home    about    browse    search    latest    help 
Login | Create Account

Effect of fish bones and algae fibre as fertilisers for ryegrass

Ahuja, Ishita and Løes, Anne-Kristin (2019) Effect of fish bones and algae fibre as fertilisers for ryegrass. NORSØK report, no. Vol. 4 No. 7 2019. Norwegian Centre for Organic Agriculture (NORSØK), Tingvoll, Norway.

[img] PDF - English
1MB

Summary

In organic growing, both in Norway and elsewhere in Europe, significant amounts of fertiliser products not derived from certified organic farming are used, such as dried poultry manure or other types of fertilisers derived from conventional farms such as animal by-products. Organic agriculture aims to be independent of conventional agriculture, and fertilisers derived from harvesting of natural materials may be a relevant alternative. Catching of wild fish, and collection or cultivation of seaweeds, result in residual products which contain essential plant nutrients. Sediments of fish bones, which are residues from hydrolysis of fish remains used to produce fish oil and soluble proteins, are rich in nitrogen and phosphorus. Residues from seaweeds (algae fibre), after extraction of soluble nutrients sold as a liquid fertiliser, are rich in potassium and sulphur. However, we do not know much about how such residues affect plant growth. This topic was studied in a pot experiment with annual (Westerwold) ryegrass, which was harvested five times during the experimental period, April-August 2018. We had four replicates per treatment, and fish bones and algae fibre were applied either as fresh material or after drying at 105 °C. The control treatment was an experimental soil without any fertiliser, and we also had a treatment with calcium nitrate (Calcinit). The three types of fertilisers were applied in low and high amounts, where we aimed at a fertilisation level corresponding to 300 or 600 kg nitrogen (N) per ha (corresponding to 30 or 60 kg per daa). However, the actual amounts of N applied in fish bones, and algae fibre were somewhat lower than this. The total number of treatments was 11.
Application of fish bones gave a significant increase in the production of ryegrass. In total, across two N levels, and the drying status of materials, the accumulated above-ground yield over five harvests (stubble included) was 3.3 g DM per pot for fish bones, as compared with 2.2 g DM per pot in the control treatment. Fertilisation of ryegrass with algae fibre and Calcinit both gave an average yield of 2.6 g DM per pot. Converting these numbers to kg DM per ha, the accumulated yields were 7 166 kg/ha without any fertiliser, 8 541 kg/ha with algae fibre, 8 616 kg/ha with Calcinit and 10 916 kg/ha with fish bones. The average yield increase in % of the control yield was 19% with algae fibre, 20% with Calcinit and 52% for fish bones.
Nitrogen was the nutrient which was supposed to give the most significant effect on the production of plant dry matter. Somewhat more N was applied with Calcinit than with fish bones, but the yields were still considerably higher with fish bones. This was likely explained by the phosphorus (P) content of the fish bones (no P is present in Calcinit). Drying at 105 °C did not reduce the positive growth effect since slightly higher yields were observed with dried than with fresh materials. Fertilisation with algae fibre led to luxury uptake of potassium (K) in above-ground material of ryegrass while causing low uptake of calcium (Ca) and magnesium (Mg). In spite of high concentrations of arsenic (As) (33 mg/kg DM) in algae fibre, the concentrations of As in ryegrass plants amended with this material were below the limit of detection.
Both fish bones and algae fibre contain valuable plant nutrients and organic matter, which may have a positive effect as fertilisers and soil amendments. However, they are not well balanced as compared with the requirements of agricultural crop plants. Hence, unless special nutrients are requested, they need to be combined or mixed with other sources of nutrients and organic matter, to produce a valuable fertiliser which will also be easy to use in practice.
Several further studies are required to possibly develop commercial fertiliser products for organic growing from marine-derived residual materials such as fish bones and algae fibre.

Summary translation

I økologisk dyrking, både i Norge og i resten av Europa, brukes det betydelige mengder av konvensjonell fjørfegjødsel og andre gjødselprodukter basert på konvensjonelt husdyrhold. Økologisk landbruk ønsker å være uavhengig av konvensjonell drift, og gjødsel basert på materialer som høstes fra naturen kan være et aktuelt alternativ. Tradisjonelt havfiske, og innsamling eller dyrking av brunalger, gir restprodukter som inneholder viktige plantenæringsstoff. Sedimenter av fiskebein, etter at kvernet fiskeavfall er hydrolysert til olje og løselig protein, inneholder mye nitrogen og fosfor. Rester etter pressing av plantestyrkende algeekstrakt fra grisetang (algefiber) inneholder mye kalium og svovel. Men hvordan virker slike produkter på plantevekst? Det undersøkte vi i et potteforsøk med ettårig (Westerwold) raigras, som ble høstet fem ganger i forsøksperioden, som varte fra april til august 2018. Vi hadde fire gjentak av hver behandling, og tilførte fiskebein og algefiber enten i fersk form, eller etter tørking ved 105 °C i varmeskap. Som kontroll hadde vi forsøksjord uten gjødsel, og forsøksjord tilsatt kalksalpeter (kalsiumnitrat). De tre gjødseltypene ble tilført i to ulike mengder, slik at vi totalt kom opp i 11 behandlinger. Vi tok sikte på å tilføre gjødsel tilsvarende 300 eller 600 kg nitrogen (N) per ha (30 eller 60 kg per daa). For algefiber og fiskebein viste det seg imidlertid at tilført mengde var noe lavere enn dette.
Gjødsling av raigras med fiskebein ga rask og stor plantevekst, med en total produksjon av tørrstoff (TS) (blad, stengler og stubb, ikke røtter) over fem høstinger på 3.3 g per potte, som et gjennomsnitt for begge N-nivå og ferskt og tørket materiale. I jord uten gjødsel var 2.2 g TS per potte. Gjødsling med algefiber og kalksalpeter (Calcinit) ga i gjennomsnitt samme avlingsnivå, 2.6 g TS per potte. Omgjort til kg per daa blir de akkumulerte avlingene 717 kg/daa uten gjødsling, 854 kg med algefiber, 862 med kalksalpeter og 1092 med fiskebein. Gjennomsnittlige avlingsøkning, når økningen beregnes som prosent av kontrollavling, var 19% for algefiber, 20% for kalksalpeter og 52% for fiskebein.
Vi forventet at tilførselen av nitrogen (N) ville være det som ga størst utslag på produksjonen av plantemateriale. Til tross for at mer N ble tilført med kalksalpeter enn med fiskebein, var tørrstoffavlingen høyest i pottene med fiskebein. Dette skyldes sannsynligvis at fiskebeina, i motsetning til kalksalpeter, inneholder mye fosfor (P).
Tørking ved 105 °C reduserte ikke den positive veksteffekten av fiskebein eller algefiber, for avlingene var minst like høye ved tilførsel av tørka som av ferskt materiale. Gjødsling med algefiber førte til luksusopptak av kalium (K) i raigraset og lavt opptak av Ca og magnesium (Mg). Til tross for høye konsentrasjoner av arsen (As) (33 mg / kg TS) i algefiber, var konsentrasjonen av As i raigrasplanter med tilførsel av algefiber under deteksjonsgrensen.
Både fiskebein og algefiber inneholder verdifulle plantenæringsstoffer og organisk materiale som kan ha en positiv effekt som gjødsel og jordforbedring. Imidlertid er ikke næringsinnholdet godt balansert med hensyn til behovene til jordbruksplanter. Med mindre det er ensidige gjødselslag som etterspørres, bør algefiber og fiskebein bør kombineres med hverandre og/eller med andre kilder for å bli et godt balansert gjødselprodukt. Det trengs grundigere studier på mange områder for å utvikle kommersielle gjødselprodukter fra marine restmaterialer som fiskebein og algefiber.

EPrint Type:Report
Keywords:Plant growth, nitrogen, phosphorus, marine materials, RESTORX, OrganicPLUS
Subjects: Soil > Soil quality
Crop husbandry > Composting and manuring
Food systems > Recycling, balancing and resource management
Soil > Nutrient turnover
Research affiliation: European Union > Horizon 2020 > Organic-PLUS
Norway
Norway > NORSØK - Norwegian Centre for Organic Agriculture
H2020 or FP7 Grant Agreement Number:774340
ISBN:978-82-8202-088-6
Related Links:https://www.norsok.no/en/projects/2017/marine-rest-raw-materials-for-fertilizers-to-organic-agriculture-restor
Deposited By: Ahuja, Researcher Ishita
ID Code:36439
Deposited On:07 Sep 2019 11:06
Last Modified:18 Sep 2019 08:14
Document Language:English
Status:Published
Refereed:Not peer-reviewed

Repository Staff Only: item control page