Maaperäeliöiden rooli peltomaassa: Mikrobit [esityksestä tiivistetty] -VILKKU Plus hankkeen viljelijätilaisuus, Haaviston mökki, Nurmijärvi Ansa Palojärvi / Luke Turku 20.11.2018
ESITYKSEN SISÄLTÖ - Mitä peltomaassa on? - Peltomaan ravintoverkko - Mikrobiryhmät ja erityispiirteet - Mitä mikrobisto tekee? - Peltomaan moottori - Ravinteiden kierto - Hajotus ja hiilen sitominen maahan - Maan rakenteen parantaja osaltaan - Miten viljelijälle parhaat edut? - Huomioon pellon luontaiset ominaisuudet - Olosuhteisiin vaikuttaminen - Kasvilajivalikoiman monipuolistaminen - Kuinka peltomaan mikrobistoa voi havainnoida? 2 2.1.2019 -de Ruiter et al. 1995
Maaperän koostumus ja eliöstön osuus (keskimäärin; kivennäismaa) Maaperän LVI-systeemi 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 Maaperän moottori bakteerit, arkeonit) Maan eliöt (biomassan suhteelliset osuudet) 3 2.1.2019
Peltomaan ravintoverkko Juuret Kuollut eloperäinen aines Kasvinsyöjäsukkulamadot Keräsienet Sienet Bakteerit 4 2.1.2019 Hyppyhäntäiset Punkit Sienensyöjäsukkulamadot Flagellaatit Bakteerinsyöjäsukkulamadot Sukkulamatoja syövät punkit Petosukkulam. Omnivorit sukkulam. Ameebat Pedot, esim. petopunkit -de Ruiter et al. 1995
Mitä mikrobisto tekee? Biologinen toiminta maassa (yhdessä muun eliöstön kanssa), ekosysteemipalvelut Hajotus, hiilen kierto Ravinteiden kierrot (erityisesti N, P, S) Kasvitautien tukahduttaminen Kasvin ja maan välinen vuorovaikutus Sienijuuri Maan rakenteen parantaminen Biologinen aktiivisuus maassa on altis olosuhteiden muutoksille (sääolot, viljelytoimet) 5 2.1.2019
Ilman CO 2 Kasvit Eläimet, mikrobit Peltomaan hiili (eloperäinen aines) Hiilen kierron yksinkertaistettu malli 6 2.1.2019
Biologinen typensidonta N 2 Kasvit Typensitojabakteerit Typen kierto peltomaassa N 2, N 2 O Denitrifikaatio NO 3 - N 2 O Nitrifikaatio NO 2 - NH 4 + Mikrobit Maan eloperäinen aines Mineralisaatio (ammonifikaatio) 7 2.1.2019 Huuhtoutuminen, eroosio
Esimerkkejä maaperän typen jakautumisesta ja mikrobiston kyvystä vapauttaa maan orgaanisessa muodossa olevaa typpeä Suomalainen peltolohko: A B Maan typen kokonaismäärä: 8 800 kg/ha 5 400 kg/ha siitä: Mikrobibiomassan typpi: 115 kg/ha (1,3%) 50 kg/ha (0,9%) Mineraalityppi: 17 kg/ha 10 kg/ha Typpeä vapautui 30 vrk muhituksessa laboratorio-oloissa: Typen nettomineralisaatio: 85 kg/ha 30 kg/ha Lähde: Palojärvi ym. 8 2.1.2019
Mikrobien rooli ravinteiden kierrossa: sienijuuri Ruokohelpi Pellava Kumina Kvinoa Ohra Timotei Tattari Nokkonen *)Camelina Morsinko *)ristikukkainen Sienijuuri keräsienen kanssa; esiintyy kasvin juuristossa, % [mikroskooppimenetelmä] Lähde: Vestberg et al. 2012 9 2.1.2019
Mikrobit maan rakenteen parantajina Maaperän LVI-systeemi Maan vesitalouteen vaikuttavat tekstuuri eli lajitekoostumus struktuuri eli maan rakenne Huuhtouma Pintavalunta Salaojavalunta Tavoite Kestävä muru- ja huokosrakenne Pintavalunta pieneksi Hyvä vedenläpäisevyys Veden virtausreitti Mikrobiston vaikutus Erittävät lima-aineita, mm. keräsienten glykoproteiini (glomaliini) Lima-aineet ja sienirihmat sitovat mikromuruja ja pieniä makromuruja suuremmiksi muruiksi Huokonen Muru 10 2.1.2019 Lima-aineet myös vahvistavat huokosten seinämiä Kuva: Myllys ym. 2016
Mitä viljelijän pitäisi tehdä? - Satokasveille hyödyllisten mikrobien edistäminen peltoviljelyssä - Maan luontaiset ominaisuudet vaikuttavat, mutta biologista viljavuutta voidaan pitkäjänteisesti parantaa 11 2.1.2019
Huomioon pellon luontaiset ominaisuudet 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 12 2.1.2019
Muokkausmenetelmät ja maaperän mikrobisto 13 2.1.2019 Kuva: Palojärvi ym. 2017; KM 66 (1)
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. 14 2.1.2019
Haitallisten mikrobien määrän vähentäminen Tautisieni kasvaa voimakkaasti Vähän mikrobistoa Paljon mikrobistoa Voimakas tautisienen tukahduttamiskyky Heikko tautisienen tukahduttamiskyky Tautisienen kasvu Tautisienen tukahduttamiskyky Tautisieni kasvaa heikosti Kuva: Sipilä ym. 2012 Runsas maaperämikrobisto on yhteydessä luontainen tautimikrobien tukahduttamiskykyyn Torjunta-aineilla voi olla haitallisia vaikutuksia hyötymikrobistolle 15 2.1.2019
Kasvilajivalikoima ja viljelytoimenpiteet Kasvi pumppaa hiiltä maahan Kasvintähteet ja juurieritteet ovat mikrobien ravintoa Juuret muokkaavat maata Viljelytoimenpiteinä: Kasvinvuorotus, Alus-/ kerääjäkasvit Monivuotiset runsasjuuriset kasvit, Nurmet Esimerkkejä kasvien juuristoista: Kaksisirkkaiset: paksu pääjuuri tunkeutuu tiiviiseen maahan, esim. rypsi, kumina Monivuotiset: ehtivät kasvattaa runsaan juuriston, aktiivinen koko kasvukauden Syyskylvöiset ehtivät kasvattaa runsaamman juuriston kuin keväällä kylvettävät Syväjuuriset kasvit rei ittävät ja kuivattavat maata, 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, esim. englanninraiheinä, ruokonata. Ks. Juuristotietopaketti, Myllys ym. 2014 16 2.1.2019
Aluskasvin vaikutus juurimassaan Aluskasvi lisää maassa myöhään syksyllä olevaa juurimassaa huomattavasti (0-25 cm). Kuva: Juuristotietopaketti, Myllys ym. 2014. Lähde: Känkänen ja Eriksson 2007. 17 2.1.2019
Kuinka peltomaan mikrobistoa voi tarkkailla? Visuaaliset havainnot mikrobeista tai toiminnasta, esim. Juurinystyrät palkokasvien juuristossa Hajotustoiminnan aktiivisuus (kasvintähteiden häviäminen/ olkipatja) Visuaaliset havainnot olosuhteista Mikrobiston kannalta huonoa esim. tiivistymät, veden vaivaama maa Visuaaliset havainnot kasvustosta Mikrobit viihtyvät kasvavan kasvuston juuristossa Mittaaminen pellolla Hajotuksen mittaaminen esim. hautaamalla nylonpussissa olkea, teepussi-indeksi http://www.teatime4science.org/ Mittaaminen kaupallisten välineiden avulla, esim. maahengitys: Solvitatesti, Dräger-putki http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/ 18 2.1.2019
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 ylläpitävät elävää peltomaata ja toimivaa pieneliöstöä Tärkeää: peruskunnostus, maan tiivistymisen ehkäisy, eloperäisen aineksen lisääminen ja hajotuksen hillitseminen 19 2.1.2019
Kirjallisuutta Myllys ym. 2014 Juuristotietopaketti. http://www.ymparisto.fi/fi-fi/ravinnehuuhtoumien_hallinta/tietoa_ja_materiaalia_viljelijoille Tieto Tuottamaan oppaita, esim. Viljelykiertojen monipuolistaminen. 141 Peltojen kunnostus. 143 (myös ruotsiksi!) Lehtiartikkeleita 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. Palojärvi, Ansa. 2018. Huolehdi pellon sienijuurista : Muokkaus vaikuttaa kasvukuntoon. Koneviesti 11/2018: 30-31. Palojärvi, Ansa. 2018. Monta keinoa ylläpitää hyödyllistä sienijuurta peltomaassa. Luomu-lehti 5/2018: 26-28. 20 2.1.2019
Kiitos!