se on viljelyominaisuuksiltaan vaatimaton, satoisa kasvi. Raiheinää suositellaan käytettäväksi laitumilla, täydennyskylvössä sekä kuivaheinänä. Kesän 2023 aikana kokeessa kerättiin kaksi satoa ja satojen määrät punnittiin ja kuivattiin. Kasvina raiheinä soveltui ulko-olosuhteissa toteutettuun kasvatuskokeeseen hyvin. Raiheinän tuorepainoja arvioitaessa (kuva 4) 5 massa-%:n RKH-lisäyksellä ei ollut vaikutusta sadon määrään, 10–15 massa-% lisäykset kasvattivat 1. sadon määrää 12–14 % mikä tarkoittaa 1,94 % – 4,14 % koko sadon määrästä. Vastaavasti 20 massa-% lisäys muutti kasvuolosuhteita liikaa ja sadon määrä väheni jopa 21 % ensimmäisen sadon kohdalla ja 10 % koko sadon määrää arvioiden. Jonka vuoksi voitiin todeta, että 20 massa-%:n RKH-lisäys muutti kivennäismaahan sekoitettuna kasvuolosuhteita kasveille epäsuotuisaan suuntaan. Tuloksista huomataan myös, että ensimmäinen sato oli selkeästi ulko-olosuhteissa suurempi kuin toinen. Kokeissa mallinnettiin pelto-olosuhteita, mutta alkulannoitus ei ole ollut riittävä koko kasvukautta ajatellen, joka selitti satojen välisen eron.

Sadonkorjuiden jälkeen ruukuista otettiin maakairalla maanäytteet ja tuloksista arvioitiin RKH:n vaikutusta kasvualustaan sekä sen soveltuvuutta maanparananusaineena. Tulokset ovat esitettynä alla olevassa taulukossa 1. Maalaji oli kontrollissa sekä kaikissa eri RKH-käsittelyissä kasvatuskokeen jälkeen hienoa hiekkaa. Multavuudeltaan kontrolli oli multava ja eri RKH-käsittelyt vähämultaisia. Johtolukua vaihteli välillä 0,6–1,9 10 mS/cm välillä, kasvaen tasaisesti RKH-pitoisuuden lisääntyessä. Kationinvaihtokapasiteetti (KVK) kasvoi RKH-pitoisuuden lisääntyessä, vaihteluvälin ollessa kontrollin ja eri RKH-käsittelyiden välillä 4–39 cmol/kg. pH kasvoi RKH-pitoisuuden lisääntyessä, vaihteluvälin ollessa kontrollissa ja eri käsittelyissä 6,2–7,7. Viljavuudeltaan kontrollin pH 6,2 oli hyvä, käsittelyn 5RKH pH 7 korkea ja käsittelyiden 10RKH, 15RKH sekä 20RKH pH:t arveluttavan korkeat.

Kalsiumpitoisuus vaihteli kontrollin ja eri käsittelyiden välillä 530–7 300 mg/l, kasvaen RKH-pitoisuuden lisääntyessä aina arveluttavan korkealle. Fosforipitoisuus vaihteli välillä 5,7–8,3 mg/l, kasvaen hieman RKH-pitoisuuden lisääntyessä, poikkeuksena käsittely 5RKH, jossa se oli pienempi kuin kontrollissa. Viljavuudeltaan fosforipitoisuudet kontrollissa ja käsittelyissä 10RKH, 15RKH sekä 20RKH olivat välttävät ja käsittelyssä 5RKH huononlainen. Kaliumpitoisuus vaihteli 27–97 mg/l välillä, kasvaen RKH-pitoisuuden lisääntyessä. Viljavuudeltaan kaliumpitoisuus oli kontrollissa huono ja eri RKH-käsittelyissä tyydyttävä. Magnesiumpitoisuus vaihteli välillä 69–160 mg/l, kasvaen RKH-pitoisuuden lisääntyessä. Viljavuudeltaan kontrollin magnesiumpitoisuus 69 mg/l oli huononlainen, käsittelyn 5RKH magnesiumpitoisuus 97 mg/l välttävä ja käsittelyiden 10RKH, 15RKH sekä 20RKH magnesiumpitoisuudet tyydyttävät. Natrium- ja rikkipitoisuuteen ei ollut RKH-lisäyksellä vaikutusta.

Johtopäätöksenä maa-analyyseistä voidaan todeta, että maalaji säilyi RKH-lisäysten myötä hienona hiekkana, joka kuuluu karkeisiin kivennäismaihin. Hieno hiekka on maalaji, jossa 0,2–0,6 mm kokoiset rakeet ovat vallitsevia. Multavuus taas kuvastaa maan orgaanisen aineksen pitoisuutta, joka väheni kontrollin multavasta vähämultaiseksi RKH-lisäyksen myötä. Tämä tarkoittaa, että maan muokkauskerroksen orgaanisen aineksen pitoisuus oli alle 3 %. RHK sisältää hyvin vähän orgaanista ainesta, tämän vuoksi RKH soveltuisi luultavasti parhaiten paljon orgaanista ainesta sisältävien maiden maan rakennetta parantavaan maanparannustarkoitukseen.

Johtoluku kuvaa maan vesiliukoisten suolojen pitoisuutta, tarkoittaen mitä korkeampi maan johtoluku on, sitä korkeampi on maan vesiliukoisten suolojen pitoisuus. RKH-lisäys nosti maan johtolukua jonkin verran, mutta jopa 20 massa-%:n RKH-lisäyksellä johtoluku vastasi tavallisissa peltomaissa olevaa johtolukua. Kationinvaihtokapasiteettiin taas vaikuttavat maan pH sekä maalaji ja multavuus. Karkeiden kivennäismaiden KVK yleensä > 10 cmol/kg. Savimailla tai eloperäisillä mailla KVK arvo voi usein olla 20–100 cmol/kg. Kationinvaihtokapasiteetti kuvaa maan ravinteikkuutta, mitä korkeampi KVK arvo on, sitä ravinteikkaampaa maa on. KVK arvoa voidaan kasvattaa maan pH:ta nostamalla. RKH lisäys nosti selkeästi maan KVK arvoa, tämä todennäköisesti johtuu RKH:n pH:ta nostavasta vaikutuksesta, sillä tällöin savi-humuskompleksi voi sitoa ja vapauttaa enemmän ravinteita näin lisäten maan viljavuutta.

Maan pH:n osalta kasvien viljelyyn sopii parhaiten pH 6,0–6,5, jolloin eri ravinteet ovat todettu olevan hyvin kasvien käytettävissä. 5 massa-%:n RKH-lisäys nosti maan pH:n korkeaksi (pH 7) ja 10, 15 ja 20 massa-%:n lisäyksen myötä pH nousi arveluttavan korkeaksi (pH 7,6–7,7). RKH:n emäksisyyden ja sen maaperän pH:ta nostavan ominaisuuden myötä, se voisi soveltua parhaiten eloperäisille, paljon orgaanista ainesta sisältäville, luonnostaan happamille maalajeille maanparannustarkoitukseen, jolloin esimerkiksi kalkin tarve kyseisillä maalajeilla pienenisi.

Pääravinteiden osalta RKH-lisäys paransi maaperän kalsium-, kalium- ja magnesiumpitoisuutta, sillä se sisältää kyseisiä ravinteita, kalsiumia 7,4 %, kaliumia 6,9 % ja magnesiumia 11 %. RKH:lla voisi siis olla maanrakennetta parantavan vaikutuksen lisäksi lannoittava vaikutus maanparannusaineena. Mahdollinen lannoittava vaikutus tulisi kuitenkin varmistaa kasvinäyttein. Fosfori-, natrium- ja rikkipitoisuuteen RKH-lisäyksillä ei ollut juurikaan vaikutusta, sillä RKH sisältää kyseisiä ravinteita hyvin vähän (> 1 %).

Peltokokeilla kohti kenttäpilotointia

Tulevana kesänä 2024 RKH:n testausta jatketaan kenttäkokein pelto-olosuhteissa. Peltokokeen tavoitteena on jatkotutkia RKH:n vaikutuksia kasvien kasvuun todellisissa käyttöolosuhteissa useamman koeruudun verran. Peltokoe mahdollistaa kasvatuskokeissa 10 massa-% ja 15 massa-% laajamittaisemman testaamisen siten, että kasvimassaa saadaan tuotettua riittävästi ja näin myös kasvinäytteiden tutkiminen mahdollistuu. Peltokokein voidaan siis arvioida kasvin kykyä hyödyntää RHK:n sisältämiä ravinteita ja hivenaineita. Peltokokeiden etenemisestä voit seurata sosiaalisen median kanaviemme kautta: Instagram, Facebook ja LinkedIn.

Lue lisää rikastushiekan soveltuvuudesta maanparannusaineeksi KiertoKasvu-hankkeessa toteutetusta Pro gradu -tutkielmasta: http://urn.fi/urn:nbn:fi:uef-20240065

Saat myös tiedot KiertoKasvun, sekä vahvuusalamme muiden hankkeiden tapahtumista sähköpostiisi liittymällä bio- ja kiertotalouden sähköpostilistalle: https://uutiskirje.savonia.fi/

Kirjoittajat:

Maarit Janhunen, tki-asiantuntija, Projektipäällikkö, maarit.janhunen@savonia.fi

Eevi Minkkinen, tutkimusinsinööri, eevi.minkkinen@savonia.fi

Miika Virtanen, projektiasiantuntija, miika.virtanen@savonia.fi