Grossmann, Cand. agro. Freya (2002) Forbedring af jordkvaliteten efter jordpakning - er løsning løsningen? Thesis, KVL , Sektion for Økologisk Jordbrug. DJVB.
![[thumbnail of endelig_version.doc]](/style/images/fileicons/source.png) |
Source file
- English
5MB |
Document available online at: http://www.dsr.kvl.dk/~freya/opgave-filer/jordpakning/speciale.htm
Summary
Dette speciale beskæftiger sig med jordkvalitet i relation til jordpakning og jordløsninger. Opgavens kapitel 2 behandler definitioner på bæredygtighed og jordkvalitet, og giver tre forskergruppers bud på modelleringer. Modellerne er dog konceptuelle, idet de kun svært kan omsættes til matematiske modeller baseret på data fra praktisk landbrug. Larson og Pierce (1991) opstiller dog et forslag til hvilke målemetoder der skal anvendes i praksis for at undersøge jordkvaliteten. Omfanget af måle-arbejdet gør det realistisk at anvende metoderne i markskala, mens det er urealistisk på regionalt, nationalt og internationalt plan.
På det internationale plan er der til gengæld udviklet et indeks kaldet GLASOD, der kortlægger omfanget af menneskeskabt jorddegradering. Indekset er i dag det første overblik over problemerne med faldende jordkvalitet i global skala, og anvendes bl.a. som baggrundsmateriale for den nyligt fremlagte EU-strategi og i udkastet til en muldkonvention i FN-regi, der også præsenteres i kapitel 2. GLASOD har dog en del begrænsninger: Forskningen foregår kun i lille målestok og er derfor ikke velegnet for national skala. Derudover viser resultaterne kun de dårlige nyheder, hvilket er utilstrækkeligt til at vurdere jordens sande tilstand. Det er derfor nødvendigt med en lang række yderligere undersøgelser for at kunne fastsætte konkrete politikker på området.
Pga. kompleksiteten i problemet er det blevet besluttet at begrænse sig til fire overordnede degrade-ringstyper: Vand- og vinderosion samt fysisk og kemisk forringelse. Resultaterne indeholder også en vis visuel overdrivelse, idet hver polygon, der ikke er 100% stabil, viser en degraderingsfarve selvom kun 1-5% er påvirket, og så baseres data på fem klasser i stedet for på procenter.
Endvidere baserer resultaterne sig på ekspertvurderinger, hvormed de er kvalitative og (potentielt) subjektive, hvilket også er tilfældet for alle de definitioner og modeller der er præsenteret i afsnittet.
I kapitel 3 gås der i dybden med jordpakning, som er en af de væsentligste årsager til jorddegrade-ring i moderne landbrugsproduktion.
Jordpakning opstår, når tung trafik på jordoverfladen presser jorden porerne sammen, og problemet er stigende med vand- og lerindhold samt antallet af overkørsler, ligesom hjultype, aksel- og dæk-tryk har betydning.
De største traktorer har i dag akseltryk på op mod 20 tons, mejetærskere har ofte akseltryk over 50 tons, ligesom gyllevogne også skaber væsentlig jordpakning. Traktorer med et akseltryk på blot 5 tons kan give strukturskader ned til 35 cm. Pakningen er på sin vis proportional med akseltrykket, men jorden opnår en vis maksimalpakning, der så igen kan øges, hvis der sker overkørsel med tun-gere maskiner.
Endvidere muliggør de større maskiner trafik og jordbearbejdning på tidspunkter, hvor jorden er allermest sårbar overfor påvirkning, nemlig i forårs- og efterårsmånederne.
Jordens egenskaber opdeles traditionelt i fysiske, kemiske og biologiske faktorer, og ved jordpak-ning er det i første omgang de fysiske der påvirkes, idet der sker en forskydning i porevolumen, hvilket påvirker volumendensiteten, penetreringsmodstanden og jordstyrken, og dermed jordens infiltrationsevne, vandholdningskapacitet og dræning. Forskydningen i porevolumen bevirker også, at rodvækstmodstanden øges, luftskiftet og optagelsen af næringsstoffer nedsættes og at dette resul-terer i nedsatte udbytter, ligesom planternes skudsætning påvirkes negativt.
Mange organismer bebor jorden, og påvirker kvaliteten gennem deres livsprocesser. Deres aktivitet nedsættes betydeligt som følge af jordpakning pga. ændringen i luft- og vandindholdet. De er afgø-rende for jordens omsætning af organisk materiale, frigivelsen af næringsstoffer og for kvælstoffik-sering, og dermed er særligt det økologiske jordbrug påvirket af pakning.
Da jordpakning i væsentlig grad forringer jordens dyrkningsmæssige kvalitet, er det nærliggende at undersøge naturens evne til at genoprette skaderne. Flere forsøg påviser dog, at strukturskaderne varer i over 5-7 år, og det er derfor nødvendigt at undersøge forskellige mekaniske jordløsningers effekt på jorden og udbyttet. I afsnit 4 er der præsenteret forsøg hvor der har været anvendt grubbe-re, double-diggere og paraplove, som alle er udbredte i det mekaniserede landbrug, samt et forsøg med Dutzi-løsning i et økologisk sædskifte under danske forhold.
Endvidere er der præsenteret et forsøg med gennemgravning af jorden til 90 cm med en traktortruk-ken skraber, hvilket har givet væsentlige udbyttefremgang i forskellige grøntsager, kartofler og bønner, og forsøg med forskellige gravemaskiner, der dog viser uregelmæssige resultater på udbyt-tesiden.
I forbindelse med opgavens udførsel blev der også udført et forsøg med jordløsninger på Højbakke-gård. De undersøgte jordløsninger var grubning med en entandet grubber og dybdegravning til 90 cm med en rendegraver. Pløjning blev anvendt som reference.
Der blev som udgangspunkt anvendt to afgrøder i forsøget: Olieræddike og byg, men pga. ræddi-kens dårlige fremspiring blev den erstattet af vinterraps.
Dybdegravning gav som forventet den bedste løsning, målt i forhold til penetreringsmodstand, og stemte overens med litteraturen. Grubning gav en lavere penetreringsmodstand end pløjning i D30 og om foråret endvidere i D60. Målingerne på penetreringsmodstanden i foråret viste en tendens til, at grubberen løsnede mest i midten af parcellen, mens forskellene havde udlignet sig for efterårsmå-lingerne, idet effekten af grubberen i D60 og D90 var ophørt.
Trods det at gravningen gav den bedste løsning i dybden, gav metoden problemer med at etablere et godt såbed, hvorfor fremspiringen af olieræddike blev reduceret.
Der var en tendens til en dårligere fremspiring i de gravede parceller, mens de grubbede parceller havde den højeste fremspiringsprocent. Forskellene var dog ikke store nok til at være signifikante. Fremspiringen influerede også på reflektansmålingerne (figur 5.6.a.), hvor grubning fra starten af vækstsæsonen havde den højeste værdi efterfulgt af pløjning, der havde den næsthøjeste fremspi-ring.
Efter 54 dage lagde de gravede parceller afstand til grubningen, der til gengæld blev indhentet af pløjning i slutningen af måleperioden (81 dage), og trods den uens fremspiring gav alle parceller omtrent det samme udbytte.
De pløjede parceller havde den højeste tusindkornsvægt, mens denne ikke varierede for de løsnede. De løsnede parceller havde derfor enten flere planter (som grubning) eller også satte planterne flere aks. Dette synes at være tilfældet for de gravede parceller, der trods det lavere plantetal i starten af vækstperioden, nåede op på samme reflektansniveau med de pløjede og grubbede efter 54 dage. Dette viser, at de havde lige stor bladmasse/fotosynteseaktivitet på dette tidspunkt. Endvidere må de nødvendigvis have haft flere kerner pr. m2 end de pløjede parceller, der havde den højeste kerne-vægt.
For byg var der en sammenhæng mellem reflektans og udbytter, således at der ikke ved nogle af metoderne viste sig forskelle mellem jordbehandlingerne.
På baggrund af reflektansmålingerne kan konkluderes, at jordløsningerne har en positiv indflydelse på væksten af raps, og reflektansen blev fundet til at være afhængig af penetreringsmodstanden, således at en stigning på 1 MPa i penetreringsmodstanden gav en reduktion på 1,26 i reflektans.
Da der ikke var nogen forskelle mellem forårs- og efterårsmålingerne, kan det endvidere konklude-res, at hverken byg eller raps ikke viste nogen jordløsnende egenskaber over dyrkningssæsonen.
Summary translation
This thesis is dealing with soil quality in relation to soil compaction and soil loosening. Chapter 2 presents definitions of sustainability and soil quality as well as presents three research teams view on how to model the concept. Since the models have problems dealing with real life data they can be considered conceptual.
Larson and Pierce (1991) add a suggestion of which tests to use to measure the quality in the field. The number of tests makes it realistic to measure the quality at field-scale but unrealistic at regional, national and international scale.
At the international level a global index of human induced soil degradation, GLASOD, has been developed. The index is the first overview of the problems with decreasing soil quality around the world. The index is used as background material of the strategy of soil protection recently presented by the EU Commission as well as in the proposal for a UN soil convention, also presented in chapter 2.
Naturally the results of GLASOD is limited for a number of reasons. The research is only done in small-scale, and therefore not appropriate for a national level. The results also only show the bad news, which is inappropriate to show the true condition of the soil. Thus, it is needed to add further investigations to create concrete politics.
Due to the complexity of the topic it has been decided to limit the research to four main areas: water and wind erosion as well as physical and chemical degradation. The results are also containing some visual overestimation since every polygon, which is not 100% stabil, shows a degradation colour, even if only 1-5% is affected.
The results are based on expert evaluations and are therefore qualitative and thereby potentially subjective. That is also the case for the definitions and models presented in the chapter.
Chapter 3 presents soil compaction which is one of the most serious reasons of soil degradation in modern agriculture.
Soil compaction occurs when heavy machinery is pressing the soil pores together and the problem is increasing with water and clay content in the soil as well as with the number of passes, wheel type, axle load and tire pressure affects the degree of compaction.
The largest tractors are having axle loads around 20 tonnes and combiners often exceeds 50 tonnes, as well as slurry equipment is creating serious compaction. Tractors with axle loads as low as 5 tonnes has been proven to create compaction as deep as 35 cm. The compaction is relative proportional with the axle load but the soil reaches a form of maximum compaction which again increases with passes of heavier machinery.
Larger machinery also creates a dilemma since the make it possible to cultivate the soil at times where it is most vulnerable to compaction, namely in the spring and autumn month.
The soil characteristics are traditionally divided into physical, chemical and biological parameters. Compaction is primarily affecting the physical parameters since the number of macropores are decreasing which affects the bulk density, penetration resistance and soil strength and thereby the infiltration rate, water holding capacity and drainage of the soil.
Also the root growth resistance is increased while the aeration and the uptake of nutrients by the plants are decreased which results in bad plant growth and low yields.
Many organisms are living in the soil and affects its quality by their life processes. Their activities are decreased by compaction, mainly due to the changes in aeration and water content in the soil. They are crucial to the turn over of organic material, the release of nutrients and to the N-fixation and therefore especially organic agriculture is affected by compaction.
Since soil compaction is seriously degrading the quality of the soil it seems reasonable to investigate nature’s ability to recover from the stress. Many studies have shown that the structure damages are persisting more than 5-7 years and it is therefore necessary to investigate the effects of different mechanical loosing tools on the soil and yields.
Chapter 4 presents different research results where subsoilers, double diggers and paraplows have been used to break up plow pans and loosening the subsoil. All tools are common in mechanised agriculture.
The chapter also presents a trial with the Dutzi system under Danish conditions in an organic rotation and a trial with soil loosening to 90 cm. The last trial has shown improved yields of different vegetables, potatoes, and beans, while trials with digging machines shows several irregularities.
As a part of the thesis a field experiment with soil loosening was carried out at the KVL research farm Højbakkegård. The investigated mechanical looseners used were a one-tined subsoiler and deep digging to 90 cm with a excavator. Ploughing as reference.
The effects were studied for two crops: barley and oil radish, which later was replaced by oil seed rape.
The deep digging gave, as expected, the best structure measured as the penetration resistance, and it followed the literature. Subsoiling gave a lower resistance in D30 and D60 in spring and in D30 in the autumn. The measures of the penetration resistance in spring showed that the subsoiler mainly loosened the soil in the furrow, while the effect of the tools was erased in autumn.
Despite the fact that digging gave the lowest resistance the method had problems with creating the an appropriate seedbed, and especially the oil radish had a lower emergence in the loosened parcels. For barley there was a tendency that digging gave a reduced emergence, while subsoiling had the best emergence rate.
The emergence rated affected the remote sensing (fig. 5.6.a.) in the beginning of the growing season, where subsoiling followed by ploughing had the highest reflectance. But after 54 days the dug parcels exceeded the subsoiled, which at the end of the measure period (81 days) was reached by the ploughed parcels. Despite the uneven emergence all parcels had the same yields.
De ploughed parcels showed the highest seed weight while there was no variation between the loosened parcels.
To get the same yields the loosed parcel must have had more plants/m2 (as for the subsoiled) or the plants had more stems. This seems as the case for the dug parcels which despite a low emergence rate reached the same level of remote sensing after 54 days.
There was a correlation between remote sensing and yields of barley, so that none of them showed differences between the soil management.
Based on the level of remote sensing of rape seed the soil loosening had a positive influence on the growth. A relation between the penetration resistance and the remote sensing was also found. The relation was that an increase of 1 MPa in the penetration resistance gave a reduction in the remote sensing of 1,26.
There was no differences in the penetration resistance between spring and autumn samples and it is therefore concluded that neither barley nor rape had any soil loosening effects during the growing season.
| EPrint Type: | Thesis |
|---|---|
| Thesis Type: | MSc thesis |
| Keywords: | Soil, organic farming, soil quality, Tillage, soil loosening, jord, økologisk jordbrug, jordkvalitet, jordbearbejdning, soil compaction, jordpakning, jordløsning |
| Subjects: | Soil > Soil quality Crop husbandry > Soil tillage Soil |
| Research affiliation: | Denmark > KU - University of Copenhagen > KU-LIFE - Faculty of Life Sciences |
| Deposited By: | grossmann, Cand. Agro freya |
| ID Code: | 210 |
| Deposited On: | 15 Nov 2002 |
| Last Modified: | 12 Apr 2010 07:27 |
| Document Language: | Danish/Dansk |
| Status: | Published |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
| Additional Publishing Information: | Opgaven er et speciale fra KVL. Dette er en WORD-version, mens HTML-formatet kan læses (uden figurer) på ovenstående hjemmeside. |
Repository Staff Only: item control page
Download Statistics
Download Statistics
