Muokkauksen perusteet Maan muokkaus Muokkauksen energian kulutus Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin

Muokkauksen ja kylvön perusteita, mitä tiedetään ja miten menetellään eri olosuhteissa MML Jussi Esala, yliopettaja (maatalousteknologia) Energia-akatemia Muokkauksen perusteet Maan muokkaus Muokkauksen energian kulutus Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin

2 Muokkauksen perusteet Siemenen ja kasvi tarvitsevat Sopivan lämpötilan Sopivasti vettä Sellaisen maan rakenteen, jossa juuret pystyvät kasvamaan ja kaasujen vaihto toteutuu Ravinteita sopivasti ja sopivaan paikkaan >> kaikkiin näihin vaikutetaan muokkauksella, ainakin välillisesti

3 Muokkauksen perusteet Maa on elävä vain elävä maa toimii hyvin ja antaa satoa vuodesta toiseen! Nuutinen ja Palojärvi 2002

4 Muokkauksen perusteet Lämpöä Tumma pinta sitoo lämpöä >< olkipeite keväällä! Märkä maa lämpenee hitaasti veden ominaislämpökapasiteetti suuri Löysässä multamaassa lämmön johtuminen hidasta >> pinta kuivuu ilmakuivaksi >> edelleen hidasta maan lämpenemistä Radge 1982

5 Muokkauksen perusteet Lämpöaallon suurin nopeus Vaimenemissyvyys Van Duin 1963 Monteith ja Unsworth 1990 27.3.2012

Ominaislämpökapasiteetti, tilavuus (de VRIES 1963, s. 210, van WIJK ja de VRIES 1963, ref. MONTEITH ja UNSWORTH 1990, s. 224). kg/cm 3 kj/kgºc kj/cm 3 ºC W/mºC m 2 /s Kvartsi 2,66/ 0,8 2,13 8,8 4,18 Savi 2,65/ 0,9 2,38 2,92 1,22 Orgaaninen aine 1,30/ 1,92 2,50 0,25 0,10 Vesi (+ 4ºC) 1,00/ 4,18 4,18 0,57 0,14 Ilma 0,00124/ 1,01 0,00125 0,025 20,5 Hietamaa (huokostill. 40 %) Savimaa (huokostill. 40 %) Turvemaa (huokostill. 80 %) Lämmön tasoittumiskerroin Ominaislämpökapasiteetti, massa Lämmönjohtavuus Tiheys ρ/ρ s c C λ K θ = 0 % /1,6 0,8 1,28 0,3 0,24 θ = 20 % /1,8 1,18 2,12 1,8 0,85 θ = 40 % /2,0 1,48 2,96 2,2 0,74 θ = 0 % /1,6 0,89 1,42 0,25 0,18 θ = 20 % /1,8 1,25 2,25 1,18 0,53 θ = 40 % /2,0 1,55 3,1 1,58 0,51 θ = 0 % /0,3 1,92 0,58 0,06 0,1 θ = 40 % /0,7 3,3 2,31 0,29 0,13 θ = 80 % /1,1 3,65 4,01 0,5 0,12 6

7 Muokkauksen perusteet Vesi Liika vesi pois >> pienentää maan lämpenemiseen tarvittavaa energiamäärää Liian kuiva (pinta) >>maa harmaantuu >> heijastavuus suurenee >> lämpöä vähemmän mahan >>kuiva kerros (erityisesti orgaaninen) johtaa huonosti lämpöä >> on siis eriste! 28.3.2012

8 Muokkauksen perusteet Tiiviys Sopiva tiiviys nopeuttaa maan lämpenemistä Pakkeritiivistys (Ruotsalainen koesarja, Etana 1990 luku?) Vähentää kylvömuokkaustarvetta Hyvin kynnetyllä multamaalla ei tarvita kylvömuokkausta vaikka perinteinen kylvölannoitin Voi lisätä multamailla maan kantavuutta Savettomilla mailla (lähinnä multamailla) n. 10 % sadonnousu

9 Maan muokkaus Tavoitteet Valmistaa hyvä kylvö- ja kasvualusta = sopivat ilmavuus-, lämpö- ja kosteusolot Mahdollistaa kylvö valitulla tekniikalla Rikkakasvien ja kasvitautien tuhoeläinten torjunta Mullata kasvinjätteet ja karjanlanta >> koko systeemin samanaikainen tarkastelu Tavoitteen asetteluun vaikuttavat Maalaji ja maan rakenne sekä maan viljelyhistoria Kemiallisen torjunnan taso Ympäristönäkökulmat > muokkauksen vähentäminen luottamalla luonnon omiin prosesseihin > suorakylvö Energianäkökulma JEs

Maan muokkaus Kyntö Kultivaattori 1-2 x Perusmuokkaus Lapiorullaäes 1-2 x Lautasäes 1-2 x Ei Kylvömuokkaus S-piikkiäes, lapiorullaäes (0-)1-3 x Perinteinen Perinteinen kylvölannoitus kylvölannoitus liitettyä esimuokkaria (kevyillä - käyttäen kylvölannoittimeen Tasojyrsin? (0-)1 x mailla ei aina tarvita erillistä kylvömuokkausta) Kultivaattori Lautasäes (0-)1 x Ei Suorakylvö perusmuokattuun maahan käyttäen suorakylvölannoittimeen liitettyä esimuokkaria Aito suorakylvö JEs 10

11 Maan muokkaus Perusmuokkaus syksyllä Kohtuullisen pian puinnin jälkeen Kuivahko maa muokkautuu tehokkaammin, mutta voi lisätä tarvittavaa vetotehoa ja polttoaineen kulutusta Märän maan muokkaus lisää tiivistymisen riskiä ja heikentää traktorin vetokykyä sekä lisää polttoaineen kulutusta Kevennetyissä menetelmissä usein kaksi muokkauskertaa, jolloin rikkakasvien torjunta tehostuu, mutta työn menekki ja polttoaineen kulutus lähes sama kuin kynnössä Roudan vaikutus tehostuu Aina, jos karjanlantaa levitetään syksyllä Usein parhaiten aikaa työn suoritukseen JEs

12 Maan muokkaus Perusmuokkaus keväällä Erityisesti hiesumailla, joilla syyskynnön jälkeen maa voi lasehtia ilmattomaksi Kapillaarisilla mailla maa lämpenee nopeammin, koska vedennousu katkaistaan tilapäisesti muokkauksella Multa- ja turvemailla usein hyvä ratkaisu, jos routaa ei ole paljon ja kyntö voidaan aloittaa ajoissa Runsas olkikerros pellon pinnassa voi estää roudan sulamista ja maan lämpenemistä keväällä viivästyttäen kevättöitä Ei sovellu savimaille JEs

13 Maan muokkaus Kylvömuokkaus Oikea ajoitus maan kosteuden, lämpötilan ja kantavuuden perusteella Vältä tiivistymistä Käytä paripyöriä ja alhaista rengaspainetta >> myös energiatalous paranee Vältä turhia ajokertoja tehokkaalla muokkauskoneella ja muokkaustekniikalla JEs

14 Maan muokkaus Savimaan kylvömuokkaus Maa kuivuu pinnasta alkaen kerroksellisesti Ajoitus ja muokkaussyvyys tärkeä >> siemenen kosteaan Jos tummia kokkareita pintaan, liian syvään/aikaisin Maahan saatava Tasainen muokkauspohja (muokkaussyvyys = kylvösyvyys) Haihtumissuoja Liettymissuoja Jyräys varmistaa taimettumisen Jäykillä ja huonorakenteisilla mailla vetotehon ja energian tarve suuri JEs Lähde: Heinonen 1985

15 Maan muokkaus Hieta- ja hiekkamaiden muokkaus Edellisiä maita pienempi vetotehontarve Voi muokata kosteahkona > pinta kuivahtaa Karkeita hiekkamaita lukuun ottamatta kosteus ei ongelma Ei synny kokkareita Muokkauksen tavoitteena tasoittaa ja muokata sen verran, että kylvölannoitus onnistuu >> matala muokkaus: vähentää energian tarvetta, orastuminen nopeutuu, pensastuminen lisääntyy Hieno hieta hyvin kapillaarisena pysyy pitkään pinnaltaan kosteana ja haihdutuksen vuoksi viileänä JEs

16 Maan muokkaus Multa- ja turvemaiden muokkaus Ovat huonosti kantavia Muokkauskoneiden vetovastus pieni Runsaasti kosteutta ja ovat ilmavia, mutta traktorin ja hinattavien työkoneiden kulkuvastus voi olla merkittävä Lämpenevät hitaasti > kevätkyntö Muokkaukseksi riittää maan tasaus tai muuten matala muokkaus >> seuraukset kuten hietamailla Jyräyksellä saatu jopa yli 10 % sadonlisiä Traktorin pyörien kulku-urien peittäminen voi vaatia syvempää muokkausta huonosti kantavilla turvemailla JEs

17 Kasvintuotannon energiankulutus / peltotyöt Esityksen tarkastelutapa Suora energiankulutus Konekohtainen kulutus Työkone traktori kokosuhteen merkitys Olosuhteiden merkitys Työketjun merkitys JEsala

18 Kasvintuotannon energiankulutus / peltotyöt Työstä polttoaineen kulutukseen Savimaalla 4*40 cm auran vetovastus on n. 30 kn 20 cm kyntösyvyydellä Hehtaarin työmäärä on kyntövastus * hehtaarille tarvittava ajomatka = W=Fs = 30 kn* 6250 m = 187 MNm = 187 MJ >> vastaa n. 5,2 l polttoöljyä Työhön kuitenkin kuluu n. 25 l/ha! Vetohyötysuhde Voimansiirron hyötysuhde Moottorin hyötysuhde JEsala

19 Kasvintuotannon energiankulutus / kyntö Maan ominaisvastuksen sekä traktorin veto- voimansiirto- ja moottorihyötysuhteiden vaikutus kyntötyön (kyntösyvyys 20 cm) laskennalliseen hehtaarikohtaiseen polttoaineen kulutukseen. (Hyötysuhteet erinomaisesta alhaiseen: vetohyötysuhde- 0.7 0.65 0.6, voimansiirron hyötysuhde- 0.85 0.8 0.75, moottorin hyötysuhde- 0,45 0.37 0.3) JEsala

20 Kasvintuotannon energiankulutus / Aurat Polttoaineen kulutukseen vaikuttavat tekijät JEsala Maalaji: Hyötysuhteet: (ed. sivun kuvio) Kyntösyvyys: 1 2 l/ha / 1 cm Säädöt: + useita litroja Maan kosteus: Vetovastus Tr. Vetokyky Maan rakenne: +/- useita litroja Ajonopeus Tr. aura - kokosuhde Auran vetovastus (kn/m) savi- ja hiuemaalla kolmessa eri kosteudessa 13, 17 ja 21 cm kyntösyvyyteen kynnettäessä. Normaalikosteus on tässä ollut muovailtavuuden raja-arvon tuntumassa. (Kuvio tehty Arvidsson 2004 aineistosta)

21 21 Kasvintuotannon energiankulutus / Lautasmuokkari Kultivaattori Hehtaarikohtainen polttoaineen kulutus riippuu suuresti Työsyvyydestä Ajonopeudesta Käsittelykerroista Kultivaattorilla piikin rakenteesta Kulutus 6 10 cm työsyvyydellä Maalajista riippuen 6 13 l/ha (mm. DLG testit) - on vajaa puolet kynnön kulutuksesta Kahdella muokkauskerralla kulutus lähenee kynnön kulutusta Voi vähentää jatkokäsittelyn kulutusta JEsala

22 Kasvintuotannon energiankulutus / s-piikkiäes Hehtaarikohtainen polttoaineen kulutus riippuu Muokkaussyvyydestä Piikkien lukumäärä / työleveys Etuladan säädöistä Maalajista Ajonopeudesta Kulutus 4 6 cm syvyydellä: 4 6 l/ha Toinen muokkauskerta hieman pienemmällä kulutuksella Ladan reipas käyttö voi lisätä 1 2 l/ha Kuvio 9. S-piikkiäkeen ensimmäisellä piikkiakselille asetetun s-piikin aiheuttama vetovastus savi- ja multamaalla eri muokkaussyvyyksillä. Kuvio on piirretty Mäkinen 1985 aineistosta Multamaan kulutus voi olla sama kuin kivennäismaan, jos sama yhdistelmä ja sama syvyyssäätö JEsala

23 Kasvintuotannon energiankulutus kynnöstä kylvöön Ero suurimmillaan noin 40 = 200-400 kg jyviä JEsala

24 Kasvintuotannon energiankulutus / omat arviot 1. Uudet traktorit Ottavat väylästä ruiskutusannostiedon >> l/h Moniin voi syöttää työleveyden ja ne mittaavat matkaa (jopa tutkalla) >> l/ha Erilaisten ajostrategioiden kokeilu parhaan kulutuslukeman saamiseksi 2. Omat mittariasennukset Pelkkä anturi 100, + naksulukija muutamia kymppejä Järjestelmä n. 500

Kasvintuotannon energiankulutus / omat arviot 3. Laskemalla Jos 100 kw traktori käy täysillä >> kulutus on 230 g/kwh*100 kw = 23 kg/h = n. 28 l/h >> jos vedetään 3 m leveää muokkaria 3 m/s (10.8 km/h) nopeudella, saadaan työsaavutukseksi 9 m 2 /s = 3,2 ha/h Hehtaarikulutus on 28 l/h / 3,2 ha/h = 8,75 l/ha Jos 100 kw traktori käy osateholla, laskeminen tällä tapaa on mahdotonta 4. Vierintävastusteho Vierintävastuskerroin on normaalisti kuormitetulla renkaalla mulloksella noin 0,1. Tämä tarkoittaa, että vastustava voima on 10 % koneen massasta. Takapyöräkoneella kerroin voi olla jopa 0,2 5000 kg traktori ja 5000 kg 3 m takapyöräkylvölannoitin Ajonopeus 10,8 km/h = 3 m/s 5000 kg*10 m/s 2 *0,1 + 5000 kg*10 m/s 2 *0,2 = 15 kn*3 m/s = 45 kw Moottorissa tarvitaan 45 kw / (0,7*0,8) = 80 kw! 25

Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin Piikki on a ja o koko: kärjen paikka: profiili: piikkijako kestävyys JEs 26

27 Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin Multamaan muokkaus Kyntö mahdollisimman kuivana >> kyntöjälki tasainen Muovisiipi välttämätön >> keväällä yksi muokkaus riittää aina, joskus sekin liikaa S-piikkiäkeessä Säädettävä etulata Varpajyrä sopii taakse Isot pyörät, piikki edessä Piikkijako n. 8 cm Kevyt rakenne Äes valitaan kuitenkin tilan jäykimmänmaan mukaan Traktori tarpeen mukaan 27.3.2012

28 Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin Jyrämuokkari Muokkaavana (tasaavana) osana käpälälata Takana voimakasprofiilinen jyräpyörästö Perusmuokatun maan tasaus suorakylvölannoitinta varten Kevyempänä versiona olisi riittävä multamaille kaikkeen kylvömuokkaukseen JEs

29 Muokkauskokemuksia ja vähän tuloksiakin Muokkaus kultivaattorilla Sekoittaa piikistä riippuen tehokkaasti kasvinjätteet Syksyllä mielellään hyvissä olosuhteissa, jolloin jälki tasainen ja oljet sekaantuvat hyvin (siipiterä) 1. muokkaus 6-10 cm ja tarvittaessa myöhemmin toinen 12-15 cm Vaatii runsaasti tehoa, noin 5 kw/piikki esim. 3.2m: 14 piikkiä, tehontarve min. 75 kw (vastaa 4 teräisen auran tehontarvetta). Tällä teholla vasta reilu 10 km/h nopeus traktorin massantarve min. 4.5 tn Multamailla Maa keväällä kantavampaa kuin kynnön jälkeen Olkien poisto ennen muokkausta voi olla tarpeen JEs

30 Maa- ja metsätalous Ilmajoki Kiitos!