Maan multavuus ja sen lisääminen – Tuomas Mattila

Maan multavuus ja sen
lisääminen
Tuomas Mattila
17.3.2015
Tavoitteet
• Miksi multavuudella on väliä?
• Miten eri viljelytoimenpiteet vaikuttavat
multavuuteen?
• Miten multavuutta lähdetään lisäämään?
Miksi multavuudella on väliä?
•
•
•
•
Vesitalous
Typpitalous
Ravinnetalous
Muokkautuvuus
Viljavuuspalvelu 2008.
Viljavuustutkimuksen tulkinta peltoviljelyssä.
Multavuuden hupeneminen
• Suomessa multavuus
on laskenut n. 200300 kg C/ha/vuodessa
• Etelä-Suomessa
muutos on ollut vielä
suurempaa
g/kg
Regina ym. 2013.
Maaperän hiilen vähentyminen suomalaisilla peltomailla 1974-2010
Multavuusluokat
Multavuus on valtava typpivarasto
• Hehtaari ruokamultaa painaa
– 10 000 m2 x 0,2 m = 2 000 m3
– 2000 m3 x 1,1 t/m3 = 2200 t
• 4% orgaanista ainetta (multava)
– 88 tonnia orgaanista ainetta / ha
= 51 tonnia hiiltä /ha
• Hiili : typpi suhde 10:1
= 5 tonnia typpeä/ha
• Hajotustoiminta vapauttaa osan
– 0,3% x 5 t/ha = 15 kg/ha
Multavuus on valtava typpivarasto
• Hehtaari ruokamultaa painaa
– 10 000 m2 x 0,2 m = 2 000 m3
– 2000 m3 x 1,1 t/m3 = 2200 t
• 15% orgaanista ainetta (erittäin runsasmultainen)
– 330 tonnia orgaanista ainetta / ha
= 191 tonnia hiiltä /ha
• Hiili : typpi suhde 10:1
= 19 tonnia typpeä/ha
• Hajotustoiminta vapauttaa osan
– 1% x 19 t/ha = 190 kg/ha
Typen vapautuminen laskussa
A Model Showing Past, Present and Future Soil Nitrogen Trends. C.A.
Campbell and W. Souster, Can. J. Soil Sci. Volume 62:651 (1982)
Multavuus on ravinnevarasto
Vety
Ravinneionit
Mineraalit
Labiilit
Aktiiviset
Liukoiset
Kationinvaihtokyky kuvaa ravinnemäärää, joka mahtuu
maakolloidien pintaan kasvien saatavaan muotoon.
Mittayksikkönä cmol/kg tai meq/100 g
Hehtaari, tonni, cmol?
16 cmol/kg
KVK = 12 cmol/kg
18 cmol/kg
X
CEC = 10 cmol/kg
Maaperä on kasvin vatsa
• Kasvi ”syö”
liukoisia ravinteita
• Se saa niitä
maapartikkelien
pinnalta
(”jääkaappi”)
• Viljelijät ja
maaeliöt täyttävät
jääkaapin
Lihava vai laihava pelto?
Kationinvaihtokyky
= paljonko ravinteita mahtuu
peltoon
KVK < 10
KVK > 25
Savi ja multavuus = KVK
Savi
KVK (cmol/l)
t/ha OM
t/ha savea
Multavuus on valtava ravinnevarasto
Savimailla
20 cmol/kg
Ei-savilla
14 cmol/kg
Multavuus on valtava vesivarasto
Vedenpidätys mm/m
OM%
Saves
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
11%
12%
13%
14%
15%
16%
17%
18%
19%
20%
vm
m
rm
erm
t savea
Ht/Hs/He
HtS/HsS/HeS
AS
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80% t OM
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0
66
76
86
96
106
116
126
136
146
20
73
83
93
103
113
123
133
143
153
40
79
89
99
109
119
129
139
149
159
60
85
95
105
115
125
135
145
155
165
80
91
101
111
121
131
141
151
161
171
100
98
108
118
128
138
148
158
168
178
120
104
114
124
134
144
154
164
174
184
140
110
120
130
140
150
160
170
180
190
160
116
126
136
146
156
166
176
186
196
180
123
133
143
153
163
173
183
193
203
200
129
139
149
159
169
179
189
199
209
220
135
145
155
165
175
185
195
205
215
240
141
151
161
171
181
191
201
211
221
260
148
158
168
178
188
198
208
218
228
280
154
164
174
184
194
204
214
224
234
300
160
170
180
190
200
210
220
230
240
320
166
176
186
196
206
216
226
236
246
340
173
183
193
203
213
223
233
243
253
360
179
189
199
209
219
229
239
249
259
380
185
195
205
215
225
235
245
255
265
400
0
200
400
600
800 1000 1200 1400 1600
Maalajit ja vesivarasto
1 t vehnää = 50 mm vettä
Mattila T., 2014. Veden varastointi peltoon. http://www.ymparisto.fi/fiFI/Ravinnehuuhtoumien_hallinta/Tietoa_ja_materiaalia_viljelijoille
vm
erm
Mattila T., 2014. Veden varastointi peltoon. http://www.ymparisto.fi/fiFI/Ravinnehuuhtoumien_hallinta/Tietoa_ja_materiaalia_viljelijoille
Multavuus helpottaa muokkausta
Esala J. 2014. Muokkaus- ja kylvötöiden energiankulutus
Myös kultivoinnissa…
Alamäkeä?
• Enemmän
typpilannoitteita?
• Hupenevat
ravinnevarastot?
• Poudanarkuus?
• Tiivistymisriskit, lisää
muokkausta?
Miten multavuutta saadaan lisää?
Mitä multavuus on?
Silmämääräinen tarkastelu
4,10% orgaanista ainesta
2,8 % humussisältö
(62 t C/ha)
0,04% liukoista hiiltä
Eri tavat määrittää orgaanisen aineen
määrä
•
•
•
•
Silmämääräinen
Hehkutushäviö
Erilaiset uutot
”Purkkikoe”
• Logan Labs, USA
24 $/näyte
Täysi analyysi ja hivenet.
Liukoinen hiili ja maan elävyys
Eri hiilijakeet
• Elävä, kuollut, tosi
kuollut
• Pinnalla,
ruokamultakerroksessa,
jankossa
Hajoavan aineen muutos nopeaa
Multavuuden lisäys käytännössä
1. Viljelykierto, kasvipeite ja juuristo
2. ”Tuontihumus”
3. Minimimuokkaus
Humuksen muodostuminen hitaampaa
http://www.soils.umn.edu/academics/classes/soil5611/content/OrganicMatter/graphics.htm
Juurieritteet
Juurieritteet:
* 10-30% yhteytyksestä
• Kasvi säätelee eritteitä
ravinnetarpeiden
mukaan (helpot,
vaikeat sokerit, typpi,
jne.)
Jones et al. 2009. Carbon flow in the rhizosphere: carbon trading at the soil–root interface
C:N
8-12
C:N
3-4
Colin Seis: Pasture cropping
90 t hiiltä 10 vuodessa
9 t C/vuosi?!
OHRA
KAURA
OHRA
KAURA
OHRA
VLN
VLN
RUIS
PAPU
KAURA
RUIS
KAURA
VLN
Tehtävä: miltä oma kiertosi näyttää?
Viherpeitteen lisääminen
• Paljonko on ”kasvuaikaikkunaa” kierrossa?
• Mitkä kasvit siihen sopisivat?
• Mitä toimintoja kasveilta halutaan?
Hiilivaraston muutos ja viljelykierto
•
•
•
•
•
Peruna -750 kg C/ha/a
Viljat -300 kg C/ha/a
Papu & herne +200 kg C/ha/a
Aluskasvi +200 kg C/ha/a
Nurmivuosi + 700 kg C/ha/a
Viljelykierron
vaikutus
Suuntaa-antavia lukuja Saksan olosuhteissa. Tarkempi laskuri osoitteessa:
http://www.saaten-union.de/index.cfm/nav/1033/action/humus.html
Kilpiän tilalla
Viljatila, 75 ha. Melko yksipuolista viljelyä 1980
luvulta. Luomussa nyt 7 v.
Hahmottelua humustasapainomallilla:
Hiilivarasto (t C/ha)
106
104
102
-300 kg C/ha/a
100
+170 kg C/ha/a
98
96
94
1980
+450 kg C/ha/a
2000
2020
Vuosi
www.saaten-union.de › Humusbilanz-Re
2040
OHRA
KAURA
OHRA
KAURA
OHRA
VLN
VLN
RUIS
PAPU
KAURA
RUIS
KAURA
VLN
1% multavuutta = 12,8 t hiiltä
 n. 40 vuotta multavuuden nostoon
- 300 kg C/ha
+ 340 kg C/ha
+330 kg C/ha
Vähintään raiheinää
Cover crop incorporation increased SOC stocks, with a significant mean carbon sequestration rate
(0.32 ± 0.28 Mg C ha− 1 yr− 1) at the Sultan site and all Swedish sites except one. Mean humification
coefficient of the ryegrass cover crop was 0.33 ± 0.27, which is comparable to that of
highly efficient organic amendments such as farmyard manure and sewage sludge. This was
attributed to high belowground productivity of ryegrass, although that was the most uncertain model input variable. A
ryegrass cover crop is thus an effective, multi-beneficial measure to increase SOC stocks, even when
undersown at northerly latitudes (55–58°N)
Multavuuden lisäys käytännössä
1. Viljelykierto, kasvipeite ja juuristo
2. ”Tuontihumus”
3. Minimimuokkaus
Tällä saadaan
ylläpidettyä
multavuutta ja
ylläpidettyä
pellon
viljeltävyyttä
Multavuusluokan nosto
Savi
KVK (cmol/l)
t/ha OM
t/ha savea
60 tonnia lisää multavuutta!
Humustumiskerroin
Paljonko humusta
saadaan tonnista
materiaalia?
http://www.soils.umn.edu/academics/classes/soil5611/content/OrganicMatter/graphics.htm
Humustumiskertoimia
Humustumiskerroin
Komposti
Kuivalanta
Lietelanta, naudan
Lietelanta, sian
Olki
Viherlannoitus
k.a. %
kg/t fw kg/t dm
t OM/t t/tOM
55 %
74
135
0,23
25 %
26
104
0,18
7%
8
116
0,20
8%
6
73
0,12
86 %
68
79
0,14
10 %
3
32
0,06
Kolbe, 2007. Site adjusted organic matter balance method for arable farming systems
http://orgprints.org/10982/1/Prag_Humus1-07.pdf
4
6
5
8
7
18
60 tonnia lisää multavuutta
•
•
•
•
•
240 tonnia kompostia (kuiva-ainetta)
420 tonnia olkea
300 tonnia kuivalantaa
5000 tonnia märkää sianlietettä
180 tonnia raiheinää
+ 5 tonnia olkea ja juuria joka vuosi ylläpitämään
4% tasoa
Multavuus ei ole pelkästään hiiltä
• Orgaanisessa aineessa vakio C:N:S suhde
100:10:2
(Oljessa 100:1:0,1)
Eli 60 tonnia lisää multavuutta:
• C: 35 000 kg
5600 €/ha
• N: 3500 kg
• S: 700 kg
Multavuuden lisäys käytännössä
1. Viljelykierto, kasvipeite ja juuristo
2. ”Tuontihumus”
3. Minimimuokkaus
Tällä nostetaan
multavuutta
Tällä saadaan
ylläpidettyä
multavuutta ja
ylläpidettyä
pellon
viljeltävyyttä
Suorakylvö ei lisää maan multavuutta!
Multavuusluokan nosto
KVK (cmol/l)
Savi
t/ha OM
2% multavuuden nostoon tarvitaan
Muokkaussyvyys cm
t/ha OM
25
20
15
10
5
50
40
30
20
10
Esimerkki omalta tilalta
+
+
+
Kerääjäkasvi
Aluskasvi
Michel Roesch
http://Sol-vivant.fr
Jotkin maalajit tarvitsevat syvää
kuohkeutusta
Kerrosmuokkaus
• Kasvinjätteet
sekoitetaan
pintaan (5 cm)
• Pelto
kuohkeutetaan
syvältä (25 cm)
• Väli jätetään
rauhaan
Multavuuden lisäys käytännössä
1. Viljelykierto, kasvipeite ja juuristo
2. ”Tuontihumus”
3. Minimimuokkaus
Tällä nostetaan
multavuutta
Tällä
nopeutetaan
vaikutuksia
Tällä saadaan
ylläpidettyä
multavuutta ja
ylläpidettyä
pellon
viljeltävyyttä
Kiitos!
Kysymykset, Neuvo2020 käynnit, jne.
tuomas.j.mattila@gmail.com
p. 040 7432412
http://www.luonnonkoneisto.fi