Tutkimussuunnitelma Tarkennettu 10.6.2014 Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa (TOSKA) Tutkimussuunnitelman sisältö Tiivistelmä 2 1. Tausta 3 2. Liittyminen muihin tutkimushankkeisiin 4 3. Tavoitteet 5 4. Tutkimusmenetelmät 5 5. Hankkeen toteuttajat ja työnjako 7 6. Aikataulu 7 7. Tulosten julkaisu ja hyödyntämissuunnitelma 7 8. Kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma 8 Kirjallisuusviitteet sivu 10.6.2014 SALAOJITUKSEN TUTKIMUSYHDISTYS RY Simonkatu 12 A 11 00100 Helsinki Hankkeen vastuullinen johtaja Helena Äijö Salaojayhdistys Simonkatu 12 A 11, 00100 Helsinki 040-757 2821, helena.aijo@salaojayhdistys.fi 1
Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa (TOSKA) Tiivistelmä Pellon tuottokykyyn ja vesistökuormitukseen keskeisesti vaikuttava tekijä Suomessa on maan kuivatus. Salaojituksen mitoitusta, materiaaleja ja ojitustekniikkaa on tarvetta kehittää kasvintuotannon kannattavuuden parantamiseksi ja vesistökuormituksen vähentämiseksi. Salaojitustekniikassa lisäselvitystä vaativia asioita ovat muun muassa salaojien ojaväli, salaojakonetyyppi ja ympärysaine. Kansainvälisiä tutkimustuloksia ei voida suoraan soveltaa Suomen olosuhteisiin, vaan tarvitaan omaa pitkäaikaista kokeellista tutkimusta. Suurin osa salaojituksista on tehty 1960 1980-luvuilla ja 600 000 ha peltoa on yhä avo-ojissa. Nyt on suuri tarve salaojittaa avo-ojissa olevia peltoja sekä täydennys- ja uusintaojittaa aikaisemmin salaojitettuja peltoja. Ojaväli- ja ojasyvyystutkimukset tehtiin pääosin 1950-luvulla, jonka jälkeen viljelykäytännöt ja - koneet ovat oleellisesti muuttuneet. Siihen aikaan ei tutkittu kuivatustehokkuuden vaikutusta ravinnehuuhtoutumiin. Salaojituksen mitoitus on vuosien mittaan muuttunut ja se perustuu pitkälti kokemuspohjaiseen tietoon. Salaojittamista varten myönnetään valtion tukea ja on oleellista, että ojituksen laatu on hyvä ja että jo tehtyjen ojitusten toiminta varmistetaan. Suomessa käytetään nykyisin sekä aurasalaojakoneita että kaivavia salaojakoneita. Vallitsee suuri epätietoisuus siitä mihin olosuhteisiin erityppiset koneet soveltuvat. Erilaisia ympärysaineita on nykyisin markkinoilla paljon, mutta niiden toimivuudesta ei ole juurikaan tutkimusperäistä tietoa. Hanke liittyy erityisesti vuosina 2006-2013 toteutettujen PVO- (Pellon vesitalouden optimointi) ja PVO2- (Salaojitustekniikat ja pellon vesitalouden optimointi) -hankkeisiin. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää salaojien eri ojavälien vaikutuksia satoon, maan rakenteeseen, pellon hydrologiaan ja ravinnehuuhtoutumiin, selvittää kaivavalla saalojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen salaojitusten sekä eri ympärysaineilla tehtyjen salaojitusten toimivuutta. Lisäksi hankkeen tavoitteena on laajentaa Aalto-yliopistossa kehitettyä FLUSH-mallia siten, että se soveltuu salaojituksen suunnitteluun sekä erilaisten ojitusten lyhyt- ja pitkäaikaisten vaikutusten arviointiin. Tutkimus koostuu neljästä osahankkeesta: 1) Nummelan koekentän lisäojitus ja seuranta, 2) Kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen ojitusten toimivuus, 3) Eri ympärysaineiden suodatinkyky ja hydraulinen johtavuus ja 4) Matemaattinen mallintaminen. Tutkimusmenetelminä käytetään kokeellista tutkimusta Nummelan salaojituskoekentällä, haastattelututkimuksia, kenttäselvityksiä ja laboratoriomittauksia peltoalueilta sekä matemaattista mallinnusta. Hanketta hallinnoi Salaojituksen tutkimusyhdistys ja se toteutetaan yhteistyössä seuraavien tahojen kanssa: Salaojayhdistys, MTT, Aalto-yliopisto, Sven Hallinin tutkimussäätiö, Helsingin yliopisto ja SYKE. Hanke alkaa tammikuussa 2014 ja päättyy joulukuun lopussa 2016. Tulokset julkaistaan hankkeen väliraporteissa ja loppuraportissa sekä alan tieteellisissä lehdissä ja seminaareissa. Tuloksia hyödynnetään salaojituksen suunnittelussa, toteutuksessa ja tukien valmistelutyössä sekä peltoviljelyn vähentämistoimenpiteiden suunnittelussa ja kohdentamisessa. Hankkeen kokonaiskustannusarvio yleiskuluineen on 412 000 euroa. Rahoitusta anotaan maa- ja metsätalousministeriöstä, Salaojituksen Tukisäätiöltä ja Maa- ja vesitekniikan tuesta. 2
1. Tausta Väestökasvun on ennustettu aiheuttavan maailmanlaajuisesti valtavan tarpeen lisätä ruoantuotanto seuraavien vuosikymmenten aikana. Maataloustuotteiden kysyntä kasvaa myös elintason nousun myötä. Samanaikaisesti maataloustuotannon edellytykset monilla alueilla saattavat heiketä ilmaston muuttumisen seurauksena. Suomessa peltojen tuottokyky tulisikin hyödyntää mahdollisimman hyvin sekä lyhyellä että pitkällä aikajänteellä. Pellon tuottokykyyn ja vesistökuormitukseen keskeisesti vaikuttava tekijä Suomessa on maan kuivatus. Salaojitus on kallis ja pitkäaikainen investointi, jonka suunnitteluun ja toteutukseen tulee panostaa. Hyvä kuivatus mahdollistaa rationaalisen viljelyn ja vaikuttaa sekä satotasoon että sadon laatuun. Kuivatuksen suunnittelussa ja toteutuksessa tehdään valintoja, jotka vaikuttavat myös veden kulkeutumisreitteihin ja ravinnehuuhtoutumien koostumukseen ja määrään. Maan vesitaloudella on todennäköisesti entistä suurempi rooli satotason määräytymisessä lannoitteiden ja torjunta-aineiden käyttöä koskevien rajoitusten vuoksi. Mahdolliset muutokset Suomen ilmasto-oloissa edellyttävät mahdollisesti entistä suurempaa kuivatustarvetta ja tarkempaa kuivatuksen suunnittelua. Suomen pelloista noin 58 % on salaojitettu, 27 % on avo-ojissa ja 15 % viljellään ojattomina. Eteläja Lounais-Suomen pelloista lähes 80 % on salaojitettu. Suurin osa ojituksista on tehty 1960 1980-luvulla ja 600 000 ha peltoa on yhä avo-ojissa. Nyt on suuri tarve salaojittaa avo-ojissa olevia peltoja sekä täydennys- ja uusintaojittaa aikaisemmin salaojitettuja peltoja. Salaojien suunnitteluohjeet Suomessa perustuvat teoriaan, Suomessa ja Ruotsissa tehtyihin ojaväli ja ojasyvyystutkimuksiin ja käytännön kokemuksiin. Salaojituksen teoria tuli Suomen 1920-luvulla pääosin Saksasta ja myöhemmin Hollannista. Ojaväli- ja syvyystutkimukset tehtiin pääosin 1950- luvulla, jonka jälkeen viljelykäytännöt ovat muuttuneet paljon. Siihen aikaan ei tutkittu eri mitoitusten vaikutusta ravinnehuuhtoutumiin. Salaojituksen mitoitus on vuosien mittaan muuttunut ja se perustuu pitkälti kokemuspohjaiseen tietoon. Suomessa on tarvetta tutkia nykypäivän olosuhteissa salaojituksen mitoitusta kenttäolosuhteissa. Valtio maksaa salaojitukselle investointitukea MMM:n asetusten (204/2006, 647/2008 ja 978/2010) mukaisesti. Näissä asetuksissa säädetään muun muassa ojien tuettavista enimmäiskustannuksista, suunnittelijan pätevyydestä ja salaojitustekniikoista. Poliittisen päätöksenteon tulisi perustua eri toimenpiteiden vaikutuksiin sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä. Tutkimustietoa maankuivatuksen vaikutuksesta satoon ja ravinnehuuhtoutumiin on edelleen aivan liian vähän Suomen olosuhteissa. Kansainvälisiä tutkimustuloksia esimerkiksi salaojien mitoituksesta ei voida suoraan soveltaa maamme olosuhteisiin, vaan tarvitaan omaa kokeellista tutkimusta. Suomessa on runsaasti savimaita, joilta huuhtoutuvan kiintoaineen ja siihen kiinnittyneen fosforin kuormituksen vähentäminen on yksi maatalouden vesiensuojelun painopistealueita. Salaojitusta pidetään Suomessa yleisesti suositeltavana myös vesiensuojelun näkökulmasta, sillä se vähentää pintavaluntaa, eroosiota ja eroosio-aineksen mukana kulkeutuvan fosforin määrää. PVO- ja PVO2- hankkeiden ja muiden Suomessa tehtyjen tutkimusten tulokset osoittavat, että huomattavaa kiintoaine- ja fosforikuormitusta tapahtuu myös salaojien kautta (esim. Turtola ym. 2007, Uusitalo ym. 2007, Paasonen-Kivekäs ym. 2008, Vakkilainen ym. 2010). Salaojien kautta kulkeutuu myös runsaasti typpeä pintavesiin varsinkin heti ojitusta seuraavina vuosina. Kuitenkin on vain niukasti tietoa siitä, miten ojituksen tehokkuus tai eri ympärysaineet vaikuttavat huuhtoutumiin. Suomessa suurin osa salaojituksista on tehty kaivavalla salaojakoneella. 1980-luvulla Suomessa alettiin käyttää myös aurasalaojakoneita. Siitä saakka on käyty vilkasta keskustelua eri 3
konetyyppien hyödyistä ja haitoista, mutta tutkimustietoa asiasta on erittäin niukasti. Viljelijöiden, suunnittelijoiden ja urakoitsijoiden kesken on erilaisia näkemyksiä siitä, mihin olosuhteisiin eri konetyypit soveltuvat. Epätietoisuus on aiheuttanut ongelmia erityisesti vastuukysymyksissä, kun salaojitus ei ole toiminut. Muun muassa valtion tukemissa tilusjärjestelyissä urakkatarjouksissa pitää olla hyvät perusteet, mikäli tarjouksen voi antaa vain tietyllä konetyypillä. Salaojakonetyypillä saattaa olla vaikutusta maan hydraulisiin ominaisuuksiin ja maan ravinnetalouteen. Suomessa ensi- ja täydennysojituksissa käytetään ympärysaineena edelleen pääosin salaojasoraa. Sora on kuitenkin uusiutumaton luonnonvara ja sen saatavuus on monilla paikkakunnilla vaikeutunut ja hinta kallistunut. Soran kuljetuskustannukset ovat kalliita. Soran ohella on yhä enemmän alettu käyttää esipäällysteitä myös Suomessa. Hollannissa on pitkään käytetty kierrätysmateriaalista tehtyä esipäällystettä. Saksassa tehdään ja käytetään kookoksella esipäällystettyjä putkia ja esim. Kanadassa käytetään paljon geotekstiilejä ympärysaineena. Muiden kuin soran osalta ympärysaineiden toiminnasta pitkällä aikavälillä ei ole vielä juurikaan tietoa Suomen olosuhteissa. Kenttäkokeiden lisäksi on tarvetta kehittää ja käyttää matemaattisia malleja. Mallit ovat kuivatuksen, viljelymenetelmien ja vesiensuojelun tutkimuksen ja suunnittelun keskeisiä työkaluja. Mallien avulla voidaan muun muassa arvioida salaojituksen, maaperän ominaisuuksien, säätilan ja viljelytoimenpiteiden vaikutuksia hydrologiaan ja ravinnehuuhtoutumiin. Tässä esitetyssä tutkimushankkeessa hyödynnetään PVO- ja PVO2- hankkeissa saatua tietoa. Hankkeissa tutkittiin eri salaojitusmenetelmien vaikutuksia ravinnehuuhtoutumiin, satoon ja maan rakenteeseen. Tehtiin myös arvioita menetelmien kestoiästä ja taloudellisuudesta. PVO-hankkeessa perustettiin kaksi uutta koekenttää: Nummelan koekenttä Jokioisiin ja Gårskulla Gårdin koekenttä Siuntioon. Koekenttien vesitasetta ja eroosiota tutkittiin Aalto-yliopistossa kehitetyllä FLUSHmallilla. Mallia kehitettiin edelleen lisäämällä siihen maan lämpötilaa sekä lumi- ja routaoloja kuvaavat osamallit. Lisäksi tehtiin yhteenveto aiemmista huuhtouma- ja salaojaojitustutkimuksista Suomessa ja analysoitiin vanhojen huuhtoumakoekenttien mittausaineistoja. Tehtiin myös kirjallisuusselvitys salaojien ympärysaineista ja kartoitettiin eri ympärysaineiden toimivuutta peltoalueilla. Edellä mainittujen hankkeiden tuloksista kävi ilmi asioita, joita on syytä selvittää tarkemmin. Nummela koekentän aineistolla lasketusta vesitaseesta ilmeni, että pohjavesivalunnan määrä on yllättävän suuri (Turunen ym. 2013). On syytä selvittää tarkemmin eri ojitusten vaikutuksia pohjavesiolosuhteisiin ja pohjavesivalunnan mukana tulevaa ravinnehuuhtoutumaan. Nummelan koekentällä ojavälin vaikutus satoon oli yllättävän pieni. Kuivatustehokkuudesta (ojavälin) vaikutuksesta satoon tarvitaan lisää tietoa. 2. Liittyminen muihin tutkimushankkeisiin Hankkeessa hyödynnetään vuosina 2006 2013 toteutettujen PVO- (Pellon vesitalouden optimointi) ja PVO2- (Salaojitustekniikat ja pellon vesitalouden optimointi) -hankkeiden tuloksia. MMM:n rahoittama Peltoviljelyn vesitalouden hallinnan käytännöntoimet ilmastonmuutokseen sopeutumiseksi VEHMAS -hankkeen (2011 2014) tuloksia hyödynnetään kuivatustarpeen arvioinnissa. Vuonna 2014 päättyvissä, MMM:n rahoittamissa POSEIDON ja PredICTor -hankkeissa on tutkittu pohjamaan tiivistymisen pitkäaikaishaittoja sekä tehty internet työkalu pohjamaan tiivistymisriskin ennustamiseen. Hankkeen tuloksia pohjamaan tiivistymisriskin osalta verrataan em. hankkeiden tuloksiin. 4
Aalto-yliopistossa hanke liittyy Maa- ja vesitekniikan tuki ry:n rahoittamaan ja TkT Lassi Warstan vetämään hankkeeseen Maatalouden vesien hallinta ja kuormitus. Lisäksi hanke liittyy DI Mika Turusen väitöskirja-aiheeseen Assessment of water cycle and environmental load in cultivated fields in boreal climate. 3. Tavoitteet Tavoitteena on tuottaa tietoa kasvintuotannon, maan kuivatuksen ja vesiensuojelun suunnittelua varten siten, että turvataan satotaso ja sadon laatu ja minimoidaan vesistökuormitus. Tutkimuksessa kiinnitetään huomiota myös kuivatusmenetelmien kustannuksiin ja käyttöikään. Tutkimuksen tavoitteet ovat: Selvittää salaojien eri ojavälien vaikutuksia satoon, maan rakenteeseen, pellon hydrologiaan ja ravinnehuuhtoutumiin. Selvittää kaivavalla ja aurasalaojakoneilla tehtyjen salaojitusten toimivuutta. Selvittää eri ympärysaineilla tehtyjen salaojitusten toimivuutta. Kehittää FLUSH-mallia siten, että se soveltuu salaojituksen suunnitteluun ja vaikutusten arviointiin. 4. Tutkimusmenetelmät Tutkimushankkeessa tehdään kokeellista tutkimusta ja matemaattista mallintamista. Hanke koostuu neljästä osaprojektista. 1. Nummelan koekentän lisäojitus Tässä hankkeessa täydennysojitetaan selvästi märkyydestä kärsivä peltoalue Jokioisten Nummelan koekentällä. Harvaan (32 m) ojitetulta alueelta on seitsemän vuoden mittaustuloksia sadon määrästä ja laadusta, valunnan määrästä ja laadusta sekä pohjaveden syvyydestä ja muokkauskerroksen kosteudesta. Nummelan koekenttä on MTT:n hallinnoima peltoalue, jolla on tehty salaojitustutkimusta aikaisemmin PVO- ja PVO2- hankkeissa. Tutkimuksessa jatketaan näissä hankkeissa tutkittuja osa-alueita, joilla on käytetty eri salaojitustekniikoita Nummelan koekentällä mitataan vuosina 2014-2016 kaikilta neljältä koealueelta seuraavia muuttujia: - pinta- ja salaojavalunta (jatkuva mittaus 15 minuutin välein) - kiintoaine, fosfori- ja typpipitoisuudet pinta- ja salaojavalunnassa (automaattinen näytteenotto virtauksen suhteen, laboratorioanalyysit) - sadanta (jatkuva mittaus 15 minuutin välein) - pohjaveden pinnan korkeus (osittain manuaalinen ja osittain automaattinen mittaus 15 minuutin välein), koealueille asennetaan lisää pohjaveden havaintoputkia - pohjaveden ravinnepitoisuudet (manuaalinen näytteenotto, laboratorioanalyysit) - maan kosteus (manuaalinen mittaus TDR-mittarilla) - lumen syvyys ja vesiarvo (manuaalinen mittaus, lumikeppi ja lumipuntari)) - roudan syvyys (manuaalinen mittaus, metyleenisiniputket) - sadon määrä ja laatu (kuiva-aine, hehtolitrapaino, typpipitoisuus) 5
Nummelan koekentällä vuosina 2014-2016 viljelytoimenpiteet tulevat olemaan samat kaikilla neljällä koealueella. Mittausaineistoja analysoidaan tilastollisin menetelmin ja matemaattisella mallilla, jota on kuvattu osaprojektissa 4. Mittauksista ja koekentän ylläpidosta vastaa MTT. Koealueiden viljelystä huolehtii Jokioisten kartanot. Osaprojektin vastuullinen tutkija on Merja Myllys. 2. Kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen ojitusten toimivuus Kenttä- ja haastattelututkimuksin selvitetään kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen salaojitusten toimivuutta erilaisissa maaperä- ja ojitusolosuhteissa. Kirjallisuusselvityksen ja haastatteluiden pohjalta valitaan tutkimuskohteet. Tutkimuskohteissa selvitetään ojituksen toimivuus mittaamalla salaojavaluntaa ja pohjavedenpinnan syvyyttä. Peltoalueiden maaprofiileista määritetään rakeisuuskäyrät. Ojituskonetyyppien vaikutuksia veden virtaukseen maassa tutkitaan myös matemaattisen mallin avulla osaprojektissa 4. Osaprojektista vastaa Salaojayhdistys ja hankkeen vastuullinen tutkija on Helena Äijö. 3. Eri ympärysaineiden suodatinkyky ja hydraulinen johtavuus Tutkitaan, miten eri ympärysaineilla tehdyt ja eri-ikäiset ojitukset toimivat eri maalajeilla. Tutkimuskohteissa määritetään salaojasyvyydessä olevan maa-aineksen sekä mahdollisesti salaojiin saostuneen maa-aineksen rakeisuuskäyrät. Lisäksi tehdään eri ympärysaineiden kustannus- ja kannattavuusvertailuja. Tässä esitetyssä hankkeessa jatketaan PVO- ja PVO2- hankkeissa tehtyä työtä, jotta saadaan entistä edustavampaa tietoa siitä, minkälaisiin olosuhteisiin erilaiset ympärysaineet sopivat. Osaprojektista vastaa Salaojayhdistys ja hankkeen vastuullinen tutkija on Helena Äijö. 4. Matemaattinen mallintaminen Mallintamisessa käytetään Aalto-yliopistossa kehitettyä 3-dimensionaalista FLUSH-mallia, joka kuvaa veden virtausta ja eroosiota peltolohkon mittakaavassa (Warsta 2011, Warsta ym. 2013a, Warsta ym. 2013b). Mallintamisessa hyödynnetään PVO- ja PVO2- projekteissa tehtyjä mittauksia Nummelan ja Gårdskullan koekentillä sekä tässä tutkimussuunnitelmassa esitettyjä uusia mittauksia. Osahankkeessa 4 aloitetaan Heidi Salon väitöskirjatyö (Osahankkeet 4.1 ja 4.2) sekä tehdään yksi diplomityö (Osahanke 4.3). Osahankkeen toteutuksesta vastaa Aalto-yliopistossa professori Harri Koivusalo. Heidi Salon väitöskirjan ohjaamisesta vastaa postdoc-tutkija Lassi Warsta. Osahanke 4.1. Aineiden kulkeutumismallin kehittäminen ja typen prosessien simulointi salaojitetuilla peltolohkoilla syyskausina Salo (2014) tutkimuksessa kehitettiin geneerinen aineiden kulkeutumiskomponentti FLUSH-malliin ja parametrisoitiin se kuvaamaan typen prosesseja salaojitetuilla peltolohkoilla. Tavoitteena on kehittää esitettyä typpimallia niin että se ottaa paremmin huomioon erilaiset rajoittimet kuten kosteuden ja lämpötilan typenkulkeutumisessa. Nitrifikaatio- ja denitrifikaatioreaktiot ovat herkkiä maan happitilanteelle ja siten kosteudelle. Salaojitus vaikuttaa suoraan maan kosteuteen ja mallilla voidaan näin ollen tutkia ojitustiheyden vaikutusta typenkulkeutumiseen. Alhaiset lämpötilat hidastavat bakteeritoimintaan ja hidastavat maaperässä tapahtuvia reaktioita mikä otetaan tarkemmin huomioon uusissa simulaatioissa. Tutkimuksen toteuttaa Heidi Salo ja tuloksista kirjoitetaan artikkeli vertaisarvioituun kansainväliseen sarjaan. 6
Osahanke 4.2. Veden virtausreitit eri tavoilla toteutetuissa salaojakaivannoissa Salaojakaivantojen parempi hydraulinen johtavuus tehostaa veden virtausta salaojiin savimaissa. Kaivava salaojakone kaivaa nimensä mukaisesti maahan suorakulmaisen kaivannon, jonka pohjalle salaojaputki ja ympärysaine asennetaan. Kaivanto täytetään erikseen. Aurakone asentaa kerralla salaojaputken sekä ympärysaineen syntyvään kaivantoon. Työssä tarkastellaan erilaisten kaivantojen sekä ojavälien ja asennussyvyyksien vaikutusta maan hydraulisiin ominaisuuksiin ja virtausreitteihin. Virtausta kaivannossa ja sen ympärillä tutkitaan kaksiulotteisissa maaleikkaukssissa korkearesoluutioisissa laskentaverkoissa. Verkkoihin voidaan suoraan parametrisoida kaivanto, salaojan ympärysaine ja salaoja. PVO2-hankkeessa toteutettiin diplomityö (Leminen, 2013), jossa mitattiin Nummelan pellon savimaan kuivumis-halkeamis- ja paisumisominaisuuksia. Tutkimuksessa otetaan käyttöön Lemisen (2013) mittaustulokset ja tarkastellaan kutistumisen ja paisumisen vaikutusta veden virtausreitteihin kaivannoissa ja niiden läheisyydessä. Virtausreittien tunnistaminen mahdollistaa jatkossa kaivantojen paremman kuvauksen peltomittakaavan simulaatioissa, joissa kaivantoja ei yleensä voida parametrisoida suoraan laskentaverkkoon. Tutkimuksen toteuttaa Heidi Salo ja tuloksista kirjoitetaan artikkeli vertaisarvioituun kansainväliseen sarjaan. Osahanke 4.3. Kosteudesta kärsivän peltolohkon täydennysojituksen vaikutus vesitaseeseen Työssä tutkitaan mittaustulosten ja kolmiulotteisen laskentamallin avulla kaivavalla salaojituskoneella tehdyn täydennysojituksen vaikutusta kosteudesta kärsivän peltolohkon vesitaseeseen Nummelan koekentällä eri vuodenaikoina. Kaivannon hydrauliset ominaisuudet johdetaan mittauksista sekä osahankkeen 4.2 tuloksista, jossa veden virtausreittejä tutkittiin yksityiskohtaisemmin maaleikkauksessa. Tutkimuksessa tarkastellaan myös uusien kaivantojen parametrisointia suoraan tiheään laskentaverkkoon sekä kaivantojen vaikutusten keskiarvoistamista harvempiin laskentaverkkoihin. Kun tutkimuksessa edetään kaivantotasolta yksittäisille peltolohkoille ja edelleen valuma-aluetasolle on tärkeää tietää kuinka parametrisointeja voidaan skaalata mittakaavojen välillä, jotta valunta ja kuormitustulokset olisivat mahdollisimman realistisia kaikissa tapauksissa. Tutkimus toteutetaan diplomityönä ja siitä kirjoitetaan artikkeli Vesitalouslehteen. 5. Hankkeen toteuttajat ja niiden työnjako Tutkimus toteutetaan yhteistutkimushankkeena, jossa on mukana eri alojen asiantuntijoita useista tutkimuslaitoksista ja yliopistoista. Hankkeesta vastaa Salaojituksen tutkimusyhdistys ja sen vastuullinen johtaja on toiminnanjohtaja (DI) Helena Äijö. Hänen lisäkseen tutkimusryhmään kuuluvat: vanhempi tutkija (MMM) Merja Myllys MTT:ltä, tutkija (TkT) Lassi Warsta Aalto-yliopistosta, tutkija (DI) Mika Turunen Aalto-yliopistosta, tutkija (DI) Heidi Salo Aalto-yliopistosta, tutkija/toiminnanjohtaja (TkL) Maija Paasonen-Kivekäs Sven Hallinin tutkimussäätiöstä, professori (TkT) Harri Koivusalo Aalto-yliopistosta, professori (MMT) Laura Alakukku Helsingin yliopistosta, agronomi (MML) Markku Puustinen SYKEstä. Eri osaprojektien vastuulaitokset ja -tutkijat on esitetty edellä kohdassa Hankkeen toteutus 7
6. Aikataulu ja raportointi Tutkimus on kolmevuotinen, ja se alkaa 1.1.2014 ja päättyy 31.12.2016. Tarkempi aikataulu on liitteessä 1. 7. Tulosten julkaisu ja hyödyntämissuunnitelma Tutkimuksen tulokset raportoidaan väliraporteissa tammikuussa 2015 ja 2016. Tammikuussa 2017 valmistuu hankkeen loppuraportti. Loppuraportti julkaistaan Salaojituksen tutkimusyhdistyksen julkaisusarjassa. Tuloksia julkaistaan myös tieteellisissä lehdissä, ammattilehdissä ja alan seminaareissa ja konferensseissa. Osaprojekteissa tehdään kolme opinnäytetyötä. Tutkimuksen tulokset on tarkoitettu hyödynnettäväksi salaojituksien suunnittelussa ja peltoviljelyn kuormituksen vähentämistoimenpiteiden kehittämisessä ja kohdentamisessa. Tietoa kuivatustehokkuuden vaikutuksista satoon ja ravinnehuuhtoutumiin sekä eri konetyyppien ja ympärysaineiden toimivuudesta eri maalajeilla käytetään hyväksi käytännön ojitussuosituksia laadittaessa. Tuloksia voivat hyödyntää viljelijät, suunnittelijat, urakoitsijat ja rahoitustukien valmistelijat. 8. Kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma Budjetti ja rahoitussuunnitelma on esitetty liitteessä 2. Hankkeen kokonaisbudjetti on 403 000 euroa josta laitoksen oma osuus on 93 000 euroa. Maa- ja metsätalousministeriöltä on myöntänyt hankkeelle 110 000 euroa, Maa- ja vesitekniikan tuki on myöntänyt hankkeelle 35 000 euroa. Vuodelle 2014 Salaojituksen tukisäätiö on myöntänyt hankkeelle 45 000 euroa. Hankkeelle haetaan Salaojituksen tukisäätiöltä vuosille 2015-2016 yhteensä 120 000 euroa. Kirjallisuusviitteet Leminen, M. 2013. Itämeren Yoldia-vaiheessa kerrostuneen lustosavikon kutistumis- ja kutistuman palautumisominaisuudet salaojitetun peltomaan pintaosissa Jokioisissa. Maaperägeologian pro gradu tutkielma. Turun yliopisto, maantieteen ja geologian laitos. 105 s. Paasonen-Kivekäs, M., Vakkilainen, P., Karvonen, T. 2008. Nutrient transport through tile drains on a clayey field. Proceedings of the 10 th International Drainage Workshop of ICID Working Group on Drainage. Helsinki/Tallinn 6-11 July, 2008. Helsinki University of Technology Water Resources Publications 16, TKK-VTR-16: 142-152. Salo, H. 2014. Aineiden kulkeutumismallin kehittäminen ja soveltaminen typen prosessien kuvaamiseen peltomittakaavassa. Diplomityö, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos. 80+5 s. Turtola, E., Alakukku, L, Uusitalo, R., Kaseva, A. 2007. Surface runoff, subsurface drainflow and soil erosion as affected by tillage in a clayed Finnish soil. Agricultural and Food Science, Vol. 16 (2007):332-351. Turunen, M., Warsta, L., Paasonen-Kivekäs, M., Nurminen, J., Myllys, M., Alakukku, L., Äijö, H., Puustinen, M., Koivusalo, H. 2013. Modeling water balance and effects of different subsurface drainage methods on water outflow components in a clayey agricultural field in boreal conditions. Agricultural Water Management 121: 135-148. Uusitalo, R., Turtola, E., Lemola, R. 2007. Phosphorus losses from a subdrained clayey soil as affected by cultivation practices. Agricultural and Food Science, 16: 332-351. Vakkilainen, P., Alakukku, L., Myllys, M., Nurminen, J., Paasonen-Kivekäs, M., Peltomaa, R., Puustinen, M., Äijö,.H. 2008. Pellon vesitalouden optimointi. Väliraportti 2008. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote 29. 100 s. 8
Vakkilainen, P., Alakukku, L., Myllys, M., Nurminen, J., Paasonen-Kivekäs, M., Peltomaa, R., Puustinen, M., Äijö,.H. 2010. Pellon vesitalouden optimointi. Loppuraportti 2010. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote 30. 114 s. Warsta, L. 2011. Modelling water flow and and soil erosion in clayey, subsurface drained agricultural fields. Aalto University publication series. Doctoral dissertations 82/2011. Aalto University, School of Engineering, Department of Civil and Environmental Engineering. 212 s. Warsta, L., Karvonen, T., Koivusalo, H., Paasonen-Kivekäs, M., Taskinen, A. 2013a. Simulation of water balance in a clayey, subsurface drained agricultural field with three-dimensional FLUSH-model. J. Hydrology 476: 395-409. Warsta, L., Taskinen, A., Koivusalo, H., Paasonen-Kivekäs, M., Karvonen, T., 2013b. Modelling soil erosion in a clayey, subsurface drained agricultural field with three-dimensional FLUSH-model. J. Hydrology 498: 132-143. 9
Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa Liite 1 Aikataulu 1.1.21014-31.12.2016 2014 2014 2014 2014 2015 2015 2015 2015 2016 2016 2016 2016 1. Nummelan koekenttä Mittaukset Täydennysojitus Tulosten käsittely 2. Salaojakoneet Kirj.selv. Haastattelut Kenttätyöt Analysointi 3. Ympärysaine Kenttätyöt Laboratoriotyöt Analysointi Mallinnus ja 4. analysointi Mallinnusyö Analysointi Raportointi Väliraportit Loppuraportti Muut julkaisut 1-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 10-12 10
Hankkeen budjetti Liite 2 Kustannukset MTT SY Aalto Yhteensä Palkkauskust. 55 000 120 000 63 000 238 000 Matkakulut (sis alv) 5 000 9 000 14 000 Ostopalvelut 40 000 40 000 Yhteensä 60 000 169 000 63 000 292 000 Yleiskust. 57 000 54 000 111 000 Yhteensä 117 000 169 000 117 000 403 000 Rahoitus MTT SY Aalto Yhteensä MMM, myönnetty 36 000 38 000 36 000 110 000 S. tukisäätiö, myönnetty 8 000 27 000 10 000 45 000 S. tukisäätiö, haetaan 2015 ja 2016 16 000 84 000 20 000 120 000 MVTT, myönnetty 20 000 15 000 35 000 Laitosten oma 57 000 36 000 93 000 Yhteensä 117 000 178 000 117 000 403 000 11