Maaperän muokkaustekniikoiden vaikutus maaperään

Maaperän hedelmällisyyden ongelmat, kuten muokkauksesta aiheutuneet tai maaperän rakenteesta johtuvat rasitteet ovat maataloudessa hankalia ratkottavia. Tämän takia Euroopan luomuviljelijät ovat osoittaneet kiinnostusta maaperää säästävää viljelytapaa, eli kevytmuokkausta tai vähennettyä muokkausta kohtaan. Tällä tarkoitetaan esimerkiksi kynnön korvaamista sänkimuokkauksella tai pelkkää 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 mikro-organismien määrää, aktiivisuutta sekä monimuotoisuutta ylemmissä kerroksissa, jota tämäkin tutkimus tarkasteli.

Maanmuokkaustekniikoiden vertailua

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on arvioida miten luomutuotannossa maanmuokkaustekniikka parantaa maaperän hedelmällisyyttä, vehnänjuurtumista sekä tuottoa pitkällä aikavälillä. Tutkimusta tehtiin reilun kymmenen vuoden ajan kenttäkokeina, vuosien 2004 ja 2015 välisenä aikana Kaakkois-Ranskassa.

Tutkimuksen kolme tutkimuskysymystä olivat:

·        Lisääkö kevytmuokkaus luomumaatalouteen yhdistettynä ravinteita ja maaperän hiilikonsentraatiota sekä kastelieropopulaatioiden määrää?

·        Korjaako biologinen huokoisuus kevytmuokkauksessa maaperän tiivistymistä yhtä hyvin tai jopa paremmin kuin mekaaninen huokoisuuden luonti kynnön avulla?

·        Vaikuttaako kevytmuokkaus maaperän hedelmällisyyteen ja juuren kehitykseen sekä satomäärään?

Koejärjestelyt

Tutkimuksessa 1,5 hehtaarin kokoinen ala sisälsi 12 toisistaan erillään olevaa koeruutua. Kokeellinen tutkimus suoritettiin neljällä eri maanmuokkausmenetelmällä, jota jokaista toistettiin kolmella koeruudulla vuosittain. Tutkimuksessa tarkasteltiin kevytmuokkauksen vaihtoehtoja eri muokkaussyvyyksillä 5-7 cm syvyydestä aina 15 cm:iin ja tavanomaisen muokkauksen perinteistä kyntöä 30 cm:iin asti sekä kääntöaurausta 18 cm syvyyteen ilman kuorimurskainta. Kyntökäsittelyt tehtiin eri ruuduille eri syvyyksiin.

Viljelykierto järjestettiin siten, että ensin viljeltiin maissia, tämän jälkeen palkokasveja, jotka sitovat ilmakehästä typpeä maaperään ja sitten vehnää sekä viimeiseksi palkokasveista typpeä sitovaa soijaa. Maissille palkokasvit ovat hyviä esikasveja, koska maissi tarvitsee typpeä kasvaakseen. Typpeä sitovilla kasveilla voidaan myös korvata ostotyppi sekä vähentää viljelijän työmäärää. Sinimailasta käytettiin esikasvina kolmen vuoden ajan ennen maissia kylvöä ja kokeen aloittamista. Maaperä-, rikkakasvi- sekä satomittaukset tehtiin kymmenen vuoden kokeen jälkeen vuonna 2014 ja 2015 toisen viljelykierron lopussa.

Maanmuokkaustekniikoiden vertailun havainnoimiseksi tutkittiin maaperän hedelmällisyyttä, fysikaalisia ominaisuuksia (maaperän vedenpidätyskykyä, maaperäprofiilia, kemiallista koostumusta orgaanisen hiilen määrää, kokonaistyppeä ja käytettävissä olevan fosforin määrää), bioottisia eli elollisia ominaisuuksia, kuten kastelierojen kokonaismäärää, tiheyttä sekä monimuotoisuutta. Lisäksi mitattiin maaperän hedelmällisyyden vaikutuksia vehnän juuristoihin sekä viljelykasvin kasvuun 10 vuoden kuluttua.

Kevytmuokkauksen tuloksista

Kevytmuokkauksella oli positiivisia vaikutuksia maaperän kemiallisiin ominaisuuksiin ylemmissä kerroksissa ja se lisäsi vehnän biomassaa muokkaussyvyydellä. Ylemmissä kerroksissa orgaanisen hiilen ja ravinteiden määrä kerrostui kevytmuokkauksella 0-5 senttimetrin syvyyteen. Tässä syvyydessä oli myös parempi juuritiheys. Tilastollisesti arvioiden pintakerroksen orgaaninen hiili oli merkittävästi koreampi vuonna 2015 hyvin pintapuolisessa muokkauksessa kuin muissa muokkaustavoissa. Kuitenkaan vehnän satotuotossa ei ollut eroa käsittelyjen välillä. Maaperän fysikaaliset ja biologiset ominaisuudet eivät merkittävästi parantuneet 10 vuoden aikana, mikä saattaa johtua kokeessa käytetystä vain kahden viljelykierron määrästä tai hiekkaisesta maaperästä, joka on herkkä maaperän tiivistymiselle ja epäedullinen kastelierojen populaation kehitykselle.

Muokkaustapojen vaikutuksia

Ylemmissä maakerroksen maaperässä oli parempi rakenne esimerkiksi maaperän huokoisuuden kannalta 0-5cm syvyydellä verrattuna kynnettyyn vertailukohteeseen. Esimerkiksi tavallisella muokkauksella orgaanisen hiilen määrä oli 27 prosenttia pienempi vuonna 2015 kuin vuonna 2005. Lisäksi havaittiin korkeampaa juuritiheyttä verrattuna tavallisen kynnön aikaansaamiin tuloksiin. Toisaalta syvemmällä maaperässä maata säästävällä viljelytavalla tapahtui maaperän tiivistymistä, joka saattaa olla haittatekijä juurten syvälle juurtumiselle.

Tuloksia tutkimuksessa saatiin maaperän rakenteen muutoksista kevyiden muokkaustapojen osalta. Tutkijat odottivat kastelierojen määrän sekä lierokanavien määrän kasvua, joka maaperässä on aina hyvä asia sen rakenteen kannalta. Lierokanavien määrä kuitenkin väheni, joka saattoi johtua hiekkaisesta maaperästä, joka ei kastelieroille ole otollinen ja orgaanisen aineen vähäisestä määrästä maaperässä. 10 vuoden kokeen aikana maaperä ei ollut tasaantunut, joka voi selittää sitä, miksi juuria ei löydetty paljoakaan jokaisesta osasta maaprofiilia. 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.