Maan tiivistyminen paljonko kuormitusta maa sietää?

Samankaltaiset tiedostot
Maan tiivistymisen vaikutus satotasoon

Tiivistymisriskin arviointi ja kuinka välttää maan tiivistyminen

Maan herkkyys tiivistymiselle ja maan muokkaus

Uusia tutkimustuloksia maan tiivistymisestä

Miten vedet pois pellolta ja juurille happea? Miten pienentää maan tiivistymisriskejä?

Peltokuivatuksen tarve

Maan tiivistymisen välttäminen. Tuomas Mattila Maaperäilta,

Maan fysikaalisen viljavuuden hoito vesitalous hallintaan ja tiivistymien välttäminen

Maan rakenne ja teknologiset ratkaisut

Maan rakenne osana perunamaan tuottavuutta ja ympäristönhoitoa

Optimaalinen kosteus muokkaukselle ja eri muokkauskoneiden vetovoiman tarve Thomas Keller 1,2

Maan rakenteen hallinta ja pellon kuivatus

Millaiset renkaat valitsin ja miksi?

Maan hoito muokkaamalla - muokkaus minimiin ja tiivistymät pois. Tuomas J. Mattila Kilpiän tila

Huittinen Pertti Riikonen ProAgria Satakunta. Humuspitoisuuden vaukutus pistearvoihin

Maatalousmaasta huuhtoutuva liukoinen orgaaninen hiili

Maan rakenteen hoito osa viljelyn suunnittelua

Maan rakenteeseen vaikuttavia tekijöitä. Pasi Hartikainen, ProAgria Pohjois-Karjala

Ravinteiden hyväksikäytön parantaminen lähtökohtana maan hyvä kasvukunto

Viljavuuden hoito -Osa 2 -Hyvän rakenteen ylläpito. Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti 2012

Maan vesitalous ja kasvukunto ja Sami Talola, Maan vesitalous ja kasvukunto (MAVEKA) -hanke

Toipuuko maa? Millaisia rakennevaurioita syntyi ja miten niitä korjataan

Maan laadun liittäminen elinkaariarviointiin: menetelmän testaus. Katri Joensuu, Merja Saarinen, Taija Sinkko

Maan rakenne. Sisältö Maan rakenne Maalajien väliset erot Rakenne ja veden kierto Merkitys viljelyn ja ympäristön kannalta

Maan rakenteen muodostuminen. Juurikasmaiden rakenne ja miten ongelmiin vaikutetaan. (yksi)hiukkeinen mururakenne massiivinen

Pellon kasvukunto ja ravinteet tehokkaasti käyttöön. Anne Kerminen Yara Suomi

Suorakylvöseminaari 2018

Miten hoitaa maan kasvukuntoa? Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti

1) Haarautuminen vähäistä, epätasaisesti jakautunut maaprofiiliin 0) Ei juuri ollenkaan sivuhaaroja, juurissa jyrkkiä mutkia ja juuret osin litteitä

TOSKA hankkeen tuloksia Täydennysojitus savipellolla

Suorakylvön hyödyt kymmenen keskeisintä syytä suorakylvöön

Orgaaninen aines maaperän tuottokyvyn kulmakivenä (ORANKI)

Kevään 2018 muokkaus vaikean syksyn jälkeen. Hannu Mikkola Helsingin yliopisto, maataloustieteen laitos

Eloperäisen maan fysikaaliset ominaisuudet

Maamies ja Aurajoki - maatalouden ympäristönsuojelu Aurajoen vesistöalueella. Aino Launto-Tiuttu, TEHO Plus hanke Lieto

Miten eri viljelykasvit vaikuttavat maan rakenteeseen

Viljelykierron vaikutukset tilan talouteen, työmäärään ja maan kasvukuntoon. Tuomas Mattila Kilpiän tila Suomen ympäristökeskus SYKE OSMO -hanke

Ravinnerenki. Mallinnus työvälineenä huuhtouman vähentämisessä, tutkimuskohteena Pohjois-Savo Markus Huttunen SYKE

Maan tarkastelu paljastaa kasvukunnon Osa 1

Nurmituotanto ja maan tiivistyminen

Mikä pelloissa vikana? Maan kasvukunnon haasteet

Kuiva ainetappiot ja kuivumismallit

Kylvö suoraan vai suojaan?

Miten tunnistaa maan kasvukunto? Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti

Säätösalaojitus happamien sulfaattimaiden vesistövaikutusten vähentäjänä

Maan kasvukunnosta huolehtiminen

Akselipainotutkimus SjT

Kalkituksen merkitys sokerijuurikkaalle. Sakari Malmilehto, SjT

VOIT KYLVÄÄ AINA VALINTASI MUKAAN SÄNGELLE NURMELLE MUOKATULLE

Järki Pelto-tapaaminen Kohti täyttä satoa pellon potentiaali käyttöön! J.Knaapi

Miten viljelijä voi kehittää maan kasvukuntoa?

Maaperän kunnostus ja maankäytön muutokset pellonkäytön optimoinnissa

Maatalouden vesiensuojelu EU- Suomessa. Petri Ekholm Suomen ympäristökeskus

Lannan ravinteet hyötykäyttöön ympäristön ja viljelyn etu

Havaintoja maatalousvaltaisten valuma-alueiden veden laadusta. - automaattiseurannan tuloksia

Peltomaan lierot ja niiden merkitys maan kasvukunnossa

Monipuolisen viljelykierron mahdollisuudet maan kasvukunnon parantajana

Viljelykierrolla kannattavuus paremmaksi. Sari Peltonen ProAgria Keskusten Liitto

RAK Computational Geotechnics

Siemenmäärän merkitys suorakylvetyn kuminan kasvulle

Säilörehun tiivistämisen tavoite

Kalium porraskokeen tuloksia Sokerijuurikkaan Tutkimuskeskus (SjT)

Ravinnekuitu Metsäteollisuuden kuitupitoisten sivutuotteiden viljelykokeet

TRAKTORI MAXI TRACTION IF MAXI TRACTION PERFORMER 65. Erinomainen työrengas: ehkäisee maan pakkautumista ja tehostaa työskentelyä.

MITEN VÄLTÄN MAAN HAITALLISEN TIIVISTYMISEN MAATALOUSRENKAIDEN AVULLA?

Maan kasvukunnon havainnointi. Jukka Rajala Erikoissuunnittelija Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti 2012

Vieläkö sitä säilörehua tutkitaan?

INDUSTRIAL HYÖDYLLISTÄ TIETOA. Tutustu Firestonen etuihin. DURAFORCE-UTILITY R8000 UTILITY

Maan tarkastelu paljastaa kasvukunnon Osa 2

Maan kasvukunto, lannoitus ja orgaaniset ravinteet. Jyväskylä

Luonnonmukaisen vesirakentamisen edistäminen maankuivatuksessa Katsaus tulevaisuuteen Markku Puustinen , Hämeenlinna

Miksi vesiensuojelua maatalouteen? Markku Ollikainen Helsingin yliopisto

Luken glyfosaattitutkimusten tuloksia

Glyfosaatin ja AMPAn kertyminen pintamaahan suorakylvössä

Pellon muokkaus ja kasvipeitteisyys

Nurmesta Tulosta -hanke. Pellon kasvukunto. Nurmex-tietoisku 11 Marita Jääskeläinen

Ravinnehuuhtoumien mittaaminen. Kirsti Lahti ja Pasi Valkama Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry

Ojitus hyvän sadon perusedellytyksenä

Palkokasvien vaikutus maahan. Markku Yli-Halla

Maanparannus ja maaperän havainnointi

Siemenmäärän merkitys suorakylvetyn kuminan kasvulle

Käsitys metsäojituksen vesistökuormituksesta on muuttunut miksi ja miten paljon?

Jatkuvatoiminen vedenlaadunmittaus tiedonlähteenä. Pasi Valkama

Ympäristösitoumuksen Peltomaan laatutestin itsearviointilomake

Pasi Valkama Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry. Esityksen sisältö. Automaattinen veden laadun seuranta ja sen tuomat hyödyt

Maan vesitalous millaisia kokemuksia eri olosuhteista ja vesitalouden hallinnasta Jaakolan tilalla? Sauli Jaakkola Kokemäki 20.3.

LaPaMa Lannoita paremmin -malli. Viljavuusanalyysin käyttö. Tuomas J. Mattila Erikoistutkija, SYKE Maanviljelijä

Sisältö. Kalevansuo, Loppi Lettosuo, Tammela

VILMA hankkeen työpaja Vihti,

=> Tavoite 0,5 bar rengaspaine 3000 kg rengaskuormalla. Rengaskuorma kg

Kokonaisvaltaista tilanpitoa - kannattavasti eteenpäin

Salaojituksen suunnittelu ja toteutus irlantilaisittain: Osa 2 Kuoppatesti ja vedenläpäisykyvyn määritys

Rengastyypin ja ilmanpaineen merkitys maantiivistymisen ehkäisyssä

Suorakylvöseminaari 2019

Perusparannukset ja ravinnetase suomalaisessa peltoviljelyssä

Maan rakenne ja kasvukunto. Peltomaan laatutesti viljelijän työkaluna ja ympäristökorvauksen ehtonaan

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Muuttuvan ilmaston vaikutukset vesistöihin

Peltomaan rakenteen arviointi

Transkriptio:

Federal Department of Economic Affairs FDEA Agroscope Reckenholz-Tänikon Research Station ART Maan tiivistyminen paljonko kuormitusta maa sietää? Thomas Keller 1,2 1 Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Soil & Environment, Box 7014, SE-75007 Uppsala, Sweden; E-mail: thomas.keller@slu.se 2 Agroscope, Department of Natural Resources & Agriculture, Reckenholzstrasse 191, CH- 8046 Zürich, Switzerland; E-mail: thomas.keller@agroscope.admin.ch Paimio 18.11.2016

Maan tiivistyminen: maan kuormasta kasvin stressiin ja ekosysteemipalveluiden heikkenemiseen 68 milj. ha peltomaata on vakavasti tiivistynyt maailmanlaajuisesti (Oldeman et al. 1991) 68 milj. ha 2 Suomen koko www.dtrainwater.com Photo: Guy Richard, INRA France Kehityskulkuja: Raskaat koneet (yli 10 t per pyörä) Tehokkaat koneet http://www.enst.umd.edu/people /Weil/ResearchProjects.cfm Richard et al., 2001, Eur. J. Soil Sci. 52 www.dbcourt.co.uk Maan tiivistyminen lisääntyy 2

Maan toiminta ja tiivistymisen seuraukset Vesistöt: eroosio, ravinne- ja torjuntaainepäästöt Suodattaa ja puskuroi Aineiden kierrätys Ylläpitää kasvien kasvua Maatalous: tuotanto, kustannukset Veden säätely ja puhdistus Maaperä Elinympäristö ja biodiversiteetti Hydrologia: pintavalunta, heikentynyt varasto Tuottaa raaka-aineita Tukirakenteet Kulttuuriperintö Kasvihuonekaasut From Peter Weisskopf, Agroscope, Switzerland Infrastruktuuri: vaarat 3

Maan tiivistyminen: mekaanisesta kuormasta maan toiminnallisuuteen ja kasvin stressiin 4. Maan toiminnallisuuden alenema 1. Renkaan ja maan kosketus Rengaskuorma; kosketuspinta, kuorman jakautuminen Log stress (kpa) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0.7 2. Kuorman jakautuminen maahan Void ratio 0.6 0.5 0.4 3. Maan muodonmuutokset Kuorman-venymän suhde Kuorma > lujuus tiivistyminen 4

Joitain tärkeitä kysymyksiä (1) Millainen kuorma kohdistuu maahan tietyllä syvyydellä? (2) Muuttaako tämä kuorma maan rakennetta? (3) Jos rakenne muuttuu, miten ja kuinka paljon? (4) Mitä tästä seuraa maan toiminnallisuudelle? (5) Kauanko vaikutukset kestävät (kuinka pysyvää tiivistyminen on)? 5

Joitain tärkeitä kysymyksiä (1) Millainen kuorma kohdistuu maahan tietyllä syvyydellä? (2) Muuttaako tämä kuorma maan rakennetta? (3) Jos rakenne muuttuu, miten ja kuinka paljon? (4) Mitä tästä seuraa maan toiminnallisuudelle? (5) Kauanko vaikutukset kestävät (kuinka pysyvää tiivistyminen on)? 6

Maan tiivistyminen ei ole aina näkyvää Kuvat: Michel Fischler, AGRIDEA, Switzerland 7

Kuinka pysyvää pohjamaan tiivistyminen on? Jokioisten kenttäkoe 1981- Savipitoisuus (Vertic cambisol): 48 (0-20 cm) - 66% (40-60 cm syvyys) Salaojitettu n. 1 m syvyyteen Maa tiivistettiin painavilla koneilla (4 ajokertaa, vieriviereen): 19 tonnin teliakselikuorma; rengaspaine: 700 kpa Käsittelyt: verrokki (A0) ja tiivistetty (A2) Tiivistyksen jälkeen: Kevätviljoja Kevyitä koneita Tulokset ja kuvat: Prof Laura Alakukku, Helsingin yliopisto 8

Jokioisten tiivistyskoe: liikenne tiivisti maan 50-60 cm syvyyteen Maan tiivistyminen alensi huokostilavuutta ja makrohuokosten määrää ( huokonen >0.03 mm) Pintamaan (0 20 cm) tiivistyminen poistui kolmessa vuodessa vuosittaisen kynnön ja luonnonprosessien avulla (jäätyminensulaminen, kuivuminen-kastuminen) Yhdeksän vuoden jälkeen, pohjamaan tiivistymä oli mitattavissa 40-55 cm syvyydessä: - Vedenjohtavuus: -98% - Makrohuokoset (>0.3 mm): -70% - Vähemmän biohuokosia (lierojen käytävät, juurikanavat) A= A0=verrokki C=A2=tiivistetty 1981 Tulokset ja kuvat: Prof Laura Alakukku, Helsinki University verrokki tiivistetty 9

Air permeability (μm 2 ) Jokioisten tiivistyskoe: 29 vuotta tiivistyksen jälkeen A0 - verrokki A2 - tiivistetty Air permeability ( m 2 ) 100.0000 10.0000 1.0000 0.1000 0.0100 Jokioinen, 30 cm depth Air permeability, 8x10 cm cores Geometric means (P=0.045): A0: k a =1.084 m 2 A2: k a =0.036 m 2 Kuvat: Laura Alakukku Makrohuokoset ja ilman läpäisykyky olivat alhaisia kolmen vuosikymmenen jälkeen Berisso et al. 2013, Geoderma 195-196, 184-191. 0.0010 10 0.0001 A0 A2

Keskisato (%) Jokioisten tiivistyskoe: satotasot (Alakukku, 2000, Adv. GeoEcol. 32) Kesäkuun Rainfall sadanta (mm) June 25 80 113 41 11 81 30 40 20 69 25 54 65 121 47 101 99 47 (mm) L L L L S L 110 Grain yield N yield harvested in grain yield Mean yield (%) 100 90 80 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Tiivistämättömän sato= 100 Vuosia Years after tiivistyksen experimental jälkeen traffic L = Tiivistämätön lakoutui S = Tiivistämättömässä itämisongelmia (syy tuntematon) Vuosi 0 = 1981 and vuosi 17 = 1998 x 17yrs. 11

Kuinka pysyvää pohjamaan tiivistyminen on? Kenttäkoe Etelä-Ruotsista Paikka: Brahmehem, eteläinen Ruotsi Tiivistetty 1995 [Arvidsson (2001) Soil & Tillage Research 60, 67-78] Neljä rinnakkaista lohkoa (satunnaistettu koeasetelma) Käsittelyt: (1) Verrokki (ei koetiivistystä) (2) Neljä ajokertaa kuusirivisellä juurikkaan nostokoneella vieriviereen; pellon kosteus kenttäkapasiteetissa Tiivistyksessä käytetty nostokone: 35 t kokonaispaino, eturenkaalla painoa: 10 t Mittaustulokset vuodelta 2009 eli 14 vuotta tiivistyksen jälkeen 12

Tiivistyksen vaikutus huokosiin ja maan toimintaan 14 vuotta tiivistyksestä Lamandé et al., 2013. Soil Sci, 178(7), 359-368. Verrokki Berisso et al. 2012. Persistent effects of subsoil compaction on pore characteristics and functions in a loamy soil. Soil & Tillage Research 122. Tiivistetty 13

Maan rakenteen arviointikohde (SSO) Zürich, Sveitsi 14

Havaintoja SSO-alalta, 13 kuukautta tiivistymisen jälkeen 15

Suhteellinen sato tiivistetty vs. tiivistämätön SSO satotasot (tiivistetty maaliskuussa 2014) Pintamaa muokattu Ei mekaanista kuohkeutusta Tiivistetty Compacted, suorakylvö no-till Kynnetty Control, ploughed verrokki 16

Makrohuokosten tilavuus [pf 1.8, til. %] Pintamaan tiivistyminen säilyy ainakin muutamia vuosia vaikka maata kynnetään 15.0 maissi s.vehnä s.ohra nurmi 12.5 10.0 7.5 5.0 tiivistys 2.5 medians Tiivistämätön, muokattu Kerran tiivistetty, muokattu Jan Aug Feb Sept Mrch Oct Apr Nov Jun Weisskopf et al. 2010. Soil & Tillage Research 111, 65 74. quartile range Dec muokkaus 17

Tiivistyneen maan suhteellinen sato (%) Maan tiivistyminen pitkäaikaisia vaikutuksia Normaali muokkaus Vuosien 2-12 keskimääräinen sadon alenema 3% Suorakylvö Sveitsiläinen pitkän ajan tiivistymisseurantakoe Päiviä tiivistymisen jälkeen 18

Palautuminen Tiivistymisen kustannukset = kumulatiivinen maan toimintakyvyn menetys (l. satotappio) tiivistämisen jälkeen, laskettu yli ajan, kunnes maa on palautunut ennalleen Maan ominaisuus (esim. kasvien kasvu) Alkutilanne Tiivistymisvahinko / kustannus Palautumisnopeus Tiivistymisen vaikutus Tapaus 1: suuri vaikutus, kohtuullinen vahinko (pintamaan tiivistymä) Tapaus 2: kohtuullinen vaikutus, suuri vahinko (pohjamaan tiivistymä) Aika 19

Tiivistymisen kustannukset alempana satotasona joitain huomioita ja laskelmia Oletetaan pysyvä 5% sadonalenema pohjamaan tiivistymisestä (voi olla aliarvio) 5% (yhdestä tiivistyskerrasta) vastaa: - Täyskatovuosi kerran 20 vuodessa - 5 ha tuottamatonta alaa 100 ha tilalla Suomessa, n. 4 000 000 tonnia viljaa korjataan vuosittain, 5% kato vastaa: - 200 000 tonnin tappiota vuosittain Oletetaan hinnaksi 100 /tonni (karkea suuruusluokka) - Taloudellinen tappio 20 000 000 20

Kuinka yleistä maan tiivistyminen on? Epävarmoja lukuja ja määritelmiä (esim. Mikä on pahoin tiivistynyt ), mutta joitain arvioita: 25 vuotta sitten: 68 milj. ha peltomaata vakavasti tiivistynyt maailmanlaajuisesti (Oldeman et al. 1991) 5-10 vuotta sitten : 36 milj.ha peltomaata pahoin tiivistynyt EU:ssa (http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/library/themes/compaction) 5 vuotta sitten: 1/3 Sveitsin keskiosien peltomaasta on tiivistynyt (Umweltzentralschweiz.ch nr 3/2013) 3 vuotta sitten: Haastattelututkimuksessa 70% ruotsalaisista viljelijöistä ilmoitti tiivistymisen aiheuttavan ongelmia heidän tilallaan (the Rai-soilcomp project, Hack-Ten Broeke et al. 2014) 21

Miten maan tiivistymisen tunnistaa pellolla? Photo: Tino Colombi, ETH Zürich 1) Selviä ongelmia: seisovaa vettä, heikkoa kasvua, pahaa hajua Photos: Thomas Keller 22

Miten tiivistymisen tunnistaa pellolla? 2) Maan rakenteen visuaalinen tarkastelu Tiivistyneen maan tunnistaa: Laattamainen rakenne Vähän tai ei näkyviä huokosia Teräväreunaisia ja sileäpintaisia muruja ja kokkareita 23

Kuinka tiivistymisen tunnistaa pellolla? 2) Maan rakenteen visuaalinen tarkastelu Huono rakenne Hyvä rakenne Kuvat: Bettina Marbot, Agridea, Switzerland 24

Kuinka tiivistyminen tunnistetaan pellolla? 2) Visuaalinen maan rakenteen tarkastelu Huono rakenne Hyvä rakenne Kuvat: Bettina Marbot, Agridea, Switzerland 25

Kuinka voidaan tunnistaa tiivistyminen pellolla? 2) Visuaalinen maan rakenteen tarkastelu Huono rakenne Hyvä rakenne Kuvat: Bettina Marbot, Agridea, Switzerland 26

Visual evaluation of soil structure (VESS) http://www.sac.ac.uk/vess 27 Guimarães et al. 2011, Soil Use and Management, 27, 395-403.

Visual evaluation of soil structure (VESS) http://www.sac.ac.uk/vess 28 Guimarães et al. 2011, Soil Use and Management, 27, 395-403.

Visual evaluation of soil structure for subsoils (SubVESS) Ball et al. 2015, Soil & Tillage Research, 148, 85-96. 29

VESS esimerkki: tiivistyskoe Tanskasta Verrokki 8 t rengaskuorma 30 Ball et al. 2015, Soil & Tillage Research, 148, 85-96.

Kuinka tunnistetaan maan tiivistyminen pellolla? 3) Mittaukset, esim. Vaakapenetrometri jatkuvatoimiseen tiiviysmittaukseen 31

Satotaso ja penetrometrivastus Korkea sato Alhainen vastus Naderi-Boldaji M., Alimardani R., Sharifi A., Hemmat A., Keyhani A., Loonstra E., Weisskopf P., Stettler M. & Keller T. 2013. Use of a triple-sensor fusion system for on-the-go measurement of soil compaction. Soil & Tillage Research, 128, 44-53. 32

Maan rakenteen suojeleminen perusideoita 1. Ennaltaehkäisy tärkeämpää kuin korjaaminen palautuminen = vie aikaa ja rahaa, ei palaudu kunnolla 2. Vältä pohjamaan tiivistämistä palautuminen = vie aikaa ja rahaa, ei palaudu kunnolla ruokamultakerros = voidaan ennallistaa 3. Maan rakenteen suojeleminen = miten? a) Vältä kaikkia muutoksia maan rakenteessa (varovaisuusperiaate) ei minkäänlaista muodonmuutosta b) noudata kynnysarvoja ei muodonmuutosta joka ylittäisi rakenteelle määritetyt reunaehdot From Peter Weisskopf, Agroscope, Switzerland 33

Maan tiivistyminen: mekaanisesta kuormasta maan toimintoihin ja kasvin stressiin 4. Maan toimivuuden muutokset 1. Renkaan ja maan kosketus Rengaskuorma; kosketusala, kuorman jakautuminen Log stress (kpa) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0.7 2. Kuorman jakautuminen maassa Void ratio 0.6 0.5 0.4 3. Maan muodonmuutokset Kuorma-venymä -suhde Kuorma > lujuus tiivistyminen 34

Pystysiirtymä Pystykuorma Mitä tapahtuu maalle, kun rengas ajaa sen yli? Maksimikuorma Riippuu: kuormasta (rengaskuorma, kosketuspinta, renkaan ilmanpaine) ja maasta (olosuhteet) Muodonmuutos Riippuu: kuormituksesta ja maan lujuudesta 35

Maan tiivistyminen: yksinkertainen malli Tiivistymisriski on korkea, kun: Kuormitus on suuri, ja/tai Maan lujuus (Kuormituksen ja muodonmuutosten suhde) Log stress (kpa) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 maan lujuus 0.7 on alhainen Void ratio 0.6 0.5 Kuormitus maassa 0.4 Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 36

Kuinka tiivistymistä voidaan vähentää? Maan kuormitus Maan lujuus Vähennä kuormitusta Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 37

Kuinka maan tiivistymisriskiä voi vähentää? Maan kuormitus Maan lujuus Lisää maan lujuutta Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 38

Kuinka voidaan vähentää maan tiivistymistä? Maan kuormitus Maan lujuus Pidä huolta, että maan kuormitus maan lujuus Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 39

Kuinka tiivistymistä voidaan vähentää? Maan kuormitus Maan lujuus Vähennä kuormitusta Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 40

Rengaskuorman ja renkaan ilmanpaineen vaikutus kuormitukseen Kenttäkoe hiuesavella (clay loam) (35% savea) Rengaskuorma: Edessä: 8.6 tonnia Takana: 3.3 tonnia Rengas: 1050/50 R32 Renkaan ilmanpaine: Edessä: 100 kpa, 150 kpa tai 250 kpa Takana: 150 kpa 41

Koeasetelma Tallennin Kuorma ja siirtymä -anturit Painumaanturit Tietokone 42

Anturi pystykuormalle ja pystysiirtymälle Pystykuorma (Load cell) Pystysiirtymä h= p ( g) -1 43

0.0 Syvyys (m) Mitattu pystysuuntainen kuormitus etu- ja takarenkaan kohdalla Mitattu Uppmätt paine tryck (kpa) (kpa) 0 50 100 150 200 250 300 350 0.2 Djup (m) 0.4 0.6 0.8 ringtryck 250 kpa - hjullast 86 kn ringtyck 150 kpa - hjullast 86 kn ringtryck 100 kpa - hjullast 86 kn 1.0 ringtryck 150 kpa - hjullast 33 kn Pohjamaan kuormitusta voi vähentää vain pienentämällä Keller & Arvidsson (2004) Technical solutions to reduce the risk of subsoil compaction: Effects of dual wheels, tandem wheels and tyre inflation rengaskuormaa pressure on stress propagation in soil. Soil & Tillage Research, 79(2), 191-206. 44

Koneiden painon ja maan kuormituksen kehitys Mean normal stress (kpa) Vuosi: 1938 / paino: 2800 kg Vuosi: 2014 / paino: 16000 kg 120 100 80 15 cm syvyys: max = 90 kpa 120 100 80 15 cm syvyys = 120 kpa 40 cm syvyys: max = 90 kpa 60 40 40 cm syvyys: max = 30 kpa 60 40 20 20 45 Stettler, Keller & Arvidsson (2014) Julkaisematon.

Maan kuormitus (kpa) Keskim. Paine maahan (kpa) Rengaskuorma (Mg) Rengastilavuus(m 3 ) Kosketuspinta(m 2 ) Koneiden painon ja maan kuormituksen kehitys Tiivistelmä: Puimureilla, paino per rengas on kasvanut 4 kertaiseksi vuodesta 1950 Renkaat ovat kehittyneet ja kasvaneet-> maan ja renkaan välinen kuormitus ei ole kasvanut paljoa (jopa vähentynyt) Maan kuormitus etenkin pohjamaassa on kaksinkertaistunut 1950 2010 Year Schjønning et al. (2015) Advances in Agronomy, 133, 183-237 46

Kuinka maan tiivistymisriskiä voi vähentää? Maan kuormitus Maan lujuus Lisää maan lujuutta Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 47

Maan tiivistymisalttius (Lähde: http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/themes/soil-compaction ) 48

Maan tiivistymisalttius Voidaan arvioida erikseen Luontainen alttius tiivistymiselle maalaji, maannos, jne., ja Tulokset ja taulukot: Jones et al. (2003) Soil Tillage Res. 73, 131-143 49

Maan tiivistymisalttius Todellinen alttius tiivistymiselle (luontainen alttius ja maan kosteustilanne). Tulokset ja taulukot: Jones et al. (2003) Soil Tillage Res. 73, 131-143 50

Alttius tiivistymiselle Tiivistymisriski yhdistää todellisen alttiuden ja maatalouskoneiden aiheuttman kuormituksen Tulokset ja taulukot: Jones et al. (2003) Soil Tillage Res. 73, 131-143 51

Esikuormituslujuus (kpa) 30-35 cm syvyydessä Kuinka voidaan lisätä maan lujuutta? Pitkällä aikavälillä (vuosia tai vuosikymmeniä): kehitä maan rakennetta multavuus, juuret, Förkonsolideringstryck (kpa) på 30-35 cm djup 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Kyntö Plöjning Kevennetty muokkaus Reducerad bearbetning 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Päivät Dagar Horn (2004) 52

Maan lujuus kasvaa Esikuormituslujuus (kpa) Kuinka voidaan lisätä maan lujuutta? Lyhyellä aikavälillä: odota, että maa kuivuu Förkonsolideringstryck (kpa) 250 200 150 100 50 y = 0.86x + 167.62 R 2 = 0.52 y = 1.03x + 91.21 R 2 = 0.87 Maa I (30% savea) Maa II (50% savea) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Maan Vattenbindande imu (kpa) tryck (kpa) Kuivempaa 53

Maan vesitilavuus (%) Ainoa tapa pitää maa kuivana on kasvattaa kasveja (Esimerkki: hiuemaa (loam) Zürich, Sveitsi) Sademäärä (mm) Maan vesimäärä 20 cm syvyydessä Paljas Bare soil maa Grassland Nurmi 54

Maan vesitilavuus (%) Ainoa tapa pitää maa kuivana on kasvattaa kasveja (Esimerkki: hiuemaa (loam) Zürich, Sveitsi) Sademäärä (mm) Maan vesimäärä 70 cm syvyydessä Paljas maa Bare soil Grassland Nurmi 55

Maan lujuus kasvaa Maan lujuus riippuu kosteudesta (esim. Hiuemaat (loam)) Esikuormituslujuus (kpa) From: Per Schjønning (Aarhus University, Danmark) Kuivempaa 56

Maan lujuus kasvaa Maan lujuus riippuu kosteudesta: hietamaat Esikuormituslujuus (kpa) From: Per Schjønning (Aarhus University, Danmark) Kuivempaa 57

Maan lujuus riippuu kosteudesta ja savipitoisuudesta märkä kuiva Maan kosteus (cbar) From: Per Schjønning (Aarhus University, Danmark) Esikuormitus kpa Savipitoisuus (cbar) Savimäärä kasvaa 58

Kuinka voidaan vähentää maan tiivistymistä? Maan kuormitus Maan lujuus Pidä huolta, että maan kuormitus maan lujuus Lujuus <> Kuormitus Kuorma > lujuus Pysyvä muodonmuutos, irtotiheyden kasvu = vähemmän huokosia = Tiivistyminen Kuorma lujuus Elastinen (palautuva) muodonmuutos 59

Tiivistymisen ehkäisy: esim. www.terranimo.ch 60

Pystykuorman ja siirtymän mittaus maassa 0.0 Measured vertical stress (kpa) 50 100 150 200 250 300 0.2 Depth (m) 0.4 0.6 0.8 1.0 Tyre inflation pressure 250 kpa Tyre inflation pressure 150 kpa Tyre inflation pressure 100 kpa 61 Method: Arvidsson & Andersson, 1997. Proc 14 th Conf. ISTRO, Puławy PL.

Paljonko kuormitusta maa sietää? Siirtymä (m/m) Ei pysyvää muodonmuutosta, jos paine < 50 kpa (maan kosteus kenttäkapasiteetissä) 50-50 sääntö : ei yli 50 kpa 50 cm syvyydessä (Schjønning et al. 2012. Soil Use Management 28(3), 378-393. Rusanov, 1994. Soil Tillage Res. 29, 249-252: Suurin kuorma 50 cm syvyydessä: 25-50 kpa Kuorma (kpa) Keller et al. 2012. In situ subsoil stress-strain behavior in relation to soil precompression stress, Soil Science, 177. 62

Johtopäätökset Maan tiivistyminen heikentää useita maan toiminnallisia ominaisuuksia, kuten kasvien kasvua. Pohjamaan vahingot kestävät pitkään (vuosikymmeniä!) Maa vahingoittuu sekunneissa, mutta palautumisessa menee vuosikymmeniä Haluamme ehkäistä tiivistymistä: kuorma < maan lujuus Kullakin maalla lujuus riippuu kosteudesta (nopea muutos). Hyvän rakenteen aikaansaaminen vie kauan (vuosia tai vuosikymmeniä). Pohjamaan tiivistyminen alentaa satoa vain vähänlaisesti, mutta vaikutukset ovat pysyviä! 5% sadonmenetys (mikä voi olla aliarvio) pohjamaan tiivistymän vuoksi vastaa : - Täyskatovuosi kerran 20 vuodessa - 5 ha tuottamatonta alaa 100 ha tilalla 63-20 milj. vuotuinen tappio viljanviljelyssä Suomessa

Rahoittajat: Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences & Spatial Planning (Formas) Swedish Farmers Foundation for Agricultural Research (SLF) Royal Swedish Academy of Agriculture and Forestry (KSLA) Swiss National Science Foundation (SNSF) through the National Research Program 68 Soil Resources (project no 406840-143061) Swiss Federal Office for Agriculture (FOAG) Swiss Federal Office for the Environment (FOEN) 64

Tämän materiaalin tuotti OSMO-hanke http://www.maan-kasvukunto.fi Name of the presentation Subtitle Author Agroscope Reckenholz-Tänikon Research Station ART 65