Muokkausmenetelmien vaikutus maan kasvukuntoon

Peltomaan kasvukunnon ongelmat, kuten muokkauksesta aiheutuneet tai maaperän rakenteesta johtuvat kasvukunnon putteet ovat maataloudessa haastavia ratkottavia. Tämän takia Euroopan luomuviljelijät ovat osoittaneet kiinnostusta maaperää säästävää viljelytapaa eli kevytmuokkausta tai vähennettyä muokkausta kohtaan. Kyntö voidaan korvata sänkimuokkauksella tai käyttää suorakylvöä. Ensimmäinen syy kyntämisen lopettamiselle on suojella maaperää esimerkiksi eroosiolta jättämällä sadonkorjuujätteet ja muu orgaaninen aines maan pinnalle. Monissa tutkimuksissa on jo havaittu kevytmuokkauksen lisäävän esimerkiksi maaperän pieneliöstön määrää, aktiivisuutta sekä monimuotoisuutta ylemmissä kerroksissa, jota tämäkin tutkimus tarkasteli.

 Kevennetty muokkaus
– lisäsi maan tiivistymistä luonnonmukaisessa viljelyssä
– ei lisännyt lierojen määrää 10 vuoden aikana
– kerrytti eloperäistä ainetta ja ravinteita maan pintakerrokseen
– rajoitti juuriston kasvua maan tiivistymisen takia.

Tavoitteena selvittää eri muokkausten vaikutus maan kasvukuntoon

Tutkimuksen tarkoituksena on tutkia miten luomutuotannossa maan erilaiset muokkaukset vaikuttavat maaperän kasvukuntoon, vehnän juurten kasvuun sekä satoisuuteen pitkällä aikavälillä. Tutkimusta tehtiin kenttäkokeina vuosina 2004 – 2015 Kaakkois-Ranskassa.

Tutkimuksessa etsittiin vastauksia seuraavaan kolmeen kysymykseen:
– Lisääkö kevytmuokkaus luomuviljelyssä ravinteita ja hiilen kertymistä maahan  sekä lierojen määrää?
– Korjaako biologinen maan rakenteen paraneminen kevytmuokkauksessa maaperän tiivistymistä yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin huokoisen rakenteen aikaansaaminen mekaanisesti kynnön avulla?
– Miten kevytmuokkaus vaikuttaa maaperän kasvukuntoon ja juuren kehitykseen sekä sadon määrään?

Kevennetty muokkaus ja kyntö vertailussa

Tutkimuksessa emäksisellä, savea ja hiesua sisältävällä hieta/hiekkamaalla sijaitseva 1,5 hehtaarin koelohko sisälsi 12 toisistaan erillään olevaa koeruutua. Ruutukoko oli 12 x 80 m ja lohkojen välissä oli 2 m nurmikaistat. Tutkimuksessa verrattiin neljää eri maanmuokkausmenetelmää. Kevytmuokkausvaihtoehtoja oli kaksi; muokkaus pyöriväteräisellä tai piikkiäkeellä 5-7 cm syvyyteen ja kultivointi 17 cm syvyyteen. Tavanomaisessa muokkauksessa oli kaksi koejäsentä; perinteinen kyntö esiauroin varustetulla auralla 30 cm:n syvyyteen sekä matala kyntö 18-20 cm syvyyteen ilman esiauraa. Kerranteita oli kolme. Kasvukausien aikana kyntökoejäsenissä tehtiin neljä rikkakasviäestystä tai -harausta ja kevytmuokkauskoejäsenissä viisi äestystä tai harausta. Kylvömuokkaukset tehtiin vaakatasojyrsimellä kaikissa koejäsenissä.

Paikallisen karjattoman viljatilan luomuviljelykierrossa viljeltiin maissia, soijaa ja syysvehnää. Välikasveina viljeltiin viljakasveja maissin ja soijan välissä sekä syysvehnän ja maissin välissä palkokasveja, jotka sitovat ilmakehästä typpeä maaperään. Maissille palkokasvit ovat hyviä esikasveja, koska maissi tarvitsee runsaasti typpeä kasvaakseen. Typpeä sitovilla kasveilla voidaan myös korvata ostotyppeä.  Ennen tutkimuksen aloitusta ja maissin kylvöä koelohkolla viljeltiin sinimailasnurmea kolmen vuoden ajan. Keinokastelua käytettiin maissille ja soijalle runsaasti (noin 300 mm) ja syysvehnälle tarpeen mukaan (30-100 mm). Maaperä-, rikkakasvi- sekä satomittaukset tehtiin kymmenen koevuoden jälkeen.

Maan kasvukunnon muutoksista tutkittiin fysikaalisia ominaisuuksia (maan tiiviys ja aistinvarainen rakenne eri kerroksissa sekä vedenpidätyskyky), kemiallista koostumusta (orgaanisen hiilen määrä, kokonaistyppi ja käytettävissä olevan fosforin määrä) sekä biologisia ominaisuuksia (lierojen kokonaismäärä, runsaus sekä lajimonimuotoisuus). Lisäksi selvitettiin maaperän kasvukunnon vaikutuksia vehnän juurten kasvuun ja satoon 10 koevuoden kuluttua tutkimuksen aloittamisesta.

Kevytmuokkaus paransi pintakerroksen kasvukuntoa

Kevytmuokkauksella oli positiivisia vaikutuksia maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin ylemmissä maakerroksissa ja se lisäsi vehnän juurten määrää muokatulla syvyydellä. Orgaanisen hiilen ja ravinteiden määrä rikastui kevytmuokkauksella ylimpään 0-15 senttimetrin kerrokseen. Hiilen pitoisuus lisääntyi matalalla äestyksellä hieman lähtötilanteeseen verrattuna – selvimmin 0-5 cm kerroksessa, kun se muilla muokkaustavoilla laski tai pysyi ennallaan kaikissa kerroksissa. Tässä syvyydessä myös juuriston tiheys oli kyntöä suurempi. Tilastollisesti arvioiden pintakerroksen orgaanisen hiilen määrä oli merkittävästi suurempi vuonna 2015 matalimmassa kevytmuokkauksessa kuin muissa muokkaustavoissa. Vehnän kehityksen alkuvaiheessa kevytmuokatuissa koejäsenissä vehnän biomassa oli suurempi. Ero hävisi kukintaan mennessä ja vehnän satotasossa ja jyväkoossa ei ollut eroja käsittelyjen välillä. Rikkakasvien määrä oli kevytmuokatuissa koejäsenissä 10-20-kertainen kyntöihin verrattuna.

Tiivistymistä syvemmällä

Maan rakenteessa penetrometrillä mitattuna ei ollut merkitseviä eroja 5-15 cm syvyydessä eri muokkausmenetelmien välillä. Sensijaan kevytmuokkauksella muokkaamattoman ruokamultakerroksen alaosassa 15-30 cm syvyydessä maa tiivistyi, joka saattaa olla haittatekijä juurten kasvulle. Normaalisti 30 cm syvyyteen kynnetyssä maassa maan rakenne oli parempi 20-30 cm syvyydessä verrattuna muihin muokkausmenetelmiin.

Aistinvaraisessa maan rakenteen arvioinnissa kynnetyissä koejäsenissä hyvärakenteisen maan osuus oli 39-52 % ja tiivistyneen maan osuus 27-29 % maan tilavuudesta 0-30 cm syvyydessä. Kevytmuokatuissa hyvärakenteista maata oli 26-27 % ja tiivistynyttä maata 45-49 % (Kuva). Lierojen määrä väheni noin 80 gammasta 70 grammaan neliömetrillä kaikissa koejäsenissä verrattuna tutkimuksen alkuun, jolloin kasvina oli 3. vuoden sinimailasnurmi.

Tutkijat odottivat lierojen määrän sekä lierokanavien määrän lisääntyvän, joka maaperässä on hyvä asia sen rakenteen kannalta. Lierokanavien määrä kuitenkin väheni, joka saattoi johtua hiekkaisesta maaperästä, joka ei ole lieroille otollinen ja orgaanisen aineen vähäisestä määrästä maassa. 10 vuoden kokeen aikana nämä maan kasvukunnon puutteet eivät korjaantuneet, joka voi selittää sitä, miksi juuria ei löydetty paljoakaan maaprofiilin syvemmistä kerroksista. Näin ollen kaikkiin tutkimuskysymyksiin ei saatu vastauksia.

Kaavio muokattu ja suomennettu alkuperäisestä tutkimuksesta.

 

Sofia Karjalainen_Luken luomuartikkeli 2 kuva

 Joséphine Peigné, Jean-François Vian, Vincent Payet, Nicolas P.A. Saby, 2018: Soil fertility after 10 years of conservation tillage in organic farming. Soil & Tillage Research 175 (2018) 194-204.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198717301757

Teksti: Sofia Karjalainen

Tiivistelmä on tehty osana Helsingin yliopiston kurssia MAAT-614 Luonnonmukaisen maa- ja elintarviketalouden muut opinnot.

Päivitetty Jukka Rajalan kommenttien pohjalta.