Innføringskurs- Klimasmart landbruk (30 og 31 august 2017) Jordpakking. Jordstruktur. Drenering Trond Børresen 1, Hugh Riley, 2 Till Seehusen 2,

Transkript

1 Innføringskurs- Klimasmart landbruk (30 og 31 august 2017) Jordpakking. Jordstruktur. Drenering Trond Børresen 1, Hugh Riley, 2 Till Seehusen 2, Johannes Deelstra 2, Lillian Øygarden 2 1: NMBU 2: NIBIO

2 AREAL- JORD - MAT- MILJØ Tilgjengelig areal, arealbruk - jordkvalitet - Avling - Miljøeffekter - til vann- til luft

3 Dette foredraget om de jordfysiske forhold FAO: Soil- your silent ally. Ligger nøkkelen til økte avlinger gjemt i jorda? Også for klimagasser? Jordfysiske forhold- kjørbarhet, laglighet for jordarbeiding, jordpakking Rot utvikling- - nødvendig for plantevekst - Utnyttelse av næringsstoffer - Opptak av vann Jord kjemiske forhold- tilgjengelige næringsstoffer og opptak i planter Miljøforhold Tap av klimagasser-jordmikroorganismer Avrenning, næringstofftap, erosjon

4 Betydning av JORD for «KLIMA» * Tilgjengelige areal (mat, energi, kulturlandskap, biologisk mangfold mm) Arealbruk og avlingsnivå (utnyttelse av avlingspotensiale, intensivering), påvirker behov for nydyrking. Produksjonsnivå- befolkningsendringer Jordkvalitet og prosesser i jord påvirker avlingsmuligheter. Rotutvikling Jordtyper- ulike egenskaper!! Behov for økt jordkunnskap- bruke tilgjengelige egnethetskart. Dyrkingsklassekart. Jordtyper- ulikt dreneringsbehov, ulik risiko for jordpakking, laglighetsfaktor Endringer i klima, varmere og våtere, vanskeligere å komme ut på jordet til rett tid (såing, høsting, jordarbeiding). Større behov for tilpasninger knyttet til de ulike jordtyper. Jordkvalitet. Egnethet for ulike kulturer Ap Planert jord Umbrisol B w Cambisol Ap Bx Bw Bg 2Cg

5 God jordstruktur gjør jorda mer robust for å takle endringer i klima. Jordstruktur: fast materiale og porer av forskjellig størrelse Poresammensetningen avgjørende for luft og - vanntransport gjennom jorda De store porene (10-> 50 µm) har stor betydning for plantevekst: Drenering Lufttilførsel, gassutveksling Rotutvikling Næringstransport Biologisk aktivitet i jorda De middels store porene (0,2-10 µm) viktig for jordas evne til å lagre vann: Vannlagringsevne er særlig viktig i tørre perioder og for å sikre plantenes vann og næringsforsyning Aggregat Store porer Små porer 5

6 Jordpakking Jordpakking skjer når trykket på jorda er større enn jordas bæreevne og belastingen gir en varig skade Fast mineralsk materiale i jorda kan ikke komprimeres Volumreduksjon skjer derfor i porevolumet Ved økende pakketrykk er det de største porene som tettes først Dette resulterer ofte i alvorlige og langvarige strukturskader 10 15% reduksjon i porevolumet kan øke motstanden i jorda med faktor 4 Jordstruktur og jordpakking hvilke utfordringer vil et endret klima gi oss? T. Seehusen NIBIO 6

7 Jordpakking har ulike alvorlige konsekvenser som kan forsterke hverandre: Rotutvikling mekanisk begrenset Forminsket næringsopptak og dårlig gjødselutnyttelse Økt trekkraftbehov Redusert lønnsomhet Luftforsyning og gassutveksling betydelig redusert (redusert luftvolum ) Rotskader Svake kulturplanter (Ugras -/ Soppkonkurranse) Mulighet til gjødselomdannelse (nitrifikasjon) redusert «Redusert nitrogeneffektivitet» Fare for utslipp av klimagass (lystgass N 2 O, Metan CH 4 ) Redusert vannledningsevne, infiltrasjon Overflateavrenning - erosjon Redusert jordfruktbarhet og avlingspotensiale Uønsket miljøbelastning av vassdrag Vassmettet jord er ikke laglig for jordarbeiding Oppvarming skjer saktere / forkortet vekstperiode Poresystemet i 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. Slide fra Trond Børresen, NMBU 25 % redusert avling Redusert gjødselutnyttelse og redusert nitrogeneffektivitet pga. økt denitrifikasjon - opp til 35 % av nitrogenet tapes Skader dypere enn 50 cm-varige. (0,5 bar trykk i 50 cm dybde) Jordstruktur og jordpakking hvilke utfordringer vil et endret klima gi oss? T. Seehusen NIBIO 7

8 Tiltak mot jordpakking Jo fuktigere jorda er, desto større er faren for pakkeskader Derfor må kjøring på fuktig åker absolutt unngås Bæreevnen er svakest hvis jorda er fuktig Belastningen må reduseres Ved for tidlig bearbeiding ødelegger man jordstrukturen Negative avlingseffekter kan overskygge den eventuelle gevinsten av en forlenget vekstperiode Redusert jordarbeidsintensitet (redusert jordarbeiding) Bedre porekontinuitet bedre infiltrasjon Økt stabilitet (aggregater) i det øverste jordlaget Halm på overflaten- reduserer erosjon Hvordan redusere risiko for jordpakking? Norsk versjon Dersom kjøring på fuktig jord absolutt ikke kan unngås: Planlegg nøye, så lite kjøring som mulig Unngå kjøring på de fuktigste plassene Lavt lufttrykk, brede dekk (tvilling) Redusert vekt på utstyr (frontballast lastekapasitet) Redusert arbeidsdybde, reduser sluring Redusere lastekapasiteten på treskeren eller transportutstyret Tommelfingerregel < 6t per akse Flere gangers kjøring med en liten traktor kan gi like stor skade som engangskjøring med en stor maskin. Ofte første overkjøring som gir størst skade Pågående forskning- mulig å løsne pakket jord- mulige tiltak. Andre tiltak: lettere maskiner, roboter, teknologiske muligheter 8

9 Terranimo kan brukes for å planlegg driften bedre både med hensyn til maskininvesteringer og valg av tidspunkt for kjøring. Tung gjødselvogn, fuktig stiv leire Hva skjer ved kjøring på våt, fuktig eller tørr jord? Valg av utstyr for å unngå jordpakking Valg av dekk, lufttrykk Skifteplanlegging. Google Maps Terranimo jordsmonnskart Laglighet for jordarbeiding (Trond Børresen, Matieu Lamande, mfl) NMBU,NIBIO, Århus Universitet

10 Tung gjødselvogn, våt stiv leire

11 Tung gjødselvogn, tørr stiv leire

12 VÅTE forhold. RØTTER Drenering- Tilpasning Kan vi drenere oss ut av våte forhold? Behov flere tilpasningsstrategier Dårlig drenering - redusert luftvolum- økt risiko lystgasstap - Tapet avhengig av dreneringsgrad (helt vannmettet gir N 2 ) - Redusert plantevekst/avling- behov for robuste sorter. - Redusert avling- tap av N til luft og vann (Foto; Tove Sundgren, NMBU, Agropro)

13 8-Apr 22-Apr 6-May 20-May 3-Jun 17-Jun 1-Jul 15-Jul 29-Jul 12-Aug 26-Aug Cumulative N 2 O -N (kg ha -1 ) Kumulativ N 2 O emisjon Lystdren Dreneringstilstand PD - poorly drained ID - Insufficient drained MD - Moderate drained MD ID PD Tidspunkt for nedbørepisoder Vanninnhold i jorda Tidspunkt gjødsling Pågående forsøk korte tidsserier 0

14 Målinger på Øvre Time kombinert grunnvann og grøfteavrenning Ekstreme mengder med nedbør Normal; 148 mm. Nov. 2012; 243 ved Time og 312 mm ved Særheim Både grunnvannet og grøfteavrenningen ble registrert Kvithamardagen

15 Noen resultater Meget hurtige endringer i både grunnvannsnivå og grøfteavrenningen. Sammenhengen mellom grunnvannsnivå og grøfteavrenningen (døgn verdier) Presenterer dette noe som likner på Hooghoudt s likning Med hovedsakelig strømning mot grøfter over grøftenivået?

16 Synkehastighet grunnvann, Øvre Time field Halveringstid; hvor lang tid tar det for å få grunnvannet ned til halvparten av startverdien eller h t = 0.5 x h o start end length half time water level (hrs) (hrs) start end α 1 α 2 h 0, 1 ho, Nov Nov Aug Aug Nov Nov Dec Dec

17 halveringstid Halveringstid grøfteavrenning, resultater Øvre Time Øvre Time, small field scale catchment 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Vannføring ved start recession periode Halveringstid (timer) antall avr episoder 150 gjennomsnitt 10 maks 62 min Kvithamardagen

18 Synkehastighet grøfteavrenning, Resultater Vandsemb halveringstid Vandsemb, small field scale catchment ,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Vannføring ved start recession periode Halveringstid Antall avr. epi 131 gjennomsnitt 11 maksimum 25 minimum Kvithamardagen

19 Mer nedbør: hva kan, må eller skal vi gjøre? Mer nedbør med ofte høy intensitet Er nedbørintensitet > jorda s infiltrasjonsevne overflate avrenning, erosjon og P tap (tiltak mot overflateavrenning/erosjon) Nedbør over lengre perioder Metning nedenfra som fører til overflateavrenning Vi må legge grøftene tettere på hverandre/øke kapasiteten, eller må vi dette (?) Legge en grøft mellom dagens grøfter? Når vi har drenert bort det drenerbare vannet (pf = 0 2) må vi vente til et matrikspot h m = -200 til -300 cm før vi kan/bør starte jordarbeiding Figuren viser effekten av endring grøfteavstand synkehastighet/halveringstid (Hugh Riley, (Nibio rapp 112, 2016). The percentage amount of topsoil moisture, relative to that held at field capacity, is used as a criterion for trafficability. Literature suggests that suitable values lie in the region of 70-95%. ) Jordas vanninnhold i % av feltkapasitet.

20 AVLINGSTAP VED JORDPAKKING KONTRA TAP VED UTSATT SÅTID KONSEKVENSER FOR OPTIMAL MASKINKAPASITET Hugh Riley Agropro sluttseminar

21 Avlingstap ved jordpakking (%) Hva betyr utsatt såtid? og hva betyr jordpakking? Korn Gras Ikke tap ved såing før 20. april 5% tap ved såing ca. 5. mai 40% tap ved såing 30. mai Avlingssvikt ved såing> 24. juni (Kurve foreslått av Ekeberg 1987) Jordas vanninnhold som % av feltkapasitet Ikke tap ved jordarbeiding <70% av FK 4-7% tap ved jordarbeiding 80-85% av FK 10-15% tap ved jordarbeiding 90-95% av FK >20% tap ved jordarbeiding >100% av FK (Kurve basert på forsøksresultat av Marti 1983, Riley 1983 og Riley mfl. 2014)

22 Kombinasjonen av såtid og kjøring ved ulikt jordfuktighet: Prosent av potensiell avling som oppnås ved ulik såtid og jordfuktighet (% av FK) Jordfuktighet før 21. april 30. april 14. mai 30. mai 70 % av FK % av FK % av FK % av FK % av FK % av FK

23 Prosent av feltkapasitet Prosent av feltkapasitet Prosent av feltkapasitet Gjennomsnittlig vanninnhold i jorda (% av FK) utover våren på ulike jordarter i tre kornregioner ( ): 100 Sør-Østlandet 100 Nord-Østlandet 100 Midt-Norge Leirjord/silt 70 Lettleire Siltig sand Sandjord Døgnnr (75=16. mars 125=5. mai 175=24. juni) Leirjord/silt 70 Lettleire Siltig sand Sandjord Døgnnr (75=16. mars 125=5. mai 175=24. juni) Leirjord/silt 70 Lettleire Siltig sand Sandjord Døgnnr (75=16. mars 125=5. mai 175=24.juni) 1. mai ca % av FK 1. mai ca % av FK 1. mai ca % av FK

24 Gjennomsnittlig antall dager fra 16.mars til 31. mai hvor jordas vanninnhold er lavere enn 90% av feltkapasitet: Sør-Østlandet Nord-Østlandet Midt-Norge Sandjord Siltig sand Lettleire Leirjord/silt Innenfor jordarter er det like stor variasjon mellom regioner, som mellom jordarter innenfor samme region

25 % av potensiell avling % av potensiell avling % av potensiell avling Hvor stor snittavling får man ved ulik våronnkapasitet (daa pr. dag)? SANDJORD Sør-Østlandet 25 dekar pr.dag 37,5 dekar pr.dag 50 dekar pr.dag 75 dekar pr.dag Nord-Østlandet Midt-Norge Kornareal (dekar) Kornareal (dekar) Kornareal (dekar) På Sør-Østlandet er det liten effekt av større våronnkapasitet enn ca. 35 daa/dag. På Nord-Østlandet ser 50 daa/dag ut til å være tilstrekkelig, selv på større kornareal. I Midt-Norge er det større sjanse for tap ved for lav våronnkapasitet

26 % av potensiell avling % av potensiell avling % av potensiell avling Hvor stor snittavling får man ved ulik våronnkapasitet (daa pr. dag)? LEIRJORD/SILTJORD Sør-Østlandet 25 dekar pr.dag 37,5 dekar pr.dag 50 dekar pr.dag 75 dekar pr.dag Nord-Østlandet Midt-Norge Kornareal (dekar) Kornareal (dekar) Kornareal (dekar) På Sør-Østlandet er 50 daa/dag trolig nok på areal opp til ca. 500 dekar, men på Nord- Østlandet rekker dette bare til ca. 300 dekar. Ved større areal trengs 75 daa/dag. I Midt-Norge er det behov for stor våronnkapasitet, selv på relativt små kornareal.

27 Nitrogen i restavlinger Landbruk og klimaendringer-rapport fra arbeidsgruppe.pdf Fagnotat til rapporten Landbruk og klimaendringer.pdf