Underlag till modul 12A Markpackning

En presentation över ämnet: "Underlag till modul 12A Markpackning"— Presentationens avskrift:

1 Underlag till modul 12A Markpackning
Underlaget framtaget/ omarbetat av Marie Lundberg, HS Konsult, 2012 Till rådgivare som utför markpackningsmodulen. Detta underlag ska ni se som ett ”smörgåsbord”. Ni väljer själva ut de bilder i presentationen som ni tycker är relevant för er kund. Målet med rådgivningstillfället är att minska markpackningen vilket ger förutsättningar för bättre växtnäringsutnyttjande och därmed bidrar till att uppfylla miljömålen ”Ingen övergödning” och ”Grundvatten av god kvalitet” samt att vidmakthålla en god markstruktur och därmed säkerställa en hög skördepotential för framtiden. Upplägg av gårdsbesök Genomgång av vad markpackning är (orsak, verkan, motåtgärder). Genomgång av fält, grödor och använda maskiner. Genomgång av var och vilka moment som medför packningsrisk. Fält- och maskinbesök Rapport

2 Varför är markstrukturfrågan viktig?
Vad är markpackning? Packning av marken uppstår vid större tryck än vad den kan bära (konsolideringstryck) vilket ger en varaktig deformation. Skadlig packning uppstår främst genom yttre påverkan från (tunga) maskiner med höga ringtryck. Återpackning är ofta ett måste för att säkerställa god skörd. Optimal återpackningsgrad bestäms av jordart, fukt och gröda. Varje gång som marken utsätts för ett stort tryck från t.ex. ett hjul uppstår en RISK för markpackning, men det är markens mekaniska hållfasthet som bestämmer om jorden packas eller ej. Bild från Undvik markpackning, Greppa Näringens Praktiska råd 14-1

3 Svenskt jordbruks utsläpp av växthusgaser 2009
1 kg koldioxid = 1 kg CO2-ekv, 1 kg metan = 25 kg CO2-ekv, 1 kg lustgas = 298 kg CO2-ekv År 2009 var växthusgasutsläppen i Sverige ca 60 miljoner ton CO2-ekv. Detta avser utsläpp som skett i Sverige, alltså hänsyn har inte tagits till import och export av varor och tjänster. Utsläppen har successivt minskat, i början av 1990-talet låg utsläppen på drygt 70 miljoner ton CO2-ekv. Jordbruket bidrar med ca 16 % av utsläppen som sker i Sverige/ca 9 Mton (inkl utsläpp från jordbrukets energianvändning). Jordbrukets utsläpp domineras av lustgas (framförallt från mark, utgör ca hälften av jordbrukssektorns växthusgasutsläpp) och metan (framförallt från idisslare, ca 25 % av sektorns växthusgasutsläpp). Jordbruket bidrar med ca 60 % av allt metan och 70 % av all lustgas som släpps ut i landet. Jordbruket växthusgasutsläpp har minskat genom åren. Mängden metan har minskat som en följd antalet mjölkkor minskat. Lustgasavgången har beräknats minska något eftersom mindre kväve tillförs åkermarken (färre djur ger mindre stallgödsel med färre djur, även mindre mineralgödselkväve) och kväveläckage minskat vilket ger mindre lustgasemissioner indirekt. Observera att här ingår inte utsläpp från produktion av mineralgödsel eller importerat foder i jordbrukssektorn. Här ingår bara utsläpp som sker i själva jordbrukssektorn i Sverige. Naturvårdsverket National inventory report 2011 Sweden

4 Lustgasavgång från marken
Ammonium NH4+ Nitrat NO3- N2 N2O NO Nitrifikation Denitrifikation Kräver god tillgång på syre och ammonium NH4+ Kräver syrefattig miljö Lustgas bildas både i nitrifikations- och denitrifikationsprocessen, normalt bildas den mesta lustgasen i denitrifikationen. Vid nitrifikation omvandlas ammonium till nitrat. Det är en syrekrävande process. Om det uppstår syrebrist hämmas nitrifikationen och det finns då risk för att lustgas bildas och avgår. Denitrifikation innebär att nitrat omvandlas till olika gasformiga kväveföreningar. Denitrifikationen sker i flera steg där lustgas är ett av mellanstegen och kvävgas är slutprodukten. Denitrifikation sker vid syrebrist när mikroorganismerna använder nitrat istället för syre för sin andning. Om det inte är helt syrefritt ökar risken att processen inte går hela vägen till kvävgas, och att det kan ske utsläpp av lustgas. Vattenmättnaden en viktig parameter för lustgasavgången. Hög andel vattenfyllda porer (kanske 65-85%) ger mer lustgas. Om marken är helt vattenmättat/syrefritt går denitrifikationen hela vägen till kvävgas Risken för lustgasavgång ökar om det finns mycket växttillgängligt kväve och lättomsättbart organiskt material (t ex från skörderester) i marken samt syretillgången är dålig. Andelen vattenfyllda porer påverkar hur snabbt syret tränger ner. Ju mer vatten, desto långsammare tränger syret ner. Situationer som kan ge mycket lustgas: Efter spridning/myllning av stallgödsel om det är mycket vatten i marken (vid regn). Vid tjällossning – mycket vatten och kväve från sönderfrysta celler i marken. Reducerad jordbearbetning kan både öka och minska lustgasavgången, beror till stor del på luftningskapaciteten i jorden. Vid redan dålig luftningskapacitet kan syretillförseln i marken bli ännu sämre  ökad risk för lustgasavgång. Reducerad jordbearbetning ger lägre mineralisering, vilket kan bidra till mindre lustgas på jordar med bra luftning. Parametrar som påverkar: Tillgång på kväve Syretillgång och markfukt Temperatur

5 Markens huvudsakliga beståndsdelar
Skadlig packning uppstår främst genom yttre påverkan från maskiner som är (för) tunga och/eller har höga ringtryck. Vid markpackning minskar porositeten (luftinnehållet) och därmed blir transportvägarna för syre och vatten färre men inte bara färre utan även med försämrad effekt. Det leder till minskad transportförmåga av gaser =>syrebrist. Minskad ledningsförmåga (infiltration) av vatten => risk för skorpa och erosion (P-läckage). Minskad kapillärtransport (upptransport) av vatten - uttorkning, minskat näringsupptag. Ökad mekanisk hållfasthet => högre dragkraftbehov, ökad bränsleförbrukning, svårare få till en bra såbädd, försämrad rottillväxt. Vid negativ packning får jorden en grövre och torkkänslig struktur som försvårar såbäddsberedningen. Bild från Undvik markpackning, Greppa Näringens Praktiska råd 14-1

6 Olika jordar Bild från Marklära av Lambert Wiklander.
Enkelkornstruktur bestående av olika stora primärpartiklar och med varierande porstorlek. Aggregatstruktur: Aggregat bestående av primärpartiklar och fina porer. Aggregaten är omgivna av större porer. Normalt är de fina porerna vattenfyllda och de större/grövre porerna luftfyllda. Bild från Marklära av Lambert Wiklander. Bild från Marklära av Lambert Wiklander.

7 Enkelkornjordar Speciellt sandjordar räknas till jordar med enkel kornstruktur. Denna lätta jord består till största delen av enkelkorn. Sandkorn är ”alltid packade” och därmed mindre känsliga för packning, men när skador uppstår är de mycket svåra att reparera. Bild från Marklära av Lambert Wiklander.

8 Jord med aggregatstruktur
Lerjord består av lerpartiklar (kolloider) som är klistrade samman till små aggregat. Aggregaten kan förstöras av högt tryck (markpackning), men återuppbyggas igen (tar lång tid) Bild från Marklära av Lambert Wiklander.

9 Genomsläpplighet mikropor makropor Foto: SBU
Maskgångar är vattnets motorvägar. Minskad genomsläpplighet (infiltration) p.g.a. packning kan medföra ökade läglighetskostnader. Foto: SBU

10 Vatten- och gastransporter i stora och små markporer
Leder undan 1 liter vatten per dygn Vatten binds väldigt hårt till markens partiklar. Strömning är störst i stora porer p.g.a. mindre friktion. Strömningen är proportionell mot r4 och ytan är proportionell mot r2 . Transporten i marken försämras alltid om en markropor förstörs även om den ytmässigt ersätts med mikroporer p.g.a. strömningen = r4. . Därför går avdräneringen via en makropor alltid betydligt snabbare än i en mikropor. Syre transporteras framförallt via diffusion (förändrad koncentration). Lufttransporten sker i stora (luft fyllda) porer (= ggr snabbare än luft i vatten). Leder undan liter vatten per dygn

11 Packning påverkar dragkraft
Dragkraftsmotstånd på hösten efter olika packning på våren Tidigt = tidig vår på blöt mark Normalt = vårbruk med ”upptorkad” mark Källa: Håkansson, 2000 Körintensitet på våren

12 Beräknad risk för packning på 50 cm djup
vid körning med 8 tons hjullast Under vinter fylls markens förråd av vatten på, från dräneringsdjup till markytan. Under våren börjar upptorkningen, vilket innebär att vi får en torr markyta men längre ned i markprofilen kan det fortfarande vara ganska blött, t.ex. vid vårbruket. Under sommaren torkar markprofilen gärna ut, från markytan och ned till dräneringsdjup. Under hösten börjar processen att fylla på markvattenförrådet återigen vilket sker uppifrån. Under skördetider innebär detta att den övre delen av marken kan vara nog så blöt medan längre ned i markprofilen är förhållandena fortfarande ganska torra. Detta kan innebära att samma ekipage kan göra större skada på markprofilen under vårbruket än under skördetid trots att de synliga körskadorna kan ha blivit större under hösten. Diagrammet visar den beräknade risken för packning på 50 cm djup vid körning med 8 tons hjullast och ett ringtryck på 220 kPA (motsvarande en fullastad sexradig betupptagare). Under våren är packningsrisken alltid hög för att därefter sjunka under sommaren (markprofilen torkar ur). Under hösten ökar risken allt eftersom markprofilens vattenhalt ökar. Som underlag användes mätningar av markens vattenhalt på en gård i Skåne under hela växtsäsongen 1997 som tillsammans med datormodellen SOIL (simulerar vatten- och värmeflöden i mark) och 25 års väderleksdata kunde nyttjas för att beräkna hur vattenhalterna på olika djup i marken varierar och hur stora årsvariationerna är. Det tillsammans med markens mekaniska egenskaper och markens vattenhalt användes för att beräknad risken för packning på ett visst djup. Källa: Fakta Jordbruk Nr

13 Tryckfördelning Trycket i markytan fortplantar sig nedåt i profilen via isobarer Källa: Håkansson, 2000

14 Tryckfördelning i torr och våt jord
Tryckutbredning i jord med olika koncentrationsfaktor. Att isobarerna förändrar utseende beror på att i våtare jord är hållfastheten i sidled högre och därför breder trycket från lasten ut sig ned åt istället för i sidled. Torra jord har högre hållfasthet. Innebär även att en mer packad jord har en högre hållfasthet än en mindre packad jord. Källa: Johan Arvidsson, 2005

15 Ringtryck Samma traktor - olika ringtryck Källa: Håkansson, 2000

16 Hjullast Samma ringtryck - olika hjullast Källa: Håkansson, 2000

17 Rätt tryck till rätt däck!
Högt tryck Lågt tryck Normalt tryck Däcket måste vara avsett för det lufttryck man avser att köra med, höga såväl som låga. Anliggningsytan är avgörande för tryckets utbredning i markprofilen. Ett felaktig ringtryck i förhållande till lasten kan leda till att tryckfördelningen under däcket blir mycket ojämt. Till ett exempel kan en för stor sänkning av ringtrycket leda till att det maximala ringtrycket blir högre (d.v.s. ett högre tryck kan uppmätas på ett större djup) än innan sänkningen vilket ökar risken för skadlig alvpackning.

18 Dubbelmontage jämfört med enkelmontage
Försöket genomfördes med samma typ av däck med samma ringtryck. Dubbelmontage sänker hjullasten och minskar därmed markpackningen. Dubbelmontagen verkar som enskilda hjul. OBS! Interpoleringen är lite dålig vilket gör att det ser ut som att det finns en skillnad i tryckfördelningen mellan enkelmontaget och dubbelmontage som egentligen inte finns. kp kp kp Hjullast kg , ringtryck 60 kPa Källa: Arvidsson, 2001

19 Antalet axlar har betydelse
Boogie- och trippelmontage sänker hjullasten och minskar packningen. Försök utförd 2002 på en styv lera under fuktiga förhållanden med en treaxlad kalkspridare (totalvikt 19,2 ton) utrustad med 700/50-26,5 Trelleborg Twin däck (160 kPa) visade att tandem- eller boggiaxlar verkar som enskilda axlar vad gäller tryck i marken och därmed visas att hjullasten huvudsakligen bestämmer trycket i alven. Detta innebär för t.ex. en gödseltunna att fler axlar innebär lägre hjullast och därmed minskad risk för markpackning. En reducering av hjullasten innebär också att ringtrycket kan sänkas, vilket ytterligare minskar risken för markpackning i matjorden och de översta alvskikten. Källa: Arvidsson & Keller 2004

20 Band Band medför inte garanterat lägre marktryck, vilket beror på viktöverföring vid dragarbete Mer material finns i ”Packning vid ”on-land” plöjning – jämförelse mellan bnadtraktor och hjultraktor i Försöksrapport 2011. Sammanfattning Bandtraktor kan under vissa förhållanden minska risken för packning, men bara om den är väl balanserad. Att få en jämn lastfördelning på en bandtraktor är mycket svårt, eftersom den viktigaste faktorn – dragkraften – starkt påverkas av jordart, markförhållande och plöjningsdjup. Att dragkraften påverkar lastfördelning gäller i princip också för en hjultraktor, men till skillnad från det stela bandet är däcken mjuka så att anläggningsytan ökar med en större last. En ojämn lastfördelning på en hjultraktor har alltså inte lika stora konsekvenser som den har på en bandtraktor. Källa: Arvidsson, 2001

21 Flera överfarter Störst packningseffekt vid första överfarten.
Flera överfarter ökar packningen men med avtagande effekt. Deformation Antal överfarter

22 Simulering av körskador i vall (5 skördar)
Fasta körspår i vall Simulering av körskador i vall (5 skördar) Arbetsbredd Skördeförluster Liten arbetsbredd (6-8 m) utan autostyrning 20 % Stor arbetsbredd (14-15 m) utan autostyrning 9 % Stor arbetsbredd med autostyrning/fasta körspår (14,5 m) 4 % Ole Green, Aarhus Universitet, utförde försök i vallar på lätt jyllänsk sandjord med 6-8 % lerhalt där skördepåverkan mättes. I försöket jämfördes skörden i spåren efter överfart av stallgödselspridare med olika axelvikter och däckstryck med skörden i rutor utan överfart. Skörden i försöket minskade med % som en kombination av grödskador och markpackning. O. Green har gjort en simulering av vallskörden i ett femskördesystem med tre olika maskinsystem (tabellen). Simuleringen visade att i princip hela markytan täcktes av spår med den smala arbetsbredden och stora skillnader i skördeförluster beroende på arbetsbredd och fasta körspår. Källa: Ole Green, Aarhus Universitet

23 Marktryck vid plöjning
Uppmätt vertikalt marktryck under de två traktorerna vid plöjning Skillnad i marktryck vid plöjning i fåra och on-land On-land plöjning minskar risken för alvpackning jämfört med konventionell plöjning Se även försök genomfört på Lanna och Bjertorp där konventionell plöjning jämfördes med on-landplöjning. Slutsats från det försöket: Efter tre år med On-landplöjning var det ingen skillnad i medelskörd på den styvare lerjorden på Lanna medan det på Bjertorp var (signifikant) högre skörd i det On-landplöjda. Källa: Arvidsson, 2001

24 Mekanisk luckring Frost /tjäle Torka luckrar Vertikal luckring
Vad luckrar jorden? Mekanisk luckring Homogen luckring Ej effekt i alven (undantag alvluckring) Frost /tjäle Horisontell luckring/jordartsberoende Torka luckrar Vertikal luckring Kraftig (isär på lerjord) Biologisk luckring – se bild XX Maskars betydelse för markstrukturen. Mekanisk luckring Packning och luckring är INTE omvända processer. Vi genomför jordbearbetning bl.a. för att vi vill luckra det vi har packat till (t.ex. tröskspår), men vi återställer ej den packade jorden m.h.a. jordbearbetning. Kan dock funka på sandjordar på grund av dess enkelkornsstruktur. Vid packning kommer jorden alltid att gå sönder (deformeras) där den har lägst hållfasthet. Vid bearbetning kommer jorden också att gå sönder där den har lägst hållfasthet, d.v.s. där den INTE är packad. Jordbearbetningen ger dock väder och vind en möjlighet att jobba med de ”naturliga strukturförbättrande processerna”. Tjälen minskar olägenheten av en packning, men en vinter räcker vanligtvis inte för att utplåna en packning. Tjälen gör störst nytta i matjordlagret och blir effektivare ju högre lerhalt jorden har. Siltjordar (mo- och mjälajordar) får inget homogen frysning av sin profil, istället skapas islinser som kan lyfta jorden mycket men som efter upptining tappar hela effekten då den övermättade, ostabila jorden sjunker ihop/sätter sig. Djup uttorkning och sprickbildning under sommarens torrperioder är sannolikt den viktigaste enskilda faktorn, som kan bidra till återställandet av genomsläppligheten och rotutvecklingens förutsättningar i våra lerjordar. Försöksresultat visar att det behövs flera årscycler innan den negativa eftervarkan av packning på grödorna försvinner eller blir försumbar. Ett nybildat sprickmönster är tydligen ur rotutvecklingssynpunkt för glest och dessutom ostabilt. Under upprepade väderlekscycler blir mönstret gradvis tätare, samtidigt som sprickytorna stabiliseras genom lerpartiklar och utfällningar av kolloidal kiselsyra samt järn- och aluiniumhydroxider.

25 Olika jordar ”fryser” olika!
Bilderna (från Marklära, Lambert Wikander) visar lera med heterogen tjälstruktur och sand med homogen tjälstruktur. Tjälen medför ingen strukturpåverkan i sand, men däremot en stark sådan i lerjordar. Tjäldjupet bestäms av bl.a. av jordart, struktur, vattenhalt, dränering, grundvattennivå, snötäcke och temperturförhållanderna. Övergång av vatten till is innebär ca 10 % volymökning och kan därmed leda till en betydande mekanisk sprängverkan. Jordens växande massa får en mekanisk verkan som sönderdelar jordkockor och åstadkommer ett spricksystem i leror. Snabb frysning leder till jämn föredelning av isen i jorden. Långsam frysning medger vattenrörelse till frysningscentra (den punkt där temperaturen först föll under 0º C) och uppkomst av en heterogen isfördelning. En homogen vattenhaltig lera eller höghumifierad torv fryser alltid inhomogent. Det bildas sprickor fyllda med iskristaller, vilket liknar isränder i profilen och mellan dessa är massan ofrusen. Sjunker temperaturen växer isränderna, medan mellanmassan torkar ut och vanligen förblir ofrusen. En viss tjälstruktur uppstår. Grövre jordar, vilka kvarhåller vatten kapillärt, men innehåller relativt obetydligt av kolloider, fryser homogent (sand, mo, låghumifierad torv). Gränsen mellan homogen och inhomogen frysning hos mineraljordar går i finmo, vilken kan visa tendenser till inhomogen frysning. Tjällyftning Vattnet ökar sin volym vid frysning med ca 10 %. En betydande volymökning uppstår då en vattenrik jord fryser. Resultatet av denna volymökning blir ofta tjällyftning (den tjälade marken lyfter sig). Lera med heterogen tjälstruktur Sand med homogen tjälstruktur Bild från Marklära av Lambert Wiklander.

26 Bra livsrum och ro för fortplantning
Maskar Maskar är med och skapar ”motorvägar” för vatten- och luft i markprofilen Maskar gynnas av: God tillgång på föda Skörderester Stallgödsel Gröngödsling Bra livsrum och ro för fortplantning Lång vegetationsperiod Jordvila Skonsamma bearbetningar Maskar är både skapare av och ett kännetecken på en god jord. För infiltration och luftväxling kan deras hål tidvis vara viktigare än några andra makroporer, eftersom maskarna hela tiden håller sina hål öppna. Hård packning-ältning kan förstöra både maskarna och deras hål, och återhämtandet kan sedan ta många år. Populationen av maskar återhämtar sig snabbt när näringstillförseln och markmiljön förbättras. Maskarnas betyder även mycket för markbildningsprocesserna. Deras exkrement består av bearbetad och omvandlad marksubstans, rikare på organiska ämnen och bakterier och med stabilare aggregatstruktur än jordmassan i övrigt. God miljö för daggmaskar: Markytan hålls skyddad av heltäckande växtbestånd eller växtrester, kompost, stallgödsel och dyl. Plöjning så sällan som möjligt. Väl fungerande dränering. Tillfredställande kalktillstånd (maskarna försvinner vid låg pH). Tillförsel av organiska gödselmedel och ej överdriven användning av handelsgödsel. Återhållsamhet med fungicidpreparat. Foto: SBU

27 Körintensitet Källa: Håkansson, 2000

28 Markpackning - Summering
Alvpackning svår att åtgärda och långvarig - MÅNGA år. Alvpackningen är svagt korrelerad till jordart. Packningsskador i matjorden är väl korrelerad med jordart Matjord kan åtgärdas men är kostsammast. Risk för markpackning större på våren och sent på hösten - markfukt. Rekommendation: 3 ton hjullast Packningsskadorna i matjorden finns kvar upp till 5 år efter avslutad packning. Tänk på att återpackning har en mycket positiv effekt på avkastningen, men har en liten koppling till jordarten och stor koppling till mullhalten.

29 Väl fungerande markavvattning Optimera ringtrycket Begränsa hjullasten
Åtgärder Väl fungerande markavvattning Optimera ringtrycket Begränsa hjullasten Minimera överfarterna Öka mullhalten Väl fungerande markavvattning: Underhåll dräneringen, behovsdika bort surhålor för jämnare och snabbare upptorkning av fälten och täckdika! Optimera ringtrycket: Ställ in egna maskiner, kolla i däckstabeller OCH ställ krav på inhyrda maskiner Begränsa hjullasten: Dubbelmontage, On-land plöjning, bandutrustning, slangbaserad gödselspridning (matarslangsystem) Minimera överfarterna: Ökade utfarter från fält, fasta körvägar. Öka mullhalten: stallgödsel, höstsådda grödor, mellangrödor/fånggrödor, fleråriga grödor, grödor med djupt rotsystem och/eller pålrot.