Iga põllumajandusettevõte toodab lisaks müügiks minevale saagile ka suure koguse biomassi: tahe- ja vedelsõnnik, põhk, taimejäänused, juuremass ja vahekultuurid, mis sisaldavad märkimisväärses koguses toitaineid ning orgaanilist ainet. Nende käitlemine ettevõttes mõjutab otseselt mulla orgaanilise aine bilanssi ja väetusvajadust järgnevatel aastatel.
Seega peaks biomass olema rakendatud nii, et võimalikult suur osa olemasolevatest toitainetest ja orgaanilisest ainest ringleks ettevõtte tootmissüsteemis ning toitainete ja orgaanilise aine kaod biomassi hoiustamise, käitlemise ja kasutamise käigus oleksid väikesed.
Sõnniku pikaajaline väärtus mullale
Sõnnikuga viiakse mulda nii toitaineid kui ka orgaanilist ainet, mistõttu mulla seisukohast sõltub sõnniku väärtus lisaks toitainete sisaldusele ka orgaanilise aine hulgast ja kvaliteedist. Orgaaniline aine mõjutab mulla struktuuri, vee liikumist mullas, mulla õhustatust ja mullaelustiku aktiivsust ning on oluline huumuse moodustumisel. Erinevalt mineraalväetistest, mis varustavad taimi peamiselt toitainetega, aitab sõnnik samal ajal säilitada ja täiendada mulla orgaanilise aine varu.
Märkimisväärne osa sõnniku pikaajalisest mõjust on seotud selles sisalduva orgaanilise süsinikuga. Süsinik on mulla mikroorganismide peamine energiaallikas ning selle abil saavad nad kasvada, paljuneda ja orgaanilist ainet lagundada. Lagunemise käigus liiguvad toitained pidevalt erinevate orgaaniliste ja mineraalsete vormide vahel. Osa lämmastikust, fosforist ja teistest toitainetest, aga ka süsinikust kasutatakse mikroobide kasvuks, osa muutub taimedele kättesaadavaks ning osa jääb ajutiselt seotuks mikroobsesse biomassi.
Samal ajal ei lagune kogu orgaaniline aine süsinikdioksiidiks ja veeks. Osa lagunemisel tekkivatest ühenditest muundub keerukamateks orgaanilisteks ühenditeks, mis võivad seonduda saviosakeste ja teiste mullakolloididega. Sellised ühendid on mikroorganismidele raskemini lagundatavad ning võivad püsida mullas aastaid või isegi aastakümneid. Just nende protsesside tulemusena kujuneb välja huumus, mis aitab parandada mulla struktuuri, vee sidumise võimet, toitainete puhverdusvõimet ning loob sobiva keskkonna mullaelustikule. Seetõttu ei mõjuta sõnnik väetatavat kultuuri ainult laotamise aastal. Osa mõjust avaldub järk-järgult järgmiste aastate jooksul toitainete vabanemise, orgaanilise aine muutumise ja huumuse kujunemise kaudu.
Sõnniku omadused ja hoiustamine
Sõnnikuid on aga mitmesuguseid – kuivaine sisalduse järgi jagunevad need vedel-, poolvedel-, tahe- ja sügavallapanu sõnnikuteks. Nende mõju sõltub sõnniku omadustest, aga ka sellest, milliseid protsesse on materjal enne põllule jõudmist läbinud. Vedelsõnnikust pääseb suurem osa toitainetest tavaliselt kiiremini ringlusse ning enamik mõjust avaldub kohe pärast laotamist. Suurema kuivainesisaldusega poolvedelad, tahedad ja sügavallapanu sõnnikud sisaldavad üldjuhul rohkem orgaanilist ainet, mille lagunemine ja toitainete vabanemine toimub pikema aja jooksul. Kui sõnnik on enne põllule laotamist komposteerunud, siis osa kergemini lagunevast orgaanilisest ainest on juba mikroorganismide poolt ümber kujundatud. Seetõttu võivad erinevad sõnnikutüübid üsna erinevalt mõjutada nii toitainete kättesaadavust kui ka mulla orgaanilise aine kujunemist.
Seega mõjutavad sõnniku hoiustamise ajal toimuvad lagunemis-, mineralisatsiooni- (toitainete ja süsiniku vabanemine orgaanilisest ainest) ja immobilisatsiooniprotsessid (toitainete ja süsiniku sidumine mikroobidesse) korraga nii toitainete säilimist kui ka orgaanilise aine kvaliteeti. Kui sõnniku hoiustamise käigus lendub lämmastik ammoniaagina või eraldub suur osa süsinikust süsinikdioksiidi vormis, väheneb põllule jõudev väärtuslik ressurss. Mida rohkem orgaanilist ainet ja süsinikku õnnestub säilitada kuni sõnniku laotamiseni ja mulda viimiseni, seda suurem on sõnniku panus mulla orgaanilise aine bilansi parandamisse ja pikaajalise viljakuse säilitamisse.
Põhk ja koristusjäägid kui orgaanilise aine allikad
Sõnnik ei ole ainus viis orgaanilise aine mulda viimiseks. Olulist rolli mängivad ka põhk, tüü ja juured. Kuigi nende toitainesisaldus on võrreldes sõnnikuga sageli tagasihoidlikum, sisaldavad need märkimisväärses koguses süsinikku, mis on vajalik mulla orgaanilise aine säilitamiseks ja taastootmiseks.
Koristusjääkide mulda viimine aitab täiendada orgaanilise aine varu ning pakub mullaelustikule toitu. Samal ajal ei vabane neis sisalduvad toitained kohe. Suure süsiniku ja lämmastiku suhte tõttu võib osa lämmastikust olla lagunemise algfaasis ajutiselt seotud mikroobide biomassi, kuid pikemas vaates jõuavad toitained taas taimede kasutusse. Eriti oluline on koristusjääkide põllule jätmine piirkondades, kus sõnniku kasutamise võimalused on piiratud ning suurem osa orgaanilisest ainest tagastataksegi mulda ainult taimejäänuste ja koristusjääkide kaudu. Praktikas algab koristusjääkide väärindamine juba saagi kombainimisel. Ühtlik põhu laotamine tagab ka orgaanilise aine, toitainete ja järgnevate tööde kvaliteedi ühtlikkuse põllu ulatuses. Ühtliku, paraja pikkusega hekseldamine ja laotus, hea kontakt mullaga ning piisav niiskus ja soojus loovad tingimused, kus mullaelustik saab koristusjääke tõhusamalt ja täielikumalt lagundada. See tagab koristusjääkides sisalduvate toitainete kiirema valmidusse jõudmise järgmise saagi kujundamiseks.
Vahekultuurid aitavad toitaineid süsteemis hoida
Vahekultuuride üks peamisi ülesandeid on siduda pärast põhikultuuri koristamist mulda jäänud toitaineid. Eriti oluline on see lämmastiku puhul, mis võib sügis-talvisel perioodil mullast välja leostuda. Kasvav vahekultuur kasutab mullas olevaid toitaineid, aga seob ka süsinikku oma biomassi kasvatamiseks ning vähendab toitainete kadumise riski. Järgmise kultuuri jaoks ei kao need toitained muld-taim süsteemist, vaid vabanevad järk-järgult uuesti vahekultuuri biomassi lagunemisel. Lisaks toitainete sidumisele toodavad vahekultuurid täiendavat biomassi, suurendavad juurestiku kaudu mulda jõudva süsiniku hulka ning toetavad mullaelustiku aktiivsust ka väljaspool põhikultuuri kasvuperioodi. Märkimisväärne osa nende mõjust toimub maa all, sest juured ja juureeritised varustavad mikroorganisme energiaga ning aitavad kaasa orgaanilise aine kujunemisele.
Vahekultuuride mõju sõltub suuresti valitud liikidest ja nende kombinatsioonidest. Kõrrelised, näiteks rukis, kaer ja raihein, kasutavad efektiivselt mullas olevat mineraalset lämmastikku ning moodustavad ulatusliku juurestiku. Rukis on tuntud tugeva juurestiku ning allelopaatiliste omaduste poolest, aidates pärssida mõnede umbrohtude idanemist ja kasvu. Raihein moodustab tiheda juurevõrgustiku, mis aitab parandada mulla struktuuri ja vähendada toitainete leostumist. Liblikõielised liigid, nagu põldhernes, põlduba, vikk, ristikud ja teised, seovad koostöös mügarbakteritega õhulämmastikku ning võivad seeläbi suurendada süsteemi lämmastikuvaru. Nende biomass sisaldab tavaliselt rohkem lämmastikku ning laguneb kiiremini kui kõrreliste oma. Ristõielised liigid, näiteks valge sinep, kesaredis, õlirõigas ja talirüps toodavad kiiresti suure biomassi ning kasutavad sügavale ulatuva juurestiku abil ka sügavamates mullakihtides paiknevaid ressursse. Lisaks sisaldavad mitmed neist glükosinolaate, mille lagunemisel tekkivad ühendid võivad vähendada mõnede mullas elavate kahjurite ja haigustekitajate arvukust. Seda nähtust nimetatakse biofumigatsiooniks. Tatar paistab silma kiire algarengu poolest, katab kiiresti mullapinna, konkureerib umbrohtudega ning aitab muuta taimedele kättesaadavamaks raskemini omastatavaid fosforiühendeid.
Biomassi majandamine
Seetõttu kasutatakse praktikas üha enam erinevate liikide segusid. Ühed liigid seovad mullas olevat lämmastikku, teised toovad süsteemi uut lämmastikku ja süsinikku, kolmandad toodavad palju biomassi või kasutavad sügavamates mullakihtides paiknevaid ressursse. Samuti muutuvad mitmekesisemaks juureeritised, mis toetavad erinevaid mikroorganisme ja suurendavad mullaelustiku mitmekesisust.
Vahekultuuride biomassi majandamiseks on samuti erinevaid võimalusi. Kõige sagedamini jäetakse kogu biomass põllule, kus see laguneb ning tagastab mulda süsiniku ja toitained. Loomakasvatusettevõtetes kasutatakse vahekultuure aga sageli söödaks. Biomassi võib kasutada ka biogaasi tootmiseks, mille järel viiakse põllule tagasi kääritusjääk. Mulla orgaanilise aine seisukohast on erinevused siiski olulised. Kui kogu maapealne biomass põllult eemaldada, jõuab mulda vähem süsinikku ja orgaanilist ainet. Samas ei kao mõju täielikult, sest märkimisväärne osa biomassist paikneb juurestikus ning osa süsinikust jõuab mulda juba kasvuperioodi jooksul juureeritiste kaudu. Kõige suurem panus mulla orgaanilise aine varusse saavutatakse tavaliselt siis, kui võimalikult suur osa vahekultuuri biomassist jäetakse põllule. Seetõttu ei ole olemas ühte parimat vahekultuuri – sobiv valik sõltub sellest, kas eesmärk on lämmastiku sidumine, orgaanilise aine suurendamine, mulla struktuuri parandamine, umbrohtude allasurumine või korraga mitme eesmärgi saavutamine.
Mis toimub sõnnikuga hoiustamise ajal?
Sõnniku hoiustamise ajal toimuvad pidevalt bioloogilised ja keemilised protsessid. Suurem osa loomade eritatud lämmastikust väljub uriiniga karbamiidina ehk uureana. Kui uriin satub kokku väljaheidetega, hakkab väljaheidetes leiduv ensüüm ureaas karbamiidi kiiresti lagundama. Tulemuseks on ammooniumlämmastik (NH₄⁺). Ammoonium on taimedele hästi omastatav lämmastikuvorm. Probleem tekib siis, kui soolana esinev ammoonium muutub gaasiliseks ammoniaagiks (NH₃), mis lendub atmosfääri, ning sellega koos ka väärtuslik taimetoiteelement lämmastik. Selle muutuse põhjustab ammoniaagi aluseline keskkond (sõnnik, digestaat, muld vmt). Happelises keskkonnas on ammoonium vähem aldis ammoniaagiks muunduma ja seega viimast lendub vähem. Kui sõnnikuhoidla ümbruses on tunda tugevat ammoniaagilõhna, tähendab see, et osa lämmastikust on lendumas. See võiks aga hoopis jõuda põllule ja olla taimedele kättesaadav.
Miks on oluline mõista lämmastiku eri vorme?
Lämmastiku erinevate vormide ja nende liikumise mõistmine aitab paremini hinnata võimalikke kadusid. Sõnnikus ja mullas liigub lämmastik pidevalt erinevate vormide vahel. Värskes sõnnikus on suur osa taimedele kiiresti kättesaadavast lämmastikust ammooniumina (NH₄⁺). Ammoonium on positiivse laenguga ning seondub mullas saviosakeste ja orgaanilise ainega. Seetõttu liigub see mullas suhteliselt aeglaselt ja on väiksema leostumisriskiga. Kui mullas on piisavalt hapnikku ja sobiv temperatuur, hakkavad nitrifitseerivad bakterid ammooniumit ümber kujundama nitraadiks (NO₃⁻). Seda protsessi nimetatakse nitrifikatsiooniks. Nitraat on negatiivse laenguga ning ei seondu mullakolloididega kuigi hästi. Seetõttu liigub see mullaveega kaasa ja on kõige leostuvam lämmastikuvorm.
Praktilises plaanis tähendab see, et lämmastiku püsimine ammooniumina vähendab küll leostumisriski, kuid ammoonium kipub muutuma ammoniaagiks, mis kergesti lendub, kui sõnnik jääb mullapinnale. Lendumine on seda intensiivsem, mida päikselisem, soojem, tuulisem ja väiksema õhuniiskusega on ilm. Nitraadina on lämmastik taimedele hästi omastatav, kuid tugeva sademete hulga või sulamisvee korral võib see mullast välja liikuda enne, kui taimed selle ära kasutavad.
Oluline on mõista protsesside kulgu
Lämmastiku vormide esinemine sõltub ka orgaanilise väetise tüübist. Vedelsõnnik ja digestaat sisaldavad tavaliselt rohkem ammooniumlämmastikku ning nende mõju avaldub kiiremini. Tahesõnnikus ja sügavallapanusõnnikus on suurem osa lämmastikust seotud orgaanilise ainega ning vabaneb aeglasemalt. Põhk ja muud kõrge C:N suhtega koristusjäägid võivad lagunemise algfaasis hoopis siduda osa mullas olevast lämmastikust mikroobide biomassi. Vahekultuurid omakorda koguvad kasvuperioodi lõpus mulda jäänud nitraadi oma biomassi ning aitavad vähendada selle leostumist sügis-talvisel perioodil. Ka mulla omadused mõjutavad lämmastiku käitumist. Savikates ja suure orgaanilise aine sisaldusega muldades on ammoonium rohkem seotud ning selle liikumine on aeglasem. Kergemates ja väiksema orgaanilise aine sisaldusega muldades on lämmastiku leostumise risk üldjuhul suurem. Samuti võivad liigniisketes ja hapnikuvaestes tingimustes toimuda denitrifikatsiooniprotsessid, mille käigus muutub nitraat gaasilisteks lämmastikuühenditeks ja lendub mullast. Seetõttu ei ole eesmärk hoida kogu lämmastikku ainult ammooniumi või ainult nitraadina. Oluline on mõista protsesside kulgu lähtuvalt mullast ja vegetatsioonihetkest ning sedagi, kuidas minimeerida lämmastiku lahkumist süsteemist enne, kui taimed jõuavad selle ära kasutada.
Kuidas toitainete kadu vähendada?
Enamik toitainete kadude vähendamise võtteid ei ole uued. Sõnnikuhoidlate katmisest, kiirest mulda viimisest ja õigest laotusajast, vahekultuuridest ja põhumajandusest on räägitud juba kaua. Samas näitavad nii uuringud kui ka praktiline kogemus, et just nende põhimõtete järjepidev rakendamine mõjutab kõige rohkem seda, kui suur osa toitainetest jõuab lõpuks taimede kasutusse. Lämmastikukaod tekivad peamiselt sõnniku hoiustamisel, laotamisel ja sellele järgnevatel päevadel. Nitraatlämmastiku puhul lisandub leostumise risk perioodil, mil põllul aktiivselt kasvavat taimkatet ei ole. Seetõttu on oluline vähendada sõnniku kokkupuudet õhuga, viia see võimalikult kiiresti mulda ning hoida toitained taimede või vahekultuuride juurestiku kasutuses võimalikult palju. Viimastel aastatel on nendele tuntud võtetele lisandunud ka erinevad bioloogilised lahendused, mille eesmärk on mõjutada sõnnikus toimuvaid protsesse juba hoiustamise ajal.
Loe siit lähemalt, sh Sadala Agros algavast katsest.
