Maan eloperäinen aines ja biologinen aktiivisuus, Osa 2. Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti 3.6.

Transkriptio

1 Maan eloperäinen aines ja biologinen aktiivisuus, Osa 2 Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti

2 Multavuus ja ravinnehuolto vmhtmr rmhtmr Kuvat Jukka Rajala 2

3 Kasvien luonnonmukainen ravinteiden saanti - perustuu biologisiin toimintoihin Ilmakehästä biologisen typensidonnan avulla Eloperäisen aineen hajotuksesta Esikasvivaikutuksena Hitaasti hajoavasta eloperäisestä aineesta Lähde: Rajala 2006 HY/Mikkeli, Rajala/TK/LH Peltomaa Maamineraaleista vapautumisen avulla

4 Maaperän typpivarat Typpeä on varastoituneena maaperään kivennäismailla noin 5-10 t/ha, josta pääosa on ruokamultakerroksessa riippuu multavuudesta Eloperäisissä maissa typen kokonaismäärä voi olla moninkertainen Maaperän typestä on suurin osa sitoutunut eloperäisiin yhdisteisiin, noin % Maan eloperäinen aines sisältää myös muita ravinteita; P, S, hivenaineita 4

5 HY/Mli Rajala/TP 2001 Maan eloperäisen aineen jaottelu hajoamisnopeuden perusteella MAAN ELOPERÄINEN AINE Elävät eliöt Kasvin juuret Maaperä eliöstö Biol. N- sidonta Tuore eloperäinen - kuolleet juuret - sänki - olki -viherlannoitus Kuolleet pieneliöt Lanta Esikasvivaikutus Lannoitusvaikutus Typpeä vapautuu Typpeä vapautuu Maatuva eloperäinen aine Vapautuvan typen määrä Viljelykiertovaikutus Typpeä vapautuu Maatunut eloperäinen aine = Humus Maan perusviljavuus Typpilannoitus vaikutus 1.vuosi 2.vuosi 3-(10-25.) vuosi 5

6 Maan typpivaraston jaottelu 1. Elävät maan eliöt 2. Biologinen typensidonta 3. Ns vapaan biologisen typensidonnan osuus voi olla myös useampia kymmeniä kiloja hehtaaria ja vuotta kohti sopivissa olosuhteissa. 4. Tuore eloperäinen aine kasvien juuret, sänki ja sadonkorjuutähteet, kuolleet maan eliöt jne. Kun näitä tulee maahan runsaasti, vapautuu tästä osasta runsaasti typpeä. => Esikasvivaikutus 1. vuosi ja 2. vuosi 5. Puolistabiilit mullasaineet, jotka hajoavat yhden tai muutaman vuosikymmenen aikana. Tästä osasta voi vapautua merkittäviä määriä typpeä. => Viljelykiertovaikutus Hyvin stabiilit/pysyvät mullasaineet, joiden hajoamiseen kuluu muutamia vuosisatoja. Tämän takia niistä vapautuu vain pieniä määriä typpeä. => Maan perusviljavuus 6

7 Typen vapautuminen maasta Maan kokonaistypestä vapautuu kasvukauden aikana vain pieni osa, alle 1 % Vapautuvaan määrään vaikuttavat kasvukauden sää, maan kosteus- ja lämpimyys, muokkaus sekä lannoitus ja biologinen aktiivisuus Helppoliukoista typpeä voi myös pidättyä maan eloperäisiin aineksiin. Esim. oljen tai olkipitoisen kompostoitumattoman lannan lahoamisen alkuvaiheessa. Kivennäismailla typpeä vapautuu tyypillisesti noin kg/ha/v kasvinviljelytiloilla ja noin kg/ha/v karjatiloilla. Eloperäisillä mailla typen vapautuminen voi olla selvästi suurempaa. 7

8 Maan biologiset ominaisuudet vaikuttavat 8 Aktiivinen pieneliötoiminta Kuvat: Jukka Rajala Hyvä juuriston kasvu ja toiminta

9 Typpisato kg/ha/v Viljelyhistorian vaikutus typen vapautumiseen maasta 100 Kevätvehnän typpisaanto maasta , Keski-Ruotsi Typpisato Tavanomainen Luomu Viljelymenetelmä Gransted 1991

10 Eri viljelykiertojen vaikutus maan multavuuteen MAAN MULTAVUUS NURMEA 100% NURMEA 50% VIHANNEKSIA 50% VIHANNEKSIA 100% AIKA 10

11 Eloperäiset lannoitteet Toimivat kasvien ravinteiden lähteenä Parantavat maan fysikaalisia ja kemiallisia viljelyominaisuuksia Lisäävät multavuutta Vilkastuttavat maan pieneliötoimintaa ja tervehdyttävät maata Ovat uusiutuvia ja kierrätettäviä Kuva: Jukka Rajala 11

12 Maasta vapautuvan typen määrän riippuvuus maan multavuudesta sekä sen laadusta Maan multavuus % ja typpipitoisuus kg/ha % kg N/ha Typestä vapautuu %/v 1, , , ? 0, Rajala

13 Viherlannoitus ravinteiden lähteinä 13 Kuva: Jukka Rajala

14 Vierekkäisten lohkojen vertailua Kuvat: Jukka Rajala Kynnös, kuvattu lokakuun alussa Viereinen lohko Rukiin oras, kuvattu lokakuun alussa =>Eroaako eloperäisten lannoitteiden lannoitusvaikutus kuvan esimerkkilohkoilla toisistaan? 14

15 Viherlannoituksesta vapautuvan typen määrä -Lohkoparien vertailua - astiakoe 106 / 100 Erot vapautuvan typen määrissä! 86 / / / 29 Maan biologinen kasvukunto tärkeä osa kasvukuntoa Voi vaihdella suuresti Vaikuttaa eloperäisten lannoitteiden lannoitusvaikutukseen 15

16 Maan multavuuden muutoksia Multavuus Kehitys maata kuluttavassa viljelyssä Aika vuosina 16

17 Multavuus Maan multavuuden muutoksia Toivottava kehitys Viljelytekniikan muutos => Kehitys riippuu viljelytoimista - investoinneista Aika vuosina 17

18 Maan multavuuden muutoksia ja ravinnevaikutus Kasvu Hajoaminen Kasvu Hajoaminen Kasvu Hajoaminen Kasvu Hajoaminen Humuksen hajoaminen Humuksen muodostuminen Humuksen hajoaminen Humuksen muodostuminen Humuksen hajoaminen Humuksen muodostuminen Humuksen hajoaminen Humuksen muodostuminen VAIHE 1 VAIHE 2 VAIHE 3 VAIHE 4 Tavanomainen viljely (viljatila, tms.) Siirtymävaihe 1 6 v. Luomuviljelyn alkuvaihe 7 14 v. Vakiintunut luomuviljely 15 v.- 18 HY/Mikkeli, Rajala/TK/LH 2010

19 Viljelykasvien ja viljelykierron vaikutus 19

20 Sato kg/ha Esikasvin vaikutus rukiin satoon Sata-Hämeen koeasema vv Rukiin sato kg/ha Ohra Avokesanto Yksikesäinen puna-apila Esikasvi Vuorinen 1995 HY Mli Rajala 2002 Kaksikesäinen puna-apila

21 Esikasvivaikutus = Kaksi vaikutusta edellisen vuoden kasvin vaikutus viljelykasvin kasvuun Viljelykiertovaikutus = viljelykierron pitkäaikaisvaikutus maan kasvukuntoon = Lisätyn eloperäisen aineksen ja biologisen aktiivisuuden yhteisvaikutus 21

22 Viljelykierto määritelmä Viljelykierron hyväksikäyttö eli kasvinvuorotus = samalla lohkolla eri kasvilajien vuorovuosina tapahtuvaa suunnitelmallista viljelyä esikasvivaikutuksien hyväksikäyttöä viljelykiertovaikutuksen hyväksikäyttöä Viljelyn monimuotoistamista 22

23 Maan (multavuutta) kuluttavia kasveja Maata lievästi kuluttavia (Kevät)viljat, matalat herneet, marjat katteessa ilman rivivälinurmea Maata kuluttavia kasveja Peruna Juurikasvit Vihannekset yleensä Marjat, jos rivivälit mulloksella. 20 v viljaa tiivistää maan 23 Kuvat: Jukka Rajala

24 Maata parantavia kasveja 3-v. apilavalt. nurmi 2-v. apilavalt. nurmi 1-v. apilavalt. nurmi Ruisvirna 1-v. viherlannoitus 2-v. mesikkä 2-v. nurmi- /sinimailanen Kuvat: Jukka Rajala 24

25 Kasvien vaikutus maan hiilen määrään Peruna ja juurikasvit kg C/ha/v Viljat Palkoviljat Aluskasvit Nurmet VDLUFA Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. 25

26 Sirppimailasen juuristoa 3. v. nurmi Maahan jää pystysuuntaisia juurikanavia ->Maan läpäisevyys! Kuvat: Jukka Rajala 26

27 Aluskasvit syksyllä ja keväällä Suojaavat maata syksyllä (ja keväällä) Tuovat maahan eloperäistä ainetta Pienentävät ravinteiden hävikkiä Estävät rikkakasvien kasvua Kuva: Jukka Rajala 27

28 Sadon typpisisältö kg/ha Lähde: Granstedt 1991, Rajala 2005 Nurmen esikasvivaikutus kg N/ha/v Vuosi 1, sänki + juuristo Vuosi 2, syysvehnä Vuosi 3, ohra Nurmisato 7 tn ka/ha/v Nurmi 1, 80 % Nurmi 2, 50 % Nurmi 3, 20 % Nurmen ikä ja palkokasvipitoisuus

29 Biologinen typensidonta, esikasvivaikutus ja viljelykiertovaikutus viljelykierron typpihuollossa N kg/ha N-sidonta 490 kg N/ha/kierto N vapautuminen 195 kg N/ha/kierto 200 LANTAA ESIKASVIN VAIKUTUS 50 VILJELYKIERRON VAIKUTUS 29 N1 N2 N3 S.VILJA VILJA VILJA + NS MAASTA VAPAUTUU Lähde: Granstedt 1993

30 Pitkäaikaiskoe: lannoitustapa ja multavuus Pitkäaikaisessa Broadbalkin viljelytutkimuksessa Rothamstedin koeasemalla Englannissa verrataan karjanlantaan perustuvaa viljelyä väkilannoitukseen perustuvaan viljelyyn Vehnäsadot karjanlannalla hivenen väkilannoitusta korkeampia 3,45 /3,40 t/ha Maan viljavuus kehittyi suotuisammin karjanlannalla Maan orgaanisen aineen ja typen pitoisuudet lisääntyivät yli 150 koevuoden aikana - lanta +120 % - väkilannoitus + 20 % 30 Jenkinson 1994

31 Sadonlisä kg/ha Fosforilannoituksen vaikutus viljasatoon ja nettosatoon Fosforilannoituksen porraskokeet MTT Koevuodet 1-7 Vanhat lajikkeet P0-4 Sadonlisä kg/ha P0-4 Nettosato Koevuodet Fosforilannoitus kg/ha -250 P-pit Saarela ym 1995 => Erot maan toiminnassa? Vai lajikkeissa? Vai molemmissa?

32 Pliuk muutos % Lannan ja Superfosfaatin vaikutus maan Pliuk pitoisuuksiin sl 30,0 20,0 10,0 Rothamsted Lannoitettu 16,7 13, Lannoittamaton 0,0 0 Lanta -10,0-6,3 Psf Lanta -20,0-30,0-40,0 Psf Jonston ja Poulton , ,2 32

33 Sienijuuren vaikutus purjon fosforin ottoon P otto Suhdeluku HHt, P 5 mg/l, ph 5,5 Verranne Apatiitti Luujauho Sienijuuri hoi V18 Kahiluoto ja Vestberg

34 Fosforin olomuotoja maassa ja käyttökelpoisuus Fosforin olomuotoja maassa Kivennäisainekseen rauta- ja alumiiniyhdisteinä pidättynyt fosfori Kivennäisainekseen apatiittimuodossa pidättynyt fosfori Kivennäisainekseen kalsiumyhdisteinä pidättynyt fosfori Maan eloperäisen aineksen sisään pidättynyt fosfori Maan orgaanisen aineksen pinnoille pidättynyt fosfori Mikrobien fosfori Maan liukoinen orgaaninen fosfori Maan liukoinen epäorgaaninen fosfori Käyttökelpoisuus kasvien kannalta Erittäin hidasliukoista Hyvin hidasliukoista Hidasliukoista Hyvin hidasliukoista Hidasliukoista Melko nopealiukoista Pääosin nopeasti käyttökelpoista Käyttökelpoista 34 => Eloperäisen aineksen fosfori tärkeä

35 Rajala 2006 Maan kasvukunto - kokonaisnäkemys SÄÄ Lämpö Valo Sade Tieto Taito Motivaatio Töiden ajoitus V I L J E L I J Ä Fysikaaliset tekijät - maalaji - rakenne - muruisuus - ilmavuus - vesitalous Biologiset tekijät - juuret - juurieritteet - pieneliöt - eloperäinen aine Kemialliset tekijät - happamuus - ravinteet - ravinteiden varastointikyky -suolapitoisuus V I L J E L Y T E K N I I K K A Kasvinvuorotus Muokkaus Lannoitus lanta komposti viherlannoitus kivijauheet Kasvinsuojelu 35 Maan kivennäisaineksen - mineraalikoostumus - rapautumisherkkyys Suo Turve

36 Maan kasvukunto Vuorovaikutukset Biologiset tekijät - juuret - juurieritteet - pieneliöt - eloperäinen aine Fysikaaliset tekijät - maalaji - rakenne - muruisuus - ilmavuus - vesitalous Kemialliset tekijät - happamuus - ravinteet - ravinteiden varastointikyky - suolapitoisuus 36

37 Viljavuustekijöiden vuorovaikutuksia Biologiset tekijät Pieneliöstö voi tuottaa merkittäviä määriä ravinteita kasvien käyttöön Biol. N-sidonta jopa kaiken typen; palkokasvinurmi, herne, härkäpapu jne Lierot ja sienijuuret auttavat kasvien fosforin ja muiden ravinteiden saannissa Kasvit (juuret) voivat sopeutua ktso oppikirjan s 148 Fysikaaliset Hyvä rakenne -> vilkas pieneliötoiminta -> runsaasti ravinteita kasveille 37

38 Lisätietoja Luonnonmukainen maatalous-kirjan luku 2 rja-netissa/ Nuutinen Visa: Peltomaan lierot Väljä Marko: Aluskasvit Mattila Tuomas: Jankkurointi eeseen/ adot-pienin-panoksin-ja-viljavuutta-hoitaen/ vuotisessa-tutkimuksessa/ 38

39 Maa palkitsee hyvän hoidon Jukka Rajala Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti Mikkeli p Kiitos! Kuva: Jukka Rajala 39