Biotiitin maaperävaikutukset Pohjois-Pohjanmaalle tyypillisillä maalajeilla: lannoitetestaukset vuosina 2020 ja 2021

Abstract

Kalium on keskeinen peltokasvien kasvua rajoittava ravinne turvemailla ja usein myös karkeilla kivennäismailla. Näiden Pohjois-Pohjanmaalle tyypillisten maalajien luontaiset kaliumvarat sekä maan kyky pidättää lisättyä kaliumia ja muita ravinteita ovat heikommat kuin hienojakoisemmilla kivennäismailla. Kaliumilla ei yksittäisenä ravinteena ole merkittäviä ympäristövaikutuksia, mutta minimiravinteena toimiessaan se kuitenkin vaikuttaa peltolohkon ravinnetalouteen, satotasoon, ympäristövaikutuksiin ja viljelytoiminnan kannattavuuteen.

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää hidasliukoisen biotiitin maaperä- ja satotasovaikutuksia luontaisesti kaliumköyhillä ja kaliumia heikosti pidättävillä turve- ja hietamailla. Työssä tuotettiin tietoa Oulun ammattikorkeakoulun ja Helsingin yliopiston yhteiseen Kaliumilla turvemaat tuottamaan (KATU) –hankkeeseen. Biotiittitestaus toteutettiin Pohjois-Pohjanmaalla turvemaalohkolla kasvukausilla 2020 ja 2021 ja kivennäismaalohkolla kasvukaudella 2021. Turvemaalla testausalue jaettiin kolmeen osaan biotiitin levitysmäärän (0 tn/ha, 5 tn/ha ja 10 tn/ha) perusteella. Karkealla hietamaalla testausalue jaettiin 0 tn/ha ja 5 tn/ha kaistoihin. Molemmissa kohteissa otettiin maanäytteitä ennen ja jälkeen biotiitin levityksen, minkä lisäksi satotasot määritettiin kaistakohtaisesti.

Tulosten perusteella biotiitilla oli tilastollisesti merkitsevä vaikutus pintamaan reservikalium- ja magnesiumpitoisuuksiin molemmilla maalajeilla. Molemmat testausalueet olivat lähtötilanteessa hyvin kaliumköyhiä, eivätkä käytetyt biotiittimäärät nostaneet reservikaliumpitoisuuksia edes tyydyttävälle tasolle. Turvemaalla selvin nousu reservipitoisuuksissa havaittiin ensimmäisen kasvukauden jälkeen. Biotiitin vaikutukset pintamaan viljavuuskalium- ja magnesiumpitoisuuksiin jäivät pääosin vähäisiksi. Biotiittikaistoilla pintamaan viljavuus- ja reservikalsiumpitoisuudet pääosin nousivat, vaikka muutokset eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Vaikutukset pintamaan pH-tasoon jäivät maltillisiksi. Tulokset ovat samansuuntaisia aikaisempien biotiittitutkimusten kanssa. Testauskohteiden pohjamaat olivat hietamaita, joiden reservikaliumpitoisuudet osoittautuivat vähintään yhtä alhaisiksi kuin pintamaissa. Biotiitilla saattoi olla vaikutusta turvelohkon pohjamaan reservikalium-, magnesium- ja kalsiumvaroihin, kun taas kivennäismaalohkolla vastaavaa ei todettu.

Biotiittikaistoilta saatiin vertailukaistoja suuremmat sadot, vaikkakin erot satotasoissa eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Kasvukaudella 2020 turvemaalla kauran kokoviljasato oli kaistalla 5 tn/ha keskimäärin noin 15 % suurempi ja kaistan 10 tn/ha paksuturpeisemmalla alueella noin 13 % suurempi kuin vertailualueella. Kasvukaudella 2021 kivennäismaalla kaistoilla 5 tn/ha ohran jyväsadon lisäys oli keskimäärin noin 7 % ja olkisadon 16 % vertailukaistoihin nähden. Testauksessa molemmilla maalajeilla ja viljakasveilla kasvuston lakoontuminen oli selvästi yleisempää vertailukaistoilla kuin biotiittikaistoilla, mikä todennäköisesti vaikutti satotasoihin.

Peat soils and coarse mineral soils are typical for Northern Ostrobothnia. These soil types are often naturally poor in potassium and their capacity of absorbing potassium and other nutrients is low. As a single nutrient, potassium hasn´t have significant environmental im-pacts. On naturally low potassium soils, lack of potassium can influence on nutrient balance and environmental discharge and can limit crop yield and the profitability of production.

The objective of the thesis was to bring more information about biotite as a slowly soluble potassium fertilizer on peat soils and coarse mineral soils. The aim of this thesis was also to produce data for ”Kaliumilla turvemaat tuottamaan”–project of Oulu University of Applied Sciences and University of Helsinki. The biotite testing was carried out on peat soil testing site during the growing seasons of 2020 and 2021 and coarse mineral soil testing site dur-ing growing season 2021. The used amounts of biotite were 0, 5 and on peat soil also 10 tons per hectare. Thesis research data consisted of soil samples, which were taken before and after distribution of biotite, and measured crop amounts.

The results of thesis study showed that biotite changed significantly topsoil reserve potassi-um and magnesium concentrations on both soil types. In the beginning of the test both soil types had very low reserve potassium concentrations, and even after biotite spreading con-centrations remained quite low. On peat soil, the highest reserve potassium concentrations were observed after the first growing season, but increased concentrations were measured also after the second growing season. Biotite had minor influence on soil fertility potassium and magnesium concentrations. Results showed bigger increase in soil fertility and reserve calcium concentrations on biotite areas compared to areas without biotite, but the changes weren´t statistically significant. The changes in topsoil acidity were moderate. The results of the thesis study supported the previous studies on biotite.

In the growing season 2020 the oat crop on peat soil was on average 13 to 15 % bigger on biotite areas compared to areas without biotite. In the growing season 2021 on coarse min-eral soil the barley grain crop was 7 % and straw crop 16 % bigger on biotite areas com-pared to areas without biotite. However, the changes in crop yield weren´t statistically signif-icant. Potassium has big influence on straw strength, which was seen in both testing sites. The crop was more flattened on areas without biotite than on biotite areas. The wideness of flattened areas probably influenced on crop yield.