Maan eloperäinen aines ja biologinen aktiivisuus, Osa 2 Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti 3.6.2013
Multavuus ja ravinnehuolto vmhtmr rmhtmr Kuvat Jukka Rajala 2
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 2010 3 Peltomaa Maamineraaleista vapautumisen avulla
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 90-95 % Maan eloperäinen aines sisältää myös muita ravinteita; P, S, hivenaineita 4
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
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
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 30-40 kg/ha/v kasvinviljelytiloilla ja noin 50-70 kg/ha/v karjatiloilla. Eloperäisillä mailla typen vapautuminen voi olla selvästi suurempaa. 7
Maan biologiset ominaisuudet vaikuttavat 8 Aktiivinen pieneliötoiminta Kuvat: Jukka Rajala Hyvä juuriston kasvu ja toiminta
Typpisato kg/ha/v Viljelyhistorian vaikutus typen vapautumiseen maasta 100 Kevätvehnän typpisaanto maasta 1988-90, Keski-Ruotsi 80 90 60 Typpisato 40 40 50 20 9 0 0 Tavanomainen Luomu Viljelymenetelmä Gransted 1991
Eri viljelykiertojen vaikutus maan multavuuteen MAAN MULTAVUUS NURMEA 100% NURMEA 50% VIHANNEKSIA 50% VIHANNEKSIA 100% AIKA 10
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
Maasta vapautuvan typen määrän riippuvuus maan multavuudesta sekä sen laadusta Maan multavuus % ja typpipitoisuus kg/ha 4 6 8 10 12 % 4 400 6 600 8 800 11 000 13 200 kg N/ha Typestä vapautuu %/v 1,0 44 66 88 110 132 0,8 35 53 70 88 106 0,6 26 40 53 66 79? 0,4 18 26 35 44 53 Rajala 2005 12
Viherlannoitus ravinteiden lähteinä 13 Kuva: Jukka Rajala
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
Viherlannoituksesta vapautuvan typen määrä -Lohkoparien vertailua - astiakoe 106 / 100 Erot vapautuvan typen määrissä! 86 / 100 47 / 55 31 / 29 Maan biologinen kasvukunto tärkeä osa kasvukuntoa Voi vaihdella suuresti Vaikuttaa eloperäisten lannoitteiden lannoitusvaikutukseen 15
Maan multavuuden muutoksia Multavuus Kehitys maata kuluttavassa viljelyssä 10 20 30 40 50 60 Aika vuosina 16
Multavuus Maan multavuuden muutoksia Toivottava kehitys Viljelytekniikan muutos => Kehitys riippuu viljelytoimista - investoinneista 10 20 30 40 50 60 Aika vuosina 17
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
Viljelykasvien ja viljelykierron vaikutus 19
Sato kg/ha Esikasvin vaikutus rukiin satoon 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Sata-Hämeen koeasema vv 1990-92 3910 3920 134 135 2910 100 Rukiin sato kg/ha 4300 148 20 0 Ohra Avokesanto Yksikesäinen puna-apila Esikasvi Vuorinen 1995 HY Mli Rajala 2002 Kaksikesäinen puna-apila
Esikasvivaikutus = Kaksi vaikutusta edellisen vuoden kasvin vaikutus viljelykasvin kasvuun Viljelykiertovaikutus = viljelykierron pitkäaikaisvaikutus maan kasvukuntoon = Lisätyn eloperäisen aineksen ja biologisen aktiivisuuden yhteisvaikutus 21
Viljelykierto määritelmä Viljelykierron hyväksikäyttö eli kasvinvuorotus = samalla lohkolla eri kasvilajien vuorovuosina tapahtuvaa suunnitelmallista viljelyä esikasvivaikutuksien hyväksikäyttöä viljelykiertovaikutuksen hyväksikäyttöä Viljelyn monimuotoistamista 22
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
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
Kasvien vaikutus maan hiilen määrään Peruna ja juurikasvit -760 - -1300 kg C/ha/v Viljat -280 - -400 Palkoviljat +160 - +240 Aluskasvit +200 - +300 Nurmet +600 - +800 VDLUFA 2004. Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. www.vdlufa.de/joomla/dokumente/standpunkte/08-humusbilanzierung.pdf 25
Sirppimailasen juuristoa 3. v. nurmi Maahan jää pystysuuntaisia juurikanavia ->Maan läpäisevyys! Kuvat: Jukka Rajala 26
Aluskasvit syksyllä ja keväällä Suojaavat maata syksyllä (ja keväällä) Tuovat maahan eloperäistä ainetta Pienentävät ravinteiden hävikkiä Estävät rikkakasvien kasvua Kuva: Jukka Rajala 27
Sadon typpisisältö kg/ha Lähde: Granstedt 1991, Rajala 2005 Nurmen esikasvivaikutus kg N/ha/v 300 250 Vuosi 1, sänki + juuristo Vuosi 2, syysvehnä Vuosi 3, ohra Nurmisato 7 tn ka/ha/v 250 200 200 150 100 50 0 28 100 60 40 30 25 30 10 Nurmi 1, 80 % Nurmi 2, 50 % Nurmi 3, 20 % Nurmen ikä ja palkokasvipitoisuus
++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++ +++++ +++++ +++ Biologinen typensidonta, esikasvivaikutus ja viljelykiertovaikutus viljelykierron typpihuollossa 300 250 N kg/ha 225 165 N-sidonta 490 kg N/ha/kierto N vapautuminen 195 kg N/ha/kierto 200 LANTAA 150 50 85 100 10 60 40 50 ESIKASVIN VAIKUTUS 50 VILJELYKIERRON VAIKUTUS 29 N1 N2 N3 S.VILJA VILJA VILJA + NS MAASTA VAPAUTUU Lähde: Granstedt 1993
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
Sadonlisä kg/ha Fosforilannoituksen vaikutus viljasatoon ja nettosatoon 1500 1250 1000 750 Fosforilannoituksen porraskokeet MTT 1977-94 Koevuodet 1-7 Vanhat lajikkeet P0-4 Sadonlisä kg/ha P0-4 Nettosato Koevuodet 8-12 500 250 0 Fosforilannoitus 0 15304560 0 15304560 0 15304560 0 15304560 0 15304560 0 15304560 0 15304560 0 15304560 kg/ha -250 P-pit -500 31 0-4-8 0-4-8 8-16 8-16 16 16 Saarela ym 1995 => Erot maan toiminnassa? Vai lajikkeissa? Vai molemmissa?
Pliuk muutos % Lannan ja Superfosfaatin vaikutus maan Pliuk pitoisuuksiin sl 30,0 20,0 10,0 Rothamsted 1856-1856-1903 Lannoitettu 16,7 13,7 122 100 1904-1974 Lannoittamaton 0,0 0 Lanta -10,0-6,3 Psf Lanta -20,0-30,0-40,0 Psf Jonston ja Poulton 1992 87-29,6 100-34,2 32
Sienijuuren vaikutus purjon fosforin ottoon P otto Suhdeluku HHt, P 5 mg/l, ph 5,5 Verranne Apatiitti Luujauho 250 211 200 150 133 100 67 50 0 Sienijuuri hoi V18 Kahiluoto ja Vestberg 1998 33
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
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
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
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
Lisätietoja Luonnonmukainen maatalous-kirjan luku 2 http://luomu.fi/tietoverkko/luonnonmukainen-maatalous-oppiki rja-netissa/ Nuutinen Visa: Peltomaan lierot http://luomu.fi/tietoverkko/peltomaan-lierot/ Väljä Marko: Aluskasvit http://luomu.fi/materiaalit/valja/aluskasvit/ Mattila Tuomas: Jankkurointi http://luomu.fi/tietoverkko/jankkurilla-pikakorjaus-maan-rakent eeseen/ http://luomu.fi/tietopankki/sveitsilaistutkimus-luomussa-hyvat-s adot-pienin-panoksin-ja-viljavuutta-hoitaen/ http://luomu.fi/tietoverkko/luomuviljely-paihittaa-tavanomaisen -30-vuotisessa-tutkimuksessa/ 38
Maa palkitsee hyvän hoidon Jukka Rajala Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti Mikkeli p. 044 303 2210 jukka.rajala@helsinki.fi www.helsinki.fi/ruralia Kiitos! http://luomu.fi/tietoverkko/ Kuva: Jukka Rajala 39