Viljelytoimenpiteet ja maaperän biologiset ominaisuudet [tiivistetty esitys] Humuspehtoori Oy Maan hyvän hoidon seminaari 16.03.2018 Ansa Palojärvi Luonnonvarakeskus (Luke) Turku ansa.palojarvi@luke.fi
Sisältö Maaperän biologiset ominaisuudet maan kasvukunnon osatekijöinä Peruskunnostus: peltomaan vesitalous ja happamuuden säätö Muokkausmenetelmät Monipuolinen kasvilajivalikoima Eloperäisen aineksen lisäys Havainnointia pellolla 2 10.4.2018
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 3 10.4.2018 FYS
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 4 10.4.2018 Kasvimateriaali, juuristo Maaperäeläimet ja -mikrobit (esiintyminen ja toiminta) Kasvillisuus Eliöstö
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) 5 10.4.2018
Maaperäeliöiden runsauksia suomalaisessa peltomaassa Palojärvi, A., Alakukku, L., Martikainen, E., Niemi, M., Vanhala, P., Jørgensen, K., Esala, M. 2002. Luonnonmukaisen ja tavanomaisen viljelyn vaikutukset maaperään. Maa- ja elintarviketalous 2: 88 s 6 10.4.2018
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 7 10.4.2018
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 8 10.4.2018 Kuvat: Laura Alakukku
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 9 10.4.2018 Kuva: Myllys ym. 2016; KM 65 (12)
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! 10 10.4.2018
Peltomaan kasvukunnon tekijät Perustoimenpiteet Kalkitus Toimiva peruskuivatus Pieneliöt viihtyvät ilmavassa maassa missä ph lähellä neutraalia Kuva: Kari Koppelmäki 11 10.4.2018
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 2 - + 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) 12 10.4.2018
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 13 10.4.2018
Muokkausmenetelmien vertailu Syyskyntö (n. 20 cm) Kultivointi (10-15 cm) Suorakylvö 14 10.4.2018 Kuvat: Laura Alakukku
Muokkaus ja maaperämikrobisto 15 10.4.2018 Kuva: Palojärvi ym. 2017; KM 66 (1)
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. 2014 16 10.4.2018
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., 17 10.4.2018
Aluskasvin vaikutus juurimassaan Aluskasvi lisää maassa myöhään syksyllä olevaa juurimassaa huomattavasti (0-25 cm). Kuva: Juuristotietopaketti; Myllys ym. 2014. Lähde: Känkänen ja Eriksson 2007. 18 10.4.2018
Satokasvien juuriston määrä Juuriston ja maanpäällisten kasvinosien biomassoja astiakokeessa syksyllä sadonkorjuun aikaan. Kuva: Juuristotietopaketti; Myllys ym. 2014. Lähde: Hakala ym. 2009 19 10.4.2018
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. 2012 20 10.4.2018
Peltomaan kasvukunnon tekijät Kuva: Petri Kapuinen Viljelytoimenpiteet Eloperäiset lannoitteet Maanparannusaineet Vältä haitta-aineiden päätymistä peltomaahan Tuotteen määrällä JA laadulla merkitystä mikrobistolle 21 10.4.2018
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. 10-16. Maaperän mikrobiston C/N on n. 10: pienempi arvo kertoo bakteerivaltaisesta, suurempi arvo taas sienivaltaisesta yhteisöstä. 22 10.4.2018
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 10-20 Kasvijäte- ja lantakompostit 20-30 Ravinteikkaat maanparannuskuidut 30-50 Niukkaravinteiset maanparannuskuidut <1000 23 10.4.2018 Lähde: Tieto Tuottamaan 143
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. 2011. 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 141:184 192. 24 10.4.2018
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 25 10.4.2018 2) 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)
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 2008 26 10.4.2018
http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/ Palojärvi, A., Myllys, M., Alakukku, L. 2006. Peltomaan laatutesti. ProAgria Maaseutukeskusten Liitto. Verkkopalvelu. 27 10.4.2018
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 28 10.4.2018
Kuoppahavainnot Kuva: Kari Koppelmäki Kuvat: Laura Alakukku 29 10.4.2018
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 30 10.4.2018
Kirjallisuutta Myllys ym. 2014 Juuristotietopaketti. http://www.ymparisto.fi/fi-fi/ravinnehuuhtoumien_hallinta/ Tietoa_ja_materiaalia_viljelijoille Käytännön Maamies 2016-17, Viljelymaan abc juttusarja: Myllys, Merja; Palojärvi, Ansa; Hartikainen, Helinä; Soinne, Helena; Kanerva, Sanna; Alakukku, Laura. 2016. Viljelymaan abc : Rakenne ratkaisee maan toimivuuden. Käytännön Maamies 65 12: 36-38. Palojärvi, Ansa; Myllys, Merja; Hartikainen, Helinä; Soinne, Helena; Kanerva, Sanna; Alakukku, Laura. 2017. Viljelymaan abc : Elämää peltomaassa. Käytännön Maamies 66 1: 30-33. Tieto Tuottamaan oppaita, esim. Maan rakenteen hoito. 98 Lannan käsittely ja käyttö. 128 Viljelykiertojen monipuolistaminen. 141 Peltojen kunnostus. 143 UUSI! 31 10.4.2018
Kiitos! 32 10.4.2018
33 Teppo Tutkija 10.4.2018