Kompostering av stallgödsel minskar dess positiva effekt på markens bördighet

RE-maatila |

Paul Riesinger, Yrkeshkögskolan Novia

Inom ramen för ett med andra yrkeshögskolor inom lantbruksutbildningen gemensamt projekt valde YH Novia/Raseborg att undersöka komposteringen av stallgödsel. Resultaten av undersökningarna skall dokumenteras och kunskapsnyttan skall presenteras för regionens företagare samt användas i undervisningssyfte. Kunskap och erfarenheter skall även delas mellan yrkeshögskolorna i nätverket.

Formuleringen av försöksfrågan föregicks av en kartläggning av stallgödselhanteringen på sex gårdar inom staden Raseborg. Därpå undersöktes strängkompostering av halmrik hästgödsel i form av en aerob behandling där bara stukans långsidor täcktes med en presenning respektive en behandling där luftväxlingen begränsades till dräneringsrör i bottnet av en för övrigt inplastad stuka.

Abstrakt

Kompostering tillämpas för att koncentrera, homogenisera och hygienisera sådant organiskt material som inte direkt kan recirkuleras inom jordbruket. Kompostering medför dock höga förluster av kol och kväve. Dessa förluster kan möjligtvis minskas genom att begränsa luftutbytet under komposteringsprocessen. Vid komposteringen av halmrik hästgödsel jämfördes en behandling där stukans långsidor täcktes med en presenning med en behandling där stukan plastades in runtom och där luftväxlingen begränsades till dräneringsrör som lagts i bottnet av stukan.

Effekterna av de två behandlingarna undersöktes efter att komposterna hade legat från maj till oktober. Båda leden uppvisade nära samma näringshalter i kilogram per ton kompost. Begränsat lufttillträde resulterade dock i en mera homogen slutprodukt. I förhållande till fosforhalterna minskade kolhalterna med 51 respektive 75 procent och totalkvävehalterna med 19 respektive 29 procent (fritt respektive begränsat lufttillträde). Antas dessutom en viss förlust av fosfor så har omkring hälften av den ursprungliga mängden kol förlorats, men bara omkring en tredjedel av det ursprungliga kväveinnehållet. Antagandet om att ett begränsat lufttillträde skulle minska förlusterna av kol och kväve besannades inte.

Markens bördighet gagnas bäst av icke-nedbrutet organiskt material. En större mängd kol förser markorganismerna med energi, med positiva följdeffekter på markstrukturen, bildningen av växtbiomassa och således anrikningen av organiskt material i marken. Tillväxten av växtbiomassa drivs också av den mera omfattande kväveleverans som grödan tillförs från mineraliseringen av icke-nedbrutet organiskt material.

Bakgrund

Kompostering av organiskt material kan innebära en bättre hushållning med resurser och därmed medföra en bioekonomisk vinst. Återförseln av organiskt material till odlingsmarken är en grundläggande förutsättning för dess bördighet. På det här sättet har man i Kina, Korea och Japan lyckats bedriva ett hållbart jordbruk i över 4 000 år (King 1911). I Europa kände man visserligen till stallgödselns betydelse för åkermarkens bördighet (Thaer 1809 och 1810). Forskningen kring en styrd och därmed effektiv och förlustarm nedbrytning av organiskt material kom dock inte igång förrän på 1900-talet (Howard 1931, Pfeiffer 1956, Rohde 1957).

Tillgången till relativt billig mineralisk handelsgödsel ledde under andra hälften av 1900-talet till ett minskat intresse för återförseln av organiskt material till odlingsmarken, vilket ledde till att stora mängder organiskt ”avfall” deponerades tillsammans med oorganiska sopor. I Finland begränsas deponeringen av organiskt avfall på avstjälpningsplatser sedan 2013 (Statsrådets förordning 331/2013). Därtill har den i synnerhet i södra Finland allmänna minskningen av mullhalterna i åkermarken väckt lantbrukarnas uppmärksamhet. Vid kreaturslös drift och odling av enbart ettåriga växtarter kan tillförsel av organiskt material i form av kompost vid sidan om odlingen av bottengrödor och gröngödslingsgrödor bidra till att hålla odlingsmarkens mullhalt på en tillfredsställande nivå (Joona 2008, Mustonen 2010).

Kompostering avser en styrd biologisk nedbrytning av organiskt material. Nedbrytningen sker under aeroba förhållanden (luftväxling) och är självuppvärmande. Organiska föreningar som stärkelse, cellulosa, lignin och protein bryts ner till enkla organiska och oorganiska ämnen, såsom kolföreningar och mineralämnen. Komposteringsprocessen kan delas in i fyra faser: Nedbrytningen av socker och aminosyror åtföljs av nedbrytningen av cellulosa och fetter samt sedan av hemicellulosa och lignin; mot slutet av komposteringsprocessen börjar humusföreningar bildas. Mineralämnena, dvs. växtnäringsämnena binds delvis in i denna humusbildningsprocess. pH-värdet minskar till en början då organiska syror bildas, men blir så småningom basiskt då syrorna förbrukas, ammoniak frigörs och baskatjoner mineraliseras (Lampkin 1990, s. 98-100; Riesinger 2006, s. 160-185).

Med avseende på temperaturförändringarna i komposten kan processen delas in i en uppvärmningsfas, en värmefas, en avkylningsfas och en mognadsfas. De för dessa faser karakteristiska temperaturerna ligger kring 40, 45-70, 30-40 respektive 10-20 ºC. Värmefasen nås inom några dagar efter kompostens uppsättning. Värmefasen pågår i några veckor och följs av den några veckor till ett par månader omfattande avkylningsfasen, och till sist mognadsfasen. Allt som allt torde komposteringen vara avslutad inom tre till sex månader. Processens längd och slutproduktens karaktär beror på drivvariabler som omfattar utgångsmaterial (främst dess kolkvävekvot, C/N-kvot), porositet, vatteninnehåll, pH-värde och omgivningstemperatur. Den ideala kolkvävekvoten ligger mellan 25-35/1, vilket motsvarar 7-8 kg halm per ko och dag. Kolbrist leder till förluster av kväve i gasform, kolöverskott däremot innebär att mikroorganismernas aktivitet begränsas av kvävebrist (Lampkin 1990, s. 98-100; Riesinger 2006, s. 160-185).

Kompostering medför en volymminskning, homogenisering och hygienisering. Således minskar kostnaderna för transport och spridning. Dessutom fås en jämnare spridningsbild. Under värmefasen bryts ogräsfrön och patogener ned, vilket ökar kompostens använbarhet. Tillförsel av kompost ökar markens porositet och förbättrar både dess vattenbindning och dess dränerbarhet. Dessutom ökar markens kapacitet att binda och avge växtnäringsämnen. Den direkta växtnäringseffekten är däremot relativt obetydlig eftersom en stor del av växtnäringen är inbunden i organiska föreningar. En kompost är således ett jordförbättrings- snarare än ett gödselmedel.

Dessvärre medför kompostering omfattande förluster av kol och kväve, i form av koldioxid (CO2), respektive ammoniak (NH3), dikväve (N2), kväveoxider (NOx) och lustgas (N2O). Torstensson (1997) och Eklind (1998) rapporterade förluster kring 50 procent, relaterade till de ursprungliga mängderna av kol, respektive kväve. Förutom förluster av kol, kväve och svavel (S) i form av gas kan betydande förluster av växtnäringsämnen också uppstå som följd av utlakning. Förlusterna ökar med tiden och Stenlund-Grindgärds (1999) poängterade därför att komposteringstiden inte borde överstiga 6-7 månader.

Tillförseln av kol i form av organiskt material är en förutsättning för att mineraliseringen av mull skall kunna balanseras av en nybildning av mull. De facto har mullhalterna i södra Finland sjunkit till omkring sex procent, en nivå som med tanke på odlingsmarkens relativt höga lerhalt inte tillåter en ytterligare minskning. Om markens bördighet skall bevaras måste återförseln av organiskt material öka. Den i en kompost återstående mängden kol är relativt stabil mot vidare nedbrytning och bidrar således till en mer omfattande ökning av mullhalten än vad spridningen av obehandlad stallgödsel ger upphov till.

Ändå kan spridningen av obehandlad stallgödsel och därmed tillförseln av hela den ursprungliga mängden kol ha en större positiv effekt än komposterat organiskt material. Grund nedbrukning av färsk stallgödsel stimulerar markorganismerna, vilket leder vidare till en ökad mobilisering av växtnäringen och en mera omfattande aggregering av markpartiklar. Detta i sin tur resulterar i högre skördar, men också i en mer omfattande tillförsel av rotbiomassa och skörderester till marken, vilket skapar förutsättningen för en ökad bildning av humus (Petterson & von Wistinghausen 1979).

I Danmark uppmättes från stallgödselkomposter som varit upplagda under vinterhalvåret förluster på 24-51, 21-26 och 51-58 procent av de ursprungliga halterna av kväve, fosfor och kalium (Nielsen 1987). Torstensson (1997) konstaterade efter en komposteringstid på åtta månader att bara en tredjedel av kaliuminnehållet kvarstod i komposterad nötkreatursgödsel som varit täckt med halm, jämfört med färsk fastgödsel. För lantbrukets del innebär förluster av växtnäringsämnen en finansiell förlust. För miljöns del resulterar avdunstningen av kväve i form av ammoniak och lustgas i försurning och övergödning på regional nivå, respektive i ett bidrag till den globala klimatförändringen. Utlakningen och avrinningen av kväve och fosfor driver eutrofieringen av vattendrag, sjöar och hav.

Enligt Karlsson & Jeppson (1995), Roinila (1995) och Stenlund-Grindgärds (1999) kan täckning av stallgödselstukor med halm respektive presenning minska förlusterna av fosfor och kalium till hälften, respektive till en fjärdedel. Förlusterna av kväve i form av ammoniak från kväverikt organiskt material kan i viss mån förebyggas genom en tillsats av kolrikt material, såsom strömaterial i form av halm eller torv (Kirchmann 1985). Stenlund-Grindgärds (1999) konstaterade vid försök med stallgödsel från nöt att en kolkvävekvot under 20 resulterade i kväveförluster på mellan 40-50 procent, medan en kolkvävekvot på mellan 25-30 minskade förlusterna till 12 procent. Torv ökar inte bara kolkvävekvoten utan förmår dessutom binda kväve i form av ammoniak (Steineck m.fl. 2001). Enligt Eklind (1998) förloras dock över 40 procent av den ursprungliga kvävemängden till och med vid tillsats av torv.

Ett flertal av de argument som talar för en kompostering av trädgårds- och livsmedels”avfall” gäller inte för stallgödsel. Stallgödsel har passerat djurens matsmältning, vilket innebär en omfattande nedbrytning och homogenisering. I den så kallade fasta stallgödseln tillkommer visserligen förutom djurens avföring även strömedel. De rutiner som tillämpas inom lantbruket kräver inte någon särskild hygienisering av stallgödsel, men däremot av pälsdjursgödsel (Andersson 2006, Esselström 2005) eller reningsverkslam (Ala-Kleemola 2016). Då stallgödseln sprids på gårdens åkrar uppvägs det merarbete som komposteringen medför inte av de besparingar som i samband med transport och spridning hänför sig till den åstadkomna volymminskningen. Då nyttoeffekterna i allmänhet saknas talar de höga förlusterna av kol, kväve och svavel mot en kompostering av stallgödsel.

Wärnå m.fl. (2016) kartlade hanteringen av stallgödsel på sex gårdar i Raseborg. Gårdarna höll hästar, nötkreatur respektive får. I samtliga fall användes mycket strö, eller så blandades gödsel från liggavdelningar med gödsel från fodergångar eller rastytor. I sin hantering av den strörika stallgödseln syftade lantbrukarna främst till en mellanlagring, i viss mån till en homogenisering och, för djupströbäddarnas del även till en bättre spridbarhet. Wärnå m.fl. (2016) rekommenderade kompostering i sträng då denna metod är tekniskt enkel att tillämpa i gårdsförhållanden och då arbetet kan skötas med den befintliga maskinutrustningen.

Med utgångspunkt i den av Wärnå m.fl. (2016) utförda förstudien inriktade sig denna undersökning på kompostering av halmrik hästgödsel i sträng. Är det med avseende på dess värde som gödslings- och jordförbättringsmedel ändamålsenligt att kompostera halmrik stallgödsel? Vi antog att förlusterna av torrsubstans och växtnäringsämnen kan minskas genom att begränsa luftutbytet under komposteringsprocessen.

Material och metoder

Effekterna av en kompostering av halmrik hästgödsel undersöktes i form av två behandlingar, fri luftväxling respektive bromsad lufttillträde. 20 kubikmeter hästgödsel hämtades 24.5. med en fastgödselspridare av märket JF, modell ST 9500, från gården Smeds i Ingå till Västankvarn försöksgård. Genom upprepad lastning och lossning genom spridarens vertikalt stående valsar blandades gödseln om två gånger (Bild 1). Med hjälp av samma fastgödselspridare etablerades följande dag två gödselstukor, tre meter breda, 1,5 m höga och 6 m långa.

Bild 1. Som utgångsmaterial för försöket användes halmrik hästgödsel.

Försöket utgjordes av två led: En hästgödselstuka som täcktes med en presenning respektive en stuka som omslöts runtom med en plastfolie. I den med presenningen täckta stukan förblev gavlarna och de nedersta 0,2 m av sidorna öppna så att luften kunde cirkulera relativt fritt. Ändå skyddades komposten från utlakning genom nederbörd. Hos den inplastade stukan begränsades luftomväxlingen till fyra rör med en diameter på 0,11 m var som låg under basen av stukan (Bild 2).

Bild 2. Halmrik hästgödsel som lagts upp för kompostering i stukor, t.v. fri luftväxling (före täckning med presenning), t.h. begränsat luftutbyte (25.5.2016).

I samband med uppläggningen av stukorna togs fyra samlingsprov från vardera stukan. Dessutom försågs varje stuka för temperaturmätning med tre datalogger var, på 0,2 och 0,4 samt 0,6 m djup. De hål som tagits upp i plasten för detta ändamål tejpades fast. För att förebygga skador täcktes den inplastade stukan med ett skyddsnät. Skyddsnätet och den därunder liggande plasten respektive presenningen tyngdes ner med hjälp av uppskurna lastbilsringar. Komposterna besiktigades sju dygn efter att försöket etablerats (Bild 3). I det inplastade ledet öppnades lufttillförseln via dräneringsrören 24 dygn efter att komposten lagts upp. Presenningen och plasten stramades åt 68 dygn efter uppläggningen.

Bild 3. Halmrik hästgödsel som lagts upp för kompostering i stukor, t.v. fri luftväxling, t.h. begränsat luftutbyte (31.5.2016).

Efter att komposterna hade legat 132 dygn togs prover på nytt (Bild 4). Från varje sträng togs fyra samlingsprover, med början på den sydöstra delen, sedan i de nordöstra och nordvästra delarna och med slutet i den sydvästra delen av strängen (proverna 1, 2, 3 respektive 4). Proverna analyserades av företaget Novalab Oy på torrsubstanshalt (ts-halt), volymvikt och halterna av totalkväve (Ntot), lösligt kväve (Nlös), fosfor och kalium. Lösligt kväve omfattar ammoniak-, ammonium-, och nitratkväve (NH3-, NH4+– respektive NO3-N).

Bild 4. Volymminskningen vid kompostering av halmrik hästgödsel, t.v. fri luftväxling, t.h. begränsat luftutbyte (4.10.2016).

Den i försöket använda halmrika hästgödseln hade jämfört med de för hästgödsel i Finland allmänna värden en högre torrsubstanshalt och en lägre volymvikt, vilket tyder på en mera omfattande inblandning av kolhaltigt strömaterial. Den totala kvävehalten var högre medan halten av lösligt kväve var betydligt lägre i den i undersökningen använda hästgödseln. Medan fosforhalten i stort sett motsvarade de finländska medelvärdena, var kaliumhalten mer än dubbelt så hög. Detta beror troligtvis på att den aktuella gödseln var mycket halmrik, medan det på många andra håll används mera kaliumfattiga strömedel så som torv (Bilaga 1).

Från organiskt material förloras i synnerhet vid aerob lagring och kompostering kol, kväve och svavel i gasfas. I viss utsträckning avgår också andra näringsämnen genom avrinning. Förlusten av kol innebär en massaförlust. Komposteringsmetoder kan således inte jämföras med avseende på slutproduktens innehåll av växtnäringsämnen per kilogram färskvikt eller torrsubstans. Eftersom försöket utfördes i gårdsförhållanden avstod vi ifrån att fullständigt homogenisera utgångsmaterialet och sedan tillföra exakt samma volym- och viktmängder till båda försöksleden.

Istället antar vi att mängden fosfor hålls konstant, dvs., att det under komposteringsprocessen inte förekommer förluster av fosfor. Ett sådant antagande förutsätter att komposterna skyddas från utlakning genom nederbörd, vilket var fallet då stukorna täcktes med en presenning, respektive omslöts av plast. Massaförlusterna för respektive led beräknades således genom att utgå från förändringen av fosforhalterna uttryckt i kilogram per ton torrsubstans: en ökning av fosforhalten i kilogram per ton torrsubstans innebär en motsvarande torrsubstansförlust. Enligt samma resonemang relaterades kväve- och kaliumhalterna till respektive fosforhalter.

Resultat

Utgångsmaterialet var relativt enhetligt med avseende på torrsubstanshalt och volymvikt. Med avseende på växtnäringsinnehållet var variationen större, i synnerhet vad gäller halterna av lösligt kväve och kalium. Parametervärdena för medeltal och median motsvarade varandra (Tabell 1, Bilaga 1).

Tabell 1. Torrsubstanshalt, volymvikt och växtnäringsinnehåll i den halmblandade hästgödsel som användes som utgångsmaterial i försöket.

  Medeltal Median Standard-avvikelse Variations-koefficient
Torrsubstans (%) 29,41 29,2 1,53 5,19
Volymvikt (kg/m3) 586,25 580 39,21 6,69
Totalkväve (kg/tn) 5,11 5,2 0,54 10,60
Lösligt kväve (kg/tn) 0,14 0,15 0,06 41,40
Fosfor (kg/tn) 1,06 1,1 0,13 12,39
Kalium (kg/tn) 8,1 7,5 1,77 21,82

Sju dagar efter uppsättningen hade komposterna minskat med ungefär en tredjedel i höjd. Volymminskningen fortsatte i båda leden fram till andra provtagningstillfället 132 dagar senare. Volymminskningen verkade vara mera omfattande i den täckta än i den inplastade stukan (bilderna 5 respektive 6).

Bilderna 5 respektive 6. Volymminskningen vid kompostering av halmrik hästgödsel, t.v. fri luftväxling, t.h. begränsat luftutbyte (4.10.2016).

Provtagningen 132 efter uppläggningen påvisade en lägre torrsubstanshalt och en högre volymvikt vid kompostering med begränsat lufttillträde jämfört med fritt luftutbyte, dvs, inplastning jämfört med enbart täckning med presenning. Näringshalterna i kilogram per ton komposterad hästgödsel låg nära varandra. Begränsat luftutbyte resulterade i obetydligt lägre värden, med något tydligare skillnader för totalkväve och kalium. Medeltalen och medianerna ligger för båda behandlingarna nära varandra. Den största skillnaden mellan behandlingarna var den för samtliga parametrar betydligt högre variationen vid fritt lufttillträde (Tabellerna 2 och 3, bilagorna 3 och 4).

Tabell 2. Parametervärden efter kompostering av halmblandad hästgödsel med fri luftväxling (132 dygn).

  Medeltal Median Standard-avvikelse Variations-koefficient
Torrsubstans (%) 31 27,75 8,13 26,22
Volymvikt (kg/m3) 611,25 634,5 124,82 20,42
Totalkväve (kg/tn) 6,8 6,1 1,86 27,31
Lösligt kväve (kg/tn) 0,105 0,1 0,009 8,25
Fosfor (kg/tn) 1,675 1,55 0,38 22,49
Kalium (kg/tn) 10,75 10,25 2,97 27,61

 

Tabell 3. Parametervärden efter kompostering av halmblandad hästgödsel med begränsat luftutbyte (132 dygn).

  Medeltal Median Standard-avvikelse Variations-koefficient
Torrsubstans (%) 24,1 23,8 1,007 4,18
Volymvikt (kg(m3) 888,25 895,5 108,77 12,25
Totalkväve (kg/tn) 5,57 5,3 0,60 10,79
Lösligt kväve (kg/tn) 0,10 0,1 0,004 4,22
Fosfor (kg/tn) 1,52 1,55 0,15 9,70
Kalium (kg/tn) 9,07 9,1 0,57 6,30

 

Då näringsinnehållet relateras till 100 procent torrsubstans var halterna för samtliga undersökta näringsämnen högre då komposteringen skedde vid begränsat luftutbyte jämfört med fritt lufttillträde: Ett ton torrsubstans innehöll 23,1 vs. 21,9 kg totalkväve, 0,4 vs. 0,35 kg lösligt kväve, 6,3 vs. 5,4 kg fosfor och 37,7 vs. 34,7 kg kalium. Variationen för lösligt kväve och kalium var högre i det material där stukan enbart täcktes med presenning, koncentrationerna av totalkväve och fosfor varierade mer i den inplastade stukan.

Mängden fosfor i kilogram per ton torrsubstans ökade från 3,61 i utgångsmaterialet till 5,45 och 6,32 som följd av kompostering vid fritt respektive begränsat lufttillträde (Tabell 4). Ökningen av fosforhalterna med 51 respektive 75 procent motsvaras av en minskning av torrsubstans- och därmed kolhalterna i motsvarande utsträckning.

Tabell 4. Förändringar i förhållande till utgångsmaterialet av fosformängd samt av kvoterna mellan fosfor och totalkväve, lösligt kväve respektive kalium vid kompostering av halmblandad hästgödsel under fri luftväxling respektive begränsat luftutbyte (vid 100 procent torrsubstans).

  Utgångsmaterial Fri luftväxling Begränsat luftutbyte
Fosfor kg/tn 3,61 5,45 6,32
Fosfor/totalkväve 0,21 0,25 0,27
Fosfor/lösligt kväve 7,35 15,8 14,9
Fosfor/kalium 0,14 0,16 0,17

 

Den ursprungliga kvoten mellan fosfor och totalkväve ökade med 19 respektive 29 procent, för det lösliga kvävet var ökningen 115 respektive 103 procent (fritt respektive begränsat lufttillträde, Tabell 4). Med motsvarande procenttal minskade stukornas innehåll av total- respektive lösligt kväve. Kaliumförlusterna var förhållandevis låga, 14 respektive 21 procent, räknat utifrån till den ursprungliga kvoten mellan fosfor och kalium (fritt respektive begränsat lufttillträde, Tabell 4).

Diskussion

Hästgödselns lämplighet som gödselmedel

I motsats till flytgödsel och urin karakteriseras fast stallgödsel av en hög heterogenitet, ett lågt innehåll av växttillgängligt kväve och en hög kolkvävekvot. Detta gäller i synnerhet strörik hästgödsel. Den halmblandade hästgödsel som användes som utgångsmaterial för detta försök visade sig ännu efter tre omblandningar vara heterogen i sitt näringsinnehåll, främst med avseende på lösligt kväve och kalium. Genom att tillföra åkern mindre mängder per spridningstillfälle och istället sprida stallgödsel mera frekvent förebygger man en ojämn fördelning av t.ex. fosfor över åkern. Detta gäller generellt samtliga organiska gödselmedel som karakteriseras av en hög heterogenitet. Mer frekventa spridningstillfällen tillför dessutom mikroberna organisk substans i en mera jämn takt. En högre och jämnare mikrobaktivitet upprätthåller i sin tur en bättre markstruktur. Detta gäller generellt alla organiska gödselmedel, även sådana med högre kvävehalt och respektive eller högre homogenitet.

Stallgödselns näringsinnehåll och –sammansättning motsvarar inte de grödor som djuren har utfodrats med. Detta beror dels på omfattande förluster av kol, kväve och svavel i gasform, dels på tillsatsen av olika typer av strömedel. Sammantaget innebär detta att stallgödsel som gödselmedel inte motsvarar grödornas relativa behov av olika växtnäringsämnen. Om en spannmålsgrödas försörjning med kväve skulle baseras på den halmblandade hästgödsel som användes i denna försök borde man sprida över 700 ton gödsel per hektar åker. I detta fall skulle det samtidigt tillföras över 700 kg fosfor och knappt 5 800 kg kalium per hektar, dvs. mängder som vida överstiger grödans behov (Svenska lantbrukssällskapens förbund 2017, s. 172-179).

Tillförseln av stallgödsel till åkermark begränsas i praktiken av fosforkoncentrationen i den enskilda åkern och gödselns fosforhalt. Om åkerns fosforhalt ligger i bördighetsklass tillfredsställande (IV) får man enligt reglerna för det för tillfället gällande miljöersättningssystemet under en femårsperiod tillföra 75 kg fosfor per hektar, under den förutsättning att man åberopar det så kallade stallgödselundantaget. Detta skulle motsvara en tillförsel av drygt 70 ton halmblandad hästgödsel under fem år. Vid lägre bördighetsklasser tillåts en större tillförsel av fosfor och därmed hästgödsel (Svenska lantbrukssällskapens förbund 2017, s. 172-179). Den utifrån dess fosforinnehåll tillåtna tillförseln av hästgödsel kan ändå inte närmelsevis tillfredsställa grödornas kvävebehov.

Mobiliseringen av växtnäringsämnen från organiska gödselmedel ombesörjs av mikroorganismer. Faktorer som ökar mikroorganismernas aktivitet ökar således mineraliseringen av växtnäringsämnen från organiskt material. De huvudsakliga drivvariablerna i detta sammanhang är kolföreningar (energi), kväve, syre, vatten och temperatur. Mikroorganismernas aktivitet begränsas av den för tillfället mest ogynnsamma miljöfaktorn, t.ex. av låg temperatur. I strörik stallgödsel är dessutom kvoten mellan kol och kväve hög, vilket innebär att det föreligger en relativ brist på kväve. Detta leder till att mikrobernas nedbrytning av kolrikt material binder upp markkväve. I anslutning till spridning av kolrika och samtidigt kvävefattiga organiska gödselmedel minskar således grödans kvävetillgång (Riesinger 2006, s. 133-157).

Kolrika organiska gödselmedel kan med fördel spridas på hösten. I detta fall kommer nedbrytningen igång och immobiliseringen av kväve kan till och med binda upp lösligt markkväve inför vintern. Kolrikt organiskt material fungerar således som en fånggröda. På våren begränsas mikroorganismernas aktivitet i Finland till en början av en låg marktemperatur och senare möjligtvis av försommartorka. Då stallgödsel med en hög kolkvävekvot tillförs på våren är det alltså omöjligt att förutsäga mobiliseringen av kväve och andra näringsämnen. Eftersträvar man en förutsägbar och jämn avkastning så borde hästgödsel och andra kolrika och samtidigt kvävefattiga organiska gödselmedel inte användas som den enda växtnäringskällan, de borde inte tillföras i alltför stora mängder och de borde inför etableringen av en vårsådd gröda inte spridas på våren utan redan föregående höst (Riesinger 2006, s. 133-157).

Grödans växtnäringsförsörjning måste baseras på leveransen från markförrådet. Möjligtvis tillkommer en mobilisering från förfruktens växtbiomassa, från tillförseln av organiska gödselmedel eller från baljväxternas symbiotiskt fixerade kväve. Vill man uppnå en hög skördenivå behövs ofta en kompletterande tillförsel av ett kväverikt gödselmedel. En anpassning till försommarens väderlek kan uppnås genom en delning av denna kvävegiva: Ifall våren är varm och fuktig mobiliseras mera kväve från markförrådet och från organiska gödselmedel. I detta fall kan en grundgiva i samband med sådd vara tillräckligt. Ifall kvävemobiliseringen begränsas av kyla eller försommartorka så kompenseras detta genom en tilläggsgiva i form av ett kväverikt gödselmedel.

Effekter av kompostering vid fritt respektive begränsat lufttillträde

Med avseende på koncentrationen av växtnäringsämnen per ton torrsubstans gav kompostering med begränsat respektive fritt lufttillträde nära samma resultat. Den lägre torrsubstanshalten och högre volymvikten vid kompostering under begränsat luftutbyte betingar en högre kostnad för transport och spridning. Begränsad lufttillförsel gav dock ett med avseende på de undersökta parametrarna jämnare slutprodukt. Inplastning medgav en mera konstant och högre vattenhalt och således en mera omfattande och jämnare nedbrytning. Då stukan enbart täcktes med presenning torkade hästgödseln istället ut. Enligt Beck-Friis (1999) bör kompostens totala volym utgöras till en tredjedel var av torrsubstans, vattenfylld porositet och luftfylld porositet. Fritt luftutbyte hade således minskat vattenhalten under den gräns som är behövlig för en förmultning av organiskt material.

Både vid fritt och begränsat luftutbyte ledde kompostering till höga förluster av framförallt kol men också av kväve. Vid kompostering med fritt lufttillträde kan kol ha sparats som följd av uttorkning, vid begränsat luftutbyte som följd av ett högre ångtryck i den inplastade stukan. I det förra fallet har också mineraliseringen av kväve stannat upp, i det senare fallet har en del mineraliserat kväve bundits till kol. Kaliumförlusterna var förhållandevis låga jämfört med de uppgifter som förekommer i referenslitteraturen. Fastän stukorna har varit täckta har ändå i båda led förekommit en viss utlakning och avrinning. Detta påvisar att kompoststukor inte bara bör täckas med en presenning, utan att de dessutom bör läggas upp på ett skikt av absorberande material, företrädesvis torv, respektive dräneras till en brunn.

Förlusterna av torrsubstans (dvs. kol), kväve och kalium beräknades utifrån antagandet att fosforhalten hållits konstant. Karlsson & Jeppson (1995), Roinila (1995) och Stenlund-Grindgärds (1999) fann att täckning av stallgödselstukor med presenning visserligen minskade förlusterna av fosfor, men att de ändå uppgick till en fjärdedel av den ursprungliga mängden. Till fosforhalten relaterade förluster av kol och andra ämnen bör således ökas i den utsträckning som det kan ha förekommit fosforförluster. Om man enligt referenserna ovan antar att fosforförlusterna uppgått till en fjärdedel av den ursprungliga mängden så innebär detta för vårt försök att närmare hälften av det ursprungliga kolinnehållet förlorats.

Enligt samma resonemang har komposteringen lett till en förlust av drygt en tredjedel av det ursprungliga totalkväveinnehållet. Förlusterna av lösligt kväve var visserligen betydligt högre. Detta är föga överraskande eftersom det är just denna kvävefraktion som lätt övergår till gasfas. I den undersökta hästgödseln var dock andelen lösligt kväve i förhållande till den totala kvävemängden mycket låg, både före och efter komposteringen. Den andel av det totala kväveinnehållet som inte ingår under beteckningen lösligt kväve är organiskt bundet kväve. Organiskt bundet kväve måste av mikroberna mineraliseras till lösligt kväve innan förluster i gasfas kan ske.

Antagandet om att ett begränsat lufttillträde skulle minska förlusterna av kol och kväve besannades inte. Tvärtom var förlusterna av kol och totalkväve högre vid begränsat än vid fritt lufttillträde. Troligtvis medgav den tack vare inplastningen högre och jämnare vattenhalten en mera omfattande nedbrytning och därmed till och med högre förluster av kol och kväve (och troligtvis också av svavel) än vad som var fallet vid kompostering med fritt luftutbyte. I vilken mån som högre temperaturer i den inplastade stukan kan ha bidragit till de högre förlusterna återstår att analyseras. Möjligtvis hade de gasformiga förlusterna av kol och kväve kunnat minskas om lufttillförseln via dräneringsrören varit mindre intensiv eller om den hade strypts då värmefasen nåtts. Den för denna minskning av lufttillförseln lämpliga tidpunkten kan bestämmas genom en undersökning av temperaturutvecklingen under komposteringsprocessen. Ett alltför begränsat luftutbyte kan dock resultera i att materialet konserveras istället för att brytas ned.

Aerob eller anaerob hantering av organiskt material?

Kompostering har både vid fri och begränsad lufttillförsel visat sig medföra omfattande förluster av kol och kväve. Kolhalten i organiskt material utnyttjas bäst då detta tillförs marken i färsk form. Detta stimulerar mikroorganismerna, med positiva följdeffekter på markstrukturen, biomassaskördarna och således anrikningen av organiskt material i marken. I vårt försök med kompostering av hästgödsel har betydande förluster av kväve uppkommit fastän gödseln varit mycket halmrik, dvs. fastän mikroorganismernas inbindning av kväve till organiska föreningar knappast begränsats av tillgången på energi (kol). I ett klimat med en kort växtsäsong och en låg temperatursumma behöver stallgödselns innehåll av lättlösligt kväve bevaras så långt som möjligt. Jämfört med den kolrika hästgödseln medför kompostering ännu högre förluster från mera kväverika gödselslag, såsom mindre strörik fastgödsel och kletgödsel. I synnerhet kväverika organiska material och gödselmedel som flytgödsel och urin bör hanteras anaerobt, dvs. lagras utan luftväxling eller rötas (Riesinger 2006, s. 160-164).

Vid anaerob nedbrytning (lagring utan luftväxling eller rötning till biogas) bevaras största delen av det ursprungliga kväveinnehållet. Anaerob nedbrytning resulterar nämligen i bildningen av syror, med andra ord en sänkning av pH-värdet. Ett lägre pH-värde förskjuter i sin tur kvävefasen från ammoniak till ammonium, dvs. från en kväveform som kan avgå i gasform till en kväveform som inte kan förloras på annat sätt än genom avrinning eller utlakning (Riesinger 2006, s. 160-164). Vid rötning avgår visserligen metan (CH4) och koldioxid, varvid metan används som biogas. I rötad gödsel bevaras utgångsmaterialets kvävehalt och en betydande del av denna omvandlas dessutom till direkt växttillgängligt ammoniumkväve. Detta har en positiv effekt på grödornas biomassabildning; i förlängningen ökar anrikningen av marken med organisk substans och därmed markens bördighet (Riesinger 2006, s. 192-194; Mustonen 2016).

Från sådana organiska gödselmedel där en betydande andel av det totala kväveinnehållet utgörs av ammoniumkväve eller snabbt övergår till denna kväveform, såsom urin, flytgödsel och rötrester kan stora mängder kväve förloras vid och i anslutning till spridning. För att minimera avdunstning och därmed förluster av ammoniakkväve bör spridningen av dessa gödselmedel principiellt ske vid en hög relativ luftfuktighet samt vid mulet och vindstilla väderlek. Gödseln bör helst ledas via slangar direkt till marken och antingen myllas i samband eller i direkt anslutning till spridning. Nedbrukning i synnerhet av stora mängder färskt organiskt material, såsom kolrik stallgödsel eller gröngödsling leder till förruttnelse istället för förmultning. Orsaken till detta är anaeroba förhållanden, dvs. bristande luftväxling. Förruttnelse genererar gaser och syror som äventyrar groning och plantbildning. Organiskt material bör därför blandas in i markytan, t.ex. med hjälp av en kultivator eller ett tallriksredskap innan det vänds ner djupare, dock inte till djup som saknar luftväxling (Riesinger 2006, s. 133-157).

Slutsatser

Inplastning av organiskt material säkerställer en tillräckligt hög och jämn vattenhalt, vilket är en förutsättning för komposteringsprocessen. En annan förutsättning för nedbrytningen av organiskt material är en viss luftväxling. Begränsad luftväxling i bottnet av stukan har dock i detta försök lett till högre förluster av kol och kväve än obegränsat lufttillträde. Dessa förluster kan möjligtvis minskas genom att styra luftväxlingen enligt temperaturutvecklingen i stukan.

Kompostering leder dock ofrånkomligen till betydande förluster av kol och kväve. Kol utgör mer än hälften av mullens torrsubstansvikt, medan kvävet är det för växterna i praktiken mest betydelsefulla näringsämnet. Organiskt material borde således principiellt återföras direkt till marken, för att dess innehåll av kol, kväve och andra ämnen skall komma mikroorganismerna och grödorna tillgodo.

Kompostering lämpar sig för organiskt ”avfall” som behöver homogeniseras eller hygieniseras, såsom livsmedelsrester, trädgårdsavfall, pälsdjursgödsel och reningsverkslam. Kompostering av stallgödsel kan vara aktuell i regioner där det uppkommer mer stallgödsel än vad som kan tillföras åkermarken. Kompostering underlättar i detta fall transporten och marknadsföringen.

 

Referenser

Ala-Kleemola K (2016). Puhdistamolietettä pellolle – puolesta vai vastaan? Käytännön Maamies 11, 34-37.

Andersson T (2006). Näringsrika restprodukter i ett skogligt kretslopp. Kvävebindande komposteringsförsök med pälsdjursgödsel i naturlig miljö. Svenska Yrkeshögskolan. Teknik och Kommunikation. Forskning och Utveckling. Vasa.

Beck-Friis B (1999). Föreläsning (Organic Wastes). Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala.

Eklind Y (1998). Carbon and Nitrogen Turnover During Composting and Quality of the Compost Product. PhD-thesis. Agraria 93. Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala.

Esselström J (2005). Näringsrika restprodukter i ett skogligt kretslopp. Kvävebindande komposteringsförsök av pälsdjursgödsel. Svenska Yrkeshögskolan. Teknik och Kommunikation. Forskning och Utveckling. Vasa.

Howard A & Yeshwant D (1931). The Waste Products of Agriculture: Their Utilization as Humus. Humphrey Milford & Oxford University Press. Oxford.

Howard A (1943). An Agricultural Testament. Oxford University Press. Oxford.

Joona J (2008). Kompostit ovat ravinteikkaita maanparannuaineita. Käytännön Maamies 4, 28-32.

Karlsson S & Jeppsson K (1995). Djupströbädd i stall och mellanlager. JTI-rapport 204. Jordbrukstekniska Institutet, Uppsala.

King FH (1911). Farmers of Forty Centuries. Madison, Wisconsin.

Kirchmann H (1985). Fast stallgödsels kväveförluster vid lagring. Fakta mark-växter 28. Konsulentavdelningen. Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala.

Kirchmann H (1986). Komposteringsprocessen. Fakta Mark/växter 14. Konsulentavdelningen. Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala.

Kirchmann H (1999) i Sveriges lantbruksuniversitet (1999). Wastes. Föreläsningsanteckningar. Uppsala.

Kruckelmann W (1983). Muntligt meddelande. Gut Rothenhausen, Lübeck.

Lampkin N (1990). Organic Farming. Farming Press. Ipswich.

Markkarteringstjänst (2000). Tolkning av markkarteringen vid åkerbruk. Viljavuuspalvelu Oy. Aalto Oy/Etelä-Savon Kirjapaino Oy.

Mustonen E (2010). Ravinnekierto kiihtyy. Käytännön Maamies 3, 10-12.

Mustonen E (2016). Nurmen muunto biokaasuksi haasteellista. Käytännön Maamies 11, 26-32.

Nielsen LK (1987). Kompostering av husdjursgødning. Ugeskrift for jordbrug 49, 1539-1543. Köpenhamn.

Pettersson BD & Wistinghausen E von (1979). Effects of Organic and Inorganic Fertilizers on Soils and Crops. Meddelande 30. Nordisk Forskningsring. Järna.

Pfeiffer E (1956) The compost manufacturers manual: The practice of large scale composting. Pfeiffer Foundation. ASIN B0007G1MWC.

Riesinger P (2006) Grunder för ekologisk växtodling. Volym II Växtnäring. Karis.

Rohde G (1957). Lehrbuch der natürlichen Kompostierung. Deutscher Bauernverlag. VEB Landesdruckerei Thüringen. Weimar.

Roinila P (1995). Kattamisen vaikutus ravinnetappioihin karjanlannan aumakompostoinnissa. Pro Gradu. Kasvinviljelytiede. Kasvintuotantotieteen laitos. Helsingin yliopisto. Helsinki.

Svenska lantbrukssällskapens förbund 2017. Lantbrukskalender 2017. Helsingfors.

Statsrådets förordning 331 (2013). Statsrådets förordning om avstjälpningsplatser. Se bilaga 5.

Steineck S, Svensson L, Tersmeden M, Åkerhjelm L & Karlsson S (2001). Miljöanpassad hantering av hästgödsel. JTI-rapport Lantbruk och industri 280. Uppsala.

Stenlund-Grindgärds A (1999). Minskade växtnäringsförluster under stallgödselkompostering genom komposttäckning på ekologiska gårdar. Rapport. OVI-projektet. Institutionen för växtproduktion. Helsingfors Universitet. Helsingforsi.

Thaer A (1809 och 1810). Grundsätze der rationellen Landwirthschaft (fyra band).

Torstensson G (1997). Ekologisk odling – utlakningsrisker och kväveomsättning. Teknisk rapport 36. Avdelningen för vattenvårdslära. Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala.

Wärnå S, Skogberg L, Rintamäki J, Karlsson K, Lagerroos F, Suni A, Allén R, Hollmerus A, Storsjö M (2016) Kompostering av gödsel. Utbildningen för miljöplanering, YH Novia/Raseborg.

Bilagor

Bilaga 1. Medeltalsvärden för den halmrika hästgödsel som användes som utgångsmaterial i försöket jämfört med medeltalsvärden för finsk hästgödsel.

  Den i försöket använda halmrika hästgödseln (medeltal) Finländsk hästgödsel (medeltal)*
Torrsubstans (%) 29,41 27
Volymvikt (kg/m3) 586,25 650
Totalkväve (kg/tn) 5,11 4,6
Lösligt kväve (kg/tn) 0,14 0,6
Fosfor (kg/tn) 1,06 0,9
Kalium (kg/tn) 8,1 3,1

*Markkarteringstjänst 2000 (Tabell 3).

Bilaga 2. Resultaten från analysen av samlingsprover som togs från halmrik hästgödsel i samband med uppläggningen av komposterna (A = fri luftväxling, B = begränsat luftutbyte).

  A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4
Torrsubstans (%) 28,2 27,8 28,1 30,7 31,8 27,7 30,8 30,2
Volymvikt (kg/m3) 510 578 643 582 616 625 560 576
Totalkväve (kg/tn) 5 5,3 4,3 5,9 5,2 4,3 5,7 5,2
Lösligt kväve (kg/tn) 0,21 0,21 0,18 0,16 0,029 0,14 0,1 0,1
Fosfor (kg/tn) 0,8 1,1 1,1 1,1 1,2 0,9 1,2 1,1
Kalium (kg/tn) 11 7,2 6,8 7,9 7,7 5,9 11 7,3

Bilaga 3. Resultaten från analysen av samlingsprover från halmrik hästgödsel som komposterats i 132 dygn under fri luftväxling.

  A1 A2 A3 A4
Torrsubstans (%) 23,8 29,1 44,7 26,4
Volymvikt (kg/m3) 749 570 427 699
Totalkväve (kg/tn) 5,1 6,5 9,9 5,7
Lösligt kväve (kg/tn) 0,1 0,1 0,12 0,1
Fosfor (kg/tn) 1,3 1,6 2,3 1,5
Kalium (kg/tn) 8,5 12 15 7,5

Bilaga 4. Resultaten från analysen av samlingsprover från halmrik hästgödsel som komposterats i 132 dygn under begränsat lufttillträde.

  B1 B2 B3 B4
Torrsubstans (%) 24,2 23,1 25,7 23,4
Volymvikt (kg/m3) 765 996 997 795
Totalkväve (kg/tn) 5,2 5,4 6,6 5,1
Lösligt kväve (kg/tn) 0,1 0,11 0,1 0,1
Fosfor (kg/tn) 1,5 1,6 1,7 1,3
Kalium (kg/tn) 8,8 9,4 9,8 8,3

Bilaga 5.

Statsrådets förordning om avstjälpningsplatser 331/2013, 28 § begränsar deponering av organiskt avfall:

” I avfallsupplag eller konstruktioner under tätskiktet i ytkonstruktionen för en avstjälpningsplats för vanligt avfall godkänns endast vanligt avfall där halten av biologiskt nedbrytbart och annat organiskt material bestämt som totalt organiskt kol eller glödförlust är högst 10 procent.”

I  15 § i samma förordning står det också att ” På avstjälpningsplatser godkänns endast förbehandlat avfall.”

Med förbehandling avses ”sortering samt andra fysikaliska, kemiska, biologiska eller termiska metoder med hjälp av vilka avfallets egenskaper ändras så att dess mängd eller skadlighet minskas, dess bortskaffande underlättas eller dess återvinning effektiveras” (3 § 1 mom. 10 punkten).

I slutet av förordningen framgår vilka EU-stadganden som den här förordningen bygger på.

 
 
DMS