Maan kasvukunnosta huolehtiminen

Transkriptio

1 Maan rakenteen muodostuminen (yksi)hiukkeinen mururakenne massiivinen rakenne eri kokoiset ja muotoiset rakenne murut (aggregaatit) Maan kasvukunnosta huolehtiminen Kuva: Liisa Pietola /HY 21 Ympäristö kuiskaaja hanke Hotelli Ravintola Lasaretti, Oulu Laura Alakukku, Maataloustieteiden laitos Maatalous metsä tieteellinen tiedekunta / Henkilön nimi / Esityksen nimi Kuva: Risto Seppälä, MTT S Kuva: M L Westerlund, MTT Tavoitteena veden liettävää vaikutusta kestävä mururakenne eroosioalttiit maalajit Karkean maan löyhä mururakenne Murujen muodostuminen <> savespitoisuus Karkeissa maissa mururakenne löyhä Eloperäinen aines edistää löyhää murujen muodostumista Maan biologinen aktiivisuus Murujen kestävyys vähentää * liettymistä * kuorettumista * eroosiota, veden savisameutta * varmistaa veden imeytymistä pinnasta syvempiin kerroksiin Kuva: Risto T. Seppälä, MTT Kuva: Risto T. Seppälä, MTT Kuvat: Risto T. Seppälä, MTT Muokkaamatta 17 v. Tuore kynnös Kuvat otettu 1 cm syvyydestä Lierojen ulosteesta kuivuu muruja Biomuruja 1

2 Vesi ja ilma maan huokosissa Maan kiintoaines muodostaa rakenteen rungon hiukkasten ja murujen välissä/sisällä huokosia Huokosissa vettä ja ilmaa huokosten koko ja jatkuvuus veden ja ilman johtuminen MMM vesi kiintoaines ilma Kivennäisaines Eloperäinen aines Huokosto Maalajien välillä eroja huokostossa tavoitteena veden imeytyminen maan pinnasta syvempiin kerroksiin Savi Hieta Tärkeitä makrohuokosia: Murujen ja isojen hiukkasten väliset pinnat Lierokäytävät (sylinterimäinen huokonen halkaisija > 2 mm) Juurikanavat (sylinterimäinen, < 2 mm) Savimaissa halkeamat Makrohuokoset ovat suuria huokosia: halkaisija yli,3 mm vesi ja ilma liikkuu märässä maassa juurten kasvuväyliä hetkellinen veden varastointikyky märissä oloissa vähentää pintavalunnan riskiä Kuva: Liisa Pietola, HY Keskikokoiset huokoset pidättävät kasveille käyttökelpoisen veden Pienet huokoset halkaisija alle,2 mm sitovat veden kasvin ulottumattomiin Pohjamaa Huokosto näkyy mustana ja kiintoaines valkoisena Muokkauskerros Muokkauskerros Pohjamaa Hieta Hiesu Savi Hieta Hiesu Savi Huokosjakauma kivennäis ja eloperäinen maa 2 vuotta 1 vuotta 1 vuotta Maan rakenteen merkitys peltoviljelyssä Kasvin kasvu * Sadon määrä ja laatu * Ravinteiden hyväksikäyttö * Eloperäistä ainesta maahan NOx CO2 O 2 Viljeltävyys * Muokkautuvuus, vetovastus * Kantavuus * Liettyminen ja kuorettuminen * Poudanarkuus * Ojituksen toiminta % 2 % 4 % 6 % 8 % 1 % Osuus maatilavuudesta Kiintoaines <,2,2,3 >,3 mm % 2 % 4 % 6 % 8 % 1 % Osuus maatilavuudesta Kiintoaines <,3 >,3 kutistuma Rahkaturve Kyntökerros Lähde: kivennäismaa Andersson & Wiklert (1972) ja turvemaa Myllys (1992) Ympäristökuormitus * Pintavalunta * Eroosio, fosforin huuhtoutuminen * Kasvihuonekaasut * Ravinteiden hyväksikäyttö Talous: ojitus ja muokkaus ongelmat, satotappiot * ympäristöhaitat Kasvutekijät maassa * Vedenläpäisevyys, veden varastointi * Kaasujen vaihto märässä maassa * Mekaaninen vastus * Ravinnetalous * Eloperäinen aines, eliöstö 2

3 Maan rakennetta huonontavat huonontaa muokkautuvuutta ja kantavuutta, lisää tiivistymis riskiä, haittaa luonnonprosessien toimintaa Toimimaton ojitus, maan jatkuva märkyys perus ja paikalliskuivatus Eloperäisen aineksen puute Voimakas muokkaus ja hiertäminen Tiivistäminen heikko eliötoiminta, murut eivät kestä vettä rikkoo luontaisen rakenteen, kuluttaa maan eloperäistä ainesta, altistaa liettymiselle rikkoo ja katkoo makrohuokosia, massiivinen rakenne Perustoimenpiteitä Alhainen ph (huom. Al 3+ ) haittaa kasvien kasvua, vaikuttaa maan biologiseen aktiivisuteen Kuva: Risto T. Seppälä, MTT Toimiva ojitus Rinteisyys, painanteet Paikalliskuivatus Hyvä rakenne Huono rakenne Peruskuivatus Kuva: Merja Myllys, MTT Veden imeytyminen maahan, pintavalunnan vähentäminen Viljeltävyys: kantavuus, töiden ajoitus Viljelykasvin sato: määrä ja laatu Painanteet pellon muotoilu Rinteiden alaosa veden valuminen yläosasta Myyräsalaojitus ensiavuksi lätäkkökohtiin Ojituksen kunto: pellon kuivuminen, laskuaukot 3

4 Lohkokoko peruslohkon keskikoko v. 28 2,4 ha päisteajo liittymien määrä tieltä lohkolle peltoliikenteen suunnittelu Lohkojen muoto päisteajo päällekkäin ajo työn sujuminen Peltoliikenteenjärjestelyt Kalkitus kasvien kasvu, murujen kestävyys Suomen maaperä luontaisesti hapan. Happamuusvaikuttaa ravinteiden liukoisuuteen (kasville käyttökelpoisuuteen) maassa, kasvien kasvuun (happamuudelle arat lajikkeet, Al liukoisuus kasvaa ph:n laskiessa alas Al kasveille myrkyllistä). Kalkitus parantaa mikrobiston elinoloja, todennäköisesti myös lierojen. periaatteessa stabiloi myös savimaan mururakennetta lisäämällä maan ioniväkevyyttä (etenkin, kun sekoitetaan pieneen maakerrokseen) Katioini Maahiukkanen Kuva: Risto T. Seppälä, MTT Al 3+, Fe 3+, Ca 2+, Mg 2+ varaus suolapitoisuus korkea flokkuloituminen Eloperäinen aines: murujen vedenkestävyys ja muut maan ominaisuudet Mouhijärvi savinen hiue Jokioinen hiuesavi Syyskyntö Syyskultivointi Kevätkultivointi Syyskyntö Syyskultivointi Kevätkultivointi Syyskyntö Syyskultivointi Kevätkultivointi Syyskyntö Syyskultivointi Kevätkultivointi Muokkauksen keventäminen ja muut viljelyn yhteydessä tehtävät valinnat ja toimenpiteet Maan orgaaninen hiili (g/1g) Osuus 2 mm seulalle jääneistä muruista (%) Pitkänen (1988) * + Hiilen kertyminen maahan kasvihuonekaasut mururakenne kationinvaihtokapasiteetti (ravinteiden pidättyminen karkeat maat) maan vedenpidätysominaisuudet Lisää liuenneen fosforin huuhtoutumisen riskiä eloperäinen aines ja fosfori kilpailevat maassa sitoutumispaikoista 4

5 Tiivis ruokamultakerros Makrohuokoset märän maan toiminnan avain Hietam aa 5 v. suorakylvö Penetrometrinen vastus (MPa) Muokkausta vähennettäessä ja esim. monivuotisissa nurmissa ruokamultakerros tiiviimpi kuin vuosittain kynnettävässä maassa parantaa maan kantavuutta, mutta voi haitata veden imeytymistä ja juurten kasvua Savi HeS Kyntö lisää ainakin hetkellisesti maan hetkellistä vedenvarastointikykyä suurimpien makrohuokosten tilavuutta MP ZT MP ZT 2 cm Huokoskoko, m < Syvyys (cm) Sänkimuokkaus Suorakylvö Kyntö Peltoliikenteen aiheuttaman tiivistymisen välttäminen Maan luontaisten rakennetta ylläpitävien prosessien toiminnan edistäminen (esim. ojitus) MP HeS ZT He MP ZT MP Ht ZT MP Elop. ZT Huokosten tilavuus osuus (m 3 1m 3 ) Porosity, 1m 3 m 3 MP= kyntö, ZT= suorakylvö Alakukku ym. 27 Biologinen muokkaus kivennäismaissa Maan tiivistyminen sateen ja oman painonsa vaikutukseta ajan kuluessa 7 6 Suorak. Kyntö Muokkauksen ja luontaisen tiivistymisen välinen suhde Lieroyksilöitä m (hshht) 2 (He) 3 (hthe) Lohkopari (maalaji) 4 (HeS) Yhteensä yksilöä: 82 % suorakylvetystä maasta S Kuva: Marja Liisa Westerlund, MTT Talven jälkeen Kevätmuokkaus Syksyllä Kynnetyt (K) näytteet painuivat 5 mm:n sadetuksen aikana, mutta luontaisen tiiveyden saavuttanut suorakylvetty (S) maa ei reagoinut sadetukseen Maalajien välillä ero: 1 ja 2 karkeita maita. 3 ja 4 hienojakoisia. Tuore kynnös Näytteen pinnan painuminen sadetuksessa (cm) vaikuttaa maan painannevarastoon, hetkelliseen vedenvarastointikykyyn, veden infiltraatioon, maan ilmanvaihtoon 1S 1K 2S 2K 3S 3K 4S 4K 5

6 Viljelykierto kasvipeitteisyys huokoistuminen * Maan pintaan jäävän eloperäisen aineksen määrä kasvipeite, eroosion esto (suoja ja sitominen), mururakenne * Kasvipeitteen kestoaika yksivuotiset, kaksivuotiset, monivuotiset kerääjäkasvit: alus ja pyydyskasveja (ravinteiden välivarasto) (aluskasvi kylvetään satokasvin kanssa samaan aikaan ja pyydyskasvi vasta sadonkorjuun jälkeen. Kerääjäkasvin sato ei korjata: muokkaus viherlannoitukseksi syksyllä tai keväällä) Juurten määrä, paksuus, kasvun dynamiikka, syvyyskasvu Agriculture, Ecosystems and Environment 18 (25) * Maan rakenteen parantaminen tai ylläpito Hiilen kerryttäminen mururakenne Juuret: kuivuminen/kostuminen savet, juurikanavat * Mahdollisuus monipuolistaa viljelykiertoa eloperäisen aineksen määrä, kasvien juuret muokkaajina Juurten kokonaislukumäärä 5 cm:n kerroksessa Kasvukauden aikana. Timotei ja puna apila 1. satovuosi Lähde: Pietola & Alakukku 25. Agriculture, Ecosystems and Environment 18: Lähde: Pietola ym. julkaisematon aineisto Kesannointivaihtoehdot Peltoliikenne kuormittaa maata koneet ja laidunnus Avokesanto * savimaa kuivuu hitaasti * toistuva muokkaus > tiivistymisriski > mururakenteen tuhoutuminen > humuksen kuluminen * ravinteiden huuhtoutuminen * eroosioriski Viherkesanto * ottaa ravinteita huuhtoutuminen * suojaa pintamaata sateilta * kuivattaa maata * eloperäistä ainesta maahan * juurikanavat * eroosion väheneminen kasvustoaikana Luonnontilainen maa kasvuston peitossa Kuva: Risto T. Seppälä, MTT Jännitys = F/A Leikkaus Puristus Maan kestävyys puristuslujuus leikkauslujuus 6

7 Peltoliikenteenaiheuttaman tiivistymisen ehkäiseminen Maan ominaisuudet (maan kyky kestää kuormitusta): maan kosteus/märkyys löyhyys/kiinteys elastisuus/plastisuus Kuormitus: jännityksen suuruus, suunta koneen massa kuormituksen kestoaika kuormituksen toistuvuus kuormituksen jakaantuminen pellolla Syvyys (cm) Syvyys (cm) Märkä maa tiivistyy ja tahtaantuu herkästi Keväällä Maan kosteus (cm 3 /1cm 3 ) Aitosavi Aitosavi Hiesu 3.5. Hiesu Hiuesavi/hiesusavi Maan kosteus (g/1g) Syksy 1985 Syksy1986 Syksy 1987 Syksy 1988 Kevät Trautner ja Arvidsson2 Peltotiedustelija tulevaisuudessa tietoa maasta maan alta töiden ajoitukseen Pieni rengaspaine pieni keskimääräinen pintapaine * Maan kosteuden ja lämpötilan seuranta maatilalla miten ilman näytteidenottoa mittaustietoa radiolähetin maan alle välittämään tietoa * Ensimmäisten kokeilujen jälkeen tavallinen kännykän antenni toimii ilmassa, muttei maassa malli vaimennuksesta toimiva antenni Lisätietoja: Johannes Tiusanen, HY Agroteknologian laitos (johannes.tiusanen@helsinki.fi) Paine (kpa) Paine (kpa) Pyörätraktori, paino 4 tn rengaspaine edessä 16 kpa takana 12 kpa Aika (s) Kumitelatraktori, paino 12,5 tn, laskennallinen pintapaine kovalla alustalla 3 kpa Aika (s) Pintapaineen jakautuminen kontaktialalla Ajosuuntaan ja sivusuunnassa huippujännityksiä Rengaspaine niin pieneksi kuin teknisesti mahdollista märissä oloissa max. 5 kpa 7

8 In 29, 27 years after loading, 1, 2, 3, 4, Penetrometer resistanse (MPa) A A Kuormituksen syvyys * Suuri rengaskuorma > suuri kontaktiala > jännitys ulottuu syvälle Pitkäaikaisen tiivistymisen riski Toisto ja massa Kyntö, luonnon prosessit palauttavat Tiivistymishaittojen kestoaika Tiivistymän syvyys vaikuttaa Välitön vaikutus * ajourat (esim. nurmi) * ei perusmuokkausta ennen uutta kasvustoa Lyhytaikaisvaikutus * kyntökerros 3 5 vuotta Pitkäaikaisvaikutus * perusmuokkauskerroksen alapuolella * Suomen oloissa savimaassa yli 2 vuotta * vaikea korjata Depth (cm) Haitallista tiivistymistä oli jo hevosaikaan Kiinteät ajourat? Pohjamaan tiivistymisen mekaaninen kuohkeuttaminen mm. Australiassa panostettu: tavalliset koneet, raideväli sovitettu tasajaolle esim. 3 m:n kerranteiksi Yhdistetty kevennettyyn muokkaukseen Miten poistaa juurten kasvua ja aineiden liikkumista haittaava kerros/tiivistymä? Kokeiltuja keinoja a. Mekaanisesti b. Biologisesti c. Näiden yhdistelmä 8

9 Jankon ja pohjamaan muokkaukseen erilaisia jankkureita Oireet > selvitä syy Tarve: ala, syvyys kustannukset/hyödyt Jankon/pohjamaan rakenne haittaa Suomessa syväkuohkeutus kokemukset eivät ole olleet rohkaisevia voi kuitenkin olla tarpeen esim. karkeiden maiden iskostumisen rikkomisessa tai yhdistettynä luonnonprosessien kuohkeutukseen: sen alkuunpääsemisen nopeuttajana: ensin mekaaninen käsittely viherkesanto tms. Ilmenneitä ongelmia: * Maan kosteus kuohkeutettaessa sade, liettyminen * Uudelleen tiivistyminen rakenteen stabilointi * Kustannukset lyhyt jälkivaikutus tulosten epävarmuus työ ja konekustannus toimenpiteen toistuvuus Toteutus * ajankohta: maa murustuvaa työsyvyydessä kasvusto kuivattanut maan * maa: ei huonoa maata pintamaahan (maalaji, ph, orgaaninen aines) * kalusto, riittävä työsyvyys Rakenteen vakiinnuttaminen viherkesanto, ei saa tiivistää uudelleen Maan laadun omatoiminen havainnointi Ei ole ollut kaupallisia palveluja tai ohjeistusta maan laadun määrittämiseen omatoimiseen määritykseen ja tulosten tulkintaan tehty Peltomaan laatutesti Havainnot ja mittaukset kootaan Arvio maan kunnosta Kemialliset, fysikaaliset ja biologiset ominaisuudet Mittauslukemia verrataan MTT:n mittausten pohjalta määriteltyihin raja arvoihin pisteytys laatutestin tuloksiin Tulosten perusteella toimenpidesuosituksia Tiedon hallinta maaperän hoidossa Tarvitaan systeemiratkaisuja: Teknologisten keinojen tuottaminen monipuolisen tiedon yhdistämistä mittaus tuottaa tietoa, mutta vasta tiedon hyödyntäminen tuottaa taloudellista tulosta mittausteknologian käytöstä Maan kasvukunnon ylläpito pitkäjännitteistä toimintaa Osa viljelyn strategista suunnittelua Mukana kaikessa operatiivisessa suunnittelussa Maan rakenteen voi pilata nopeasti väärillä valinnoilla Esim. tiivistyminen Rakenteen korjaaminen vaatii pitkäjännitteisyyttä 9

10 Maan rakenteen hoito ja ylläpito tavoitteet ja toimet Rehevä kasvusto Ottaa tehokkaasti ravinteita Maan tiivistymisen ja jättää maahan eloperäistä ehkäisy ainesta. Huokosrakenne säilyy Muru ja huokosrakenteen Kuivattaa maata, jolloin läpäisevänä kestävyys savimaahan halkeamia. Vähentää muokkaus Estää liettymistä, kuorettumista ja tarvetta eroosiota. Viljelykierto Vähentää veden lätäköitymistä, Syväjuuriset ja pintavaluntaa ja maan tiivistymistä. Kalkitus monivuotiset kasvit: Kasvien kasvu eloperäisen aineksen Maan biologinen kertyminen, biologinen Valuntasuhde toiminta, mururakenne muokkaus, kasvipeite Pintavalunta pieneksi Maanesteen ioniväkevyys ja kationikoostumus Hyvä vedenläpäisevyys Muokkaus Veden nopea imeytyminen, Maan pinnan painanne maan kyky varastoida hetkellisesti varasto ja muokkauskerroksen vettä ja hyvä vedenjohtavuus Toimiva ojitus hetkellinen vedenvarastointikyky vähentävät lätäköitymistä ja pinta Tyhjentää nopeasti makrohuokoset suurenevat ainakin hetkellisesti. valuntaa sekä lisäävät salaojavaluntaa ja vähentää märkyyden haittoja. Kuohkeuttaa tiivistynyttä maata. Kasvien kasvu ja ravinteidenotto, Luovuttaessa kynnöstä maan Biologinen toiminta maan luontaiset prosessit hyötyvät. pintakerrokseen kertyy eloperäistä Lierot huokoistavat Tiivistymisen riski vähenee. ainesta, mikä parantaa murujen ja murustavat maata. Kevennetyn muokkauksen edellytys vedenkestävyyttä Mikrobitoiminta parantaa Muokkauksen vähentämisen murujen kestävyyttä. edellytykset: läpäisevä rakenne, Edellytys kevennettäessä toimiva ojitus, biologinen muokkausta. kuohkeutus korvaa mekaanisen, tiivistymisen ehkäisy. Tavoite Maan prosessit Perustoimenpiteet Viljelytoimenpiteet Kiitos! 1