|
Hankkeen tavoitteena oli pellonkäyttökategorioiden â?Hoidettu viljelemätön peltoâ?, viherkesanto ja suojavyöhyke osalta selvittää: a) minkä suuruinen ja -laatuinen biomassa ao. pelloille muodostuu voimassa olevilla hoito-ohjeistuksilla, b) arvioida korjuukustannukset tehokkaimmilla korjuumenetelmillä, c) arvioida sadon korjuun vaikutukset ravinnevirtoihin ja huuhtoutumisriskeihin, d) arvioida ao. peltojen merkitystä kasvilajiston monimuotoisuudelle ja ekosysteemipalveluille, e) tuottaa ehdotuksia hoito-ohjeistukseksi mahdollisimman tehokasta biomassan tuotantoa varten siten, että samalla saavutetaan ao. ohjelmille asetetut muut tavoitteet. Maatiloilta haettiin kasvustonäytteitä eteläiseltä otanta-alueelta (Jokioisten ympäristö) ja pohjoiselta otanta-alueelta (Sotkamon ympäristö) vuosina 2010-2012 yhteensä 215 kpl. Kasvustonäytteet otettiiin heinäkuun loppupuolen ja syyskuun alun välisenä aikana. Hehtaarisadon määrä vaihteli eri lohkoilla voimakkaasti. Niitetyn biomassan määrä vaihteli välillä 1 300-10 300 kg kuiva-ainetta ha-1. Keskisadot olivat 4608, 5118 ja 5606 kg ka ha-1 vuosina 2010, 2011 ja 2012. Koko aineiston keskisato oli 4 990 kg ka-1 (keskihajonta 1735 kg ka ha-1). Satotulosten perusteella ryhmiteltynä korkeimman sadon antaneen neljänneksen biomassasadon alaraja oli 5650, 5977 ja 6819 kg ka ha-1 eli sato oli ainakin alarajan suuruinen. Näytteen hakuajankohta ei vaikuttanut merkitsevästi biomassan määrään, mutta vuoden vaikutus biomassan määrään oli merkitsevä. Lisäksi eteläiseltä näytealueelta saatiin keskimäärin 530 kg ka ha-1 suurempi sato kuin pohjoiselta näytealueelta. Pellon käyttöluokka (HVP-nurmi, viherkesanto tai suojavyöhykenurmi) tai lohkon ravinteisuus eivät vaikuttaneet merkitsevästi biomassan määrään. Lohkon ikä HVP-nurmena tai nurmiviljelyssä, lohkon koko eikä botaaninen koostumus eivät selittäneet biomassasadon vaihtelua. Sadosta oli keskimäärin 2/3 heinäkasveja ja ¼ palkokasveja ja loput leveälehtisiä rikkakasveja. Maatilanäyteaineistosta tehdyissä metaanintuottopotentiaalimittauksissa metaanin tuotto oli keskimäärin 255 CH4 m3 ton ka-1. Keskisadolla 4 990 kg ka ha-1 laskettuna keskimääräinen energiasato on noin 12.7 MWh ha-1. Pintamaan (0-2,5 cm) fosforipitoisuus oli korkeampi kuin muokkauskerroksen (0-20 cm) fosforipitoisuus. Kasvilajiston monimuotoisuuden selvityksessä löydettiin yhteensä 174 kasvilajia. Kasvien lajimäärää oli sitä korkeampi mitä vanhempi oli tutkitun peltolohkon kasvusto, sekä lohkoilla, joilla oli avo-oja. Lajimäärää oli puolestaan sitä alhaisempi, mitä korkeampi heinien biomassa oli lohkolla. Ainoa siementen lukumääriin vaikuttanut tekijä oli tutkimusalue. Kenttäkokeet täydesivät maatilaineistoa. HVP-pellolle perustetussa korjuuaikakokeessa otettiin yksi satoniitto kesäkuun lopulla, heinäkuussa ja elokuussa sekä Jokioisten kokeessa myös kasvukauden lopulla. Niitto myöhään kasvukaudella on ympäristövaikutusten ja korjuukustannusten kannalta suositeltavaa. Jokioisiin ja Sotkamoon v. 2010 perustetussa kenttäkokeessa selvitettiin palkokasvien mm. rehuvuohenherneen (Galega orientalis) potentiaali biokaasusyötteen tuottamiseen. Kasvustoja hoidettiin HVP-ohjeiden mukaisesti. Timotei-puna-apila seoksen ja vuohenherne-timoteiseosten satoisuus oli varsin samanlainen. Yhdellä satoniitolla saatiin 80-90 prosenttia kahden niiton kokonaissadosta.Yhdellä niitolla saatiin timotei-puna-apilasta 6500-8000 kg ka/ha vuosina 2011-2013. Jokioisissa tehtiin puna-apilan täydennyskylvö suorakylvönä HVP-nurmeen. Toukokuussa 2010 tehty täydennyskylvö (6 kg ha-1) lisäsi vuosina 2011 ja 2012 biomassasadon täydennyskylvämättömän sadoista 2180 ja 1720 kg ka ha-1 satoihin 5530 ja 6190 kg ka ha-1. Vuonna 2013 määritettiin ao. palkokasvinurmen esikasvivaikutus heinänurmeen verrattuna. Kaurasta saatiin heinälohkolta 2410 kg ha-1 ja apilantäydennys-kylvölohkoilta 2840 kg ha-1 eli 18 prosenttia korkeampi sato. Kokeessa kauran typpilannoitus oli 40 kg N ha-1. Kenttäkokeista otettujen timotei-puna-apila kasvustojen metaanintuottopotentiaali oli keskimäärin 298 CH4 m3 ton ha-1. Kolmen satovuoden keskisato kerran kasvukaudessa niitetystä timotei-puna-apilakasvustosta oli 7118 kg ka ha-1 ja sen laskennallinen energiasato on 21,2 MWh ha-1. Suurin energiasato saatiin kaksi kertaa kasvukaudessa niitetystä timotei-puna-apilakasvustosta - noin 28 MWh ha-1. On otettava huomioon, että tavallisesti ruutukokeista saadaan selvästi suurempia hehtaarisatoja kuin käytännön viljelyksiltä. HVP-lohkojen biomassan korjuukustannustarkastelussa tarkasteltiin viittä urakointiin soveltuvaa korjuuketjua. Niille laskettiin korjuun ja varastoinnin kustannukset. Biomassa varastoidaan biokaasulaitoksen pihaan silputtuna. Kuljetusetäisyys on 6 km. Edullisin korjuutapa oli ajosilppurin tekemän irtosilpun pakkaaminen 2,4 m:n tuubiin (54 e/ton ka) ja kalleinta säilöntä yksittäin käärittyihin pyöröpaaleihin (68 e/ton ka). Menetelmien väliset erot ovat pienet. Koneiden hehtaarikohtaiset kustannukset alenevat jyrkästi käyttömäärän kasvaessa 100 ha:sta 300 ha:iin vuodessa. Herkkyystarkastelussa silppurikorjuun kustannukset ovat paalauskorjuuta alemmat lyhyilla ajomatkoilla ja vasta n. 25-30 km kuljetusetäisyydellä paalausketju tulee tarkkuussilppurikorjuuta edullisemmaksi. Hehtaarisadon lisääntyminen 4:stä 7 tonniin ka alensi kustannusta 4 - 6 e/ton ka. Sadon korjaaminen kahdessa erässä yhden korjuukerran sijasta kasvatti korjuukustannusta 5 - 8 e/ton ka. Käytetyssä mallissa oli tuntipohjainen hinnoittelu, jolloin korjuukertojen lisääminen ei suuresti vaikuttanut tonnikohtaiseen korjuukustannukseen. HVP-nurmeen perustuvan biokaasulaitoksen kannattavuutta selvitettiin suuntaa antavalla laskelmalla. Lähtöolettamukset: laitoskoko 500 kW:n sähköteho ja 1 MW lämpöteho, investointikustannukset 2,2 milj. e;korkotaso 5 % ja takaisinmaksuaika 15 v. HVP-nurmea laitos tarvitsisi sadolla 4 ton ka ha-1 noin 830 ha. Laskelmassa käytetttiin syöttötariffia (max 13,5 c/kWh) ja lämmön myyntihintaa 65 e/MWh. Biokaasulaitoksen kannattavuus on laskelman mukaan haasteelliselta, mutta ei aivan mahdoton. Lämpö olisi saatava myytyä täysimääräisesti, heinälle ei voida maksaa kantohintaa sekä korjuu- ja varastointikustannukset on saatava 55 eur/ton ka tuntumaan. Biomassan saatavuustarkastelu Lohkon koon perusteella luokitellun pienimmän neljänneksen ylärajan ja suurimman neljänneksen alarajan pinta-alat (ha) olivat: LHP-nurmi väh.2 v. 0,38 ja 1,45 ha;viherkesanto 0,39 ja 1,61 ha, ja suojavyöhykenurmi 0,44 ja 1,45 ha. Yli 60 prosenttia pinta-alasta muodostuu kooltaan suurimman kvartaalin lohkoista. Suurimman kvartaalin luokkien pinta-alakertymä oli yli 78 000 ha luonnonhoitonurmella ja yli 27 000 ha viherkesannolla eli yhteensä runsaat 105 000 ha. Suojavyöhykkeiltä (7271 ha) kasvusto on poistettava vuosittain. Yksittäisellä viljelijällä on LHP-nurmea ja viherkesantoalaa yhteensä keskimäärin 3,9 ha. Tilakoon suurimman neljänneksen tiloilla oli LHP-nurmea ja viherkesantoa yhteensä vähintään 7,3 ha. Kuinka pitkäksi biomassan kuljetusmatka muodostuisi biokaasulaitokselle? Hankkeessa kehitettiin laskentamalli jonka avulla voidaan tarkastella kuljetusmatkaa biokaasulaitokselle, kun määritetään reunaehdot (lohkon minimikoko ja pellokäyttöluokka, laitoksen tarvitsema biomassamäärä). Lähtötietoina on MAVIn peltolohkorekisteri pellonkäyttö- ja lohkon paikkatietoineen. Jos sato korjattaisiin vain suurimmilta viherkesanto ja luonnonhoitopeltonurmilohkoilta (lohkokoko suurempi kuin 1,45 ha) sekä koko suojavyöhykealalta niin energiasato nykykasvustoista olisi noin 1,4 TWh. Jos biomassaa haluttaisiin tuottaa viherkesanto ja LHP-nurmilla palkokasviseoksilla olisi mahdollisuus huomattavasti suurempaan kuiva-aine- ja energiasatoon.
Vastaava tutkija
Niemeläinen Oiva Hankkeen kesto 2010 - 2014
Asiasanat
bioenergia, sato, monimuotoisuus, viherkesanto, suojavyöhyke, biomassa, luonnonhoitopelto, biokaasu
Hankkeen vaihe: Päättynyt
HUOM! Tm tutkimushankekuvaus on tuotettu Hankehaaviin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen tutkimustietojrjestelmst, jota ei en yllpidet. Tarkista ajantaiset tutkimushanketiedot Luonnonvarakeskus Luken jrjestelmst.
|
