Põllumuldade huumusbilansi arvutamise võlud ja valud · 2018. 9. 4. · Teraviljad, raps 1,4 – 1,8 Allakülvid, järelkultuurid 0,6 – 1,0 Rühvelkultuurid, köögivili 0,6 –

Põllumuldade huumusbilansi

arvutamise võlud ja valud

(Huumusbilansi kalkulaatori koostamise põhimõtted)

Enn Lauringson [email protected]

Eesti Maaülikool

Tartu, 5.12.2014

Muld on üks maailma suurim süsinikuvaramu ning

seetõttu nähakse mulda globaalsel tasandil kui

kliimamuutuse mõjutajat.

Negatiivse huumusbilansi korral loetakse

põllumeest kliima soojenemisele kaasa

aitajaks ning positiivse bilansiga maailma

päästjaks.

Positiivne huumusbilanss = jätkusuutlik

taimekasvatus

Enn Lauringson, 5.12.2014

Kuna mulla huumusesisaldus on suhteliselt

püsiv näitaja, siis vajab muutuste tuvastamine

pikka aega.

Maaülikooli Eerikal asuvas pikaajalises põldkatses,

kus mulla algne huumusesisaldus oli ~1,7%,

- langes 15 aastaga ilma orgaaniliste väetisteta

külvikorras huumusesisaldus 0,14% võrra

- ning tahesõnnikuga külvikorras suurenes see

0,25% võrra.


Lasuvus-

tihedus

Orgaanika

juurde-

kasv/aastas

Orgaanika

vajadus

Künnikiht m3 g/cm3 tonni/ha %

tonni/ha

orgaanikat

(kuivaines)

25 cm 2500 1,3 3250 0,5 16,25

25 cm 2500 1,4 3500 0,5 17,5

25 cm 2500 1,5 3750 0,5 18,75

Punane ristik 1 a (haljasmass+juured) 7- 8 (10) Vahekultuurid 1-3 Mesikas 1 a 7-8 (10) Põhk, juured 5-6 Punane ristik 2. aastal 10-12 (14) Mesikas 2. aastal 10-12 (14)

Viie aastaga tõusis mulla orgaanika 1,4% pealt 4,1%ni?????


Põllukultuuridega lisandub orgaanika (kuivaines)

Projekti eesmärkide täitmiseks analüüsitakse

erinevaid huumusbilansi mudeleid, mida on seni

koostatud ja kasutatud Rootsis, Taanis, Saksamaal,

Kanadas, USA-s, Suurbritannias, Venemaal jm.

Mujal koostatud mudelid ei ole otseselt ilma eelneva

kohandamiseta meie (Eesti) tingimustesse

ülekantavad.


PROJEKT: Huumusbilansi mudel taimekasvatuse

jätkusuutlikkuse hindamise töövahendina

Eesmärk: Välja töötada Eesti tingimusi arvestav

ja praktikas rakendatav põllumuldade

huumusbilansi kalkulaator

Kõige enam arendatud ja praktikas kasutusel olev

asukohapõhine mudel on Saksamaal korraldatud

pikaajaliste põldkatsete tulemustele põhinev

VDLUFA (Verband Deutscher Landwirtschaftlicher

Untersuchungs- und Forschungsanstalten)

huumusbilansi mudel.

Huumusbilansi lihtsustatud mudeli printsiipe ja

olemuse saame üle võtta VDLUFA mudelist. Projekti

käigus arvutatakse välja kohalikkesse oludesse sobivad

näitajad (humifikatsioonikoefitsiendid, süsiniku bilanss).



Lisaks orgaanilise süsiniku (huumuse)

sisalduse määramisele on tegelikult veelgi

olulisem, milline on huumuse varu (t/ha) ja

kuidas see muutub.

Asukohapõhise huumusbilansi mudelis on

muldade huumusseisundi hindamisel vaja

aluseks võtta konkreetse mulla huumusvaru, mis

sõltub selle mulla

huumuskihi tüsedusest,

lasuvustihedusest,

räha-, veerise- ja klibu- ning huumusesisaldusest

Kuidas seda kõike kokku arvutada?

Huumuse mineraliseerumine mullas

00,5

11,5

22,5

3

Kartul,

köögivili

Oder Rukis Timut

% - Olenevalt

kultuurist

mineraliseerub

mulla huumusest

aastas 0,8-2,7%

(Kanger jt) Lutsern, heinaseeme 5,5 – 6,5

Punane ristik 2,8 – 4,0

Mais 1,7 – 1,9

Kaunviljad teraks 1,4 – 2,0

Teraviljad, raps 1,4 – 1,8

Allakülvid, järelkultuurid 0,6 – 1,0

Rühvelkultuurid, köögivili 0,6 – 1,0

+ Juurte

kuivmass t/ha


Mulla huumusbilanss kujuneb sellest, kui palju huumust

lisandub ja kui palju kasutatavate agrotehniliste võtete juures

teda mineraliseerub.

Huumusvaru väheneb ühe hektari künnikihis aasta jooksul

Rühvelkultuurid (kartul, söödajuurviljad,

mais

-2 tonni

Teraviljad, lina, raps, rüps -1 tonni

Üheaastased kõrrelised heintaimed -0,7 tonni

Mustkesa -2,5-3 tonni

Huumusvaru bilanss (Valler, Vipper)

Huumusvaru suureneb ühe hektari künnikihis aasta jooksul

Lutsern, mesikas, lupiin +2 tonni

Põldhein +1,5 tonni

Kultuurkarjamaa ja kultuurniit +1 tonni

Kaunteravili (hernes, põlduba) segavili + 0,7 tonni (0,3) Enn Lauringson, 5.12.2014

Kultuur Huumuse C kg/ha/a Kultuur Huumuse C kg/ha/a

Kõrge

tootmis-

tase

Madal

tootmistase ja

mahetootmine

Kõrge

tootmis-

tase

Madal tootmistase

ja mahetootmine

Rukis

-280

(-480 kg

huumust

-400

(-670 kg

huumust)

Kaunviljad 160

(260 h)

240

(410 kg huumust)

Tali-

tritikale

Kõrrelised heintaimed

(saagiaasta)

600 700

Talinisu Kõrrelised katteviljata,

kevadkülv

400 450

Suvioder Kõrrelised, allakülv 200 250

Suvinisu Liblikõielised

(saagiaasta)

600 700

Kaer Liblikõielised

katteviljata, kevadkülv

400 450

Raps Vahekultuur (talviseks

katteks)

120 160

Kartul -760

(-1300

kg

huumust

-1000

(-1700 kg

huumust)

Vahekultuur (sügisel

kõrde ja künd)

80 120

Mulla huumuse süsiniku bilanss Saksamaa tingimustes

olenevalt põllukultuurist (VDLUFA huumusbilansi mudel)



Mulla lasuvustihedus on teatavasti seda väiksem, mida suurem

on mulla veesisaldus ja mida enam on mullas huumust.

Andmebaasi analüüsil selgus, et põllumuldade künnikihis on

mulla lasuvustiheduse ja huumusesisalduse (x, %) vaheline seos

liiv-, saviliiv- ja kergetes liivsavimuldades järgmine:

Dml-ls1=1,63-0,068x

Mineraalsete põllumuldade

lasuvustihedus olenevalt

lõimisest ja huumuse-

sisaldusest

(H. Roostalu)


Koreserikastes muldades tuleb arvestada kivisuse

astmega, mistõttu väheneb ka muldade huumusvaru.

Välja arvutatud koresest tingitud koefitsiendid on: r1 –

0,94; r2 – 0,85; r3 – 0,75; r4 - 0,6; r5 – 0,4; r – 0,3.

Koresisalduse aste on leitav mullakaardilt ja vastavad

juhised selle tuvastamiseks antakse ka huumusvaru

koostamise kasutusjuhendis.

Liivsavimuldade

huumusvaru sõltuvalt

rähksuse astmest 25 cm

tüseduses huumuskihis

(H. Roostalu)


Seega eeltoodu põhjal leiame konkreetse mulla

huumusvaru järgmise valemi alusel:

Hv= d*Dm*h*k*100,

kus Hv – mulla huumusvaru (Mg ha-1),

d – huumuskihi tüsedus (m),

Dm – mulla lasuvustihedus (Mg m3),

h – huumusesisaldus (%)

kk – mulla kivisusega seonduv koefitsient

(H. Roostalu).

Cp – saak

Cs - kõrvaltoodang

Cre – taimede varis

Cr - juured

Cex - juureeritised

Crt – juurte kasvuajal mulda lagunenud

juurte mass (kasvu ajal laguneb ja

uueneb juurte mass, Hoyer on võtnud, et

see on kahekordne kogus võrreldes

kasvuperioodi lõpus mõõdetuna)

Org.aine mis suhteliselt kergesti

mikroorganismide poolt lagundatakse

juurte humifikatsioonikoefitsient 17-25

Crt humifikatsioonikoefitsient 14

Põhitoodang Kõrvaltoodang Juured Ladestub risosfääris

Proovide võtmine

juurte massi

määramiseks


Taimed eritavad silmapaistvalt suure

koguse fotosünteesi käigus

fikseeritud süsinikust mulda.

Juurte kaudu eritatakse suuremalt

jaolt süsinikuühendeid,

madala- (peamiselt aminohapped,

suhkrud, orgaanilised happed ning

fenoolsed ühendid) ja suure

molekulmassiga ühenditeks (valgud

ja polüsahhariidid)

Humifikatsionikoefitsient 5%

Cex - juureeritised

Risosfääri C (joonisel Cex ja Crt) arvestatakse 65% juurte

massist (Kuzyakov ja Schneckenberger, 2004; Bolinder et al., 2007; Can et al 2009).




Juured 1 aasta mullas

Teraviljad Põhk/saak Juured/saak Juured/põhk

Juured +

juurevaris

Oder 0,8 0,43 0,53 juured*1,65 Lauringson, Bolinder

Suvinisu 0,9 0,36 0,39 juured*1,65 Lauringson, Bolinder

Rukis (1)1,3 0,48 0,37 juured*1,65 Q. Sheng, L. A. Hunt

Raps 2 (2,7) 0,5 0,24 juured*1,65 Gan,

Uba 1,1 0,65 0,59 juured*1,65 Lauringson

Mais 0,2 juured*1,65

Pietola, Alakukku,

Bolinder, Prince

Pealsed/

mugulad

Juured/

mugulad

Kartul 0,2 0,1 juured*1,65 Bolinder, Klimanek,

Taimeosade suhtarvud


1 tonni huumuse taastamiseks

vajalik väetisekogus t/ha

Põhk (õhukuiv) 5

Humifikatsioonikoefitsient 20%

1 tonn põhku = 100-110 kg C huumuse

moodustamiseks (VDLUFA andmed)


Kui põhk viiakse ära?

Koristuskõrgus?

15% massist arvestatakse

tüüna tagastatuks

(Can et al 2009)

1 cm kõrretüüd on ca 50-

100 kg/ ha põhku

Põhku t/ha a 3 3…6 >6

Haljaväetis, sõnnik kompost t /ha a 10 10….20 >20

Vedelsõnnik m3/ha a 35 35…70 >70

Ka % C kg/tonn

Põhk 86 100 81 49

Sõnnik värske 20 28 24 21

30 40 34 30

käärinud 25 40 34 29

35 56 48 41

kompostitud 35 62 50 39

55 96 78 61

Vedelsõnnik veis 7 9 8,5 8,5

siga 8 8 7,2 7,2

Kolbe, 2008 Huumuse C moodustumine

sõltuvalt orgaanika kogusest

Humifikatsioonikoefitsient sõltub listava

orgaanika kogusest


1 2 3 4 5 6

Mulla lõimis Kerged mullad

Keskmised

mullad Rasked mullad

Saviosakesi 9

Huumuse C kg/ha/a

Kõrge

tootmis-

tase

Madal

tootmistase ja

mahetootmine

Tali-

nisu -280 -400 -30

-130 -230 -180 -280 -420 Kartul -760 -1000 -510 -610 -710 -660 -760 -900 Vahe-

kultuur 80 120 330 230 130 180 80 -60

Humifikatsioonikoefitsient sõltub mulla

omadustest

H. Kolbe, 2007


Mulla lõimise (füüsikalise savi sisalduse

alusel) ja sõnnikukoguste mõju

humifikatsioonile

Mulda viidav orgaaniline aine Võrrand

(y – kg huumust 1 tonni või m3 kohta;

x1 – Mg ha-1; x2 – kuivaine %; x3 – m

3 ha-1)

Põhk y = -1,0632x12-2,53x1+149,98

Kompost y = 172,7-2,93x1

Sõnnik y = 81,614x1-0,2231

Värske sõnnik y = 9,70+1,87x2-0,65x1

Käärinud sõnnik y = 13,97+1,95x2-0,93x1

Kompostitud sõnnik y = 35,62+2,34x2-2,37x1

Veisesõnniku kompost y = 45,4+1,99x2-1,03x1

Veiseläga y = 0,96+2,05x2-0,02x3

Sealäga y = 1,00+1,31x2-0,02x3

Lõi-

mis

l sl ls1 ls2 ls3 s

Hu% 2,09 2,68 2,8 2,73 2,54 2,34

koef 0,75 0,96 1 0,98 0,91 0,84

K, Ko ja Kl muldade huumusesisaldus ja

suhtarvud


Mineralisatsioon sõltub

lämmastikumajandusest mullas.

Tegusas mullas pole mitte tähtis ainult huumuse

teke, vaid ka selle lagunemine.

Kõnekäänd, et mis liigub, see kulub, kehtib ka

mullas.

Lämmastikuga väetamine suurendab nii maapealset, kui -

alust biomassi, mille tulemusena tagastatakse mulda

suurem kogus orgaanilist ainet.

Liigse lämmastiku kasutamine hoogustab mulla orgaanilise

aine mineralisatsiooni, mis omakorda mõjutab toitainete

väljaleostumist ja gaaside emissiooni.

-1600-1400-1200-1000-800-600-400-200

0200400600800

100012001400160018002000

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

kg/ha

kompleksväetist, kg/ha

Huumust mineraliseerub

Huumust tekib juurtest ja põhust

Huumuse bilanss juurte ja põhu mulda viimisel

Huumuse bilanss ilma põhutaEnn Lauringson, 5.12.2014

Arvutatud võrrandid

=

mullast, kasutatud

väetiskogustest ja

saagitasemetest

sõltuvalt

mineraliseerub ehk

laguneb huumust

kg ha-1

Mullaharimise mõju huumuse sisalduse mullas

Künd

Kobestamine

Otsekülv Enn Lauringson, 5.12.2014

1 - 16-17 cm 2 - 21-22 cm 3 - 24-25 cm

6057

55

63 62

57

4852566064

1 2 3

t ha

-1

Kündmine Tüükultivaatoriga kobestamine

Huumusvaru t ha-1

Harimissügavus

Intensiivsem harimine suurendab mineraliseerumist ja

mõnevõrra võib väheneda huumusvaru

Kündmise ja kobestamise mõju huumusvarule (aastatel 1987–1997

korraldatud katse lõpuaastal. EMÜ, Eerikal)


Selline samblakiht

tekib kestval

otsekülvi kasutamisel

Mineralisatsioon

CO2 emissioon

Aurumine

Umbrohutõrje

jne

Foto: Valgamaa JOKA MAA OÜ põllult

http://prezi.com/fvk4jtscz5

vx/otsekulv/ Autor Taavi

Tobreluts


http://prezi.com/fvk4jtscz5vx/otsekulv/http://prezi.com/fvk4jtscz5vx/otsekulv/


Järelikult võime lämmastiku aktiivbilansist lähtuvat

huumusseisundi muutust põllul kajastada järgmise

algoritmiga:

kus Hr – mulla huumusvaru muutus, %-des;

Hv – mulla algne huumusvaru, Mg ha-1,

Hm – mineraliseerunud huumus, Mg ha-1;

Hoh – mulda viidud orgaanilise aine humifikatsiooni

tulemusena tekkinud huumus, Mg ha-1;

kl – orgaanilise aine humifikatsiooni lõimisest tingitud

paranduskoefitsient;

kmh - orgaanilise aine humifikatsiooni mullaharimisest

tingitud paranduskoefitsient

100***

v

mhlohmvr

H

kkHHHH

Enn Lauringson, 2014

Tänan kuulamast!


Tänan kuulamast

Documents

Põllumuldade huumusbilansi arvutamise võlud ja valud · 2018. 9. 4. · Teraviljad, raps 1,4 – 1,8 Allakülvid, järelkultuurid 0,6 – 1,0 Rühvelkultuurid, köögivili 0,6 –