Maan tiivistymisen vaikutukset ja niiden kestoaika Sisältö Maanparannus ja maaperän havainnointi JUNO hankkeen tilaisuudet 22.11.217 Säkylä ja 23.11.217 Paimio Laura Alakukku, Maataloustieteiden laitos Peltomaan laatutesti lyhyesti Havainnot: pellot, kasvusto, maa tietoa tilanteen arviointiin syy-seuran suhteet tietoa päätöksentekoon Mekaaninen, biologinen muokkaus Tiedon käyttö maan rakenteen hoidossa Yhteenveto Maatalous-metsä tieteellinen tiedekunta / Henkilön nimi / Esityksen nimi 17.11.217 1 Peltomaan laatutesti - maan laadun osatekijät Kemiallinen happamuus kasvinravinteet kemialliset yhdisteet eloperäisen aineksen määrä Fysikaalinen maan rakenne maan vesitalous eroosio Biologinen mikrobit eläimet kasvien juuret Maan laadun omatoiminen havainnointi Ei ole ollut kaupallisia palveluja tai ohjeistusta maan laadun määrittämiseen omatoimiseen määritykseen ja tulosten tulkintaan tehty Peltomaan laatutesti Kemialliset, fysikaaliset ja biologiset ominaisuudet Kemialliset viljavuusanalyysin tuloksista Muut kuoppahavainnoista ja täydentävistä mittauksista Mittauslukemia verrataan Luken mittausten pohjalta määriteltyihin raja-arvoihin pisteytys laatutestin tuloksiin Tulosten perusteella toimenpidesuosituksia Maalajien väliset erot Kivennäismaat <> eloperäiset maat Karkeat maat <> hienojakoiset maat http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/dia. Merja Myllys, LUKE http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/
Peltomaan laatutesti itsearviointilomake Peltomaan laatutesti itsearviointilomake -Ympäristökorvausjärjestelmässä, palautus 3.4.218 mennessä -Täytettävä lomake tavoite herättää kiinnostusta maaperäasioihin ja niiden havainnointiin Peltomaan laatutesti itsearviointilomake Peltomaan laatutesti havainnot ja mittaukset kootaan arvio maan kunnosta Mittaustulokset skaalataan -1 Yhteismitallistaminen Matemaattinen malli laskee skaalauksen: pohjana raja-arvot joiden perusteella skaalaus 1 = erittäin hyvä arvo http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/ http://www.mavi.fi/fi/tuet-ja-palvelut/viljelija/sivut/peltomaan-laatutesti.aspx http://www.mavi.fi/fi/oppaat-ja-lomakkeet/viljelija/documents/viljelijatukilomakkeet/48.pdf Maan laatu muualla http://soils.usda.gov/sqi/concepts/concepts.html http://www.ccme.ca/ourwork/soil.html?category_id=44
Pellon ja kasvuston havainnointi hyvät ja heikot kasvupaikat Missä vika? Havainnot: pelto ja kasvusto Veden imeytyminen syvälle maahan Juurten kasvu pohjamaahan Sateen/kuivuuden kesto Liettyminen, tiivistymät Kuva: Risto T. Seppälä Pintavedet kaltevilla pelloilla talvehtiminen, eroosio, kantavuus MMM Pellon ja kasvuston havainnointi hyvät ja heikot kasvupaikat Maan ominaisuudet huono läpäisevyys, esim. lätäköityminen pinnan muodot, pinnan liettyminen (mm. liian hieno muokkaus) havaittu tiivistymä, onko pelkkä penetrometrihavainto? muokkausmenetelmien välillä eroa maan hetkellinen varastointikyky, infiltraatio poudan/märkyyden kestävyys maan tiivistäminen: muokkauskerroksen tiivistymä ko. vuonna? Kasvusto: kasvilaji, kehitysaste, muut stressit märkyyden/kuivuuden aikaan kylvön ja kasvuston alkukehityksen ajoitus suhteessa märkyyteen/kuivuuteen esim. märkyys ohran alkukehityksen aikana juuriston kasvu: milloin pohjamaassa MMM Johtopäätöksen maan tilan ja usean vuoden kasvustotietojen perusteella myös työketjut ja töiden ajoitukset mietittävä
Kaksi savimaata erilainen rakenne Ksat (cm h -1 ) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Kyllästetyn maan vedenjohtavuus cylindrical pores >2 mm (number m -2 ) 14 12 1 8 6 4 2 Lierokäytävien määrä > 2 mm Ei merkittäviä eroja: -maan raekoostumus -maan vedenpidätysominaisuudet Erot: -kolmen vuoden keskiarvona J1 sato 15 % > J2 sato 47 kg ha -1 vs. 39 kg ha -1 14 -.2.2-.35.35-.6 -.2.2-.35.35-.6 Suuret J1 huokoset J2 >,3 mm 14.2.35.55.2.35.55 J1 J2 Suuret huokoset,3,3 mm -J2 arka ääreville olosuhteille -J2 pellon sisäinen vaihtelu suuri Porosity >.3 mm (m 3 1 m -3 ) 12 1 8 6 4 2 Porosity.3-.3 mm (m 3 1m -3 ) 12 1 8 6 4 2 J1 J1 J2 -.2.2-.35.35-.6 -.2.2-.35.35-.6-2 2-35 35-> cm kerros J2 J1 -.2.2-.35.35-.6 J1 -.2.2-.35.35-.6 J2 Lohkojen välillä ero K sat ja lierokäytävien määrä Lähde: Ristolainen ym. (26) Havainnot ja mittaukset maasta Maan laadun omatoiminen havainnointi Vesi ja ilma maan huokosissa liikkuminen Huokosissa vettä ja ilmaa -huokosten koko ja jatkuvuus veden ja ilman liikkuminen veden imeytyminen, läpäisevyys ilmanvaihto, kaasujen diffuusio -Suurten huokosten tilavuus ja jatkuvuus tärkeitä märässä maassa -Profiilista: kerrokset -Ruokamultakerroksesta -yleisrakenne, muruisuus (muoto, koko) -pintarakenteen kestävyys -multavuus -lierokäytävät, kasvustotähde -Pohjamaasta -yleisrakenne -murtuvuus -lierokäytävät, juurikanavat Luonnossa energiaerot pyrkivät tasoittumaan vesi liikkuu pienenevän potentiaalin suuntaan märästä kuivaan Kyllästetyn maan vedenjohtavuus > Kyllästämättömän maan vedenjohtavuus Tavoite: märässä maassa vesi nopeasti syvemmälle mm. pintavalunnan vähentäminen ilmanvaihto Ohjeet: http://www.virtuaali.info/efarmer/peltomaan_laatutesti/ Kuva: Myllys ym. (216) KM 12/216
Veden imeyntä maahan pinta vain syvemmät kerrokset hidastavat? Ruokamultakerroksen tiiveys, pinnan läpäisemättömyys, muokkaus liian hienoksi -Liian hieno muokkaus: syksyllä tai keväällä -maan luontainen tiiveys ruokamultakerros (nurmet, kevennetty muokkaus) -maalajin vaihtelut syvyyssuunnassa -tiivistymät pinnassa/ruokamultakerroksessa/syvemmällä Suorakylvö -2 cm savimaa Kyntö -2 cm Kuvat Helena Äijö ja Rauno Peltomaa Kuvat: Risto T. Seppälä Maan tiivistyminen mitä penetrometri kertoo? Savimaa toukokuu Maan tiivistymisen vaikutukset ja niiden kestoaika Penetrometrivastus (MPa) 1 2 3 4 1 2 3 Syvyys (cm) 4 5 Suorakylvö, no-till Suorakylvö, Kyntö ploughing Suorakylvö, Sänkimuokkaus cultivation 6 7 Penetrometri mittaa maan lujuutta kantavuuden mittari luja maa voi olla huokoinen Suorakylvö -2 cm Kyntö -2 cm 8 9 Mittaustulokseen vaikuttaa maan kosteus: kuiva > kostea tiiveys tiivis > löyhä milloin absoluuttiset luvut keskenään vertailukelpoisia? hiuemaa Kuvat: Risto T. Seppälä Lähde: TALMA hankkeen loppuraportti
Maan kosteus paino % Maan kosteus vesipitoisuus ja -potentiaali 6 5 4 3 2 Hieta 1 Savi -2,5-1 -2-3 -5-1 -15 Lähde: Alakukku ym. (26) Maaveden imu kpa Maan kerroksellisuus maalajin vaihtelu syvyyssuunnassa -Savi- ja hietamaan vedenpidätysominaisuudet kylvömuokkauskerroksessa mitä maan kosteus (tilavuus tai gravimetrinen) kertoo? sama kosteus eri potentiaali eri maalajien kosteuksia ei voi verrata maaveden potentiaali: kuinka lujasti vesi pidättynyt maahan sama tilanne kasvin kannalta eri maalajeissa Maan luontaiset tiivistymät pohjamaassa Lierokäytävät ja juurikanavat - biohuokosia Kuvat: Risto T. Seppälä
Viljelytoimet vaikuttavat maahan kemiallisiin, fysikaalisiin ja biologisiin ominaisuuksiin ja prosesseihin Kalkitus Lannoitus Maanparannusaineet Kasvinsuojelu mekaaninen torjunta-aineet Viljelykierto Kasvinvuorotus MMM Perus- ja paikalliskuivatus Muokkaus Peltoliikenne tiivistäminen hiertäminen Töiden ajoitus, suunnittelu Teknologiset valinnat Kuivatus muuttaa maan ominaisuuksia -Kuivatus savimaan kuivuminen/kostuminen kutistuminen/paisuminen makrohuokosia, muruja biologiset prosessit lierokäytäviä, juurikanavia, mikrobitoiminta eloperäiset maat: maatuminen maan vedenpidätyskyky kasvaa, K sat pienenee Perus- ja paikalliskuivatuksesta huolehtimen MMM Suorat ja välilliset vaikutukset Paikkojen välillä vaihtelua: maalaji, topografia, sääolot Aika: välittömät, lyhyt- tai pitkäaikaiset vaikutukset Viljelykasvin ja kuivumisen vaikutus murujen kestävyyteen liettyminen, kuivuminen, eroosio NTU/g 14 12 Turbidity eli sameus grassland nurmi cultivated muokattu Viljelykierto Luken muokkauskokeessa 1 Maan kuivuminen stabiloi muruja syysmuokkaus mahdollisimman aikaisin sadonkorjuun jälkeen (savimaat) typen mobilisaatio? Nurmella olleen maan murut kestävämpiä MMM kuin vuosittain muokatun maan 8 6 4 2 ilmakuivattkostekuivattkostea air-dried kenttä- field-moist ilma- air-dried field-moist kenttä- Maa soil B Maa soil G Lähde: Soinne 211 HENVI seminaari 9.11.211 Verrattiin kyntöä ja suorakylvöä, 1 vuotinen koe Ohran monokulttuuri <> ohra-kvehnä-kaura-rypsi-ohra-herne-kvehnä-kaura-rypsi-ohra Savimaa Viimeisenä koevuonna molemmissa kierroissa ohra: kynnettäessä sato oli viljelykierrossa 11 % suurempi kuin monokulttuurissa. Suorakylvettäessä ero oli vieläkin suurempi Lehtilaikku- ja tyvitautien väheneminen Suorakylvetyn maan murut kynnettyä kestävämpiä savimaa Lähde: Peltojen kunnostus, Tieto tuottamaan 143 28 Lähde: Maaseudun tiede 2/215, Jalli ym.
Viljelykierto ja mikrobisto Jokioinen, savimaan muokkauskoe Ohran monokuluttuuri <> ohra-härkäpapu-kaura-rypsi-ohra Lyhyt aika arvioida, koe jatkuu Pitkäaikaisen sänkimuokkauskokeen tuloksia 3 vuotta Hiili ja mikrobiologinen hiili 2 kg/m 2 maamassasta, joka otettu maan pinnasta CT= kyntö, RT= sänkimuokkaus S= oljen maahan SR=oljen kerätty SB= oljet poltettu MMM MMM Mikrobibiomassan kokonaismäärä peltomaan pintakerroksessa Jokioisten aitosavimaan muokkaus- ja viljelykiertokokeessa ( 5 cm, syksy 213, jolloin viljelykierto oli ollut kaksi vuotta (härkäpapu ja kaura), mutta muokkauksen keventämisestä 13 vuotta). Jana ± sd, n=4. Lähde: TALMA loppuraportti, 215 Lähde: Pooja ym. 215: Science of the Total Environment 518 519 (215) 337 344 Kasvinvuorotus kasvipeitteisyys eloperäinen aines huokoistuminen Maan pintaan jäävän eloperäisen aineksen määrä - kasvipeite, eroosion esto (suoja ja sitominen), mururakenne, haihtuminen (transpiraatio) Kasvipeitteen kestoaika, juuriston kasvu - yksivuotiset, kaksivuotiset, monivuotiset - kerääjäkasvit: alus- ja pyydyskasveja (ravinteiden välivarasto) (aluskasvi kylvetään satokasvin kanssa samaan aikaan ja kerääjäkasvi vasta sadonkorjuun jälkeen. Kerääjäkasvin sato ei korjata: muokkaus viherlannoitukseksi syksyllä tai keväällä) Maan rakenteen parantaminen tai ylläpito Eloperäisen aineksen (C) kerryttäminen mururakenne ja vedenpidätysominaisuudet (etenkin karkeat maat) Juuret: kuivuminen/kostuminen savet, juurikanavat Kasvin vuorotus eloperäinen aines, juurten biologinen muokkaus, kasvipeitteisyys Kasvilajien välillä eroja juurten määrä syvyyskasvu (nopeus, määrä) kasvudynamiikka juurten paksuus Syysviljat, monivuotiset juuristo syvällä jo keväällä Ympäristönurmien käyttö maan hoidossa Juurten lukumäärä/12 cm 2 Syvyys -5 cm Ohra Kaura Rypsi Raiheinä Tähkällä Päivää vuoden alusta Lähde: Pietola & Alakukku 25. Agriculture, Ecosystems and Environment 18:135 144 Mahdollisuus monipuolistaa kasvinvuorotus eloperäisen aineksen määrä, kasvien juuret muokkaajina Orgaanisten ylitteiden käyttö maan eloperäisen aineksen lisäämisessä 1. Vuoden sinimaisen juuristo heinäkuussa. Savimaa
Maan eliöstön ekosysteemipalvelut kastelierojen leviäminen -Lieroja istutettiin kentälle vuonna 1996 Savimaa, ojitus uusittu muutamavuosi ennen istutusta Lierojen esiintymistä seurattu *1998: kastelieroja oli vain kentän reunoilla (ollut viljan viljelyssä istutuksen jälkeen) 23: kastelieroja löytyi myös pellon sisältä (3 v. viherkesantona ennen mittausta) 29: määrä lisääntynyt, salaojan kohdalla enemmän kuin ojavälissä Samoin suorakylvetyssä enemmän kuin kynnetyssä koetekijässä (4 v. viherkesantona, jako suorakylvö/kyntö alueisiin) Mekaaninen muokkaus Pellon reunoilla Pellolla Box-plotissa: kiinteäviiva = mediaani ja katkoviiva = keskiarvo Lähde Nuutinen ym. Pedobiologia (211) Maan mekaanisen kuohkeutuksen tavoitteet Tiivistymän sijainti maa profiilissa Tiivistymän rikkominen lisää suuria huokosia maahan maan hetkellinen veden varastointikyky ilmatilaa märässä maassa juurille kasvuväyliä Maan rakenteen kunnostuksen nopeuttaminen osa muuta maan rakenteen kunnostusta MMM Vaikutuksen kestoaika kertaluontoinen toimenpide <> säännöllinen toimenpide Ruokamultakerros/ Muokkauskerros jankko pohjamaa Kyntö, luonnon prosessit 3-5 vuotta voimakas savimaan tiivistymä Tiivistymä pitkäaikainen savimaassa 3 vuotta karkeassa maassa 14 vuotta Jos merkittävä haitta mitä voidaan tehdä? Kuva: Merja Myllys, Luke KoneAgria 12.1.217 / Laura Alakukku 17/11/217 36
Pohjamaan tiivistymisen mekaaninen kuohkeuttaminen Miten poistaa juurten kasvua ja aineiden liikkumista haittaava kerros/tiivistymä? Kokeiltuja keinoja a. Mekaanisesti b. Biologisesti c. Näiden yhdistelmä Jankkurointi salaojituksen yhteydessä PVO2 hankkeen tuloksia Multava hiesumaa (Sotkamo) Jankkurointi n. 4 cm syvyyteen kaistoina (ei koko alueen kuohkeutusta) Salaojitettu juuri ennen syvämuokkausta Kevätvilja ja nurmi Jankkuroinnilla ei pitkäaikaisvaikutusta maan rakenteeseen (mitattiin makrohuoston tilavuus, kyllästetyn maan vedenjohtavuus, maan mekaaninen vastus) Mekaaninen vastus jankossa viljan viljelyssä pienempi jankkuroitaessa Lähde: PVO2 loppuraportti, 214 http://www.salaojayhdistys.fi/pdf/ty_31.pdf MMM Jankkurointi yhdistettynä maanparannusaineisiin PETLAn hankkeen tuloksia Perunamaan kyntöanturan rikkominen jankkuroinnilla ja uudelleentiivistymisen hidastaminen maanparannusaineen lisäyksellä hiuemaassa Alustavia tuloksia: Vaikutus kesti ainakin vuoden perunamaassa Nurmi jankkuroinnin jälkeen paransi tilannetta Rakeistetun biotuhkan käyttö kuohkeutusurassa paransi tulosta Simojoki ym. (216) http://www.smts.fi/mtp216/abstracts Syväkuohkeutus koottua tietoa ulkomailta Käsittelyn jälkeen Kantavuus on ollut ongelma, jos rikottu koko ala osa tiiviistä kerroksesta rikotaan Rakenteen stabilointi, vakiinnuttaminen tavoitteena pitkä/pysyvä vaikutus lisää tutkimustietoa: kasvustollisen maan jankkurointi biologinen+mekaaninen muokkaus, kasvinvuorotuksen merkitys Maan uudelleen tiivistyminen jos samanlainen viljely jatkuu kuin ennen? uudelleen tiivistymisen välttäminen -kuohkeutuksen tulosta arvioitu sadon perusteella Lähde Schneider ym. KoneAgria 217. 12.1.217 Soil & Tillage / Laura Alakukku Research 174, 193-24 17/11/217 39
Maan rakenteen hoito tietoa maan tilasta, tiedon käyttö päätöksenteossa Tiedon hallinta maaperän hoidossa myös mekaanisessa tiivistymien rikkomisessa Tarvitaan systeemiratkaisuja: -Teknologisten keinojen tuottaminen ja soveltaminen monipuolisen tiedon yhdistämistä mekaaninen tiivistymän rikkominen yksi toimenpide onnistuminen edellyttää kokonaisuuden hallintaa 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 Terranimo kone-maa jännitys <> maan lujuus Mallien käyttö tiedon hallinnassa - päätöksenteon tuki Tanskalainen alusta http://www.terranimo.dk/ Sveitsiläinen alusta https://www.terranimo.ch/default.aspx?language=en Lähde: mikko.hakojarvi@helsinki.fi
Yhteenveto: 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! Kuva: Ansa Palojärvi, Luke