«Jorda som dyrkingsmedium: Bruksegenskaper, jordstruktur, jordpakking og tiltak for å motvirke jordpakking»

Transkript

1 «Jorda som dyrkingsmedium: Bruksegenskaper, jordstruktur, jordpakking og tiltak for å motvirke jordpakking» Del 1 Trond Børresen Norges miljø- og biovitenskaplige universitet 2017

2 Jorda som dyrkingsmedium

3 OPPBYGGING AV JORDA JORDAS BESTANDSDELER LUFT VANN PORER ORGANISK MATERIALE MINERAL MATERIALE GRUS > 2mm SAND 2-0,06 mm SILT 0, mm LEIR < 0,002 mm

4 JORDART

5 SAND 100 ganger forstørret

6 SAND 2000 ganger forstørret

7 SILT 100 ganger forstørret

8 SILT 2000 ganger forstørret

9 LEIRE 100 ganger forstørret

10 LEIRE 550 ganger forstørret

11 LEIRE 2000 ganger forstørret

12 Spesifikk overflate Summen av enkelt partiklers overflate pr volum eller vektenhet 1 cm (1cm * 1cm) * 6 1cm * 1cm * 1cm = 6 cm 2 /cm 3 1 cm 1 cm (1mm * 1mm) * 6 1mm * 1mm * 1mm = 6 mm 2 /mm små terninger i den store dvs: 1000 * 6 mm 2 /mm 3 = mm 2 /mm 3 = 60 cm 2 /cm 3

13 Spesifikk overflate har betydning for : Evnen til å holde på vann Evnen til å holde på næring Kationbyttekapasiteten Svelling og krymping Plastisitet Kohesjon Fasthet

14 Spesifikk overflate for ulike jordarter Sand: < 1m 2 /g Silt 5-20 Sandig lettleire Lettleire Siltig lettleire Siltig mellomleire Stiv leire Kaolinitt Illitt Smektitt Organisk materiale: 800

15 Laglighet (konsistens) i ulike jordarter ved ulikt vanninnhold (etter Njøs) Stiv leire Middels stiv leire FAST PLASTISK FLYTENDE Silt Sand SMULD- RENDE

16 Når er jorda plastisk og når er den smuldrende Nedere plastisitetsgrense (PG) er definert som det vanninnholdet når jord begynner å oppføre seg som et plastisk materiale Krympegrense er definert som det vanninnhold der det ikke forekommer ytterligere reduksjon i jordvolumet selv om uttørkingen fortsetter

17 Nedere plastisitetsgrense Vanninnholdet (%) i jorda når en utrullet tråd av jorda sprekker opp når tråden er 3 mm tykk

18 Hva mener vi med jordstruktur Struktur konstruksjon Hva er god og dårlig jordstruktur? Kan ikke måles med et instrument Bedømmes visuelt Hvordan vil plantene helst ha det Vann Luft Varme Næring Jordstrukturen er dynamisk

19 Aggregatdannelse

20 Aggregater arrangement av jord partikler

21 JORDSTRUKTUR I ET PROFIL

22 Virkning av eng, husdyrgjødsel (FYM) og halm på C-innholdet i leirjord på Ås (Uhlen 1991) C øker med 2 år eng og 1 år korn+fym, og stabil uten FYM C liten nedgang med 1 år eng og 2 år korn, men mindre med FYM C avtar under ensidig korn selv om halmen føres tilbake

23 Hvor blir det av vannet som kommer som nedbør Intersepsjon Nedbør Evapotranspirasjon Infiltrasjon Overflateavrenning Vannlager Perkolasjon Markvann Drenering Grunnvann

24 Vannmolekylet Dipol par av separerte ladninger Polært molekyl senter for + og i en binding er adskilt H-binding mellom vann-molekyl

25 Kapillær- og adsorbsjonskrefter = matrikskrefter Adsorbsjon Dipol Vannmolekyl tiltrekkes mot overflate i røret H-bindinger videre ut i væska Vann trekkes oppover i glassrøret inntil stigekreftene er lik vekten av vannsøylen (gravitasjonskreftene) Kapillæritet Porene og partikkeloverflatene i jorda er årsak til jordas matriksgkrefter eller jordas evne til å binde vann

26 Porestørrelser og kapillær stigning h: kapillær stigehøyde r: radius i kapillærrør h kan brukes som uttrykk for matrikspotensialet 2 x r = d bruker vi som ekvivalent porestørrelse

27 Binding av vann i jord Mettet: Alle porer fylt med vann Feltkapasitet: Likevekt mellom gravitasjonskrefter og matrikskrefter. De største porene er fylt med luft. Visnegrense: Plantene dør pga vannmangel. Vannet er absorbert på partikkeloverflatene

28 Hvor mye vann jord kan lagre avhenger av porestørrelser og spesifikk overflate Store porer Små porer Institutt for plante- og miljøvitenskap 37

29 Jordas vannlager som funksjon av kornstørrelse LUFT Nyttbart vann (pf2) (pf4,2) Ikke nyttbart vann

30 Mettet vanntransport og drenering er avhengig av det drenerbare porevolumet Jordarbeiding i et varmere og våtere klima

31 Mettet vannledningsevne Økende andel grove porer økende Ks Vannstrøm gjennom ei pore med diameter 1 mm tilsvarer vannstrømmen gjennom porer med diameter 0,1 mm. Selv om det trengs bare 100 porer med diameter 0,1 mm for å få samme strømningsareal (V/At proporsjonal med poreradius opphøyd i 4.) Sand > silt > leir ( ca 100 : 10 : 1 cm/time) Ks i leirjord avhenger også sterkt av struktur Dårlig struktur lav Ks Mettet vannledningsevne er spesielt viktig ved drenering av jorda dvs borttransport av vann ved store nedbørsmengder eller stor snøsmelting

32 Tre stadier av fordamping fra jordoverflata 41 A: Høy fordamping gir rask uttørking av overflata som igjen fører til at fordampingen faller raskt fordi vanntransporten gjennom det tørre sjiktet går veldig seint. B: Fordampingen foregår ikke så raskt, men over lengre tid før det øverste sjiktetet er så tørr at fordampingen begynner å falle. Det totale vanntapet kan bli større enn i A. C: Lav over en lang periode. Totalt vanntap kan overstige A og B.

33 42 Fordamping av vann fra jord i forhold til størrelsen på aggregatene

34 LUFT I JORDA Atmosfære O Jordoverflate Jord Mikroorganismer CO 2

35 Nødvendig luftvolum i jorda (Kopesky ref Giesecke, 1932) Gras 6-10 vol% luft Hvete Havre Bygg Sukkerbete 10-20

36 JORDARBEIDING OM VÅREN KAN GI RASKERE OPPVARMING

37 BRUKSEGENSKAPER FOR ULIKE JORDARTER Stor lagringsevne for nyttbart vann Stor lagringsevne for næring God luftveksling Stabil struktur ORGANISK MATERIALE Liten lagringsevne for vann Liten lagringsevne for næring God luftveksling Rask varm Selvdrenert Stor lagringsevne for næring Middels lagringsevne for nyttbart vann Usikker luftveksling Må dreneres Plastisk LEIRE Stor lagringsevne for nyttbart vann Liten lagringsevne for næring Dårlig luftveksling Kald Må dreneres Ustabil struktur

38 Jord - et komplekst økologisk system Rotvekst Jordorganismer Transport av vann Lagring av vann Luft ventilasjon Næringstoffer Jordart og jordstruktur er avgjørende for dyrkingspotensiale