Viljelytoimenpiteet ja maaperän biologiset ominaisuudet [tiivistetty esitys]

Transkriptio

1 Viljelytoimenpiteet ja maaperän biologiset ominaisuudet [tiivistetty esitys] Humuspehtoori Oy Maan hyvän hoidon seminaari Ansa Palojärvi Luonnonvarakeskus (Luke) Turku

2 Sisältö Maaperän biologiset ominaisuudet maan kasvukunnon osatekijöinä Peruskunnostus: peltomaan vesitalous ja happamuuden säätö Muokkausmenetelmät Monipuolinen kasvilajivalikoima Eloperäisen aineksen lisäys Havainnointia pellolla

3 Peltomaan hyvä laatu - määritelmiä Maan viljavuus (soil fertility) = Maan kasvukunto = Sadontuottokyky = Maan kyky toimia satopotentiaalinsa mukaisesti Maan laatu (soil quality soil health) = Maan kyky toimia = Maan kasvukunto KEM BIOL Maan toimintakapasiteetti peltoekosysteemin rajoissa siten, että tuotanto on kestävällä pohjalla, veden ja ilman laatu säilyy tai paranee, edellytykset ihmisten hyvinvoinnille säilyvät FYS

4 Maaperän ominaisuudet -maan laadun osatekijät Luontaiset paikkaan sidotut ominaisuudet mm: Lämpötila Sadanta Murut Huokoset Veden läpäisevyys Lajitekoostumus Topografia ph, johtoluku Makro- ja hivenravinteet Multavuus Vierasaineet Kiviaines Kasvimateriaali, juuristo Maaperäeläimet ja -mikrobit (esiintyminen ja toiminta) Kasvillisuus Eliöstö

5 Maaperän koostumus ja eliöstön osuus (keskimäärin; kivennäismaa) Maaperän LVI-systeemi Maaperän moottori 25% vesi 25% ilma 5% eloperäi- 45% nen aines mineraaliaines Maan komponentit (vesi/ilmahuokoset) 80% kuollut orgaaninen aines 15% juuret 5% eliöt Eloperäinen aines 12% lierot 80% mikrobit (sienet, 5% muu makrofauna 3% meso- ja mikrofauna bakteerit, arkeonit) Maan eliöt (biomassan suhteelliset osuudet)

6 Maaperäeliöiden runsauksia suomalaisessa peltomaassa Palojärvi, A., Alakukku, L., Martikainen, E., Niemi, M., Vanhala, P., Jørgensen, K., Esala, M Luonnonmukaisen ja tavanomaisen viljelyn vaikutukset maaperään. Maa- ja elintarviketalous 2: 88 s

7 Maaperän moottori -Maan biologinen viljavuus Biologinen toiminta maassa, ekosysteemipalvelut Kasvin ja maan välinen vuorovaikutus Biologinen aktiivisuus maassa on alttiina olosuhteiden muutoksille (sääolot, viljelytoimet) Maan luontaiset ominaisuudet vaikuttavat, mutta biologista viljavuutta voidaan pitkäjänteisesti parantaa

8 Maaperän moottori - maaperä-eliöstön ekosysteemipalvelut HIILI: orgaanisen aineksen hajotus, bioremediaatio RAVINTEET: ravinteiden kierto (erityisesti N, P, S, ),symbionttiset mikrobit (kasvin N, P) KASVITAUDIT: kasvitautien luontainen tukahduttaminen VESITALOUS: maan rakenteen ja mururakenteen parantaminen Kuvat: Laura Alakukku

9 Maaperän LVI-systeemi Maan vesitalouteen vaikuttavat tekstuuri eli lajitekoostumus struktuuri eli maan rakenne Huuhtouma Pintavalunta Veden virtausreitti Salaojavalunta Huokonen Tavoite Kestävä muru- ja huokosrakenne Pintavalunta pieneksi Hyvä vedenläpäisevyys Partikkeli Kuva: Myllys ym. 2016; KM 65 (12)

10 Maaperän ominaisuudet vaihtelevat -luontaiset ominaisuudet: maalaji, kallioperä -lohkolla pinnanmyötäisesti ja syvyyssuunnassa -ajallista vaihtelua peltolohkolla -vuodenajat sääilmiöt -viljelytoimenpiteet -kasvuvaiheet Biologisten ominaisuuksien mittaamisessa olosuhteiden muutokset erityisen tärkeä huomioida!

11 Peltomaan kasvukunnon tekijät Perustoimenpiteet Kalkitus Toimiva peruskuivatus Pieneliöt viihtyvät ilmavassa maassa missä ph lähellä neutraalia Kuva: Kari Koppelmäki

12 Peltomaan happamuus Suomessa luontaisesti happamat kivilajit Liiallinen happamuus heikentää maan viljavuutta Peltomaan ph:ta alentavat erityisesti happamoittavat väkilannoitteet ja mikrobiologinen ammoniumin hapetus eli nitrifikaatio [NH 3 + 1½ O 2 -> NO H + + H 2 O] H + H + Kasvintähteiden palauttaminen maahan ja kohtuullinen ammoniumtyppi-lannoitus hillitsevät happamoitumista Kasvimateriaalin laadullakin on merkitystä: ligniinista muodostuu enemmän humushappoja kuin hiilihydraateista Lähde: ks. Soinne ym. 2017, KM 66 (3)

13 Peltomaan kasvukunnon tekijät Viljelytoimenpiteet Maan tiivistymisen ehkäisy Muokkaustapa ja ajoitus Voimakas, toistuva muokkaus haittaa lieroja ja rihmamaisia sieniä Avokesannointi kiihdyttää hajotusta Kasvipeitteisyys suojaa pintamaata Elävä kasvusto kuivattaa maata ja tuottaa eloperäistä ainesta Kuva: Kuva: Kari Laura Koppelmäki Alakukku

14 Muokkausmenetelmien vertailu Syyskyntö (n. 20 cm) Kultivointi (10-15 cm) Suorakylvö Kuvat: Laura Alakukku

15 Muokkaus ja maaperämikrobisto Kuva: Palojärvi ym. 2017; KM 66 (1)

16 Peltomaan kasvukunnon tekijät Viljelytoimenpiteet Kasvinvuorotus, aluskasvit Monivuotiset runsasjuuriset kasvit, nurmet Kasvi pumppaa hiiltä maahan Kasvintähteet ja juurieritteet mikrobien ravintoa Juuret muokkaavat maata Kuvat: Juuristotietopaketti Myllys ym

17 Maan rakennetta parantavat kasvit Kaksisirkkaiset paksu pääjuuri tunkeutuu tiiviiseen maahan, esim. rypsi, kumina Monivuotiset ehtivät kasvattaa runsaan juuriston Syksyllä kylvettävät yksivuotiset ehtivät kasvattaa runsaamman juuriston kuin keväällä kylvettävät Syväjuuriset kasvit rei ittävät ja kuivattavat maata sekä tuottavat eloperäistä ainesta Laajajuuriset kasvit vaikutus suureen maamäärään, esim. kaura, ruokohelpi Tiheäjuuriset saavat paljon aikaan: maa kuivuu, syntyy runsaasti reikiä ja orgaanista ainesta jää tasaisesti maahan, englanninraiheinä, ruokonata.,

18 Aluskasvin vaikutus juurimassaan Aluskasvi lisää maassa myöhään syksyllä olevaa juurimassaa huomattavasti (0-25 cm). Kuva: Juuristotietopaketti; Myllys ym Lähde: Känkänen ja Eriksson

19 Satokasvien juuriston määrä Juuriston ja maanpäällisten kasvinosien biomassoja astiakokeessa syksyllä sadonkorjuun aikaan. Kuva: Juuristotietopaketti; Myllys ym Lähde: Hakala ym

20 Kasvin sienijuuri Ruokohelpi RCG Pellava Kumina Kvinoa Ohra Timotei Tattari Nokkonen *)Camelina Morsinko *)ristikukkainen Sienijuuri keräsienen kanssa; esiintyy kasvin juuristossa, % [mikroskooppimenetelmä] Lähde: Vestberg et al

21 Peltomaan kasvukunnon tekijät Kuva: Petri Kapuinen Viljelytoimenpiteet Eloperäiset lannoitteet Maanparannusaineet Vältä haitta-aineiden päätymistä peltomaahan Tuotteen määrällä JA laadulla merkitystä mikrobistolle

22 Orgaanisen aineksen hiili-typpi - suhde (C/N) C/N vaikuttaa hajotustapahtumaan: C/N-arvoa 25 pidetään rajana, jolloin typen nettositoutumista tai vapautumista ei tapahdu. C/N > 25; aine sisältää vähän typpeä ja mikrobisto tarvitsee sitä solun ulkopuolelta C/N < 25; typpeä on yli hajottajien tarpeen ja sitä vapautuu eli mineralisoituu. Viljelymaan luontainen C/N on tyypillisesti n Maaperän mikrobiston C/N on n. 10: pienempi arvo kertoo bakteerivaltaisesta, suurempi arvo taas sienivaltaisesta yhteisöstä

23 Lisätyn aineksen C/N-suhde Kasvustotähteet Viljat ja viljan tyyppiset n. 89 Kaura 111, Kevätvehnä 106 Öljykasvit n. 79 Kevätrypsi 54, Öljypellava 92 Palkokasvit n. 30 Härkäpapu 32, Lupiini 27 Orgaaniset lannoitteet ja maanparannusaineet Biojätekompostit Kasvijäte- ja lantakompostit Ravinteikkaat maanparannuskuidut Niukkaravinteiset maanparannuskuidut < Lähde: Tieto Tuottamaan 143

24 Eloperäisten ainesten lisäys ja maan hiilipitoisuuden kehitys Avokesanto Lannoittamaton kontrolli Kalsiumnitraatti Ammoniumsulfaatti Kalsiumsyanidi Karjanlanta 1,5 % C = 2,6 % multavuus Puhdistamoliete 6,43 t/ha/vuosi Olki 4,21 t/ha/vuosi Olki + N - - Viherkesanto 4,23 t/ha/vuosi Turve 3,96 t/ha/vuosi Karjanlanta 4,75 t/ha/vuosi Karjanlanta - - Sahajauho 3,87 t/ha/vuosi Turve + N 3,96 t/ha/vuosi Sahajauho + N Viite: Kätterer, T., Bolinder, M.A., Andrén, O., Kirchmann, H. & Menichetti, M Roots contribute more to refractory soil organic matter than above-ground crop residues, as revealed by a long-term field experiment. Agriculture, Ecosystems and Environment 141:

25 Priming effect - Lisätyn ja maan orgaanisen aineksen laatu yhdessä mikrobiston toimintakyvyn kanssa määrittävät vaikutuksen 1) Lisätty aines 1) 1) PE 2) Maan orgaaninen aines 3) Mikrobiyhteisön toiminnallinen kyky Positiivinen priming effect ) 3) Ei lainkaan tai negatiivinen priming effect 2) Ei lainkaan tai negatiivinen priming effect Priming effect (PE) = aineen lisäyksen aiheuttama maaperän orgaanisen aineksen hajotuksen kiihtyminen (positiivinen PE) tai lisääntyvä sitoutuminen (negatiivinen PE) 3)

26 Hiilipitoisen yhdisteen lisäyksen vaikutus Lisäys CO 2 Saatavilla oleva orgaaninen C, N Otto Mikrobibiomassa C/N n. 10 Hajotus Maan eloperäinen aines (SOM) Entsyymien tuotto Ekstrasellulaariset entsyymit Blagodatskaya & Kuzyakov

27 Palojärvi, A., Myllys, M., Alakukku, L Peltomaan laatutesti. ProAgria Maaseutukeskusten Liitto. Verkkopalvelu

28 Maan laadun arviointi Peltomaan laatutestillä Maan kemialliset ominaisuudet Onko ravinteita viljelyn ja ympäristön kannalta sopivasti Onko maassa sopiva happamuus Paljonko maassa on eloperäistä ainesta Maan biologiset ominaisuudet Onko maassa toimiva eliöstö (mikrobit, maaperäeläimet, kasvien juuret) Maan fysikaaliset ominaisuudet Onko maan rakenne läpäisevä (vesi, kaasut) Onko maan rakenne kestävä

29 Kuoppahavainnot Kuva: Kari Koppelmäki Kuvat: Laura Alakukku

30 Yhteenveto Maan kasvukunto on kemiallisten, fysikaalisten ja biologisten tekijöiden kokonaisuus Eliöstöllä on oma tärkeä suora ja epäsuora merkityksensä, toimivat myös varhaisina indikaattoreina muutoksille Monipuolinen, runsasjuurinen kasvilajivalikoima yhdessä maltillisen muokkauksen ja eloperäisten lannoitevalmisteiden kanssa ylläpitää ja parantaa peltomaan hyvää kasvukuntoa ja laatua sekä hiilivarastoa Tärkeää: peruskunnostus, maan tiivistymisen ehkäisy, eloperäisen aineksen lisääminen ja hajotuksen hillitseminen

31 Kirjallisuutta Myllys ym Juuristotietopaketti. Tietoa_ja_materiaalia_viljelijoille Käytännön Maamies , Viljelymaan abc juttusarja: Myllys, Merja; Palojärvi, Ansa; Hartikainen, Helinä; Soinne, Helena; Kanerva, Sanna; Alakukku, Laura Viljelymaan abc : Rakenne ratkaisee maan toimivuuden. Käytännön Maamies 65 12: Palojärvi, Ansa; Myllys, Merja; Hartikainen, Helinä; Soinne, Helena; Kanerva, Sanna; Alakukku, Laura Viljelymaan abc : Elämää peltomaassa. Käytännön Maamies 66 1: Tieto Tuottamaan oppaita, esim. Maan rakenteen hoito. 98 Lannan käsittely ja käyttö. 128 Viljelykiertojen monipuolistaminen. 141 Peltojen kunnostus. 143 UUSI!

32 Kiitos!

33 33 Teppo Tutkija