Transcript Årsaker til skadeleg jordpakking og korleis ein kan unngå det

Kva er årsaken til skadeleg
jordpakking og korleis kan
vi komma unna dei?
Hugh Riley, Bioforsk Aust
Jordpakking
(komprimering av jorda ved menneskelig aktivitet)
Den primære årsaken til jordpakking er traktorhjulet!
Økning i jordtetthet under
traktorhjul ved 1, 5, 10 og
15 hjulpasseringer
Andelen av jorda som dekkes av hjulspor ved ulike
arbeidsoperasjoner (en svensk undersøkelse, Håkansson 1984):
Arbeidsoperasjon:
75 hk traktor med
tilpasset redskap
150 hk traktor med
tilpasset redskap
Harving to ganger
53%
39%
Spredning av bløtgjødsel
88%
102%
Minste hjuldekking målt
330%
300%
Største hjuldekking målt
550%
500%
Korndyrking (totalt for året):
Trykkfordeling under hjul
Trykkforplanting under hjul med samme marktrykk:
To dekk med forskjellig last
(>4 tonn og <1 tonn) kan ha
samme trykk i overflaten,
men trykkforplantingen går
dypere nedover ved stor
belastning
Konsekvenser av økt maskintyngde:
Større jordpakking i undergrunnen
Nedsatt dreneringshastighet
Dårligere rotutvikling
Liten mulighet for naturlig utbedring
Maks. anbefalt akselbelastning
= 6 tonn på enkelaksel
og 12 tonn på boggi
Hva er jordas optimale pakkingsgrad?
- Betydning av pakkingsgraden for jordprosesser (Håkansson 2005):
Lav umettet
ledningsevne
i tørr jord gir
dårlig spiring
Høy motstand
i tørr jord
Dårlig
luftveksling
i fuktig jord
Pakkingsgrad = jordtetthet i % av pakking av våt jord ved 200 kPa trykk
Betydning av pakkingsgraden for avling:
Rel. Avling (%)
100
90
80
70
Lettleire
Silt
Mellomleire
60
Et forsøk i Sverige med kontrollert
vannforsyning viste at den optimale
pakkingsgrad er lavere under fuktige
klimaforhold enn i et tørrere klima
(Edling og Fergedal 1972)
50
75
80
85
90
95
100
105
Relativ pakkingsgrad (% av SPG)
Norske forsøk på flere jordarter
tyder på at jorda som regel heller
er for tett enn at den er for løs…
(Riley 1988)
Hvilke faktorer betyr mest for jordpakking?
- Undersøkt i 5-25 cm dybde på leirjord i Sverige (Ljungars 1977):
Aller størst effekt har vanninnholdet i jorda (2-3% økning pr. % vann)
Nest viktig er antall kjøringer (ca. 1% økning pr. kjøring)
Bruk av tvillinghjul reduserer pakking, men opphever ikke den
negative virkningen av kjøring på jord som er for fuktig …
- andre faktorer som har betydning (Ljungars 1977):
Vir
Lufttrykk i dekkene (2-3% økning ved dobling av trykket)
Akseltrykk (økning opp til 3 tonn, deretter forplantning nedover)
Trekkmotstand og kjørehastighet hadde mindre betydning,
men kan være av betydning hvis det oppstår hjulsluring…
En engelsk undersøkelse av hjulsluring (Davies et al.1973):
200
Nedsynking (mm)
Skjærefasthet (g/cm²)
Ved økende hjulsluring
fikk man mer nedsynking
av hjulene og større
skjærefasthet i jorda.
160
120
Det ble også funnet
nedsatt porøsitet og
lavere vannledning…
80
40
0
Ingen
sluring
15%
sluring
30%
sluring
MF 135 (1,7 t akseltrykk)
Ingen
sluring
15%
sluring
30%
sluring
Ford 5000 (3,1 t akseltrykk)
En Kanadisk undersøkelse (Raghaven et al. 1977) viste mest jordpakking ved
20% hjulsluring, som ofte skjer ved jordarbeidingsoperasjoner….
Hva betyr jordpakking for avling?
- Kjøring ved ulik jordfuktighet undersøkt på leirjord på Ås (Marti 1983):
Kontroll uten pakking om våren
1 kjøring hjul-i-hjul på fuktig jord i åtte år,
etterfulgt av 2 ettervirkningsår uten kjøring
4 kjøringer hjul-i-hjul på fuktig jord
1 kjøring hjul-i-hjul på våt jord
4 kjøringer hjul-i-hjul på våt jord
Opp til 100 kg/dekar /år avlingstap
… men ingen varig ettervirkning
Hvor mye betyr vanninnholdet
på kjøretidspunktet for avling?
- Et eksempel fra et forsøk på lettleire (Riley 1983):
Lett traktor
(1 gang)
Tung traktor
(1 gang)
Prosent avlingsendring
0
Våt jord
(25,6 vekt%)
Fuktig jord
(22,5 vekt%)
-30
Det ble kjørt hjul-i-hjul med 2
dagers mellomrom om våren …
Forskjellen i vanninnhold
tilsvarte ca. 6-7 mm vann i
matjorda…
-10
-20
Tung traktor
(3 ganger)
Avlingsendringen er sett i
forhold til et ledd uten kjøring
Pakkingsskaden var tre ganger
større ved første kjøretidspunkt
enn ved det andre tidspunktet…
Hvor mye har jordarten å si for
avlingsnedgang ved jordpakking?
- Middel av forsøk på lettleire og siltjord/siltig lettleire (Riley 1983):
Forsøk 1979-81
Uten kjøring
Kjørt 1 gang lett
500
Kjørt 1 gang tung
Kornavling (kg/daa)
Kjørt 3 ggr. tung
400
Kjøring hjul-i-hjul enten 1 gang
eller 3 ganger, før vanlig våronn
(fuktighet ca. feltkapasitet) ble
sammenlignet med ingen kjøring
Nesten samme % avlingsnedgang
i begge jordartsgrupper….
300
200
Ca. 6-7% ved kjøring 1 gang
Ca. 20% ved kjøring 3 ganger
(altså en kumulativ virkning)
100
0
Lettleire (5 felt)
Silt/Si.leire (4 felt)
Tre gangers dekking med hjulspor forekommer ofte på vendeteiger…
Hva skjer hvis jorda er ulaglig ved såtidspunktet?
Avlingstap etter kjøring v. ulik jordfuktighet
Avlingstap ved jordpakking (%)
35
Store tap ved vanninnhold > FK
Nesodden
Modum
Toten
30
25
y = 0.62x - 41.3
R2 = 0.91
20
Noe tap ved 80-100 % av FK
15
10
5
Lite tap ved < 70 % av FK
0
60
70
80
90
100
110
120
Jordas vanninnhold som % av feltkapasitet
Hva skjer hvis såtiden utsettes inntil jorda er laglig?
Kurve basert på norske såtidsforsøk
100
Relativ avling (%)
95
Nedgang i potensielt avlingsnivå:
(etter Ekeberg 1987)
90
85
80
y=100-ab-ab²
Ekeberg (7)
Lyngstad (35)
Riley (8)
Rønsen & Ekeberg (7)
Stabbetorp (15)
75
70
65
60
0
10
20
30
Antall dage r uts att våronn
40
Norske forsøk med kjøreskader i eng på ulik jord / ulikt klima:
115
Uten kjøring
Lite kjøring
Normal kjøring
Skånsom kjøring
Mye kjøring
110
105
100
95
90
85
Mellomleire
Lettleire
Sandjord
Torvjord
Holt
Vågønes
Fureneset
Ølen
Særheim
Kvithamar
Møystad
Øsaker
80
Ås
Relativ avling (% av normal kjøring)
Virkning av traktorkjøring på engavling (e. Myhr og Njøs, Meld. NLH 1983)
Moldjord
• ‘Normal’ kjøremengde gav avlingsreduksjon overalt, som regel 5-10%
• ‘Mye kjøring’ gjorde alltid skade, men mest på torvjord og moldjord
• ‘Skånsom kjøring’ utbedret situasjonen mest på Vestlandet og i Nord-Norge
Endringer i jordfysiske forhold etter ulik kjøring på eng:
(e. Myhr og Njøs 1983)
Volumfordeling i jorda (e.ulik kjøring i 8 år)
0-5 cm
Mye kjøring
10-15 cm
20-25 cm
0-5 cm
Moldjord
Mye kjøring
Skånsom kjøring
Normal kjøring
Lite kjøring
Uten kjøring
Skånsom kjøring
Normal kjøring
Lite kjøring
Uten kjøring
10-15 cm
Mye kjøring
20-25 cm
Mineraljord
Leirjord
Morenejord
Moldjord
Skjærefasthet (middel av 8 år)
0-5 cm
10-15 cm
Skånsom kjøring
Normal kjøring
Lite kjøring
Uten kjøring
20-25 cm
0
20
40
60
kPa
80
100
120
0
20
Volumprosent
40
60
Jord
80
Vann
100
Luft
• Kjøring økte skjærefasthet, spesielt mye på leirjord – gir stor motstand
• Kjøring reduserte luftfylt porevolum omtrent likt på mineraljord og moldjord
Kjøreskader i eng på ulike jordarter:
Kjøreskader i eng på Vestlandet (e. Tveitnes og Njøs 1974)
1200
2.slått
1.slått
kg høy pr. dekar
1000
800
600
400
200
0
Upakka
Pakka
Moldrik lettleire
Upakka
Pakka
Upakka
Moldjord
Pakka
Torvjord
11-15 % avlingstap etter kjøring vår og høst, størst relativt tap ved 2.slått
Jordas luftkapasitet målt på 2 av feltene:
Moldrik lettleire: 15 % uten kjøring 12 % med kjøring
Moldjord: 19 % uten kjøring 12 % med kjøring
Kjøreskader i eng hos ulike grasarter og sorter:
Kjøreskader i eng på Østlandet (e. Mosland 1985)
Prosent avlingstap e.kjøring
25
1. slått
2. slått
3. slått
Sum
20
15
10
5
Hundegras
Engsvingel
Timotei
Løfar
Manchar
Bodin
Grindstad
Løten
Salten
Apelsvoll
Hattfjelldal
0
Bladfaks
Små avlingstap ved 1. slått, til dels store tap ved 2. og 3.slått
Relativt små variasjoner mellom arter og sorter…
Jordfysiske forhold målt på 7 av feltene:
Relativ pakkingsgrad: 87% uten kjøring 91% med kjøring
Luftkapasitet:
16% uten kjøring 13 % med kjøring
Luftpermeabilitet: 14 µm² uten kjøring 9 µm² med kjøring
Hvordan unngå jordpakkingskader:
(Håkansson 1984)
 God drenering (gir rask opptørking av jorda)
 Riktig tidspunkt for jordarbeiding og høsting
 Begrenset akseltrykk, dobbeltmontasje, lavt lufttrykk osv.
 Firehjulsdrift gir god utnyttelse av traktorens tyngde til trekkraft
God maskinkapasitet gir større fleksibilitet mht. tidspunkt
Kalking og bruk av husdyrgjødsel gir bedre jordstruktur
Riktig gjødsling gir best effekt av planterøtter på jordstruktur
 Noen vekster gir mindre pakkingsskader pga. større opptørking
(gras<høstkorn<vårkorn<potet<grønnsaker)
Pløying hjelper mot pakkingsskader i matjorda, men ikke dypere
Grubbing kan hjelpe, men langt fra alltid, og kan også skade
Et Skotsk forsøk sammenliknet tre kjøreregimer i eng ved
ulikt marktrykk over fire år (e. Douglas et al. 1992):
Noen opplysninger om forsøket:
Lettleire med 5% mold, ufullstendig naturlig dreneringsgrad, 870 mm nedbør
Tre forsøksledd: Z: helt uten kjøring, R: redusert marktrykk og K: konvensjonelt
R: 4,1 tonn traktor, 40 / 30 kPa dekktrykk foran / bak, 0,16 / 0,44 m² kontaktareal
K: 4,2 tonn traktor, 280 / 160 kPa d.trykk foran / bak, 0,05 / 0,12 m² kontaktareal
Betydelig redusert dekktrykk og økt kontaktreal også på øvrig redskap brukt i R-leddet
 Redusert marktrykk gav 15% større ts.avling og 26% mer protein enn K-leddet.
I forhold til Z-leddet var avlingstapet bare 1 %, men proteinavlingen var 6% mindre
prof. Trond Børresen, Ås
Frost er en viktig faktor for dannelse av god
jordstruktur i det øvre jordlag, men telen går
sjelden dypere enn 50 cm på dyrka jord, selv i
innlandsstrøk:
Teledybder ved Nes på Hedmark 1961-2010
0,0
-0,1
-0,2
Teledybde (m)
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
Middel 1960-2010
-0,7
minus 1 std.avv.
-0,8
pluss 1 std.avv.
-0,9
Min. (1980/81)
Maks. (1995/96)
-1,0
1. okt.
1. nov.
2. des.
2. jan.
2. feb.
5. mar.
5. apr.
6. mai.
Djup grubbing eller jordløsning for å bøte på
jordpakking – er det løsningen?
Arbeidsmåten til grubbetinder:
Kritisk dybde avhenger av:
 Jordfuktighet
 Jordfasthet i det øvre sjiktet
Kritisk dybde kan økes ved:
Pløying eller harving før grubbing
 Sette harvetinder foran grubbetindene
 Endre vinkelen på tinden (forover)
 Sette vinger på grubbespissen
Ulemper ved grubbing:
 Stort trekkraftbehov og kostbart å utføre
 Fare for at jordpakking kan forverres ved feilaktig bruk
 Svært mange forsøk i flere land har vist liten eller ingen avlingsgevinst
Alternativ jordløsning lansert på 80-tallet:
’Howard Paraplow’
Hensikten:
 Effektiv jordløsning
uten å ta opp klump
 Ta vare på strukturen
i jordoverflaten
Konklusjon:
Kverneland grubber og Paraplow i Solør (siltjord)
Trykkmotstand i jorda etter av grubbing med ’Kverneland’
og etter løsning med ’Paraplow’ på siltjord (kilde: Riley 1986)
Dybde
cm
Kontroll
(ubehandlet)
Med grubbing
Med løsning
Motstand målt om høsten
Motstand målt neste forsommer
En annen jordløsner som vi testet på 80-tallet
Fra salgsbrosjyren:
• Gir bedre jordstruktur
• Bryter kompakte sjikt
• Redusert trekkraft
• Gjenskaper normal luftog vannføring i jord
Relativ kornavling etter grubbing med MAC,
sammenliknet med pløying, i et forsøk med
jordpakking om høsten på lettleire (Kise):
Konklusjon:
 Grubbing og pløying
omtrent like effektive
mot pakkingsskader
 Grubbing i tillegg til
pløying gav bare litt
tilleggssvirkning
10 forsøk med MAC i Norge:
 7 på lettleire, 3 på siltjord
 3 gav sikker meravling
 1 gav avlingsnedgang
 6 gav ingen avlingsutslag
Institutt for plante- og miljøvitenskap
Varigheten av jordpakking på ei leirjord
5 år
10 år
Mer enn 10 år
Eller varig ?
28
Foto: L.T. Strand
www.umb.no
Poresystemet i 20-40 cm dybde på upakket og
pakket jord i Skåne 14 år etter pakking
Digitized pictures created from Computer Aided Tomography (CT-scans) by Dorthe Wildenschild.
Trond Børresen
Poresystemet i 50 cm dybde på upakket og
pakket leirjord, Jokkionen, Finland 29 år etter
pakking
Digitized pictures created from Computer Aided Tomography (CT-scans) by Dorthe Wildenschild.
Trond Børresen
Per Schjønning
Skader på plantene: Ribber og ringtrykk
0-20 cm, plogsjikt: Ringtrykk
Rotvekst
Meitmarkaktivitet
Luftskifte
Drenering av vann
>50 cm: Overveiende hjullast
Skader stort sett
permanente
20-50 cm: Ringtrykk og hjullast
Valg av utstyr for å unngå jordpakking:
Beslutningsstøttesystem “Terranimo” (utviklet bla. i Danmark)
Mål: unngå stress > 50 kPa under 50 cm
Målt relativ deformation (-)
Hvor stort trykk tåler jorda
undergrunnsjorda? (etter Per Schjønning, Danmark)
50-50 kravet:
Kjøring på dyrka jord
skal tilrettelegges slik
at 50 kPa (0.5 bar) ikke når
ned under 50 cm dybde
Målt vertikal stress (kPa)
Norwegian University of Life Sciences
37
Tittel på presentasjon
Dybde, d50, for 50 kPa
Terranimo beregner
trykkbelastning
under et
landbruksdekk på
ulike jordarter med
ulike vanninnhold
Norwegian University of Life Sciences
39
Kraften i et punkt i jordprofilet er summen
av en rekke delkrefter (etter Schjønning)
Hvis trykket i anleggsflaten er likt, får vi
i en gitt dybde en kraft, som øker
proporsjonalt med anleggsflatens
størrelse og med jordfuktigheten
Per Schjønning
d50 - kombinationer af hjullast og dæktryk
4.0
Dæktryk (bar)
3.5
3.0
Anvendt dæktryk
50 kPa i 80 cm dybde
50 kPa i 70 cm dybde
50 kPa i 60 cm dybde
50 kPa i 50 cm dybde
50 kPa i 40 cm dybde
d50 ~ 87 cm
2.5
2.0
1.5
Anbefalet dæktryk
d50 ~ 75 cm
1.0
0.5
1Forårsvåd
2
3
jord:
4
5max 3½
6 tons
7
hjullast
Større last kræver
bælter
Hjullast
(ton)
8
Trykk under ulike dekk med
ulik belastning (Schjønning)
6.1 tonn hjullast
0.71 m2 bæreflate
kg/cm2
Dvs 0.87
i bæreflata
1 bar dekktrykk
Tittel på presentasjon
2.9 tonn hjullast
0.33 m2 bæreflate
Dvs 0.88 kg/cm2
i bæreflata
1.4 bar dekktrykk
Norwegian University of Life Sciences
42
Per Schjønning
0
50
100
150
200
250
0
50
100
150
200
250
Målt tryk (stress)
under hjul i marken
kPa
800/50R34
6.1 tons, 0.71 m2
0.87 kg/cm2; 1 bar
560/45R22.5
2.9 tons, 0.33 m2
0.88 kg/cm2; 1.4 bar
0.3
0.3
200
150
0.4
0.4
50
150
50
200
100
0.5
100
Dybde (m)
Dybde (m)
0.5
150
0.6
100
0.7
50
50
50
0.6
Dybde for
50 kPa
0.7
(0.5 bar)
0.8
0.8
0.9
0.9
-0.4
-0.2
0.0
0.2
på tværs af kørespor (m)
0
0.4
-0.2
0.0
0.2
på tværs af kørespor (m)
0.4
Terranimo på norsk
kommer snart…
http://www.soilcompaction.eu
http://www.soilcompaction.dk
Prof. Trond Børresen
Norwegian University of Life Sciences
44