Evidence for the formation of Luvisols/Alfisols as a response to coupled pedogenic and anthropogenic influences in a clay soil in Finland

Abstract

Kuivatus muuttaa maan ominaisuuksia monin tavoin. Savisedimentin kuivuminen saa aikaan kutistumista ja rakenteen muodostumista. Rakenteellisen kutistumisen seurauksena syntyvät makrohuokoset toimivat ilman ja veden sekä siihen liuenneiden ja suspendoituneiden aineiden kulkureitteinä. Suomen ilmasto-oloissa kuivatus vaikuttaakin merkittävällä tavalla viljelymaiden pedogeneesiin. Maankuivatuksen vaikutuksia Jokioisilla sijaitsevan savimaan ominaisuuksiin tutkittiin tarkastelemalla maan makro- ja mikromorfologiaa horisonteittain 150 cm:n syvyyteen saakka. Peltoa on viljelty 1700-luvulta lähtien, ja se on salaojitettu 1930-luvulla. Tilavuuspainon määritystä varten maakokkareet tasapainotettiin vakiokosteuteen ylipainemenetelmällä (33 kPa). Kutistumiskerroin (Coefficient of Linear Extensibility, COLE) laskettiin kosteiden ja kuivien (105 °C) maakokkareiden tilavuudenmuutoksen perusteella. Pohjavesihavainnot osoittivat, että yhdeksän vuoden jaksolla pohjaveden pinta oli laskenut useana kesänä salaojien tasoa syvemmälle mahdollistaen rakenteen muodostumisen ja aineiden liikkumisen makrohuokosia pitkin myös syvimpiin tutkittuihin maahorisontteihin. Maankuivatus oli johtanut rakenteen muodostumiseen koko tutkittuun syvyyteen. Tilavuuspaino pieneni syvemmälle mentäessä, vaikka hiilipitoisuus oli suurin ylimmässä horisontissa. Tulos heijastelee peltomaan kuivumisen aiheuttamaa maan huokostilan irreversiibeliä pienenemistä, kun maasta on poistunut vettä.Varsinkin syvempien horisonttien maa kutistui kuivuessaan melko paljon ja täytti maannosluokittelussa käytettävän Vertic-attribuutin vaatimukset (COLE > 6%). Ohutleikkeissä havaittiin paljon maaprofiilissa alaspäin kulkenutta savesta, ja saveksen kertymistä huokosten seinämiin esiintyi vielä salaojien alapuolellakin. Maannos oli Vertic Luvisol (World Reference Base-järjestelmä) ja Vertic Cryaqualf (Soil taxonomy). Näitä maannoksia ei Suomessa ole aiemmin dokumentoitu.

Clayey soils with a cryic soil temperature regime and an aquic soil moisture regime are extensive in southern Finland but they have rarely been pedogenically described. A pedon in a field that has been in agricultural use since the 17th century was characterized and features indicative of human-influenced pedogenic processes were identified. Owing to intensified agriculture, the soil has become drier than ever before. Natural shrink-swell and anthropogenic turbation processes had destroyed the rock structure to a depth of 72 cm. Groundwater monitoring during nine years proved that in several years the soil had a chance to desiccate down to 150 cm, resulting in wedge-shaped prisms and desiccation joint planes. The cracks and root channels serve as routes for clay translocation. Illuvial clay, observed in thin sections, had the maxima (>1%) in the Btg (38 72 cm) and BCtg2 (112 140 cm) horizons, corresponding to the effective drainage depths during ditch drainage until 70 years ago and subsequent subsurface tile drainage, respectively. Seventy years of improved drainage seems to be sufficient to give rise to an argic/argillic horizon. This feature is likely manmade but, being irreversible, it must be taken into account in soil classification. In this climate, agriculture seems to influence pedogenesis strongly throughout the solum far below the plough layer. Luvisols (WRB) or Cryaqualfs (Soil Taxonomy) have not been documented in a clay soil in Finland or Sweden before.