Technique of green mulch spreading

Abstract

Luomuviljely lisääntyi Suomessa nopeasti 1990-luvulla luomuviljelyyn siirtymistä edistäneen tukipolitiikan vuoksi. Monille karjattomille tiloille aiheuttivat kuitenkin ongelmia typen niukkuus, viljan heikko laatu ja rikkaruohojen lisääntyminen. Koska viherkatetta käytetään yleisesti lannoitteena ja eroosion torjuntaan trooppisessa maataloudessa, viljelijät yrittivät selvittää, voitaisiinko keinolannoitteiden typpeä korvata orgaanisten lannoitteiden kuten viherkatteen avulla. Menetelmän hankaluutena on kuitenkin käsityövaltaisuus, koska viherkatteen levittämistä käsityönä ei kyetä korvaamaan sopivan tekniikan avulla. Tämä tutkimusselostus käsittelee pääasiassa viherkatteen levitystekniikkaa. Vuosina 1994-1997 kehitettiin ja testattiin viherkatteen levityskoneen prototyyppi MTT Maatalousteknologian tutkimuksessa. Tämän ja kolmen muun levitystekniikan arviointi johti siihen lopputulokseen, ettei optimaalista menetelmää ole vieläkään löydetty. Millään tutkitulla tekniikalla ei ylletty käsityön laatuun. Prototyyppi kuitenkin mahdollisti laajempien kokeitten suorittamisen, joissa käytettiin eri viherkatekasveja ja/tai viherkatekasvien sekoituksia. Kokeet tehtiin vuosina 1996-1999 eri viherkatekasvilla: ruis Secale cereale, puna-apila Trifolium pratense, sinimailanen Medicago sativa, timotei Phleum pratense, nurminata Festuca pratensis, ruokohelpi Phalaris arundinaceae ja eri sekoitukset niiden välillä. Viherkate levitettiin seuraaville kasveille: keräkaali Brassica oleracea var. capitata, takiainen Arctium lappa, virmajuuri Valeriana, piparminttu Mentha piperita, anisiisoppi Agastache foeniculum, nokkonen Urtica dioica, kevätvehnä Triticum aestivum ja kevätohra Hordeum vulgare. Kokeiden perusteella päädyttiin seuraaviin johtopäätöksiin: 1) viherkatteen lannoitusvaikutus on epäselvää, 2) sääolosuhteet vaikuttavat sekä viherkatteen maatumiseen että viherkatteen runsauteen, levityksen ajoitukseen ja toistuvuuteen, 3) ruis tai ruokohelpi muodostaa kestävän katepeitteen, 4) nelinkertainen viherkatekasvin pinta-alan verrattuna viljelykasvin viljelypinta-alaan vaikuttaa riittävältä rikkaruohontorjuntaan, 5) viherkatteen levityskoneen prototyyppi toimii tyydyttävästi kaikill a käytetyillä viherkasveilla paitsi nuorella, märällä puna-apilalla. Vuorotteleva kaistaviljely ja riviniittokone (Fischer Reihenmulcher) on tällä hetkellä paras saatavilla oleva viherkatteenlevitysteknologia suosiollisissa sääolosuhteissa. Vain "zero traffic" -teknologia mahdollistaa täydellisen viherkatteenlevityksen sää- ja maaolosuhteista riippumatta. Pohjois-Euroopan sääolosuhteista johtuen viherkatteen kasvu ja maatuminen on kuitenkin niin epävarmaa, että parannettu levitysteknologiakaan ei kykene luomaan viherkatteen käytölle riitäviä edellytyksiä. Sen sijaan trooppisilla alueilla korkea lämpötila ja kosteus takaavat sekä viherkasvien elinvoimaisen kasvun että nopean maatumisen. Palkokasvien runsaus viljelykierrossa ja karjanlannan käyttö on joka tapauksessa viherkatetta suositeltavampi menetelmä lannoittaa luomuviljelyksiä Pohjois-Euroopassa. Toinen vaihtoehto on palkokasvien siemenrouheen, sarvijauheen tai risiinikakun käyttö. Näiden luonnonläheisten lannoitteiden käyttö ei riipu sääoloista ja ne voidaan tuottaa ja hankkia kaukana levityspaikalta. Viherkatteen käyttö on maailmanlaajuisesti tärkeä menetelmä kestävän kehityksen periaatteita noudattavassa maataloudessa. Vaikka kate levitetään trooppisissa maissa vielä yleisesti käsin, kasvaa viherkatteen levityksen koneellistumisen merkitys lähitulevaisuudessa.

Finland's policy of subsidising the conversion to organic production precipitated the rapid growth of organic farming in the 1990's. As a consequence, many stockless farms encountered the problems of nitrogen deficit, poor grain quality, and weed control. Since the spreading of green mulch on cash crops is very common especially in tropical agriculture, organic fertilisers like green mulch may be an alternative that would compensate for the prohibition on the use of mineral N-fertilisers. However, one problem is that presently there is no appropriate technique available to substitute for the strenuous handwork of spreading green mulch. The main subject of this research report is the technique of green mulch spreading. Between 1994 and 1997, a green mulch spreading prototype was developed and tested. An evaluation of four different spreading techniques, including the prototype, revealed that the optimal technique was still not found and that none of the techniques considered in this report achieved the quality of hand work. The prototype did, however, allow us to perform experiments using different green mulch crops and/or mixtures of green mulch crops to a greater extent. From 1996-1999 experiments were conducted using the following crops as green mulch: rye Secale cereale, red clover Trifolium pratense, alfalfa Medicago sativa, timothy Phleum pratense, meadow fescue Festuca pratensis, reed canary grass Phalaris arundinaceae and different mixtures of them. Green mulch was applied to following cash crops: Cabbage Brassica oleracea var. capitata, burdock Arctium lappa, valerian Valeriana, peppermint Mentha piperita, anise hyssop Agastache foeniculum, stinging nettle Urtica dioica, spring wheat Triticum aestivum, and spring barley Hordeum vulgare. The experiments produced the following results: 1) The fertilising effect of green mulch application is ambiguous. 2) Weather conditions influence both the mineralisation and the quantity of green mulch, the timing, and the frequency of mulching. 3) Persisting green mulch cover can be achieved using rye or reed canary grass. 4) An area ratio of 4 : 1 green mulch crop : cash crop seems to be sufficient for weed control. 5) With the exception of wet young red clover, all of the green mulch crops used were suitable for the prototype machine. On condition that the weather is suitable, the strip intercropping technique in combination with the row mulching machine of Fischer Ltd. is presently the best available green mulch spreading-technique. Only zero traffic technology such as gantry technology offers perfect green mulch spreading which is independent from weather and soil conditions. However, even improved spreading technique does not solve the other problem, which is caused by weather conditions: Uncertain growth and mineralisation of green mulch. This is mainly a problem in North European countries where conditions are the opposite of those in tropical areas. In tropical areas, temperature and humidity always ensure both, vigorous growth and rapid mineralisation. In any event, a legume-rich crop rotation and organic manure from livestock would be the better alternative for fertilisation in organic farming under North European conditions. Another alternative is the use of milled seeds of legumes, hornmeal or cake of Ricinus communis. For these materials, traditional fertilising machinery is available. The application of these organic fertilisers is not weather dependent and they can be produced and purchased far from the location of application. The worldwide application of green mulch is essential for a sustainable agriculture. Although in most tropical countries spreading is still done by hand, the mechanisation of green mulch spreading will gain increasing importance in the near future.