Langtidseffekt av jordpakkingkan pakkeskadene i jorda rettes opp? T. Seehusen, R. Riggert, H. Fleige, H. Riley
Innledning Økende kostnadspress behov for intensivering og forbedret lønnsomhet Økende: Vekt og størrelse på maskiner Kjøreavstander Andel leiekjøring, også på mindre areal Bruk av maskiner under ikke-optimale forhold Økt fare for jordpakking, spesielt i dypere jordlag Jordpakking kan føre til store negative miljøkonsekvenser Jordpakking blant de hovedårsakene til stagnerende avlinger Klimaendring fører til fuktigere forhold gjennom sesongen og under innhøsting Redusert antall dager med lagelige forhold Kan føre til forkortet vekstperiode Behov for større effektivitet Utnytte lagelige forhold 3
Pakkeforsøk i oppfølging i 2016 Pakkeforsøk () 1. Effekt av overkjøring på jordstrukturen 2 ulike hjullast/ maskinvekter 2 forskjellige overkjøringsintensiteter 2. Effekt av jordarbeiding på jordstabiliteten 2 ulike typer jordarbeiding Publisert i ulike publikasjoner Oppfølging (2016): Muligheter for naturlig regenerasjon over tid 3 ulike tidspunkter, prøvetaking og 2016 Spørsmål: Kjøring med tunge maskiner fører til pakking under pløyelaget Varige skader også under norske klimaforhold 4
Forsøksfeltet Redusert jordarbeiding fram til 2016 Konventionell jordarbeiding fram til 5
Forsøksfeltet Gley soil Dybde Horisont Sand Silt Leire Tekstur ph Ap 30 cm Sw 55 cm IISd cm Symbol - - - - - Gew. % - - - - - Symbol CaCl 2 20 Ap 23 43 34 Lt2 4,8 40 Sw 23 45 32 Lt2 5,2 60 IISd 10 44 46 Tu2 6,1 Horisont C org ρ t P v k l k f Symbol % g cm 3 kpa cm d 1 Ap 1,62 1,18 31 369 1472 Sw 0,59 1,59 60 69 9 IISd 0,41 1,50 54 10 0,8 Horisont GPV wgp egp MP FP Symbol - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Vol.- % - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ap 55 13 6 11 26 Sw 48 7 4 12 26 IISd 51 6 4 12 31 (RIGGERT) Forsøksfelt lokalisert på Øsaker, Sarpsborg (59 23`N and 11 02`E, 40 m over havnivået) Tidligere jordarbeidingsforsøk (etablert året 2000) Ufullstendig naturlig dreneringsgrad Stiv leire (46 % leire) Pakking () ble gjennomført under lagelige forhold (ca. 85% av feltkapasitet) Alle rutene ble pløyet etter 6
Maskiner Totalvekt på 16 Mg hjullast på 4.1 Mg (henger) Totalvekt på 36 Mg hjullast på 6.6 Mg (henger) Bilder: T.Seehusen Wheel load Tyre dimension Inflation pressure Contact area Average ground pressure kpa cm 2 kpa M P M P 4.1 Mg front: 650/65R28 80 rear: 650/65R38 80 trailer: 23/1 26 180 6.6 Mg front: 600/70R30 130 rear: 710/70R42 130 trailer: 800/45 30.5 180/ 250 3143 3090 128 130 5350 8402 121 77 7
Stress state and displacement transducer system (SST, DTS) (field): Experimental setup of the stress / strain measurement using the combined stress-state-transducer (SST) / displacement transducer system (DTS) (modified after Zink 2009). Figure: University Kiel 8
Prøvetaking Jordpakking klemmer sammen jorda og endrer på jordstrukturen = sylinderprøver for å evaluere effekten av pakking Porestørrelsesfordeling Sammensettning av porene i jorda Total porevolumen [GPV Vol.%] Luftkapapasitet [LK Vol.%] % andel store porer Jordtetthet [ρ B g/cm³] Andel korn-korn kontakt Mettet hydraulisk ledningsevne [k f cm/d] Parameter som oppgir hvor rask vann infiltreres gjennom vannmett jord viktig etter nedbør/ snømelting Luftledningsevne [k l cm/d] viktig for gassutveksling Precompression [P v kpa] mal for jordas bæreevne Stressmålinger [σ 1 kpa] Stress State- Displacement Transducer System Hva skjer i jorda ved overkjøring? Alle disse prøver ble tatt i 20cm/ 40cm og 60 cm dybde 9
Endringer i jordparameterne (%) Deformasjon (%) Prøvetaking σ 1 > P v Precompression: Informasjon om bæreevnen Hvis belastningen < Pc = elastisk deformasjon Antatt ikke skadelig = Jordfunksjon ikke innskrenket Hvis belastningen >Pc = plastisk deformasjon Synlige skader - kjørespor Antatt skadelig = Viktige jordparametere innskrenket elastisk Deformation plastisk Deformation Pakking i førte belastningen til plastisk jordpakking i 20 og 40cm dybde i alle tilfeller Spenning (kpa) Økning: P v & ρ B Reduksjon: k f, k l, LK, GPV Pc- jordas stabilitet 10
11
Resultater Resultater 2016 6,6 Mg 10x 6,6 Mg 1x 4,1 Mg 1x 6,6 Mg 10x 4,1 Mg 10x 6,6 Mg 1x 4,1 Mg 1x Referanse 1x redusert jordarbeiding (K) 1x pløying (P) 12
Compaction Verification Tool Etter pakking i Variante CVT Klasse Økning IV 40 cm I II & III IV gjennomsnitt Referanse 80 % 0 % 20 % 0 % 4,1 Mg 10x P 20 % 0 % 80 % 4,1 Mg 10x K 0 % 80 % 20 % 30 % 6,6 Mg 10x P 0 % 60 % 40% 6,6 Mg 10x K 60 % 40 % 0 % 0 % (ZINK et al. ) Variante CVT Klasse Økning IV 60 cm I II & III IV gjennomsnitt Referanse 0 % 80 % 20 % 0 % 4,1 Mg 10x P 0 % 40 % 60 % 4,1 Mg 10x K 0 % 40 % 60 % 40 % 6,6 Mg 10x P 0 % 0 % 100 % 6,6 Mg 10x K 0 % 0 % 100 % 80 % Verktøy for å klassifisere jordpakking Grenseverdi vannmettet hydraulisk leddningsevne (10 cm/d) Grenseverdi luftkapasitet (5 Vol.%) Delt i 4 klasser Forventet skadelig jordpakking hvis andelen klasse IV mellom 10 % og 25 % Påvisst skadelig jordpakking ved andel klasse IV > 25 % 13
Resultater Resultater - 2016 2016 6,6 Mg 10x 6,6 Mg 1x 4,1 Mg 1x 6,6 Mg 10x 4,1 Mg 10x 6,6 Mg 1x 4,1 Mg 1x Referanse K/P 10 2016 K/P 10 Referanse 14
Pv in kpa Sammenlikning - 2016 Jordtetthet Konvensjonell [P] Redusert [K] Precompression 100 90 80 70 60 50 40 30 Referenz 40 cm K10 40 cm K10 40 cm Referenz 2016 60 cm konservierend K10 60 cm K10 60 cm 2016 10x 6.6 Mg hjullast (PRÖHL 2017) 15
GPV in Vol.-% GPV in Vol.-% Sammenlikning - 2016 Total porevolumen 56,0 54,0 52,0 50,0 48,0 46,0 56,0 54,0 52,0 50,0 48,0 46,0 44,0 44,0 42,0 R 40 cm P10 40 P10 40 cm cm 2016 R 60 cm konventionell P10 60 P10 60 cm cm 2016 Konvensjonell [P] Redusert [K] 42,0 Referenz 40 cm K10 40 cm K10 40 cm 2016 Referenz 60 cm konservierend K10 60 cm K10 60 cm 2016 Luftledningsevne (PRÖHL 2017) 16
Sammenlikning - 2016 2016 2016 Variante CVT Klasse 40 cm I II & III IV 6,6 Mg 10x P 0 % 60 % 40% 6,6 Mg 10x K 60 % 40 % 0 % 6,6 Mg 10x P 63 % 37 % 0 % 6,6 Mg 10x K 60 % 40 % 0 % Variante CVT Klasse 60 cm I II & III IV 6,6 Mg 10x P 0 % 0 % 100 % 6,6 Mg 10x K 0 % 0 % 100 % 6,6 Mg 10x P 50 % 50 % 0 % 6,6 Mg 10x K 0 % 100 % 0 % Skadelig jordpakking- klasse IV (CVT) 40cm dybde: 60 cm dybde: Men: 40% i 0 % i 2016 100% i 0% i 2016 Fortsatt mange verdier i Klasse II og III Negativ effekt på jordparametere (kl, kf, LK, Pv, ) Ikke regenerert 17
Konklusjon Redusert jordarbeiding = økt bæreevne i jorda= jorda er mer robust mot tilført stress All kjøring på åkeren har hatt negativ effekt på jordstrukturen ned til 60cm dybde Jo tørrere jorda er, jo høyere er bærekraften Jordstabiliten redusert når jorda er fuktig belastningen på jorda må reduseres dersom jorda ikke er laglig All kjøring på jorda har oversteget stabiliteten på jorda - skader på jordstrukturen Det er ikke nødvendigvis den første kjøringen som pakker mest men pakkeskadene er kumulative I praktisk landbruk er det viktig å huske: Store, effektive maskiner trenger ikke å pakke mer enn en liten maskin som kjøres flere ganger i samme spor Nøye planlegging viktig, jo mindre kjøring jo bedre Størst mulig kontaktflate (store dekk, redusert lufttrykk) - viktig for å redusere jordpakking spesielt i det øverste jordlaget 18
Konklusjon Spørsmål?? Tunge maskiner kan forårsake pakking under pløyelaget også under tørre forhold Forsøket viser at det kan skjer noe regenerasjon - men at dette tar tid Regenerasjonen har vært ufullstendig fortsatt en del parameter innskrenket- kan føre til problemer under vanskelige forhold 19
Takk for oppmerksomheten 20