Physical properties of a boreal clay soil under differently managed perennial vegetation
Rasa, Kimmo (2011)
Rasa, Kimmo
Julkaisusarja
MTT ScienceMTT Tiede
Numero
17
Sivut
74 s. + liitteet
MTT MTT MTT
2011
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-336-9
http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-336-9
Tiivistelmä
Maan pintakerroksen fysikaaliset ominaisuudet, kuten huokosten koko, muoto ja jatkuvuus sekä maan vedenhylkivyys, säätelevät veden imeytymistä syvempiin kerroksiin. Nämä luonnonvoiminen ja ihmistoiminnan vaikutuksesta herkästi muuttuvat maan ominaisuudet vaikuttavat pintavirtauksen ja edelleen eroosion syntyyn. Maatalouden vesiensuojelussa eroosion ehkäiseminen on yksi tärkeimmistä tavoitteista. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli parantaa käsitystämme boreaalisen savimaan rakenteellisista ja hydraulisista ominaisuuksista. Tutkimus tehtiin Jokioisten savimaalla (savespitoisuus 51 %) sijaitsevalla koekentällä, jonne oli perustettu eri tavoin hoidettuja monivuotisen kasvillisuuden peittämiä suojavyöhykkeitä: 1) hoitamaton luonnontilainen, 2) vuosittain niitetty ja 3) laidunnettu suojavyöhyke. Keväällä 2005 otetuista maanäytteistä (0-5 ja 5-10 cm) tutkittiin maan rakennetta, hydraulisia ominaisuuksia, kutistumisominaisuuksia ja vedenhylkivyyttä. Pintamaan rakenne muodostui kulmikkaista, hieman pyoristyneista tai litteista muruista. Murujen valiin jai suuria epasaannollisia pitkanomaisia huokosia, joita pitkin vesi liikkuu. Murujen sisalla oli paaasiassa pienia huokosia (alle 30 Êm), jotka varastoivat vetta maahan. Laidunnetulla suojavyohykkeella maa oli tiivistynytta: isot huokoset olivat vaakatason suuntaisia ja huokosten jatkuvuus oli heikoin, minkä seurauksena veden- ja ilmanjohtavuus oli käsittelyistä huonoin. Savimaan kuivuminen vaikutti merkittävästi sen rakenteeseen. Maan tilavuus pieneni 7-10 %, kun kyllästynyt maa kuivattiin täysin. Valtaosa tilavuuden muutoksesta tapahtui kuitenkin jo luonnossa esiintyvissä kosteusolosuhteissa. Rakenteelliset muutokset, mm. huokosrakenteen romahtaminen, alkoivat maan ollessa vielä hyvin kosteaa (matriisipotentiaali -6 kPa), eli heikotkin hydrauliset voimat aiheuttivat pysyviä muutoksia maan rakenteeseen. Kasvukauden ulkopuolinen märkyys sekä jäätyminen ja sulaminen ovat oletettavasti heikentäneet maan rakennetta. Maa oli näytteenottohetkellä vettä hylkivää (R>1,95) kaikilla suojavyöhykkeillä. Vedenhylkivyyttä esiintyi maan vesipitoisuuden ollessa alle 40 % maan tilavuudesta (matriisipotentiaali > -6 kPa), joten vedenhylkivyys vaikuttaa veden liikkeisiin laajalla kosteusalueella. Vedenhylkivyyttä esiintyi myös maan orgaanisen aineen pitoisuuden ollessa alhainen (<2 %). Koska suomalaisten maiden orgaanisen aineksen pitoisuus on suhteellisen korkea, on vedenhylkivyys oletettavasti yleinen ilmiö maatalousmaissamme. Ohutleikkeiden (paksuus 30 ìm) mikromorfologisessa tarkastelussa havaittiin maamatriisista poikkeavia tiheitä saveskeskittymiä. Nämä muodostumat ovat voineet syntyä keväällä dispergoituneen ja/tai kulkeutuneen saveksen kuivuessa vielä syvemmältä routaisen maan pintakerrokseen. Prosessin seurauksena syntyy uusia maamurusia, joiden fysikaaliset ominaisuudet oletettavasti poikkeavat aiempien murujen ominaisuuksista. Murujen synty osoittaa, että kasvukauden ulkopuolinen märkyys heikentää maan rakenteen kestävyyttä (dispersio), mutta toisaalta se synnyttää uusia rakenneyksiköitä. Väitöskirjan tulokset osoittavat savimaan fysikaalisten ominaisuuksien olevan dynaamisia. Kun maa on kuivaa, kutistumisen seurauksena syntyneet halkeamat ja vedenhylkivyys lisäävät veden oikovirtausta. Maan kostuessa vedenhylkivyys vähenee, mutta osa halkeamista sulkeutuu, mikä heikentää hydraulista johtavuutta. Vuotuiset kosteuden ja lämpötilan muutoksiin liittyvät prosessit muuttavat maan fysikaalisia ominaisuuksia merkittävästi. Siten maan huokosrakenne ja hydrauliset ominaisuudet vaihtelevat vuodenajan mukaan.
Collections
- MTT Tiede [30]