Jorden som dyrkningsmedieLars J. Munkholm

Institut for AgroøkologiAarhus Universitet

OptiTill møde 25/2 2014

Hvem er jeg?Opvokset på landbrugAgronom 1992Planteavlskonsulent 93-96Forsker ved DJF/AU 96-2014Forskning . nøgleord: Jordkvalitet, jordstruktur, jordbearbejdning, jordpakning, rodvækst, effekt af jordbearbejdning på tab af drivhusgasser og næringsstoffer

Såbed

Pløjesål

Pløjelag

Underjord

Hjulspor

100 cm

05

3033

100

100

cm

100 c

m

Pierret et al. 2005

Hvordan kan jordstrukturen give problemer? .

Strukturproblemer

Skorpedannelse/knoldet

Harvesål

Underjordspakning

Udbyttetab

Problem Dybde Udbyttetab

Skorpe 0-5 cm Omsåning/stort

Harvesål 5-20 cm 5-25%

Pløjesål 20-40 cm 3-10%

Underjord >30 cm <5%

Problemer med såbedskvalitet

Foto: Janne Aalborg Nielsen

Det perfekte såbed

Løs jord 0,5-8mm

0-20

cm

Frø på fast bund

Gode betingelser for rodvækst

Tilslemning/erosionDårlig frø/jord kontaktDårlig ilttilførsel

“Hair-pinning”

Smuldreevne/bearbejdbarhed Hvad er det?

God smuldreevne = let at bryde store knolde, svært bryde små aggregater

Hvad siger det noget om? Jordens evne til at danne et passende såbed ved

jordbearbejdning Behov for energi til jordbearbejdning

Hvad afhænger smuldreevne af? Jordtype Vandindhold Organisk stof Pakningsgrad

Smuldreevne vs. vandindhold

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Vandindhold

Smul

dree

vne

Vindue i vandindhold

Tør grænse Våd grænse

Tør Våd

God

Dårlig

Vindue i vandindholdlig tid til rettidig jordbearbejdning

Munkholm et al, 2011

Smuldreevne vs. vindue i vandindhold

Vandindhold g 100g-1

0 5 10 15 20

HUG

Ugødet

NPK

vådoptimaltør

Munkholm et al., 2002

Kulstofindhold (g 100g-1)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Sm

uldr

eevn

e in

deks

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40Rothamsted jorde

Schjønning et al., 2009

Askov jorde

Smuldreevne vs. organisk stof

Organisk stof og energiforbrug 10-20% reduktion i energiforbrug ved

pløjning i canadiske og engelske forsøg (McLaughlin et al., 2002; Watts et al., 2006)

Effekt af pakning og intensiv harvning

Abdollahi et al, 2014

Behandling

MIN

-REF

MIN

-RO

T

MIN

-PA

C

ORG

-REF

ORG

-RO

T

ORG

-PA

C

Væ

gtet

mid

del k

nold

stør

rels

e (m

m)

0

5

10

15

20

25

30

cd c

a

d

c

b

Effekt af org. stof

Eksempler på struktur i pløjelagSmuldrende Meget kompakt

Lavt kulstofindholdLille tilførsel af org. stof

Dårlig smuldreevneLav strukturstabilitet

Lille vindue i vandindhold

Undgå den onde cirkel

Intensiv jordbearbejdning

15

Hård ved udtørring

Såbed: hvad kan gøres? Strukturopbygning/stabilisering Organisk stof tilførsel

Halm, husdyrgødning, sædskifte, efterafgrøder Kalkning

Trafik Undgå kørsel på våd jord DæktrykJordbearbejdning Optimeret rettidighed Behovsbestemt intensitet

16

Pakning

17

Pakning –problemer under såbed Dårlig rodvækst Dårlig afvanding ved regnskyl

18

Betingelser for rodvækst

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Vandindhold

Rel

ativ

rod

væks

t

ΔθRANGE

Vindue i vandindhold

θLL θUL

θOPT

Tør Våd

God

Dårlig

da Silva et al., 1994

Vindue i vandindhold rodvækst

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Vandindhold m3 m-3

Jord

bear

bejd

ning

P

H

P

H

D

0,19

0,14

Harvet

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Vandindhold m3 m-3Jo

rdbe

arbe

jdni

ng

P

H

P

H

D

Pløjet

4-8 cm 12-16 cm

0,23

0,21

0,05

0,11

Kadziene et al., 2011

Pløjet

Direkte

HarvetDirekte

Sandet jord med pakningsproblem under såbed

21

Foto: Anne Weil, Canada

Pakning i overjord – hvad kan vi gøre ved det? Forebyggelse fremfor helbredelse

Lave dæktryk Kontrolleret trafik

Jordløsning Biologisk jordløsning (jordløsnende

afgrøder/regnorme) Mekanisk jordløsning (pløjelag)

Dyrke modstandsdygtige arter/sorter

23

Effekt af jordbearbejdning og efterafgrøde

Abdollahi and Munkholm, 2014

Flere store sammenhængende porer

Opsummering Jordens smuldrevne

Sæt gang i den gode cirkel. Tilførsel af organisk stof, skånsom trafik, behovsbestemt jordbearbejdning gør jorden let at bearbejde.

Pakning under såbedsdybde Forebyggelse – lavt dæktryk, undgå kørsel på

våd jord Biologisk eller mekanisk jordløsning

Abdollahi and Munkholm, 2014

Abdollahi and Munkholm, submitted

Elora Rotation and Tillage trial

Silt loam (16% ler, 44% silt, 4% humus) Start 1980 7 sædskifter

C-C-C-C: kont. Majs C-C-O(RC)-W(RC): alsidigt sædskifte C-C-S-S: majs/soyabønne

Jordbearbejdning Moulboard ploughing (MP) No-till (NT)

Elora 4 juni 2010Continuous corn

Corn in rotation

Ploughed No-till

Visual evaluation of soil structure(0-20 cm) Elora, Jun 4 2010

VSSQA: 1.75 VSSQA: 1.0 VSSQA: 1.75

C-C-C-C: MP C-C-O(RC)-W(RC) :MP C-C-S-S: MP

Block 3

Visual soil structural quality assessment (0-20 cm) Jun 4 2010

VESS: 3 VESS: 1.75 VESS: 2.8

Block 2

C-C-C-C: NT C-C-O(RC)-W(RC) :NT C-C-S-S: NT

4 June 2010

VE

SS

sco

re

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

18 October 2010

VE

SS

sco

re

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

C-C-C

-C

C-C-O

(RC)-B

(RC)

C-C-S

-S

C-C-O

(RC)-B

(RC)

C-C-C

-C

C-C-S

-S

MP NT NT NTMP MPMP NT NT NTMP MP

b

a

c

b b

ab

a

c

bc

abab

VESS scores

Rotation effect

Tillage effect

MP scores -time

Friable

Very compact

Penetration resistancePenetration resistance, kPa

0 500 1000 1500 2000 2500

Dep

th, c

m

0

10

20

30

40

50

CCCC-MPCCCC-NTCCO(RC)B(RC)-MPCCO(RC)B(RC)-NT

Porosity, undisturbed cores

Porosity CT imagery

Poro

sity

, %

0

10

20

30

40

50

60Air-filled porosity, ea

Total porosity

Poro

sity

, %

0

10

20

30

40

50

60

CCCC CCO(RC)B(RC)MP NT MP NT MP NT MP NT MP NTMP NT

a

b

a

b

b

d

a

ab

ab

CCO(RC)B(RC) CCO(RC)B(RC)CCCC CCCC

3D images- 36x36x36mm 60 micron voxels

MP (CCCC) NT (CCCC)

Drop shatter test

MP NT MP NT

GM

D, m

m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

C-C-C-C C-C-O(RC)-B(RC)

ab

a

b

b

Corn yield

Cor

n yi

eld,

hkg

ha-1

60

80

100

120 aba

b

cc

d

C-C-C-C C-C-O(RC)-B(RC) C-C-S-S

MP NT NT NTMP MP

VESS vs. yield

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 580

85

90

95

100

105

110

115

120

125

130

f(x) = − 10.4949250329225 x + 128.766847029225R² = 0.318075530709265

Cor

n yi

eld,

hkg

/ha

VESS scoreFriable Very compact

Visuel vurdering - VESS metoden

39

Structure quality

Size and appearance of

aggregates

Visible porosity and Roots

Appearance after break-up: various

soils

Appearance after break-up: same soil

different tillage

Distinguishing feature

Appearance and description of natural or reduced fragment

of ~ 1.5 cm diameter

Sq1 Friable

Aggregates readily crumble with fingers

Mostly < 6 mm after crumbling

Highly porous

Roots throughout the soil

The action of breaking the block is enough to reveal them. Large aggregates are composed of smaller ones, held by roots.

Sq2Intact

Aggregates easy to break with one hand

A mixture of porous, rounded aggregates from 2mm - 7 cm. No clods present

Most aggregates are porous

Roots throughout the soil

Aggregates when obtained are rounded, very fragile, crumble very easily and are highly porous.

Sq3Firm

Most aggregates break with one hand

A mixture of porous aggregates from 2mm -10 cm; less than 30% are <1 cm. Some angular, non-porous aggregates (clods) may be present

Macropores and cracks present.

Porosity and roots both within aggregates.

Aggregate fragments are fairly easy to obtain. They have few visible pores and are rounded. Roots usually grow through the aggregates.

Sq4 Compact

Requires considerable effort to break aggregates with one hand

Mostly large > 10 cm and sub-angular non-porous; horizontal/platy also possible; less than 30% are <7 cm

Few macropores and cracks

All roots are clustered in macropores and around aggregates

Aggregate fragments are easy to obtain when soil is wet, in cube shapes which are very sharp-edged and show cracks internally.

Sq5 Very compact

Difficult to break up

Mostly large > 10 cm, very few < 7 cm, angular and non-porous

Very low porosity. Macropores may be present. May contain anaerobic zones.Few roots, if any, and restricted to cracks

Aggregate fragments are easy to obtain when soil is wet, although considerable force may be needed. No pores or cracks are visible usually.

Grey-blue colour

Distinct macropores

Low aggregate porosity

High aggregate porosity

Fine aggregates

Sq1 Smuldrende Sq5 Meget kompakt

Ball et al., 2007; Guimaraes et al., 2011

Tak for opmærksomheden

Overvejelser ved overgang til reduceret jordbearbejdning Er jorden klar til opgaven? (problemer med

såbedskvalitet, pakning, græsukrudt mm). Har du styr på den tunge trafik i marken?

Forebyggelse af jordpakning er en forudsætning for at få reduceret jordbearbejdning til at fungere.

Er du klar til at tænke i biologisk fremfor mekanisk jordløsning? (halmnedmuldning, efterafgrøder mm)