Kategoria: Kipsin vaikutus kationien huuhtoutumiseen

Julkaistu

Kipsin testausta erilaisilla mailla – Ruukkukokeiden tulokset

Vaikuttaako kipsi peltomaan ravinnetasapainoon, kasvukuntoon tai mikrobiaktiivisuuteen? Näitä erityisesti viljelijöitä kiinnostavia kysymyksiä on selvitetty paitsi SAVE-pilottialueella maa- ja kasvinäyttein, myös maanparannusaineita testaavissa ruukkukokeissa. Ruukkukokeissa kipsi lisäsi magnesiumin ja kaliumin huuhtoumista, mutta savimailla vaikutus maan ravinnetilaan oli vähäinen eikä vaikuttanut viljavuusluokkaan. Satoisuutta kipsi ei ainakaan vähentänyt. Maan biologista aktiivisuutta kuvaavaan maahengitykseen kipsillä ei kokeen mukaan ollut vaikutusta. Vesiensuojelun kannalta keskeinen havainto oli, että maanparannusaineet vähensivät sadetuskokeen aiheuttamaa rasitusta maan rakenteelle, jolloin sadetuksen jälkeen kylvetyllä raiheinällä oli paremmat kasvuolosuhteet.

SYKE:n erikoistutkija Petri Ekholm on aiemmin kirjoittanut SAVE-hankkeen pilottialueen neljän vuoden seurannan maa- ja kasvinäytetuloksista. Niiden mukaan peltojen pintamaassa ei havaittu vähenemää magnesium tai kalium -määrissä. Savimailla, joille kipsiä ensisijaisesti suositellaan, onkin yleensä runsaasti sekä kaliumia että magnesiumia. Myöskään viljelijäkyselyissä kipsin ei havaittu heikentävän peltomaan laatua tai satoisuutta ja osalla vaikutukset olivat positiivisia.

Luonnonvarakeskuksen erikoistutkija Helena Soinne kertoo nyt tarkemmin, millaisia tuloksia maanparannusaineita testanneissa ruukkukokeissa saatiin.

Luonnonvarakeskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen yhteisessä kokeessa tutkittuun kipsin, rakennekalkin ja maanparannuskuitujen vaikutuksia valumaveden laatuun ja kasvien ravinteidenottoon (kuvat: Johanna Nikama ja Helena Soinne).

Luonnonvarakeskuksessa tehtiin astiamittakaavan koe, jossa selvitettiin vesiensuojelutarkoituksessa käytettävien maanparannusaineiden (kipsi, rakennekalkki ja kuitulietteet) vaikutuksia maan sadontuottokykyyn ja sadon laatuun. Kokeessa oli mukana neljä erilaista maata, joissa oli erilaiset savespitoisuudet (6–69%) ja helppoliukoisen magnesiumin pitoisuudet (75–830 mg/l). Karkeimmassa, ja vähiten magnesiumia sisältävässä maassa Ca/Mg -suhde oli 9, kun taas savisimmassa maassa suhde oli 4. Ennen kasvatuskokeen aloittamista maanparannusaineiden vaikutuksia valumaveden laatuun ja erityisesti magnesiumin huuhtoutumiseen selvitettiin sadetuskokeissa laboratoriossa.

Ruukkukoetutkimuksen sadetuskokeen huuhtoutumistuloksista näkyi, että kipsikäsittely lisäsi magnesiumin huuhtoutumista. Määrällisesti eniten magnesiumia huuhtoutui kipsikäsitellyistä savisimmista maista ja vähiten karkeasta maasta. Kun huuhtoutuneet määrät suhteutetaan maan helppoliukoisen magnesiumin määrään, oli huuhtoutuneen magnesiumin määrä savisilla mailla noin 5% maan koko helppoliukoisen magnesiumin määrästä, kun karkealla maalla se oli jopa 15%. Käsittelemättömistä ruukuista, karkeista ja savimaista, sadetuskokeissa huuhtoutuneen magnesiumin määrät olivat samaa suuruusluokkaa, mutta suhteutettuna taas maan helppoliukoisen magnesiumin määrään, käsittelemättömistä karkean maan ruukuista valumaveden mukana lähti noin 2,5% maan helppoliukoisesta magnesiumista, kun savimaissa määrä jäi alle yhden prosentin.

Sadetuskokeiden jälkeen kaikille maille tehtiin viljavuusuutto helppoliukoisten ravinteiden määrittämiseksi. Magnesiumin osalta viljavuusluokka ei savimaissa muuttunut maanparannusainekäsittelyjen ja sadetusten seurauksena. Käsittelemätön karkea maan oli sadetuskokeen jälkeen luokassa ”huononlainen”, mutta kipsikäsitelty karkea maa putosi sadetuskokeessa huuhtoutuneen magnesiumin vuoksi luokkaan ”huono”. Muut maanparannusaineet eivät vaikuttaneet magnesiumin viljavuusluokkiin. Kaliumin viljavuusluokkaan ei kipsi- eikä muutkaan maanparannusainekäsittelyt vaikuttaneet lainkaan, vaikka kipsi jonkun verran kaliumin huuhtoutumista lisäsikin.

Sadetuskokeen jälkeen maista mitattiin myös hiilidioksidintuotto eli maahengitys, joka kuvaa maan biologista aktiivisuutta. Kipsillä käsiteltyjen maiden hiilidioksidintuotto oli samaa tasoa kuin käsittelemättömistä tai rakennekalkilla käsitellyistä maissa, mutta luonnollisesti maat, joihin oli lisätty orgaanista maanparannusainetta (kuituliete) hengittivät enemmän.

Sadetuskokeiden jälkeen maahan kylvettiin raiheinää ja maat lannoitettiin typellä ja fosforilla. Raiheinä sato korjattiin viisi kertaa ja sadon ravinnepitoisuudet tutkittiin ensimmäisestä, kolmannesta ja viidennestä sadosta, jos satoa oli korjattavaksi asti. Kontrollimaissa, joihin ei ollut lisätty maanparannusaineita, raiheinä kasvoi todella huonosti, eikä ensimmäisen sadonkorjuun jälkeen saatu enää riittävästi biomassaa ravinnepitoisuuksien määrittämiseksi. Syynä kontrollimaiden huonoon kasvuun oli todennäköisesti sadetuskokeen aiheuttama rasitus maan rakenteelle. Maanparannusaineet ehkäisevät maan liettymistä, eikä sadetuskäsittelyt näin ollen olleet yhtä tuhoisia käsitellyille maille.

Suurimmat raiheinäsadot saatiin kipsillä ja rakennekalkilla käsitellyistä ruukuista, kun kaikki viisi satoa laskettiin yhteen. Viimeisessäkään sadossa ei kipsillä käsitellyn karkean maanraiheinäsadon magnesiumpitoisuus juurikaan poikennut savimaista tai esimerkiksi rakennekalkilla käsiteltyjen maiden raiheinästä. Korjattujen satojen mukana poistuneen magnesiumin määrä voidaan karkeasti arvioida kolmesta sadosta mitattujen raiheinän magnesiumpitoisuuksien avulla. Savimaiden alkuperäisestä helppoliukoisen magnesiumin määrästä raiheinäsatojen mukana lähti alle 10%, kun taas karkeassa maassa raiheinän mukana poistuneen magnesiumin määrä oli noin 20–50% alkuperäisestä helppoliukoisen magnesiumin määrästä.

Yllättävää kokeessa oli, miten hyvin kipsillä käsitelty ja magnesiumin osalta viljavuusluokassa ”huono” oleva karkea maa kasvoi. Syynä voi olla, että ruukkuja ei ennen kasvatuskoetta tehdyissä sadetuksissa huuhdeltu tarpeeksi paljon, jolloin kipsin mukana lisätyn kalsiumin kationinvaihtopaikoilta syrjäyttämät magnesiumionit jäivätkin maaveteen välittömästi kasvien saataville. Tällaisessa tilanteessa kasvit varmastikin voisivat hyödyntää maassa olevan vähäisenkin magnesiumin hyvin tehokkaasti, eikä kasvua rajoittavaa puutosta olisi havaittavissa. Karkeilla mailla, joiden helppoliukoisen magnesiumin pitoisuus on lähtökohtaisesti alhainen, kipsin aiheuttama magnesiumin huuhtoutumisen lisääntyminen voi todennäköisesti pidemmän ajan kuluessa kuitenkin johtaa magnesiumin puutokseen. Tosin tällaiset maat tuskin ovat vesiensuojelumielessä kipsin käyttökohteita muutenkaan.

Helena Soinne, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus (Luke)

 

 

Julkaistu

Kipsin vaikutukset pintamaahan ja kasvustoon lyhytaikaisia

 

Petri Ekholm
Erikoistutkija
SYKE
+358 2952 51102
petri.ekholm (a) syke.fi

Kipsin levitys savipelloille vaikuttaa pintamaan ja kasvuston ravinne- ja hivenainepitoisuuksiin melko vähän. Jos maassa on kaliumin tai magnesiumin puutetta, on näiden ravinnekationien riittävyyteen kuitenkin hyvä kiinnittää huomiota kipsiä käytettäessä.

Vaikutukset maahan

Kipsi liukenee maassa kalsium- ja sulfaatti-ioneiksi. Tämä näkyy viljavuusanalyysin johtoluvussa. Ennen syksyllä 2016 toteutettua kipsinlevitystä, tutkittujen kipsilohkojen johtoluku oli keskimäärin 0,9, mutta seuraavana keväänä 3,4. Johtoluvun nousu oli kuitenkin lyhytaikainen: vaikka se oli vielä toukokuussa 2018 keskimäärin korkeampi kuin ennen kipsiä, ero ennen kipsiä -tilanteeseen ei enää ollut tilastollisesti merkitsevä.

Johtoluku kuvaa maanesteen sähkönjohtavuutta, jota kalsium ja sulfaatti kahdenarvoisina ioneina voimakkaasti nostavat. Johtoluvun nousu kipsikäsittelyn jälkeen oli siis odotettavissa – ja kipsivaikutuksen puolesta toivottavaa. Sen sijaan odotettavissa ei ollut, että johtoluku vaihteli lohkojen ja rinnakkaisnäytteiden välillä, myös kipsittömillä vertailulohkoilla. Eräällä kipsikäsitellyllä hiuesavilohkolla johtoluku ei noussut lainkaan, kun taas toisella vastaavanlaisella lohkolla johtoluku oli peräti 7 ensimmäisen kipsikäsittelyn jälkeisen talven jälkeen. Vaihtelu kertoo siitä, että kipsi ei ole levinnyt tasaisesti ja sekoittunut maahan. Ihan kaikki kipsi ei tosin liukene heti. Kipsiä on ollut jonkin verran havaittavissa pelloilla vielä levityksen jälkeisen talven jäljiltäkin, kuten suurin osa SAVEn pilottiviljelijöistä havaitsi.

Kipsissä peltohehtaarille tuli yli 600 kiloa rikkiä, kun lannoitteena rikkiä annetaan suurimmillaan muutamia kymmeniä kiloja. Maan rikkipitoisuus nousikin tilastollisesti merkitsevästi ensimmäisenä ja toisena kipsin jälkeisenä vuotena. Samoin kuin johtoluvussa myös rikissä oli kuitenkin suurta vaihtelua lohkojen ja rinnakkaisnäytteiden välillä. Kalsiumissa, jota kipsin mukana tuli maahan 800 kiloa hehtaarille, ei havaittu merkitseviä muutoksia, ehkä siksi, että kalsiumia on maassa luonnostaan runsaasti. Myös aiemmissa tutkimuksissa on havaittu johtoluvun ja rikin kasvu vuoden–kahden ajaksi, ja suuri vaihtelu näytteiden välillä.

Kalsium voi parantaa hienojakoisen maan, kuten saven rakennetta muodostamalla maahiukkasten välisiä mikromuruja. Kalsium voi parantaa maan rakennetta myös silloin, kun maassa on liikaa magnesiumia. Vaikutus perustuu kationinvaihtoreaktioihin, joissa kalsium “huuhtoo” hiukkasten pinnalta muita kationeja. Samalla tavoin karkeilla mailla kipsi voi lisätä magnesiumin ja kaliumin puutetta. Magnesiumissa ja kaliumissa ei kuitenkaan havaittu Savijoen peltojen pintamaassa muutoksia, lukuun ottamatta kaliumpitoisuuden nousua kipsilohkoilla ensimmäisenä ja toisena vuonna kipsin levityksen jälkeen. Savimailla, joihin kipsiä ensisijaisesti suositellaan, on yleensä runsaasti niin kaliumia kuin magnesiumia.

Kipsissä maahan levitettiin noin 8 kg/ha fosforia, mikä kannattaa ottaa huomioon lannoitettaessa. Viljavuusfosforissa ei havaittu tilastollisesti merkitsevää muutosta. Maan pH-arvo laski kipsilohkoilla yhden-kaksi kymmenystä kahtena ensimmäisenä kipsin jälkeisenä vuotena. Maan rakenteen muutoksia ei tutkittu.

Kolmelta kipsilohkolta ja kahdelta käsittelemättömältä lohkolta otettiin maanäytteitä pintakerroksen lisäksi (0–20 cm) myös kerroksista 20–40 cm ja 40–60 cm. Tulokset osoittivat, että rikki kulkeutuu maassa nopeasti alaspäin, sillä se sitoutuu heikosta maahiukkasiin, mutta kalsiumin, magnesiumin ja kaliumin kulkeutumista maassa alaspäin ei selvästi havaittu.

 

Vaikutukset kasvustoon

Kipsiä voidaan pitää rikki- ja kalsiumlannoitteena, tosin lannoitekäytössä levitysmäärät ovat pienempiä kuin vesiensuojelukäytössä. Kipsin ei ole aiempien tutkimusten – eikä myöskään Savijoen viljelijöiden mukaan – havaittu vaikuttavan epäedullisesti sadon määrään tai laatuun. SAVE-hanke ei suoraan arvioinut sadon määrää, mutta kasvustonäytteitä otettiin kemialliseen analyysiin samoilta paikoilta kuin maanäytteitäkin. Kasvien rikkipitoisuus kasvoi kaksinkertaiseksi kahtena ensimmäisenä kipsin jälkeisenä vuonna, mutta neljäntenä vuonna eroa ei enää havaittu. Muut muutokset olivat vähäisiä. Kasvien keskimääräiset rautapitoisuudet olivat kipsilohkoilla vuosina 2017 ja 2020 alentuneita samoin kuin fosforipitoisuudet vuonna 2020. Yleisesti huomionarvoista on se, että monella lohkolla – kipsikäsitellyllä tai -käsittelemättömällä – seleenin pitoisuus oli alle analyysin alarajan. Seleenilannoitukseen kannattaakin alueella kiinnittää erityistä huomiota.

Tietolaatikko: SAVE-hanke otti vuosina 2016, 2017, 2018 ja 2020 maa- ja kasvinäytteitä 29 havaintopaikalta, joista 11 oli kipsikäsiteltyjä ja 18 vertailulohkoja. Kultakin GPS-määritellyltä paikalta otettiin kaksi kokoomanäytettä. Maanäytteistä (0–20 cm) määritettiin viljavuusanalyysi hehkutushäviöllä täydennettynä. Kesä-heinäkuussa otetuista kasvinäytteistä määritettiin rikki, fosfori, typpi, kalsium, magnesium, kalium, natrium, boori, kupari, mangaani, rauta, sinkki ja seleeni. Näytteet otti ProAgrian asiantuntijat ja ne määritettiin Eurofins Viljavuuspalvelussa ja Lukessa.

Julkaistu

Kipsi lisää kaliumin ja magnesiumin huuhtoutumista

Kipsin vaikutus peltomaan magnesium- ja kaliumpitoisuuteen on ollut esillä mm. OSMO-hankkeen tutkimuksissa, joiden mukaan kipsi vähensi maaperän kalium- ja magnesiumpitoisuuksia osalla lohkoista. SAVE-hankkeessa samanlaista vaikutusta ei ollut havaittavissa pilottialueen savimaiden maaperänäytteistä. Nyt käynnissä oleva ruukkukoetutkimus  mahdollistaa useiden maatyyppien tutkimisen ja kokeet myös samantyyppisillä mailla kuin mihin OSMO-hankkeen tulokset viittaavat. Varsinais-Suomessa käynnissä olevassa KIPSI-hankkeessa viljelijöitä on ohjeistettu huomioimaan, että kipsitettävien peltojen Mg- ja K-tasot eivät saa olla huonoja tai huononlaisia.

Erikoistutkija Helena Soinne Luonnonvarakeskuksesta kertoo ruukkukoetutkimuksen tähänastisista tuloksista.

Luonnonvarakeskuksen kasvihuoneessa Jokioisilla on käynnissä kasvatuskoe, jossa tutkitaan vesiensuojelutarkoituksessa käytettävien maanparannusaineiden (kipsi, rakennekalkki ja kuitulietteet) vaikutuksia maan sadontuottokykyyn. Ennen kasvatuskokeen aloittamista maanparannusaineiden vaikutuksia valumaveden laatuun ja erityisesti kationien huuhtoutumiseen on selvitetty sadetuskokeissa laboratoriossa.

Luonnonvarakeskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen yhteisessä kokeessa tutkitaan kipsin, rakennekalkin ja maanparannuskuitujen vaikutuksia valumaveden laatuun ja kasvien ravinteidenottoon (kuvat: Helena Soinne).

Maanparannusaineet ovat koostumukseltaan erilaisia ja sisältävät eri määriä kasveille tärkeitä ravinteita. Tietyn ravinteen pitoisuuden kasvu maavedessä vaikuttaa ravinnetasapainoon maahiukkasten pinnalla ja voi johtaa tärkeiden ravinnekationien huuhtoutumiseen.

Kipsin mukana maahan tulee runsaasti mm. kalsiumia. Kalsiumilla on positiivisia vaikutuksia maan rakenteelle ja siten esimerkiksi aitosavimaissa kalsiumin runsastuminen on pääasiassa hyvä asia. Kalsium voi kuitenkin syrjäyttää maahiukkasten pinnoilta magnesiumia ja kaliumia, jolloin nämä kalsiumin syrjäyttämät ravinteet ovat alttiina huuhtoutumiselle.

Ruukkukoetutkimuksen sadetuskokeen huuhtoutumistuloksista näkyikin selvästikin, että kipsillä käsiteltyjen maiden läpi valuneen veden magnesium- ja kaliumpitoisuudet olivat korkeampia kuin muissa käsittelyissä. Alustavien tulosten perusteella näyttää siltä, että kipsikäsitellyistä maista huuhtoutui kolmen sadetuskerran aikana yli kaksinkertainen määrä kaliumia ja jopa 5–8 kertainen määrä magnesiumia käsittelemättömiin maihin verrattuna. Noin yhden kuukauden syyssateita (70 mm) vastaava vesimäärä huuhtoi noin 5 % savimaan koko helppoliukoisesta magnesiumista (viljavuusuuton magnesium), mutta karkeimmasta maasta huuhtoutuva magnesium oli jopa 15 % helppoliukoisen magnesiumin kokonaismäärästä. Huuhtoutunut kalium puolestaan oli pääsääntöisesti alle 5 % maan helppoliukoisen kaliumin (viljavuusuuton kalium) kokonaismäärästä sekä karkealla maalla että savimailla. Muut maanparannusaineet vaikuttivat vain vähän ravinnekationien huuhtoutumiseen.

Sadetuskokeen perusteella ei voida kuitenkaan vielä sanoa näkyykö kationien huuhtoutuminen maanäytteiden helppoliukoisten ravinteiden määrässä. Kipsilisäyksen aiheuttaman kationien huuhtoutumisen vaikutus viljavuusuuton tuloksiin riippuu todennäköisesti maalajista ja orgaanisen aineksen määrästä maassa. Lopputulos nähdään, kun ruukkukokeen maille tehdään viljavuusuutto kokeen lopussa.

Astiakokeessa kasvatettavasta raiheinästä voidaan korjata useampi sato (kuva: Johanna Nikama).

Sadetuskokeiden jälkeen maat lannoitettiin typellä ja fosforilla ja ruukkuihin kylvettiin raiheinää. Maanparannusaineilla käsiteltyjen maiden kolmen ensimmäisen sadon yhteenlasketut biomassat olivat samaa suuruusluokkaa. Kolmen ensimmäisen sadon perusteella kipsi ei siis alentanut sadontuottoa myöskään karkeimmassa maassa, josta kipsikäsittelyn seurauksena oli huuhtoutunut eniten ravinnekationeja suhteessa maan ravinnevarastoon.

SAVE-hankkeen pilottialueella otettujen kasvinäytteiden analysointi ei antanut viitteitä siitä, että kipsi olisi haitannut kasvien magnesiumin- ja kaliuminottoa. Tulos saattaa johtua pilottialueen maiden korkeista magnesiumin ja kaliumin lähtöpitoisuuksista, jolloin kipsin aiheuttama huuhtoutuminen ei ole näkynyt seurannassa. Ruukkukokeet tulevat tuottamaan lisätietoa myös mahdollisista kipsin aiheuttamista ravinnepuutoksista, sillä asiaa selvitetään vielä kasvianalyysien avulla. Myös kipsin vaikutusta ravinteiden huuhtoutumiseen sekä maan mikrobiologiaan selvitetään. Tuloksista kerromme lisää ensi vuonna.

Helena Soinne, erikoistutkija, Luonnonvarakeskus (Luke)

Palvelun tarjoaa WordPress