naudanlihan tuotannon ympäristövaikutukset ja niiden

© Luonnonvarakeskus© Luonnonvarakeskus

Naudanlihan tuotannon ympäristövaikutukset ja niiden vähennyskeinojen mahdollisuudet

© Luonnonvarakeskus

Esityksen kulku

1. Hankkeen tausta ja tavoitteet

2. Mallinnuksen lähtökohdat

3. Lähtötiedot

4. Nykytuotannon tulokset

5. Ympäristökuormitusten vähennysskenaarioiden mahdollisuudet

6. Yhteenveto

2 21.4.2016Pulkkinen, Virkajärvi et al.


FootprintBeef-hanke

• Osa laajempaa ravinteiden kierrätystä edistävää, TekesinGreen Growth -ohjelman rahoittamaa Suomi kestävänravinnetalouden mallimaaksi -hankekokonaisuutta

• Rahoitus:

– Tekes

– HKScan Finland Oy

– Raisioagro Oy

– Yara Suomi Oy

– Luke

– Toteutus: Luke yhteistyössä yritysten kanssa



FootprintBeef-hankkeen tavoitteet

1. Arvioida naudanlihantuotannon ympäristövaikutuksia kokonaisvaltaisesti systeemitasolla kvantitatiivisesti mallintaen

2. Löytää parhaat toimintaehdotukset tuotannon ympäristövaikutusten vähentämiseksi

– Ymmärrystä eri toimenpiteiden ja muutosten vasteista ja vaikutuksista

3. Kehittää ympäristövaikutusten elinkaarimallinnusta ja skenaariotarkasteluja erityisesti linkityksin biologisiin eläin- ja viljelymalleihin



Taustaa elinkaariarvioinnin näkökulmasta

• Useiden ruokatuotteiden ympäristövaikutuksía arvioitu

Suomessakin elinkaariarvioinilla

• Kansallinen Foodprint-laskentasuositus (2012)

ilmastovaikutusten arviointiin

• Ensimmäistä kertaa

– Tarkempi naudanlihan tarkastelu elinkaariarvioinnin

menetelmin

– Yhdistetään mallinnus biologisiin malleihin

– Rakennetaan skenaariomallinnuksen mahdollistava

dynaaminen malli

– Otetaan käyttöön uudet ilmastovaikutusten päästömallit



Taustaa biologisten mallien näkökulmasta

• Kasvintuotanto: Luken nurmiryhmä tutkinut mm. nurmien

viljelytekniikkaa

• Viime vuosina myös lietelannan käyttöä nurmikierrossa, mutta ei kuivalantaa

• Lisäksi nurmen viljelyn ympäristövaikutuksia, etenkin ravinteiden

huuhtoutumista

• Kotieläinten ravitsemustutkimus: Arto Huuskonen on tutkinut

laajasti naudanlihantuotantoa (mm. ruokintakoeaineisto)

• Jouni Nousiainen on mallintanut eri kotieläinlajien syöntiä ja tuotantoa (perustuen kotimaisiin ruokintatutkimuksiin)



Tarkasteltavat järjestelmät

• Yhdistetty maidon- ja lihantuotanto

– Lypsylehmä

– Hieho ja sonni

• Naudanlihantuotanto

– Emolehmä

– Hieho ja sonni

• Tavanomainen tuotanto, ei luomu- tms.



Menetelmät

1. Ilmasto-, rehevöitymis- ja happamoitumisvaikutukset arvioitiin elinkaariarvioinnilla (LCA)

– Biologisiin malleihin ja tilastotietoihin pohjautuen

2. Kasvintuotannon biologiset mallit: hyödynnettiin Luken nurmiryhmän tutkimusta, erityisesti nurmien viljelytekniikasta (lannoitusta, niittorytmitystä, sadon määrän ja sulavuuden ennustamista)

3. Kotieläinten ravitsemustutkimus: Arto Huuskosen ruokintakoeaineistoon perustuvat kasvumallit (Jouni Nousiainen)



Mallin lähtökohdat

• Mallinnus yhden eläimen elinkaarta kohti

– Ei vuosittain

– Ei merkitystä mitä muita eläimiä tilalla (minkä rotuisia, minkä kokoinen tila, onko lypsylehmä-, emolehmä-, kasvatus- vai niiden yhdistelmätila)

• Mallinnus lähtee eläimen energiantarpeesta, kun teurasikä ja -paino on syötetty

� Laskee rehujen käytön energiatarpeen täyttämiseksi

� Laskee peltoalan rehujen tuottamiseksi

� Laskee minimialan

– Kaikki kasvit käytetään ruokinnassa

– Lietejärjestelmä maitorotuisille ja kuivalanta liharotuisille

– Kaikki lanta levitetään viljelykasveille



Mallin automaattisia linkityksiä ja tarkastuksia

Haluttiin välttää biologisesti tai lainsäädännön puitteissa mahdottomat tuotantomenetelmät, joten tehtiin rajauksia:

• Säilörehun satotason ja typpilannoitustason vasteet

– vain mielekkäät yhdistelmät mahdollisia

• Säilörehun sulavuuden eli D-arvon ja väkirehun osuuden vaikutus teurasikään

– Malli korjaa teurasikää rehustuksen muuttuessa

• Ympäristötuen liukoisen fosforin ja typen sekä nitraattidirektiivin ehtojen mukaiset rajoitukset ravinteiden käytössä

• Oletus, että nurmet perustetaan suojaviljan kanssa, jolloin malli laskee tarvittavan suojaviljan alan



Mallin ympäristövaikutusten arviointimallit

• Ilmastovaikutus eli kasvihuonekaasupäästöt (CO2, CH4 ja N2O) yhteismitallistettuina

– Kansallinen kasvihuonekaasuinventaari / IPCC 2006

• Turvemaiden päästöt arvioitu kansallisin menetelmin (NIR 2015)

– Viljelyn N2O-päästöt erikseen nurmet ja viljat (Regina 2013)

– Pötsikäymisen CH4-päästöt (Ramin & Huhtanen 2013 ja IPCC

2006)

• Happamoituminen

– Ammoniakkipäästöt: SYKEen typpimalli (Grönroos 2009)

• Typpi- ja fosforipäästöjen arviointi / rehevöityminen

– Consenv-malli (Virtanen 2011)



Mallin lähtötiedoista

• Kasvutiedot teurastamoaineistosta

• Rehujen koostumus Luken rehutaulukoista

• Lannan varastointi ja levitys SYKEen typpimallista

• Navetan energiat Pro Agria/HKScan Finland

• Työkoneiden polttoaineen kulutus Ahokas&Mikkola, gradu Pakkala,

Aro-Heinilä/Luke ym.

• Lannoitteiden valmistus Yaran takuuarvolla (parempia ei saatu

hankkeen käyttöön, ei mahdollista varioida)

• Paljon asiantuntija-arvioita myös

– Suojaviljankäyttö, rehuosuuksien valinta, niittokerrat, siementen

käyttömäärä, nurmen ikä

– Lannan jakokasveille, laidunkauden pituus, työkoneiden käyttö, kuljetusmatkat



Mallin lähtötiedoista - viljely

• Rehuviljely lohkotietopankin (Pro Agria) tiedoin

– Maitotiloja lähinnä

• Turvemaiden osuus Suomen keskimääräinen, 14 %

– Savimaita 19 %, muita kivennäismaito 67 %

Kg/ha

Säilörehu 5550 (kuiva-aineena)

Kokoviljasäilörehu 3570 (kuiva-aineena)

Laidun 4330 (kuiva-aineena)

Ohra 3500

Kaura 3240



Mallinnuksen rajoitukset

• Ohralla ei satofunktiota, jonka mukaan lannoitus ja sato

linkitettäisiin

• Mallinnus nautojen elinikää kohti, tilakokonaisuus ei tule

huomioiduksi

• Minimiruokinta- ja pinta-ala, hävikkejä tai laajaperäistä tuotantoa ei

arvioitu

– Ei ’ylimääräistä’ pinta-alaa lannan levitykseen

• Fosforihuuhtoutumien malli melko yksinkertainen – ei pystytä

huomioimaan kaikkia toimenpiteitä

• Malli ei huomioi maan fosforitilan muutoksia pitkällä aikavälillä

• Kehitystoimenpiteet yksittäisillä tiloilla arvioitava erikseen – tulokset

edustavat kansallista tuotantoa tilastotietojen perusteella

• Vain tietyt ympäristövaikutusluokat - ei muita vastuullisuuden

ulottuvuuksia



Ruokinta nykytuotannossa

Maito-sonni

Maito-hieho

Liha-sonni

Liha-hieho

Lypsy-lehmä

Emo-lehmä

Loppukasvatuskaudella: Elinikänä:

Säilörehunurmi 60 70 60 70 42 66

Ohra 40 30 40 30 19 2

Kaura 19

Rypsi 10

Vasikkakaudella:

Maito 2 3 8 13 <1 2

Laidun 7 7 10 30



Nykytuotannon tunnuslukuja

• Hiehot teurastetaan Suomessa aiemmin ja pienempinä kuin sonnit

• Ne myös syövät vähemmän per tuotettu lihakilo ja tuottavat enemmän

lihaa per hehtaari

Maito-sonni

Maito-hieho

Liha-sonni

Liha-hieho

Emo-

lehmä

Lypsy-

lehmä

Teurasikä vrk 591 490 570 460 2452 1825

Teuraspaino kg 331 228 394 253 324 269

Päiväkasvunopeus(loppukasvatus) kg/vrk 1,0 0,8 1,3 1,0 8 13

Ka-syönti loppukasvutus kg ka/vrk 8,5 6,8 9,2 7,2 11,4 18,4

Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 12,2 11,5 10,2 9,7 72 89

Tehokkuus ruhokg/ha 373 412 458 512

Eläintiheys LU/ha 1,1 1,5 1,1 1,5 1,5 1,0

Maksimikarjanlannankokonaistyppi kg N/ha/v 134 139 170 170 121 189

Porttitase P kg P/ha 3,1 2,9 2,2 -1,5 0,4 5,3

Porttitase N kg N/ha 59 62 70 69 112 58

Lisäpeltoalan tarve ha/eläin -0,2 -0,2 0 0 -0,3 0,1



Nykytuotannon ympäristövaikutukset elinkaaren vaiheittain – esimerkkinä maitorotuinen sonni

Rehevöityminen: 90 % viljely / 10 % lannan varastointi

- Viljelyssä 2/3 osaa N-huuhtoumista + 1/3 P-huuhtoumista

Happamoituminen: 25-55 % viljely (lannan levitys) / 40-70 %

lannan varastointi

38%

44%

12%

6%Rehujen viljely

Ruuansulatuksenmetaani

Lannan varastointi

Eläinsuojien energia



Nykytuotanto (ilman emoja lypsynlehmän päästöjen allokointia)

02468

101214161820

kg

CO

2-e

kv/r

uh

ok

g

Eläinsuojien energia

Lannan varastointi

Ruuansulatuksen metaani

Karkearehun viljely

Väkirehun viljely

• Erot ilmastovaikutuksessa ruhokiloa kohti selittyvät hyvin ruhokilo/ha -

tekijällä ja eläimen kasvuajalla

• Liharotuiset muuntavat rehun tehokkaammin lihaksiksi, jolloin niiden

vaikutus ruhokiloa kohti on pienempi (vertailtaessa ilman emojen

vaikutusta)19 21.4.2016Pulkkinen, Virkajärvi et al.

© Luonnonvarakeskus20 21.4.2016Pulkkinen, Virkajärvi et al.

Ilman emoja

lypsylehmän kuormitusta!


0

5

10

15

20

25

30

35

40

kg

CO

2-e

kv.

/ru

ho

kg

Eläinsuojienenergia

Lannanvarastointi

Ruuansulatuksenmetaani

Karkearehunviljely

Väkirehun viljely

Emo- ja lypsylehmien päästöjen huomioimisen vaikutus kasvatusnautojen ilmastovaikutukseen

• Lypsylehmän eliniän päästöistä allokoidaan energiantarpeen perusteella

maidolle 75 %, lihalle 23 % ja jälkeläisille 2 %• Emolehmän päästöistä sen omalle lihalle 43 % ja jälkeläisille 57 %

+7 % +11 %

+79 %

+131%



• Liharotuiset (ilman emovaikutusta tarkasteltuina) muuntavat rehun tehokkaammin lihaksiksi ja siten niiden rehevöittävät päästöt lihakiloa kohti ovat hieman pienemmät kuin maitorotuisilla.

• Tuotekohtaiset rehevöittävät päästöt olivat sitä suurempia mitä suurempi oli viljelyn ha-kohtainen fosforitase

0

5

10

15

20

25

30

35

40

gP

O4-e

kv.

/ruhokg

Nykytuotannon rehevöityminen ilman emojen päästöjä

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Nykytuotannon rehevöityminen emojen päästöt huomioiden


Lannanvarastointi

Karkearehunviljely

Väkirehunviljely


© Luonnonvarakeskus23 21.4.2016Pulkkinen, Virkajärvi et al.

Ilman emoja

lypsylehmän kuormitusta!


• Liharotuisilla kuivikepohjalanta, jonka ammoniakki (NH3)-päästöt lantaa levitettäessä pienemmät kuin lietelannan

� Liharotuisten jälkeläisten päästöt ilman emoja lähes puolet pienemmät kuin

maitorotuisten, ja emojen kanssa liharotuisen sonnin samaa tasoa, hiehon suuremmat (ruhokg kohti laskettaessa)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

gA

E-e

kv/r

uhokg

Nykytuotannon happamoituminen ilman emojen päästöjä

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Nykytuotannon happamoituminen emojen päästöt huomioiden


Lannanvarastointi

Karkearehunviljely

Väkirehunviljely



KOONTI: Emojen päästöt huomioiden eri

kasvatusnautojen tuotekohtainen vertailu

0

10

20

30

40

Maitosonni Maitohieho Lihasonni Lihahieho

kgC

O2

-ekv.

/ru

ho

kg

Nykytuotannon ilmastovaikutus

0

10

20

30

40


gP

O4-e

kv.

/ruhokg

Nykytuotannon rehevöityminen

0

20

40

60

80


gA

E-e

kv/r

uhokg

Nykytuotannon happamoituminen



Maitorotuisen tuotannon vertailu kansainvälisiin tutkimuksiin(vertailtavuuden vuoksi laskettu IDF:n allokointimenetelmällä ja IPCC 2006 menetelmin kansallisten sijaan per ruhokilo)

Maidon ilmastovaikutus hyvin samassa kuin kansainvälisesti tutkimuksissa tyypillisesti

16

12

17

1918

16

0

5

10

15

20

25

Suomi2016

Ruotsi2015

Ruotsi2009

Norja2012

EU2010

UK2006

kg

CO

2-e

kv/r

uh

okg



Liharotuisen tuotannon vertailu kansainvälisiin tutkimuksiin (per ruhokilo)(vertailtavuuden vuoksi laskettu IPCC 2006 menetelmin kansallisten sijaan per ruhokilo)

32

27 28 2725

30

2325

32

0

5

10

15

20

25

30

35

kgC

O2-e

kv.

/ r

uhokg



Suhteutus EU:n naudanlihantuotannon päästöjen jakautumiseen maittain

Lähde: Leip, A., et al. (2010): Evaluation of the livestock sector's contribution to the EU greenhouse gas emissions (GGELS) – final report. European Commission, Joint Research Centre. http://ec.europa.eu/agriculture/analysis/external/livestock-gas/full_text_en.pdf



Skenaarioita

Maitorotuinen sonni:

• Vihreälinja

• Väkirehulinja

• Kokoviljasäilörehuruokinta

• Turvemaiden vaikutus

Maito- ja liharotuinen sonni:

• Maksimaalinen päästövähennyspotentiaali



Vihreä linja (nurmirehuvaltainen ruokinta) vs. väkirehulinja - ilman emolehmää

Nykytila Vihreä linja

Väkirehulinja

Väkirehun osuus 40 20 60

Karkearehun D-arvo 660 690

Säilörehun satotaso, kg KA / ha

5.500 8.000

Ohran satotaso,

kg / ha

3.500 4.500

Niittoja 2 3

Nurmen

satotasoluokka

2 3



Vihreälinja ja väkirehulinja – esimerkkinä maitorotuinen sonni(muutos verrattuna nykytuotantoon)

• Kun nurmen osuutta lisätään, kasvu hidastuu ja eläimen ylläpitoon tarvittavan

energian osuus ja ka-syönti kasvaa

• Viljelyn ilmastovaikutukset pienenevät molemmissa skenaarioissa parempien

satojen myötä, mutta vihreässä linjassa ruuansulatuksen päästöt kasvavat

nurmen osuutta lisättäessä

Maitosonni

Vihreä

Maitosonni

Väki

Korjattu kasvatusaika vrk 7 % -10 %

Päiväkasvunopeus

(loppukasvatus)kg/vrk -8 % 14 %

Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 5 % -9 %

Tehokkuus ruhokg/ha 30 % 18 %

Ilmastovaikutus kgCO2-ekv/ruhokg 0 % -8 %

Rehevöityminen kgPO4-ekv/ruhokg -10 % -19 %

P huuhtoutuminen kg P/ha 12 % -8 %

Happamoituminen kgAE-ekv/ruhokg 19 % -16 %



Kokoviljasäilörehun käytön vaikutus ympäristövaikutuksiin – maitorotuinen sonni(muutos verrattuna nykytuotantoon, jossa nurmi kokoviljan sijaan)

• Kun monivuotiset nurmet vaihdetaan kokoviljasäilörehuun, kasvaa viljelyn

päästöt huomattavasti, koska yksivuotisten kasvien viljelystä aiheutuu enemmän

N2O-päästöjä

• Samalla lannoitustarve pienenee, koska viljoja lannoitetaan vähemmän kuin

nurmia, jolloin rehevöittävät ja happamoittavat päästöt pienenevät

Ka-syönti elinikä/ruhokilo kg ka/ruhokg 2 %

Tehokkuus ruhokg/ha 4 %

Viljelyn päästöt kg CO2 ekv/ruhokg 28 %

Ilmastovaikutus kgCO2-ekv/ruhokg 11 %

Rehevöityminen gPO4-ekv/ruhokg -26 %

P huuhtoutuminen kg P/elinikä -41 %

Happamoituminen gAE-ekv/ruhokg -32 %



Turvemaiden osuuden vaikutus ympäristövaikutuksiin – maitorotuinen sonni

(muutos verrattuna nykytilaan, 14 % turvemaita)

Maitosonni

turvemaa 0 %

Maitosonni

turvemaa 50 %

Viljelyn ilmastovaikutus kgCO2 ekv/ruhokg -28 % 72 %

Ilmastovaikutus kgCO2-ekv/ruhokg -11 % 28 %

Rehevöityminen gPO4-ekv/ruhokg 0 % 2 %

Happamoituminen gAE-ekv/ruhokg 1 % -2 %

• Turvemailta syntyy luonnostaan enemmän kasvihuonekaasupäästöjä

per ha kuin kivennäismailta, jonka vuoksi turvemaiden osuudella on

selvä vaikutus tuotannon ilmastovaikutuksiin• Ei käytännön vaikutusta muihin vaikutusluokkiin



Maksimaalinen kuormitusten vähennyspotentiaali

• Teurasikä -10 %, teuraspaino ennallaan

• Satotasot nostettu ProAgrian aineiston parhaan neljänneksen tasolle (säilörehu, ohra, suojavilja)

• Nurmen sulavuus (D-arvo) nostettu 660->690

• Satoluokka, eli pellon kasvukuntoa kuvaava tekijä, nostettu parhaaseen luokkaan (1-3 asteikolla)

• Ei turvemaita



Maksimaalinen ympäristövaikutusten vähennyspotentiaali(muutos verrattuna nykytuotantoon)

Maito-

sonni

Maito-

sonni

Maito-

sonni

Liha-

sonni

Väkirehuosuus % 20 40 60 40

Korjattu kasvatusaika vrk -4 % -10 % -22 % -13 %

Ka-syönti elinikä/lihakilo kg ka/ruhokg -2 % -6 % -16 % -6 %

Tehokkuus ruhokg/ha 50 % 44 % 48 % 42 %

Eläintiheys LU/ha 44 % 30 % 15 % 23 %

Ruuansulatus kgCO2 ekv/ruhokg -4 % -8 % -15 % -8 %

Viljelyn päästöt kgCO2 ekv/ruhokg -40 % -36 % -35 % -35 %

Ilmastovaikutus kgCO2 ekv/ruhokg -17 % -18 % -23 % -19 %

Rehevöityminen gPO4 ekv/ruhokg -22 % -28 % -35 % -24 %

P huuhtouma kgP/ha 21 % 7 % -6 % 8 %

Happamoituminen gAE ekv/ruhokg 8 % -7 % -21 % -3 %

• Päästövähennyspotentiaalia ilmastovaikutuksissa jopa

neljännes, rehevöittävissä jopa kolmannes



Yhteenvetoa tuloksista

• Panoksia tasapainoisesti ja tehokkaasti käyttävän tuotannon päästöt ympäristöön ovat pienimmät

– Ilmastovaikutus, rehevöityminen, happamoituminen

– Monimuotoisuutta, ekotoksisuutta, maaperävaikutuksia ym. ei arvioitu

• Liharotuiset naudat tehokkaampia muuntamaan rehun lihaksiksi. Ero ei kuitenkaan kompensoi emolehmältä siirtyvää kuormaa, vaan maitorotuisten vaikutukset pienemmät, kun emoja lypsylehmien kuormitukset otetaan huomioon

• Tehokkuutta parantavilla toimenpiteillä on vähennyspotentiaalia jälkeläistentuotannossa

– Ilmastovaikutuksissa jopa viidenneksen, rehevöitymisessä kolmannes

– Peltojen hyvä peruskunto, tasapainoinen lannoitus, runsaat sadot, sulava säilörehu, viljely kivennäismailla, laadukas eläinaines ja eläinten hoito

• Tarkasteltaessa naudanlihantuotantoa kokonaisuudessaan tulee muistaa myös muut ympäristövaikutukset ja vastuullisuuden ulottuvuudet



Jatkotutkimustarpeita

• Huuhtoumamallien kehittäminen huomioimaan paremmin päästövähennystoimenpiteet

• Eläinmallin kehittäminen tilamalliksi

• Kehitystoimenpiteiden taloudellisten vaikutusten huomioiminen

• Nautojen rehun hyväksikäyttösuhteen tarkempi mallintaminen

• Yksittäisten uusien parannustoimenpiteiden mallinnuksen mahdollistaminen automatisoiduksi (esim. erilaiset lannankäsittelyt)

• Mallin kehittäminen ja siirtäminen käyttäjäystävälliseen muotoon alan toimijoille – työkalun kehittäminen


naudanlihan tuotannon ympäristövaikutukset ja niiden

Documents