Academic literature on the topic 'Ruokohelpi'

Ruokohelpi (Phalaris arundinacea L.) on monivuotinen heinäkasvi, jota viljellään sekä rehuksi että energiaksi. Se kasvaa luonnonvaraisena pohjoisella pallonpuoliskolla. Suomessa sitä viljellään 16 000 hehtaarin alalla lähinnä energiakäyttöön. Ruokohelpikasvusto on pitkäikäinen ja lisääntyy sekä suvullisesti siemenistä että suvuttomasti vahvan juurakon avulla. Ruokohelven leviämistä viljelyalueen ulkopuolelle ja viljelyn lopettamisen hankaluutta pidetään viljelyn riskeinä. MTT Sotkamossa tutkittiin ruokohelven viljelyn lopettamisessa sekä ruokohelven leviämistä viljelylohkon ulkopuolelle osana Biokaasu ja peltoenergia Kainuussa -hanketta. Kokeita tehtiin ja havainnoitiin vuosina 2008 – 2011. Hanke rahoitettiin osittain Euroopan maaseudun kehittämisen maatalousrahastosta. Muita rahoittajia olivat Suomen valtio, Kainuun kunnat ja yksityiset yritykset, kuten Vapo Oy. Ruokohelpikasvustoa hävitettäessä on käytettävä sekä kemiallista että mekaanista torjuntaa. Kasvustosta kannattaa ottaa ensin yksi tai kaksi rehusatoa ja ruiskuttaa kasvusto sen jälkeen syyskyntöä unohtamatta. Seuraavana vuonna yksivuotinen kevätvilja ja syyskyntö täydentävät ruiskutusta. Pelkkä mekaaninen torjunta, kyntö ja jyrsintä, ei hävitä ruokohelpeä täysin. Juolavehnä osoittautui kuitenkin mekaanisen torjunnan ruuduissa huomattavasti hankalammaksi rikkakasviksi kuin ruokohelpi. Ruokohelpeä ruiskutettiin myös tuleentuneesta ohrakasvustosta. Ruokohelpi näytti ensin hävinneen, mutta sitä ilmestyi alueelle seuraavana vuonna loppukesästä. Kenttäkokeiden perusteella ruokohelpi ei leviä kasvullisesti viljelylohkon ulkopuolisille pelloille. Siemenistä leviäminen on vähäistä ja keskittyy muokatuille reuna-alueille. Hennot siementaimet eivät lähteneet kasvuun olemassa olevassa kasvustossa. Ruokohelpipellon vieressä viljeltiin ohraa ja nurmea ja siinä oli myös kesantolohko. Ruokohelven leviämisessä eri lohkoille ei ollut mainittavia eroja. Nurmen joukossa vähäinen ruokohelpi ei ollut muodostunut ongelmaksi, ja niitto rehuksi ilmeisesti hillitsi ruokohelven kasvua. Heinäkuuhun ajoittunut Palaton-ruokohelven kukinta kesti Sotkamossa 14 päivää. Siitepölyn leviämistä ei havainnoitu tässä tutkimuksessa. Ruokohelven siitepölyn allergisoivaa vaikutusta voi verrata timoteihin tai rukiiseen.

Maatalous aiheuttaa noin 50 % Suomen vesistöjen typpikuormituksesta. Huuhtoumaan vaikuttaa mm. kasvilaji. Monivuotisten energiakasvien typpihuuhtoumia ei tunneta hyvin. Tässä työssä verrattiin Ruokohelven (Phalaris arundinaceae) ja nurmen typen huuhtoumia kivennäismaalla. Nurmiviljelyn tiedetään vähentävän typpihuuhtoumaa. Ruokohelpi on bioenergiakasvina osoittautunut tehokkaaksi hiilinieluksi eloperäisillä mailla, ja sen dityppioksidipäästöt eloperäisiltä mailta ovat olleet alhaiset. Tutkimuksessa sovellettiin isotooppitekniikoita antamalla typpilannoitus typpi-15 rikastetulla (10 AT-%) ammoniumnitraattina (15NH415NO3). Työssä määritettiin mikä on lannoitetypen huuhtouman osuus kokonaistyppihuuhtoumasta..Ruokohelpi- ja nurmikoealat lannoitettiin noudattaen kasvikohtaisia käytäntöjä (ruokohelpi 80 kg N ha-1, nurmi 2 * kertaan 100 kg N ha-1). Vesinäytteet kerättiin typpianalyyseihin maaperään 0,8 m syvyyteen esiasennetuista keraamisista imuputkista. Näytteistä määritettiin mineraalitypen (NH4 ja NO3) pitoisuudet sekä niiden typpi-isotooppikoostumukset. Näytteenottomenetelmä ei sallinut huuhtouman määrällistä arviointia, vaan enemmänkin laadullisen (15N/14N). Tutkimus toteutettiin Maaningalla kesäkuusta 2011 kesäkuuhun 2012 koealoilla, jotka oli perustettu keväällä 2009.Kummallakin kasvilla nitraattityppipitoisuudet 0,8 m syvyydellä olivat keskimäärin 7 mg NO3-N l-1 heinäkuun loppuun asti, jonka jälkeen NO3-N-pitoisuudet lähtivät laskuun, ruokohelvellä nopeammin. Lokakuun 2011 lopussa ruokohelpiviljelmän NO3-N pitoisuus jäi alle 1 mg l-1 kun se nurmella oli 3,5 mg l-1.Ensimmäisen lannoituksen jälkeen lannoitetypen prosentuaalinen osuus 0,8 m syvyyden nitraattitypestä oli kummallakin kasvilla alle 1 %. Ruokohelvellä lannoiteperäinen huuhtouma ei juuri muuttunut kasvukauden edetessä. Nurmelle annettu toinen lannoitus nosti lannoiteperäisen typen huuhtouman 34,5±19,2 %:iin. Suuri huuhtouma liittyi todennäköisesti toisen lannoituksen jälkeen tulleeseen rankkasateeseen, mikä huuhtoi pintamaahan kertynyttä lannoitetyppeä syvemmälle maaprofiiliin. Kohonnutta lannoitetypen huuhtoumaa ei kuitenkaan seurannut kohonnut NO3-N kokonaispitoisuus.Nurmelta huuhtoutuvan nitraattitypen kokonaispitoisuus ei poikennut merkittävästi ruokohelven vastaavasta, vaikka nurmea lannoitettiin enemmän. Sen sijaan toista lannoitusta seurannut lannoitetypen huuhtouma nurmelta oli huomattavan korkea.

VTT:n ja MTT:n yhteisessä kaksivuotisessa projektissa tutkittiin kotimaisten korsibiomassojen soveltuvuutta etanolivalmistuksen raaka­aineina. Tutkimuksessa perehdyttiin eritoten olkeen ja ruokohelpeen. Teknologia korsibiomassojen muuttamiseksi etanoliksi on olemassa. Laboratorio­olosuhteissa päästiin etanolisaannoissa raaka­aineesta hyvin lähelle arvioituja maksimiarvoja. Toisaalta, kun siirryttiin kohti teollisuudessa todennäköisesti käytettäviä olosuhteita (korkeampi kuiva­ainepitoisuus, vähemmän entsyymejä, runsaasti inhibiittoreita, jne.) maksimiarvoista jäätiin hieman. Näitä ”teollisia” tuloksia käytettiin tehtyjen laskelmien lähtötietona.Kriittiseksi tekijäksi muodostui biomassan saatavuus Suomessa. Arviomme mukaan raaka­aineita, olkea ja ruokohelpeä, saisi Suomesta parhaimmillaan kerättyä, 50 km keskisäteellä tehtaalta, noin 160 000 tonnia vuodessa (kuivapaino). Tästä nykytekniikalla voisi tuottaa noin 31 000 tonnia etanolia, eli tehdas olisi maailmalla suunniteltuihin tehtaisiin verrattuna hyvin pieni. Olki ja ruokohelpi olisi myös erikseen kerättävä ja kuljetettava tehtaalle. Tämä nostaa raaka­ainehintaa.Laitoksen investointimenoksi arvioitiin noin 110 miljoonaa euroa. Tämä olisi selvästi enemmän kuin mitä vastaavankokoinen jyvää raaka­aineena käyttävä etanolitehdas maksaisi. Tuotantokuluiksi arvioitiin noin 1 €/litra tuotettua etanolia. Suurimmat kustannustekijät olivat investoinnin kuoletus, pääraaka­aineen hinta ja entsyymien valmistukseen liittyvät kulut. Etanolin myyntihinta EU:ssa on viimeisen vuoden aikana liikkunut 0,55..0,65 €/litra välillä. On siis selvää että käytetyillä lähtöravoilla tehdasinvestointi ei olisi kannattava.Prosessikonsepteja ja teknologiaa kehittämällä selluloosapohjaisen etanolituoton kannattavuus on todennäköisesti kuitenkin mahdollista saavuttaa. Jatkokehitystyön keskeisempiä suuntaviivoja ovat i) toisenlaisten prosessikonseptien löytäminen, ii) entsyymikulujen alentaminen tai vaihtoehtoisten hydrolyysi­ratkaisujen kehittäminen, iii) etanolisaannon parantaminen, iv) investointimenojen alentaminen ja/tai v) arvokkaampien sivutuotteiden identifiointi.

Kehittämishanke on yksi keino viedä tutkimustietoa suoraan sitä hyödyntäville viljelijöille.Peltoenergia Kainuussa -hankkeen tarkoituksena on ollut edistää ruokohelven ja muun peltoenergiantuotantoa Kainuun alueella. Tiloja on aktivoitu tiedottamalla peltoenergian ja uuden viljelykasvintuotantomahdollisuuksista. Hanke toteutettiin vuosina 2004─2007.Hankkeen aikana järjestettiin pelto- ja bioenergiaan liittyviä koulutustilaisuuksia, info-päiviä,pellonpiennarpäiviä ja opintoretkiä. Peltoenergiasta kiinnostuneille viljelijöille annettiin tietoapäätöksenteon tueksi heidän miettiessään oman tilansa tuotantomahdollisuuksia.Tilaisuuksiin osallistui yhteensä yli 120 viljelijää. Tämä on noin 12 % Kainuun viljelijöistä.Kouluttajina toimivat sekä alan toimijat maakunnassa että kauempaa tulleet asiantuntijat. Erityinenhuomio kiinnitettiin ruokohelven viljelyn haasteellisiin kohtiin kuten perustamiseen, rikkakasvientorjuntaan ja korjuuseen. Tällöin viljelijä välttyy tekemästä tiedon puutteesta aiheutuvia virheitäuuden viljelykasvin tuotannossa.Ruokohelven viljelylle laadittiin hankkeessa kannattavuuslaskelmamalli, jota viljelijät voivatsoveltaa tilalleen. Viljelijöille pyrittiin antamaan kuva myös ruokohelven polttoainekäytöstä.Paikallisen konepajan kanssa kehitettiin yhteistyössä paalimurskain, jolla voidaan silputa pyöröpaalitesimerkiksi turvesuolla. Urakoitsijoiden yhteystiedot ja taksat koottiin listalle viljelijöitä varten.Urakoitsijat kutsuttiin myös korjuuta käsittelevään koulutukseen.Hankkeen aikana aloitettiin ruokohelven viljely yksityistiloilla Kainuussa. Ensimmäisetviljelijät kylvivät ruokohelpeä keväällä 2005. Nämä yrittäjät korjasivat satoa keväällä 2007. Vuonna2007 viljelysopimuksia oli tehty 22. Viljelypinta-ala oli yhteensä 268 hehtaaria.Peltoenergian merkitys Kainuun voima- ja polttolaitoksilla on kokonaisuuden kannaltamarginaalinen. Sillä on suurempi merkitys tilakohtaisesti uutena tuotantovaihtoehtona. Maakunnanpohjoisesta sijainnista johtuen etanoli ja biodiesel eivät ole Kainuussa varteenotettavia peltoenergianmuotoja. Ruokohelpi puolestaan kasvaa Kainuussa yhtä hyvin kuin Etelä-Suomessa. Energiapajullaolisi voimalaitoksissa suuri käyttöpotentiaali, mutta sitä ei Kainuussa viljellä lainkaan.Hankkeen edetessä tiloilla heräsi kiinnostus biokaasun tuotantoon. Pellolta voi saada energiaamyös mädättämällä biomassaa reaktorissa. Osa koulutuspäivistä, opintoretkistä ja neuvonnastakäsitteli biokaasun tuotannon mahdollisuuksia maatiloilla.

Jokioisilla järjestetyssä astiakokeessa tutkittiin yhdeksän erikoiskasvin (hamppu, kinua, kitupellava, kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi, tattari ja öljypellava) ja kahden yleisemmän viljelykasvin (ohra ja timotei) biomassan ja ravinteiden (typpi, kalsium, kalium, magnesium ja fosfori) allokaatiota kasvin eri osiin. Astiat olivat suuria 11 litran vetoisia astioita, ja maaperä hienoa hietaa. Astiat lannoitettiin ennen koetta NPK- ja hivenravinneliuoksilla siten, että ravinteita oli ylimäärin kaikkien kasvien tarpeisiin. Lannoitus oli sama kaikille kasveille.Monivuotiset kasvit kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi ja timotei allokoivat jo ensimmäisenä kasvuvuonna enemmän biomassaa juuristoon kuin yksivuotiset hamppu, kinua, kitupellava, tattari, öljypellava ja ohra. Suurin juuri-versosuhde oli kuminalla (2), toiseksi suurin morsingolla (1.5). Suurimat kokonaisbiomassat olivat kuminalla ja ruokohelpillä.Monivuotisilla kasveilla, joilla juurimassaa oli enemmän, oli myös enemmän ravinteita varastoituna juuriin. Varsinkin kuminalla ja morsingolla tämä oli selvästi nähtävissä, kun puolet kasvien Mg-, P- ja N –määristä oli juuristossa. Kumina keräsi kasvustoonsa yleisestikin ottaen paljon ravinteita, koska sen biomassa oli suuri. Tämä logiikka ei kuitenkaan toteutunut ruokohelven kohdalla, jonka biomassa oli kasveista toiseksi suurin, mutta joka keräsi sanottavasti vain fosforia ja typpeä nyt tutkituista ravinteista. Sen sijaan biomassaltaan keskinkertainen kinua oli paras magnesiumin, fosforin ja kaliumin kerääjä. Hamppu ja nokkonen keräsivät erityisen paljon kalsiumia kokonaisbiomassaansa, tattari oli huomattava fosforin kerääjä. Typpeä kasvit keräsivät tasaisemmin; sen määrä astiaa kohden riippui lähinnä biomassan määrästä.Koska juuret jäävät korjuun jälkeen maahan, ne ovat tärkeitä ravinteiden lyhytaikaisia varastoja. Jos maasta kuitenkin halutaan poistaa ravinteita esim. valuma-alueiden suojakaistojen avulla, tärkeä rooli on korjuussa poistuvilla ravinteilla. Typpeä ja fosforia pellolta olisi näiden nyt tutkittujen kasvien mukana poistunut eniten siemensatoa tuottavilla kasveilla eli yksivuotisilla ohralla, tattarilla ja kitupellavalla. Öljyhamppu ja öljypellava poistaisivat erityisen paljon typpeä jafosforia maasta, koska niistä korjataan sekä siemenet että varret. Muita ravinteita poistuisi eniten kasveilla, joista korjataan biomassaa (edellä mainitut hamppu ja öljypellava sekä morsinko, nokkonen ja ruokohelpi). Yksivuotisilla siemenkasveilla muut ravinteet kuin suurin osa typestä ja osa fosforista palautuvat suurimmaksi osaksi maahan, jos puintijäte silputaan ja palautetaan peltoon. Kaksivuotisen kuminan siemensadon sisältämiä ravinteita ei vielä tässä vaiheessa ole voitu määrittää, koska toisen kasvuvuoden (jolloin siemenet valmistuvat) tuloksia ei vielä ole saatavissa.Tutkimus osoittaa, että erikoiskasvien välillä on eroja ravinteiden allokoinnissa eri kasvinosiin. Nyt tutkimusta jatketaan kenttäkokeen avulla. Sen tavoitteena on saada tietoa erityisesti maanpäällisen biomassan muodostumisesta ja ravinteiden allokoitumisesta tilanteessa, jossa kasveja lannoitetaan kasvikohtaisesti ja kasvien kasvua rajoittavat todelliset ympäristöolot. Monivuotisten kasvien kohdalla biomassan määrän muuttuminen vuosien edetessä on myösoleellista ottaa huomioon tehtäessä johtopäätöksiä niiden ravinteiden käytöstä. Kokeen tulosten perusteella pyritään päättelemään, missä määrin viljelykasvin valinnalla voidaan vaikuttaa pellon ravinnetasapainoon, orgaanisen aineen pitoisuuteen ja siten pellon kasvukuntoon. Tiettyjä kasveja voitaisiin myös käyttää köyhdyttämään peltomaata ravinteista esim. valuma-alueiden suojakaistoilla.

MTT Sotkamon tutkimusasema toteutti yhteistyössä Vapon ja Yara Suomen kanssa vuosina 2005 – 2008 ruokohelven lannoitus- ja kalkituskokeen, jossa tutkittiin rakeisten Y-lannoitteiden, hivenlisäyksen, lietekompostin, biotiitin ja Siilinjärven magnesiumpitoisen kalkin vaikutuksia ruokohelven kasvuun.Ruokohelven lannoituskoe perustettiin vuonna 2005 runsasmultaiselle hietamoreenimaalle. Kokeesta tehtiin kasvumittaukset elokuussa 2006 sekä satomittaukset toukokuussa 2007 ja toukokuussa 2008. Koejäseniä oli 7:1 kalkitus dolomiittikalkilla, suositusten mukainen lannoitus2 kalkitus dolomiittikalkilla, suositusten mukainen lannoitus, hivenlannoitus3 ei lannoitusta4 biotiitti, suositusten mukainen lannoitus5 kaksinkertainen määrä biotiittia, suositusten mukainen lannoitus6 dolomiittikalkki, lietekomposti7 biotiitti, lietekompostiPerustamisen jälkeisenä vuonna lannoittamaton käsittely kasvoi muita heikommin, samoin toisena vuonna. Kolmantena vuonna koetta ei lannoitettu, ja erot tasoittuivat entisestään. Siinä mielessä hidasliukoiset komposti ja biotiittikaan eivät olleet muita lannoitteita parempia. Eri biotiittilannoitusmäärien välillä ei ollut eroja.Viljavuusanalyysin perusteella maassa oli rikkiä, kuparia, mangaania ja sinkkiä riittävästi. Tämän johdosta erillinen hivenlannoitus ei vaikuttanut sadon määrään.Kokeessa ei saatu eri lannoituskäsittelyjen välille merkitseviä eroja, vaikka lannoittamaton ruutu erottui muita heikompana. Tämän kokeen perusteella vaikuttaisi siltä, että lannoiteaineella ei ole merkitystä, kunhan ruokohelpi saa jollakin tavoin tarvitsemansa ravinteet.Vuonna 2006 koejäsenten hehtaaria kohti lasketut kuiva-ainesadot vaihtelivat välillä 5316–7248 kg/ha ja vuonna 2007 välillä 6205–7057 kg/ha. Vastaavat tuoresadot vaihtelivat vuonna 2006 6333–9033 kg/ha ja vuonna 2007 välillä 7683–9967 kg/ha. Lisäksi kokeessa mitattiin vuonna 2006 kasvuston korkeus ja ylimmän lehden korkeus sekä laskettiin verojen määrä neliömetrillä.Ruokohelven viljelystä saatava tulo perustuu suurimmilta osin tukiin. Näin ollen viljelijän kannattaa käyttää edullisinta lannoitetta, jolla kasvuston ravinnetarve saadaan tyydytettyä. Kemiallisten lannoitteiden kallistuminen parantaa kotoperäisten lannoitteiden, kuten karjanlannan ja kompostin, kilpailuetua. Kokeessa jouduttiin tyytymään pieniin kompostilannoitemääriin. Uusi lannoitevalmistelaki ottaa paremmin huomioon kompostin ravinteiden hitaan liukoisuuden.

Tavoiteltaessa “vihreämpää maataloutta” peltomaan mikrobiston toiminnan merkitys korostuu entisestään. Maaperämikrobisto vastaa kasvintähteiden hajotuksesta ja eloperäisessä muodossa olevien ravinteiden vapauttamisesta satokasvien käyttöön. Mykorritsasienet voivat kasvin kanssa muodostuvan ns. sienijuuren avulla tehostaa kasvien fosforin saantia ja suojata kasvia stressitekijöiltä (mm. kuivuus, kasvitaudit). Monimuotoisen mikrobiston on todettu parantavan maaperän luontaista tautisuppressiivisuutta (kasvitautimikrobien kasvun tukahduttaminen). Mikrobisto on runsainta kasvin juuristossa ja sen välittömässä läheisyydessä (”ritsosfääriefekti”). Kasvi luovuttaa yhteyttämistuotteitaan juurieritteiden muodossa ja muokkaa maaperän olosuhteita mikrobeille suotuisiksi. Monivuotisilla kasveilla juuriston koko suhteessa maan yläpuoliseen biomassaan on suurempi kuin yksivuotisilla kasveilla. Monivuotisilla kasveilla juuristo kasvaa koko kasvukauden, kun se yksivuotisilla on laajimmillaan tuleentumisen aikoihin. Kasvilajeilla on kuitenkin suuria eroja juuriston koossa ja juurieritteissä, ja vain osa lajeista kykenee muodostamaan sienijuuren mykorritsasienten kanssa. Tutkimustemme tavoitteena oli selvittää, voidaanko peltomaan mikrobistoon vaikuttaa viljelykierron ja kasvilajivalikoiman avulla. Esitykseen kootaan tuloksia kahdesta tutkimuksesta, jotka molemmat on toteutettu MTT Jokioisilla. MONIKASVI-hankkeen 3-vuotisessa kenttäkokeessa keskityimme juuriston ja sen ympäröivän maan mikrobistoon. Kokeessa oli mukana viisi yksivuotista (ohra (Hordeum vulgare), kinua (Chenopodium quinoa), camelina (Camelina sativa), pellava (Linum usitatissimum) ja tattari (Fagopyrum esculentum)) ja viisi monivuotista (timotei (Phleum pratense), kumina (Carum carvi), ruokohelpi (Phalaris arundinacea), värimorsinko (Isatis tinctoria), nokkonen (Urtica dioica)) viljelykasvia. SUCCESS-hankkeessa vertailimme maaperän mikrobistoa 4-vuotisessa viljelykierrossa (kevätvehnä, rypsi, ohra, herne) ja jatkuvassa kevätvehnän viljelyssä. Vertailussa olivat myös muokkausmenetelmät kyntö ja suorakylvö. Maaperämikrobiston koostumusta selvitettiin fosfolipidirasvahappojen (PLFA) ja neutraalilipidi-rasvahappojen (NLFA) analyysien avulla. MONIKASVI-hankkeessa selvitettiin arbuskelimykorritsojen esiintymistä myös muilla menetelmillä. SUCCESS-hankkeessa analysoitiin mikrobiston koostumusta molekyylibiologisilla menetelmillä, sekä selvitettiin mikrosienten esiintymistä oljessa. Peltomaan mikrobiston esiintymisessä oli suuria eroja kasvilajien välillä. Monivuotiset kasvit ylläpitivät runsaampaa mikrobistoa. Arbuskelimykorritsan esiintymiseen vaikutti ensisijaisesti kasvilajin ominaisuudet. Viljelykierrolla ja muokkausmenetelmällä voidaan edistää toivotunlaisen mikrobiston esiintymistä maassa.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ruokohelven (Phalaris arundinacea) korjuun, murskauksen ja briketöinnin työvaiheita sekä kustannuksia. Lisäksi tarkasteltiin ruokohelpibrikettien ominaisuuksia ja soveltuvuutta lämmöntuotantoon. Ruokohelven logistisia virtoja viljelyksiltä loppukäyttöön selvitettiin Etelä-Pohjanmaan tavoite 2 –alueella yhteistyössä Kuortaneen energiaosuuskunnan kanssa. Projektin rahoittivat EU/EAKR, Etelä-Pohjanmaan TE-keskus, Seinäjoen ammattikorkeakoulu sekä mukana olleet käytännön tahot. Tuhannen kilogramman ruokohelpierän murskaamiseen kului aikaa 3 h 18 min. Murskan keskimääräinen tuottavuus oli 303 kg/h. Briketöintikoneen tuottavuus oli 314 kg/h. Tuhannen kilogramman brikettierän valmistamiseen kului aikaa 3 h 11 min. Brikettien irtotiheys oli 530 kg/m3 ja kiintotiheys 990 kg/m3. Ruokohelpibrikettien kosteudeksi mitattiin 10,9 % ja tuhkapitoisuudeksi 2,9 %. Brikettien tehollinen lämpöarvo oli saapumistilassa 4,4 MWh/t. Kuiva-aineen teholliseksi lämpöarvoksi määritettiin 5,0 MWh/t. EU-tuilla oli merkittävä vaikutus ruokohelven viljelyn kannattavuuteen. Kasvinviljelytilalla C1-alueella (Kuortane) EU-tuet olivat yhteensä 563 €/ha. Mikäli keskimääräiseksi sadoksi oletettiin 5000 kg/ha, niin ruokohelpitonnia kohti laskettuna kasvinviljelytilalla C1-alueella tuen suuruus oli noin 113 €/t ja 7000 kg/ha satotasolla tuen suuruus oli noin 80 €/t. Automatisoimattomalla murskauslinjalla ruokohelpipaalien murskauksen kustannukset olivat 63 €/t ja automatisoidulla linjalla 22 €/t. Briketöinnin kustannukset olivat 15 €/t. Laskemalla yhteen ruokohelven viljelystä ja korjuusta aiheutuneet kustannukset, kaukokuljetuskustannukset, murskauskustannukset ja briketöintikustannukset EU-tuet huomioiden, saatiin valmiiden brikettien tuotantokustannuksiksi 58 €/t (automatisoimaton murskauslinja satotasolla 5000 kg/ha). Automatisoidulla murskauslinjalla ja 5000 kg/ha satotasolla kustannukset olivat 17 €/t. Satotasolla 7000 kg/ha ja automatisoimattomalla murskauslinjalla kustannukset olivat 77 €/t, kun automatisoidulla murskauslinjalla kustannuk-set olivat 36 €/t. Pilottihankkeessa kyettiin valmistamaan hyvälaatuista ruokohelpibrikettiä, jonka kiintotiheys oli yli kuusinkertainen ruokohelpipyöröpaalien kiintotiheyteen verrattuna. Tiheyden nousu pienentää huomattavasti varastotilan tarvetta sekä alentaa kuljetuskustannuksia. Ruokohelpi soveltuu briketöitäväksi myös seospolttoaineena puunjalostusteollisuuden sivutuotepurujen kanssa. Briketit ovat helppoja käsitellä ja niiden energiatiheys on suuri. Briketit soveltuvat poltettavaksi suurten lämpölaitosten lisäksi myös pienissä lämpölaitoksissa, maatiloilla ja kotitalouksissa. Briketöinti luo ruokohelven käytölle uusia käyttökohteita ja avaa mahdollisuuksia kilpailla laajemmilla biopolttoainemarkkinoilla.

Kuivan ja lakoutuneen ruokohelven kevätkorjuussa tapahtuu väistämättä korjuutappioita. Aiemmissa tutkimuksissa helven niitossa ja korjuussa on jopa 40 – 50 % sadosta jäänyt peltoon ylipitkänä sänkenä tai murentuneena silppuna. Myös ruokohelpipaalien tiheys ja käsittelyn kestävyys ovat olleet monesti alhaisia. Löysistä paaleista on saatu tehtyä kuljetusrekkoihin kuormia, joiden massat ovat olleet vain puolet siitä, mitä ovat tiukoista paaleista tehtyjen kuormien massat. Löysien paalien muoto muuttuu lastauksen aikana, jolloin ne vievät enemmän tilaa, kuin on suunniteltu. Näistä syistä löysien paalien kuljettaminen on liian kallista verrattuna niiden energiasisältöön ja paalien pitäisikin olla mahdollisimman tiukkoja. Keväällä 2007 toteutettiin Haapavedellä kaksi kenttäkoetta, joiden tavoitteena oli löytää korjuumenetelmiä, joilla päästään pieniin korjuutappioihin ja suuriin paalien tiukkuuksiin. Niittokokeessa verrattiin erilaisia niitto- ja karhotusmenetelmiä ja paalauskokeessa muutamaa pyörö- ja kanttipaalainta. Niittokokeessa saatiin talteen 70 – 80 % keväällä pellolla olleesta biomassasta. Lautasniittokoneelle ja ajettavalle niittokoneelle, swatherille, nämä ovat tyypillisiä arvoja. Yllättävää olivat niittomurskaimen pienet korjuutappiot (saanto 80 %), kun hinattavalla niittomurskaimella saanto on yleensä ollut 50 – 60 %. Kokeessa olleessa koneessa oli kaukosäädettävä leikkuukorkeus ja hellävarainen murskainosa, jotka voivat selittää tulosta. Viereisessä paalauskokeessa korjuusaanto oli vain 55 %, vaikka käytettiin hyväksi otaksuttua lautasniittokoneen ja karhottimen yhdistelmää. Niittourakoitsija oli säätänyt koneensa hieman liian pitkään sänkeen mahdollisten kivien varalta ja tämä näkyi heti korjuusaannon heikentymisenä. Tämän ja edellisvuosien kokeiden perustella näyttää siltä, että 80 % korjuusaantoa on hyvin vaikea ylittää, koska ruokohelpi on melkein aina keväällä pahasti laossa ja haurasta. Paalauskokeessa suurin paalintiheys saatiin aikaan uudella suurkanttipaalaimella (201 kg/m3, kosteus 15 %). Paalit olivat hyvänmuotoisia ja ne kestivät hyvin siirtelyä ja kuljetusta. Vanhemman tyyppisellä kanttipaalaimella ei saatu yhtä tiiviitä paaleja, paalien tiheys oli keskimäärin 161 kg/m3 15 %:n kosteudessa. Materiaalin syötössä paalikammioon on tapahtunut teknistä kehitystä 10 vuoden aikana, josta ero johtunee. Pyöröpaalaimilla päästiin 166 – 172 kg/m3 paalintiheyksiin. Kiinteä- ja muuttuvakammioisen paalaimen paalintiheyksissä ei ollut eroja, mikä on hieman yllättävää, sillä aiemman tutkimustiedon valossa on ajateltu, että muuttuvakammioisella saadaan kiinteäkammioista paalainta tiukemmat paalit. Ilmeisesti pyöröpaalainmerkkien välillä on teknisiä eroja, jotka selittävät saatua tulosta.

Energiakasvien viljely pellolla on yksi mahdollisuus tuottaa uusiutuvaa bioenergiaa. Viljelyn järkevyyttä harkittaessa tulee ottaa huomioon taloudelliset ja ympäristötekijät sekä viljelyn energiatalous. Tässä tutkimuksessa selvitettiin ohran, vehnän, rypsin, säilörehunurmen, ruokohelven, perunan ja sokerijuurikkaan energiatase ja nettoenergia. Energiatase on sadon energiasisällön ja sadon aikaansaamisen käytetyn energiapanoksen suhde. Mitä suurempi suhdeluku on, sitä enemmän energiaa saadaan suhteessa käytettyyn energiapanokseen. Nettoenergia puolestaan ilmaisee, kuinka paljon energiaa hehtaarilta saadaan, kun tuotantoon käytetyt energiapanokset on vähennetty sadon energiasisällöstä. Molempia lukuja tarvitaan arvioitaessa energiakasvien kilpailukykyä. Korkea energiasuhde ei yksin riitä, koska pinta-alaa energian tuottamiseen on rajoitetusti. Tarkasteluun otettiin vain sellaisia kasveja, joiden tiedetään kokemuksen perusteella soveltuvan talousviljelyyn. Ohran, vehnän, rypsin, säilörehunurmen ja ruokohelven energiasuhde ja nettoenergia laskettiin typpilannoituksen funktiona, koska lannoitetypen valmistus on viljelyn suurin yksittäinen energiapanos. Osaa kirjallisuudessa esitetyistä typpivastefunktioita skaalattiin alaspäin, koska funktioiden käyttö sellaisenaan olisi johtanut paljon todellisuudessa saatavia korkeampiin satoihin. Perunan ja sokerijuurikkaan energiasuhde ja nettoenergia laskettiin vain yhdellä typpilannoitusmäärällä, koska niille ei ollut käytettävissä typpivastefunktioita. Kaikista tutkituista kasveista voitiin todeta yhteisesti, että energiasuhde oli korkeimmillaan, jos typpeä käytettiin keskimääräisiä suosituksia vähemmän. Toisaalta suurin nettoenergia saatiin käyttämällä typpilannoitetta suositeltuja määriä enemmän. Käytännön viljelyä taasen ohjaa taloudellinen optimi, joka on typen osalta tämän hetken hintasuhteilla lähempänä energiasuhteen optimia kuin nettoenergian optimia. Ruokohelven energiasuhde oli selvästi kaikkein korkein ja ruokohelpi tuotti parhaimmillaan yhtä paljon nettoenergiaa kuin sokerijuurikas. Ruokohelven energiasuhde oli 11 – 13, kun typpilannoitus oli 60 – 80 kg/ha. Korkeampi energiasuhde saavutettiin pienemmällä lannoituksella. Ohran, kevät-vehnän ja rypsin energiasuhteet olivat 3 – 5 käytettäessä normaaleja typpilannoitusmääriä. Perunan ja sokerijuurikkaan energiasuhde oli korkeampi kuin viljojen ja rypsin, mutta systeemin rajaus oli sellainen, että se suosi perunaa ja sokerijuurikasta. Tarkastelun päättyessä peruna ja sokerijuurikas olivat aumassa pellon laidalla ja sadon säilyttäminen käyttökelpoisena olisi edellyttänyt energiaa kuluttavaa prosessointia tai varastointia lämpöeristetyssä ja ilmastoidussa varastossa. Lisäksi peruna ja sokerijuurikas ovat vaateliaita kasveja verrattuna viljoihin ja ruokohelpeen. Ruokohelven parhaat nettoenergiasadot olivat 110 – 120 GJ ha-1, mutta realistinen sato voisi olla 80 – 90 GJ ha-1. Se on jonkin verran enemmän kuin tyypillisen suomalaisen pientalon vuotuinen lämmöntarve (20 000 kWh = 72 GJ). Viljojen nettoenergiasadot olivat parhaimmillaan 50 – 55 GJ ha-1 ja rypsin 30 – 35 GJ ha-1.

Abstract There are various after-use options on the cut-away peatlands, depending on the characteristics of the soil. If the soil is devoid of rock, cultivation of reed canary grass is a profitable after-use option. The aim of this study was to determine how characteristics of peat, peatland surroundings and fertilizers influence the element uptake of reed canary grass. In the present investigation the peat production areas of Luesuo, Piipsanneva and Jouttenisenneva were selected as study areas. A comprehensive sampling programme was carried out in each of the study areas. In addition, two experimental areas for cultivation of reed canary grass were established in Luesuo and Hankilanneva between 2004 and 2005. The results obtained indicate that all study areas were suitable for cultivating reed canary grass, but fertilizers must be added to make up nutrient deficiencies. The study areas were very clean from heavy metals. The results also suggest that the characteristics of peat or surroundings of peatland do not influence the nutrient level of peat significantly, considering the cultivation of reed canary grass. The large geochemical provinces have a smaller impact on nutrient and heavy metal levels in the peat on the peat cut-away areas compared to smaller geochemical units. Heavy metal content in the peat and in the mineral soil under the peat seems to correlate. Reed canary grass does not uptake heavy metals from the cultivation media effectively. Liming slag was better for liming in cultivation of reed canary grass than ash. Although ash has large amounts usable nutrients, especially potassium, it did not raise the heavy metal content in peat to harmful levels, it can therefore be used in the cultivation of reed canary grass. Stock fertilized fur animal manure compost produced almost as much biomass as optimized artificial fertilizers. After the correction of nutrient deficiencies, compost is suitable for the cultivation of reed canary grass in peatlands. Because the total nutrient levels are high in compost, its fertilizer effect lasts longer than in artificial fertilizers, where nutrients are all in a dissolved form. Already in the first growing season the cultivation of reed canary grass changed the cut-away peatland from a carbon source to a carbon sink. In this respect, the reed canary grass cultivation can be used to produce bioenergy to replace fossil fuels in accordance with the goals of Kyoto Protocol
Tiivistelmä Turvetuotannosta vapautuneella suopohjalla toteutetaan erilaisia jälkikäyttötapoja riippuen suopohjan ominaisuuksista. Jos suopohja on kohtuullisen kivetöntä, ruokohelpiviljely on kannattavaa. Viljelty ruokohelpi poltetaan turpeen tai hakkeen seassa. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää miten pohjaturpeen ja suopohjan ympäristöalueiden ominaisuudet sekä viljelyyn käytetyt lannoite- ja kalkitusaineet vaikuttavat ruokohelpin käyttämiin ravinteisiin. Ruokohelpiviljelyn lannoituskustannukset ovat suuret, joten suopohjan luontainen ravinnetila kannattaa huomioida lannoitusta suunniteltaessa. Suopohjan ravinnetila saadaan selville laatimalla alueelle viljavuusanalyysi. Kyseisen analyysin yhteydessä on hyödyllistä tehdä myös raskasmetallianalyysit, jotta viljelykäyttöön tulevan suopohjan puhtaudesta voidaan varmistua. Tutkimuksen kohdealueiksi valittiin Luesuon, Piipsannevan ja Jouttenisennevan turvetuotantoalueet. Lisäksi tutkimusta varten perustettiin ruokohelpin viljelykoealueet Luesuolle ja Hankilannevalle vuosina 2004 ja 2005. Tutkimusalueilla suoritettiin kattava näytteenotto. Näytteistä analysoitiin tärkeimmät kasviravinteet sekä joukko raskasmetalleja. Tulosten perusteella tutkimusalueille laadittiin viljavuusluokittelu. Tutkimusalueet soveltuvat hyvin ruokohelpiviljelyyn, mutta ravinnepuutokset tulee korjata lannoituksella käytettäen suopohjille suositeltua lannoitusta. Tutkimusalueet osoittautuivat puhtaiksi raskasmetalleista. Tutkimuksen kohteina olleiden suopohjien liukoisen kaliumin ja fosforin pitoisuudet olivat hyvin alhaisia, eivätkä turpeen tai ympäristön ominaisuudet vaikuttaneet niiden pitoisuuksiin ruokohelpiviljelyn kannalta merkittävästi. Liukoisen magnesiumin ja kalsiumin pitoisuudet sen sijaan vaihtelivat tutkituilla suopohjilla kohtuullisen paljon riippuen turpeen ominaisuuksista. Geokemiallisella provinssilla ei todettu olevan niin suurta merkitystä suopohjien lopputurpeiden alkuainepitoisuuksiin kuin pienemmillä geokemiallisilla yksiköillä. Tutkittujen suopohjien turpeen ja sen alla olevan kivennäismaan raskasmetallipitoisuudet korreloivat keskenään. Tutkimustulosten mukaan kasvualustan raskasmetallit eivät siirry tehokkaasti ruokohelpiin. Poikkeuksena olivat sinkin ja molybdeenin pitoisuudet, joita ruokohelpissä esiintyi korkeampina pitoisuuksina kuin kasvualustassa. Haitallisten raskasmetallien pitoisuudet olivat huomattavasti alhaisempia ruokohelpissä kuin kasvualustassa. Ruokohelpi sisälsi raskasmetalleja erittäin pieninä pitoisuuksina, joten viimeisen kasvukuukauden muutokset olivat vaikeasti tulkittavissa. Näyttää kuitenkin siltä, että ruokohelpi siirtää ainakin osan kuparista, sinkistä ja molybdeenistä juuristoonsa talven ajaksi. Suoritettujen lannoituskokeiden perusteella teräskuona soveltuu voimalaitostuhkaa paremmin turvekentän kalkitukseen ruokohelpiviljelyssä. Voimalaitostuhka sisältää kuitenkin huomattavia määriä hyödynnettäviä ravinteita, etenkin kaliumia. Tutkimuksessa havaittiin, ettei voimalaitostuhka lisännyt edes ylisuurina annoksina kasvualustan raskasmetallipitoisuuksia haitallisesti, joten sitä voidaan käyttää ruokohelpiviljelyssä. Varastolannoitetulla kompostilla saavutettiin lähes yhtä hyvä ruokohelpisato kuin optimoidulla mineraalilannoitteella. Näin ollen turkislantakompostia voidaan ravinnekorjausten jälkeen käyttää mainiosti ruokohelpiviljelyyn. Kompostin ravinnevaikutus on myös suurten kokonaisravinnepitoisuuksien vuoksi pidempi kuin mineraalilannoitteilla. Fosforin varastolannoitus turkislantakompostilla onnistui ensimmäisen kasvukauden perusteella hyvin. Tutkimuksessa todettiin, että jo ensimmäisenä kasvukautena ruokohelpiviljelyllä saadaan muutettua hiililähteenä toimiva entinen turvetuotantoalue hiilinieluksi. Ruokohelpiviljelyllä tuotetulla bioenergialla voidaan lisäksi korvata fossiilisia polttoaineita Kioton ympäristösopimuksen tavoitteiden mukaisesti