Fertilization with digestate and digestate products – availability and demonstration experiments within the project Botnia nutrient recycling

To increase our food security in Västerbotten we will need to become more self-sufficient of both energy, feed and nutrients that are now imported to the region. Biogas production from different waste streams is one solution to this. Biogas is produced using biowaste or sewage sludge as substrate in the major cities Umeå and Skellefteå. Biogas systems offer a range of benefits to society. Biogas production is currently prized for its climate benefits when replacing fossil fuels for the production of heat, electricity and vehicle gas, but at Bothnia Nutrient Recycling we have studied how to use the digestate, i.e. the residual product of production, as fertilizer in agriculture. We have been working to improve profitability for biogas producers and develop sustainable products from recycled nutrients, like phosphorus and nitrogen. Improving the uses for digestate increases self-sufficiency in agriculture and contributes to a circular economy. We conducted three agricultural demonstration experiments in collaboration with agricultural high schools in Finland and Sweden to introduce digestate and digestate products to the future farmers in the regions. We found that it may be possible to replace cattle slurry with compost when growing maize despite the low levels of nitrogen, N, available to plants in the compost. In barley, NPK fertilizers gave the highest yield. Digestate from HEMAB and sludge biochar supplemented with recycled ammonium sulphate gave a smaller yield but higher than unfertilized crop. Digestate from a dry digestion biogas plant in Härnösand was better suited to barley than to grass because in an experiment on grass ley the viscous fertilizer did not penetrate the grass and did not increase the growth of the grass. Fertilizer effects on crop quality were small. There was no increased uptake of heavy metals in barley after fertilization with digestate or digestate products compared to NPK fertilization. These demonstration experiments show that more thorough scientific experimentation is needed as a foundation for recommendations to farmers. The amounts of nitrogen and phosphorous in digestate from Västerbotten that could become used as fertilizer were modelled. It showed that if sewage sludge digestate is used to make sludge biochar and ammonium sulphate and the other available digestates are used directly in agriculture, the entire phosphorous demand but only a small part of the nitrogen demand in the county, could be covered. Thus, to achieve a true circular food production, development and increase of both the waste handling sector and agriculture is needed

Carbon dioxide emissions from reed canary grass during two growing seasons after restoration of an abandoned agricultural peat soil

Reed canary grass (RCG) can be a suitable energy crop on abandoned agricultural peatland as it can be harvested for more than 10 years without re-establishment, and nutrient recycling to rhizomes lowers the fertilizer demand. A field near Mala in Sweden was restored by improving drainage and sowing RCG in 2010. In the first growing season, CO2 emissions from the soil were lower and groundwater level and soil water content higher for the RCG field than for a nearby unrestored field. Possible reasons were peat compaction by agricultural machinery in the restored field and higher transpiration and respiration from vegetation in the unrestored field. In the second growing season, the groundwater level was raised in some restored plots and CO2 emissions and RCG growth were found to be unaffected by this practice

Rörflen - fördjupade studier av sortskillnader

I samarbete med Lantmännen Lantbruk har rörflenssorter under utveckling provats i två försök i Jämtland och ett i Småland. I försöken gjordes också en jämförelse mellan höstskörd och vårskörd. Vårskörd, där fjolårets biomassa får ligga kvar på fältet under vintern, är den etablerade skördemetoden för rörflensodling till fastbränsle. Det nyare sortmaterialet gav goda skördar i alla försöken. En sort har nu gett bra biomasseskörd i tillräckligt många försök för att kunna kommersialiseras, vilket Lantmännen Lantbruk ska göra. Jämförelserna mellan vårskörd och höstskörd visade att det inte finns några skillnader mellan sorter i känslighet för avklippning på våren. Däremot verkar det kunna finnas skillnader mellan sorter i hur mycket av biomassan som förloras under vintern. Andelen fertila skott kunde skilja sig signifikant mellan sorter enstaka år, men det fanns ingen sort som genomgående hade hög andel fertila skott, och inget samband mellan skottmorfologi och skörd av biomassa

Rörflen

Projektet har haft tre delar: Gödslingsförsök på två rörflensfält, där effekten av P, K och rörflensaska har undersökts. På mark i K(AL) klass II och P(AL) klass II eller högre är troligen inte gödsling med P och K nödvändigt för tillväxten av rörflen efter de första åren. För att undvika att markens PK-status minskar kan rörflensaska återföras till odlingen. Inventering av skadeinsekter och svampangrepp i rörflen. Inventeringar gjordes i Västerbotten, Norrbotten, Småland och Värmland. Rörflensgallmyggan Epicalamus phalaridis hittades bara i södra Västerbotten där den var talrikast 2012. En svampsjukdom, Ceratorhiza rhizodes, hittades i norra Västerbotten och Norrbotten. I övrigt har enstaka angrepp av rörflensbladlus och stritar observerats. En studie av jordbearbetningsmetoder vid återetablering av röflensvall med mycket ogräs. Ogräsbekämpning med glyfosat på våren följt av plöjning och harvning gav bäst effekt mot kvickrot, men ingen av metoderna gav tillfredsställande resultat

Effekter av olika växtföljder på rotröta hos klöver

We studied effects of crop rotations with different amounts of grass/clover ley, especially the effect of fodder rape on the development of clover root rot in red clover. Clover plants, one to three and a half years old, with the root-system were collected from a long-term crop rotation experiment in spring and late autumn. Disease severity index (DSI) of clover root rot and the abundance of the clover root rot causal organism Fusarium avenaceum was evaluated. The results showed that development of clover root rot clearly depends on the age of clover plants regardless of the cropping system. Even though there was a higher abundance of F. avenaceum in one year old clover from crop rotations with more ley, this effect did not persist with increasing age of clover. We did not find any robust correlation between the level of DSI and the abundance of F. avenaceum in clover root. In conclusion, the crops and crop rotations used in this long term-experiment were not effective as control of clover root rot and did not increase the longevity of clover in the leys. This project has been financed by The Royal Swedish Academy of Agriculture and Forestry

Rätt mängd stallgödsel optimerar odling av baljväxtgrönfoder i norra Sverige

Gödslingsförsök med ärt/havre som samodlas till grönfoder utfördes under två säsonger på Röbäcksdalen i Umeå. År 2015 grodde havren dåligt och ärterna utgjorde 90 % av grödan. Då påverkades varken skörd eller proteinhalt av gödsling med ammoniumnitrat eller nötflytgödsel. År 2016 var mindre gynnsamt för ärten och ärterna utgjorde bara 25 % av grödan. Detta kan bero både på lågt pH i jorden och bättre uppkomst av havren 2016. Skördenivån eller proteinhalten påverkades inte av gödslingen med nötflytgödsel något av åren. År 2016 när havre dominerade blev skördenivån och proteinhalten i havren högre efter gödsling med 45-65 kg N som ammoniumnitrat än utan kvävegödsling. Kvävefixeringen per ha påverkades varken av gödsling med ammoniumnitrat eller nötflytgödsel, däremot var kvävefixeringen mycket högre 2015 (116 kg/ha) än 2016 (29 kg/ha). Proteinhalten, och stärkelsehalten var också mycket högre 2015 än 2016 tack vare den högre ärthalten. Grönfodret användes också i en inkubationsstudie tillsammans med vallfoder och kraftfoder. I en blandning av 30 % vallfoder, 30 % ärt/ havre från 2015 och 40 % korn uppmättes högre mängd användbart råprotein i tunntarmen än när vallfoder eller ärt/havrefoder från 2015 blandades med bara korn. Denna positiva interaktion mellan vallfoder och ärt/havre uppnåddes inte 2016 när havren dominerade. Ammonium- och nitrathalterna i jorden ned till 90 cm djup strax efter skörd och i slutet av oktober var inte förhöjda efter gödsling med 65 kg ammoniumnitrat eller 40 ton flytgödsel per ha jämfört med ogödslade kontroller. Vi drar slutsatserna att grödan varken behöver gödslas med mineralkväve eller stallgödselkväve, men att gödsling med stallgödsel inte heller ger större risk för utlakning av kväve.Gödslingsförsök med ärt/havre som samodlas till grönfoder utfördes under två säsonger på Röbäcksdalen i Umeå. År 2015 grodde havren dåligt och ärterna utgjorde 90 % av grödan. Då påverkades varken skörd eller proteinhalt av gödsling med ammoniumnitrat eller nötflytgödsel. År 2016 var mindre gynnsamt för ärten och ärterna utgjorde bara 25 % av grödan. Detta kan bero både på lågt pH i jorden och bättre uppkomst av havren 2016. Skördenivån eller proteinhalten påverkades inte av gödslingen med nötflytgödsel något av åren. År 2016 när havre dominerade blev skördenivån och proteinhalten i havren högre efter gödsling med 45-65 kg N som ammoniumnitrat än utan kvävegödsling. Kvävefixeringen per ha påverkades varken av gödsling med ammoniumnitrat eller nötflytgödsel, däremot var kvävefixeringen mycket högre 2015 (116 kg/ha) än 2016 (29 kg/ha). Proteinhalten, och stärkelsehalten var också mycket högre 2015 än 2016 tack vare den högre ärthalten. Grönfodret användes också i en inkubationsstudie tillsammans med vallfoder och kraftfoder. I en blandning av 30 % vallfoder, 30 % ärt/ havre från 2015 och 40 % korn uppmättes högre mängd användbart råprotein i tunntarmen än när vallfoder eller ärt/havrefoder från 2015 blandades med bara korn. Denna positiva interaktion mellan vallfoder och ärt/havre uppnåddes inte 2016 när havren dominerade. Ammonium- och nitrathalterna i jorden ned till 90 cm djup strax efter skörd och i slutet av oktober var inte förhöjda efter gödsling med 65 kg ammoniumnitrat eller 40 ton flytgödsel per ha jämfört med ogödslade kontroller. Vi drar slutsatserna att grödan varken behöver gödslas med mineralkväve eller stallgödselkväve, men att gödsling med stallgödsel inte heller ger större risk för utlakning av kväve

Leys from a Nordic perspective

The project involved creating a popular scientific review of the cultivation and use of leys for livestock. Target groups are the agricultural sector and industry. The project had four work packages (WP): crop production, harvest and conservation, feed value for different animals, and economy. Within each work package, search strings were developed and inclusion criteria defined, and a database for each WP developed through searching in online databases. Each selected article was assessed first on the title (include or exclude), second based on reading the abstract, and third based on reading the article. The review provides an extensive list of literature related to ley production and use, a description of the most important findings, and suggestions for future research