Uutta tietoa maaperästä, osa 1

Pellon ja kasvuston kuntoa voidaan nykyään mitata monin tavoin. Ilmasta kuvantaen, maasta mitaten ja myös itse kasvustosta saadaan irti paljon tietoa, kunhan vain opitaan hyödyntämään uusia konsteja. Seuraavassa esittelemme kokemuksia viljelijän uusista työvälineistä.
Maaperäskannauksen tietojen pohjalta voidaan ohjata esimerkiksi kompostin paikkakohtaista levitystä. (Kuva: Jacob Van Borne)

Tietoa pellon tilanteesta on totuttu seuraamaan viljelyhavaintojen, sadon ja viljavuusnäytteiden kautta. Sadonkorjuun jälkeen on usein sitten arvailtu, miksi kävi niin kuin kävi. Sääolosuhteiden piikkiin on helppo laittaa monta asiaa, vaikka syytä olisikin pellon kunnossa ja itse viljelyssä. Nykytekniikan suomilla välineillä viljelyprosessin hallinta on monipuolistumassa ja toivottavasti myös helpottumassa.

Maaperäskannaus menee pintaa syvemmälle

Maaperän sähkönjohtavuutta on mitattu liki 50 vuotta. Kanadalainen Geonics kehitti vuonna 1962 ensimmäisen kenttäkäyttöisen maaperän elektromagneettisia ominaisuuksia mittaavan laitteen. Firma valmistaa nykyäänkin EM-nimityksellä varustettuja mittalaitteita, joita käytetään maaperän geofysikaalisissa mittauksissa. Maatalous on vain yksi käyttöalueista. Malminetsintä ja monet muut lienevät menetelmän pääasiallisia hyödyntäjiä.

EM-mittaus perustuu kahden sähkökelan (coil) välille muodostuvan sähkövirran mittaamiseen. Kun kelaan johdetaan sähköä, muodostuu maahan magneettikenttä, joka aikaansaa vastaanottavassa kelassa jännitteen. Laite reagoi paitsi maan sähkönjohtavuuteen, myös maasta aiheutuviin magneettikentän muutoksiin. Maataloussovellutuksissa nimenomaisesti sähkönjohtavuus on suure, joka kiinnostaa. Se kuvaa maaperän fysikaalista koostumusta, eli rakennetta. Ilmava (esimerkki hieta tai hiekka) maa ei johda sähköä hyvin ja päinvastoin. Savi, tiivistynyt maaperä ja erityisesti korkean johtoluvun (suolaväkevyys) omaava maa johtaa sähköä hyvin.

Mittaamalla jännitearvot paikkakohtaisesti, saadaan peltolohkosta muodostettua vyöhykkeet, jotka kuvaavat eroja maalajeissa, maan suolaväkevyydessä, kosteudessa ja tiiviydessä. Mittaussyvyys määräytyy kelojen välisen etäisyyden ja instrumentin (kelojen) asennon mukaan. Yleisesti käytetyssä EM38 Mk2 -mittarissa on nykyään 2 mittaussyvyyttä, eli keloja on 1 kpl ”lähettävä” ja 2 kpl vastaanottavana. Mittaussyvyydet ovat tyypillisesti 0,75 ja 1,5 metriä. Toinen alan valmistaja Dualem on myös kanadalainen.

Veristech MPS3

Veristech valmistaa maaskannereita usealla eri varustetasolla. Täydellisimmillään mukana on 3 mittausyksikköä, EC eli sähkönjohtavuus, pH ja SOM eli maan orgaaninen aines. Amerikkalainen Veristech aloitti valmistuksen vuonna 1997. Alkujaan laitteen idea tuli Saksan yliopistomaailmasta.

EC-mittauksessa maaperän ominaisuuksia havainnoidaan juuri samalla tavoin, mutta virtaa ei indusoida magneettikentällä (keloilla), vaan sitä syötetään virtalähteen ja kiekkojen (elektrodipari) kautta maahan. Virta kiertää laitteen uloimmaisten kiekkojen välillä ja sisimmäiset 2 kiekkoparia mittaavat maassa liikkuvan jännitteen. Maan sähkönjohtavuusominaisuudet määräävät, kuinka suuren resistenssiin se aiheuttaa vakiotasoisena syötetylle virralle. Näin voidaan päätellä, millaiset maaperän ominaisuudet ovat. Periaate on juurikin sama kuin EM-mittauksessa. Mittaus on jatkuvaa ja poiketen EM-mittauksesta, ei lohkokohtaista kalibrointia tarvita.

Mittaussyvyyksiä on kaksi (0–30 ja 0–90 cm), erikoisjärjestelyin kolme. Kuljettaja voi ajon aikana valita, kumpaa aluetta seuraa näytöltä.

Maan happamuus mitataan erityisen läpivirtauskauhan avulla. Kauha laskeutuu maahan n. 20 metrin välein, koppaa näytepötkylän ja suorittaa siitä kaksi analyysiä elektrodi-tyypin anturilla. Menetelmä on sama, mitä käytetään laboratorioissa. Elektrodi pestään vesisuihkulla jokaisen näytteenoton välissä. Laite mittaa kustakin kohdasta aina 2 kertaa ja näytteitä tulee (per 2 osanäytettä) hehtaarille noin 50 kpl.

Näytteenottosyvyys on asetettavissa, yleensä käytetään n. 10 cm syvyyttä. Syvyys merkataan pöytäkirjaan, jotta uusintamittaus osataan tehdä samoin asetuksin.

Maan orgaaninen aines (SOM) mitataan käytännössä jatkuvana arvona. Lähi-infrapunaista (NIR) valoa antava anturi kulkee kaksoiskiekkovantaan suojassa myös noin 10 sentin (säädettävissä) syvyydessä. Anturi syöttää maahan NIR-aallonpituuden valoa ja mittaa takaisinheijastuman. Käyttäjä voi valita kahdesta aaltoalueesta sopivamman. Lukuarvo ei suoraan kerro orgaanisen aineksen määrää, vaan heijastuma-arvon, joka kalibroituu kohdilleen referenssinäytteenoton kautta.

Reaaliaikaseuranta

Kuljettaja seuraa anturien toimintaa reaaliaikaisesti näytöltä. Ajoreitti valitaan vinosti perusajolinjan yli, jotta tallauksesta tms. aiheutuvat systemaattiset virheet eliminoituvat. Ajoraideväliksi suositellaan 10 metriä ja ajolinjojen ylläpito on syytä hoitaa automaattiohjauksella. Ei siksi, että kuljettaja ei osaisi ajaa riittävän suoraan, vaan toistettavuuden vuoksi. Kun samoille ajolinjoille voidaan muutamien vuosien jälkeen palata uudelleen, saadaan lohkon ominaisuuksien seuranta täsmäviljelyn vaatimalle tasolle. Uusintamittauksen aika voi olla esim. 5 vuoden kuluttua tai jos lohkon hoidossa on tapahtunut merkittäviä muutoksia. Sellaisia voivat olla runsas karjanlannan käyttö, kalkitus, ojitus, kuohkeutus tai viljelykierron merkittävät muutokset.

Tietoa koepelloilta

Keväällä 2016 laitteella mitattiin noin 250 hehtaarin ala pitkin eteläistä- ja lounaista Suomea aina Pohjanmaalle saakka. Mitattavat pellot ja kasvit edustivat varsin monipuolista otosta. Artikkelin ensimmäisessä osassa paneudumme tarkemmin Koneviestin Loimaan koekentän tilanteeseen.

Näin tuloksia hyödynnetään

Maaperän ominaisuuksien vaihtelua voidaan hyödyntää monin tavoin. Seuraavassa pari käytännön sovellutusta, joissa täsmäviljelytekniikan keinoin saadaan tuotantopanosten käyttöä tarkennettua.

Ensimmäinen esimerkkimme tulee Hollannista, jossa Veristechin Euroopan edustaja Agrometius omaa 4 vuoden kokemuksen maaperäskannauksen käytännön soveltamisessa.

Oheinen Jacob Van Bornen pellolta oleva esimerkki kuvaa tilannetta, jossa intensiiviviljelyssä olevaa juurespeltoa haluttiin tasapainottaa levittämällä kompostia ja nimenomaan paikkakohtaisesti skannauksesta saatavan EM-/ EC-kartan ohjaamana. Karkeisiin kohtiin enemmän ja päinvastoin.

Kuten kuvasta huomataan, on EC-kartan (Veristech) osoittama vaihtelu varsin suurta. Pienimmän ja suurimman arvon ero on 6-kertainen. Lukuarvot vastaavat suunnilleen meikäläisen viljavuustutkimuksen johtolukua jaettuna arvolla 10. Tiedossa on, että hyvin alhaisen EC-arvon kohdissa maa on karkeampaa ja vähämultaista ja niille annetaan kompostia hieman reilummin. (Huom. Hollannissa komposti luetaan maanparannusaineeksi eikä sen ravinteita lueta liukoisiksi, kuten Suomessa!)

Perusmaalajin ollessa hietaa, tarkoittaa tämä, että myös viljelykasvin varsinaisessa lannoittamisessa on huomioitava maanperän kyky varastoida liukoisia lannoitteita. Alhaisen EC-arvon kohtiin ei kannata antaa runsasta kertalannoitusta, koska se todennäköisesti vain karkaa juuriston ulottamattomiin.

Kuvan karttaa on Van Bornen tilalla käytetty paikkakohtaisesti ohjautuvan kuivalannan levitysvaunun (VRA) ohjetiedoston pohjana. Tavoitteena on saada maan kyky pidättää ravinteita paranemaan.

Viljavuustermein ilmaistuna orgaanisen aineksen ja tässä tapauksessa nimenomaan kompostin humuksen lisäyksen ansiosta pellon kationinvaihtokapasiteetti (KVK, eli CEC) paranee. Näin ollen positiivisen varauksen omaavat kationit (Ca2+, Mg2+, K+ jne.) pystyvät pidättäytymään humuksen muodostamille vaihtopinnoille. Myös fosforiyhdisteiden ja jopa nitraattitypen (NO3-) pidättäytyminen paranee orgaanisen aineksen lisäyksen (ja mikrobitoiminnan) ansiosta. Kompostin lisäys nostaa myös pellon biologista aktiivisuutta, joka puolestaan parantaa maan omien prosessien toimivuutta. Lopulta odotettavissa on myös laadultaan tasaisempi ja parempi sato, sekä alhaisemmat ympäristöpäästöt.

Koska EC-arvoa ei suoraan voida käyttää ravinteiden pidätyskyvyn mittarina, on Agrometius työstämässä mallia, jossa maalajin, orgaanisen aineksen määrän ja EC-arvon kautta saadaan myös KVK-arvo (ks. lisämateriaali).

Suomi-kokemuksia

Ennätimme viime kesänä kokeilla Veristech-karttojen käyttöä myös perunan lannoitusohjelman työstämisessä. Helposti huuhtoutuvan kalin (K+) kevätlannoitusta oli mahdollista säätää EC-luvun avulla ja antaa pienempi annos maalajiltaan karkeimmille alueille. Myöhemmin kesällä lisälannoituksella oli mahdollista tasata tilanne kasvin tarvetta vastaavaksi.

Liittyvät artikkelit
Kiinnostuitko aiheista?