Maitotilan fosfori- ja typpikierron mallintaminen
Keywords:
maitotila, fosfori, ravinnekierto, mallinnusAbstract
Intensiivinen kotieläintalous ja sen alueellinen keskittyminen ovat keskeisiä tekijöitä maatalouden vesistökuormituksen kannalta. Empiiristen kenttäaineistojen mukaan maitotilojen fosforin (P) että typen (N) porttitaseet ovat selvästi ylijäämäiset Suomessa. Intensiiviseen karjatalouteen, erityisesti maidontuotantoon, kohdistuukin tulevaisuudessa entistä suurempi paine vähentää ravinnepäästöjä, jotta sisä- ja murtovesien rehevöitymiskehitys voitaisiin katkaista.
Potentiaaliset peltoviljelyn ravinnehuuhtoumat ovat sidoksissa ravinnetaseeseen, vaikka lyhyellä aikavälillä (satovuosi) yhteys ei välttämättä ole kovin voimakas. Pidemmällä aikavälillä ravinnepäästöjä ei voida vähentää, ellei ravinneylijäämiä voida alentaa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli 1) mallintaa maitotilan P- ja N-kierto ja 2) testata mallin toimivuus riippumattomalla kenttäaineistolla. Tavoitteena oli, että mallin avulla voidaan kvantitatiivisesti estimoida maitotilan ravinnetase ja simuloida erilaisten peltoviljelyn ja maidontuotannon vaihtoehtojen vaikutuksia ravinnetaseisiin.
Maitotilamalli koostuu viidestä eri alamallista: karjan uudistus (1), maidontuotanto (2), karjanlanta (3), rehuviljely (4) sekä ravinnetaseet (5). Kasvinviljelyosiossa estimoidaan viljeltyjen kasvien sadot ja sadon sisältämä N- ja P-pitoisuus. Satofunktiot estimoitiin kotimaisten ruutusatokokeiden perusteella siten, että N- ja P-lannoituksen vaikutus kasvien satoon huomioitiin erillisinä. P-lannoitusvasteen oletettiin riippuvan maan P-luvusta. Karjamallissa estimoidaan tietyn lehmämäärän tarvitsema nuorkarjan määrä, kun kaikki tilan eläimet kasvatetaan itse ja lehmien poiston osuus ja poikimisväli vaihtelevat. Simulointi rakennettiin Powersim –ohjelmalla. Ruokintamalli rakennettiin ympärivuotiselle säilörehuruokinnalle. Nuorkarjan tarvitsema rehumäärä laskettiin ruokintasuositusten mukaan, ja erotuksella saatiin lehmille jäävä rehusatomäärä. Lehmien tarvitsema rehumäärä laskettiin voimassa olevia ruokintasuosituksia noudattaen, mutta siten että normeja on mahdollista muuttaa eri simuloinneissa. Lehmien syöntipotentiaali mallinnettiin erikseen eläintekijöistä (tuotospotentiaali, elopaino) ja dieettitekijöistä (karkearehun laatu ja väkirehuruokinta) riippuvaksi. Lehmien dieetti optimoitiin pienimmän rehuannoksen hinnan perusteella keskimääräiselle tuotostasolle laktaation aikana ottaen huomioon lehmien syöntipotentiaali, tuotostaso sekä käytössä olevien rehujen laatu ja hinta. Maidontuotanto ja maidon koostumus laskettiin energian ja valkuaisen saannin mukaan perustuen todellisiin tuotosvasteisiin. Ravinnetaselaskennassa estimoidaan maitoon, eläimiin ja lantaan jakautuvat ravinteet, ja lasketaan tilan ravinteiden porttitaseet ottaen huomioon kasvien, maidon ja eläinten myynnit tilalta ulos ja ravinteiden ostot mm. lannoitteissa ja rehuissa. Mallin laskennat ja optimonnit tehtiin MS-excel taulukkolaskentaohjelmalla. Malli testattiin 26 maitotilan aineistolla, joilta oli käytettävissä 1-4 satovuoden tulokset ravinnetaseista.
Tulokset osoittivat, että mallilla estimoidut P- ja N-tilataseet korreloivat hyvin havaittujen tilataseiden kanssa (P: R2 = 0.800 ja N: R2 = 0.876). Sekä mallilla simuloitujen että havaittujen tulosten perusteella tilalle ostettu fosforilannoitekilo lisäsi P-ylijäämää noin 1,2 kg/ha. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että tiloille ostettujen rehujen ja lannan fosforia ei huomioida riittävästi viljeltävien kasvien lannoituksessa. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että maitotilan kasvinviljelyn ja maidontuotannon integroiva systeemimalli on hyvin käyttökelpoinen työkalu pyrittäessä löytämään tehostamiskeinoja ravinteiden hyväksikäytölle. Jatkotutkimuksissa mallia täydennetään laidunkierrolla ja nurmirehujen korjuustrategialla.
