Monitoring of Finnish arable land: changes in soil quality between 1987 and 1998

Abstract

Tutkimus oli osa viljelymaiden pitkäaikaista seurantaa,joka on alkanut vuonna 1974 ja jonka tavoitteena on ollut tuottaa aikaan ja paikkaan sidottua tietoa peltojen kemiallisista ominaisuuksista ja niissä tapahtuneista muutoksista. Tämän tutkimusosuuden tarkoituksena oli seurata maan ominaisuuksien kehittymistä aikavälillä 1987-1998. Tavoitteena oli saada kattava kuva peltomaiden tilasta vuonna 1998 sekä peltomaissa tapahtuneista muutoksista vuodesta 1987 ja muutosten aiheuttajista. Maanäytteet kerättiin vuonna 1998 samoilta 705 peltolohkolta, jotka sijoittuivat tasaisesti koko viljellylle alueelle, ja analyysituloksia verrattiin vuoden 1987 vastaaviin tuloksiin. Näytteistä määritettiin maalaji, pH, orgaaninen hiili (C), johtoluku, tilavuuspaino, helppoliukoiset pää -ja hivenravinteet sekä helppoliukoiset raskasmetallit. Analyysimenetelm ä t olivat samat kuin tavanomaisessa viljavuustutkimuksessa. Fosfori, kalium, kalsium, rikki ja magnesium uutettiin maanäytteistä liuokseen (AAAc, pH 4,65), joka oli 0,5 M ammoniumasetaatin ja 0,5 M etikkahapon suhteen, ja alumiini, kadmium, koboltti, kromi, kupari, rauta, mangaani, molybdeeni ja sinkki muuten edellisen kaltaiseen liuokseen (AAAc-EDTA, pH 4,65) paitsi, että liuos o li myös 0,02 M natriumetyleenidiamiinitetraetikkahapon (Na 2 EDTA) suhteen. Boorin ja seleenin määrittämiseksi maanäytteet uutettiin kuumaan veteen. Johtoluku ja pH mitattiin vesiuutteesta. Merkittävimpiä ravinnemuutoksia vuodesta 1987 vuoteen 1998 olivat helppoliukoisen fosforin, rikin, kuparin ja sinkin lisääntyminen lähes 20 prosentilla. Kalsiumin, magnesiumin ja raudan pitoisuudet lisääntyivät hiukan, ja kaliumin, boorin, koboltin ja molybdeenin pitoisuudet vähenivät lievästi. Muutokset peltojen ravinnepitoisuuksissa olivat yleensä seurausta lannoitteiden käyttömäärissä tapahtuneista vastaavista muutoksista. Sen sijaan fosfori- ja kuparipitoisuudet nousivat, vaikka vastaavat ravinnelisäykset lannoitteissa huomattavasti vähenivät tutkimusjakson aikana. Fosfori-ja kuparipitoisuuksien nousun maassa selitti se, että näiden aineiden lisäykset maahan olivat kuitenkin vielä selvästi suuremmat kuin näiden aineiden poistumat maasta. Viljelymaiden todettiin lievästi happamoituneen, vaikka kalkitusaineiden käyttölisääntyi. Lasku pH-luvussa johtui ilmeisesti siitä, että lannoitetyppeä käytettiin aikavälillä 1987-1998 keskimäärin jonkin verran runsaammin kuin edellisellä tutkimusjaksolla 1974-1987. Haitallisten raskasmetallien pitoisuudet kehittyivät suotuisasti, sillä helppoliukoisen kadmiumin ja nikkelin pitoisuudet maassa pysyivät ennallaan ja kromin pitoisuus kasvoi vain vähän. Syy myönteiseen kehitykseen oli raskasmetallipäästöjen ja -laskeumien oleellinen pieneneminen.

This study is part of the long-term monitoring of Finnish arable land and it is based on soil analyses of 705 monitoring sites sampled in 1998. The same sites were sampled twice previously,in 1974 and 1987. We describe here the state of the Finnish cultivated soils in 1998 and changes in soil quality since 1987. The samples were analysed for organic C, volume weight, pH, P, K, Ca, S, Mg, Al, B, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Se and Zn.Macronutrients were extracted with 0.5 M ammonium acetate + 0.5 M acetic acid (pH 4.65) and most micronutrients, Al and heavy metals with the same solution + 0.02 M Na 2 EDTA. Hot water was used to extract B and Se. From 1987 to 1998, soil P, Ca, Mg, S, Cr, Cu, Zn, volume weight and electrical conductivity increased and soil K, B, pH and organic C decreased. There was no change in soil Al, Cd, Mn and Ni. Between 1987 and 1998,the use of P,K,B and Cu in mineral fertilisers declined whereas that of Ca in liming agents and Zn in mineral fertilisers increased. With the exception of P and Cu,these changes affected the concentrations of easily soluble macro- and micronutrients in the soil accordingly. The slight decrease in soil pH might be due to the increase in the use of fertliser N. The finding that soil Cd and Ni ceased to increase and that soil Cr increased only slightly was attributed to the dramatic reduction in national emissions and bulk depositions of heavy metals.