Ettåriga effekter av återpackning av matjorden efter plöjning

Hur kan det aktuella packningstillståndet karakteriseras ?

Internationellt karakteriserar man vanligen ett jordlagers packningstillstånd med hjälp av dess torra skrymdensitet (tidigare ofta benämnd volymvikten). Alternativt använder man porositeten men det spelar ingen roll vilken av dessa man använder, eftersom den ena kan erhållas ur den andra genom enkel omräkning (faktaruta 8). Som komplement används ofta andra parametrar, främst den luftfyllda porvolymen eller penetrationsmotståndet.

Den aktuella skrymdensiteten i ett årligen bearbetat lager ger

För att få ett mått på packningstillståndet som är oberoende av jordarten har man försökt relatera den aktuella skrymdensiteten till något referensvärde erhållet genom en standardiserad packning av jorden. I Sverige har vi sedan många år använt ett sådant förfarande och beräknat den s.k. packningsgraden (D). Denna definieras som jordens torra skrymdensitet i procent av skrymdensiteten i samma jord efter det att den packats på ett standardiserat sätt på laboratoriet med ett statiskt tryck av 200 kPa (faktaruta 11).

Många fältförsök har genomförts, främst i Sverige men också i Norge, Polen m.fl. länder, för att studera grödornas avkastning vid olika packningstillstånd i matjorden och där detta karakteriserats med hjälp av packningsgraden. I de flesta av dessa försök har grödan varit vårkorn. I Fig. 23 sammanfattas resultaten av ett stort antal svenska försök med denna och en del andra grödor. Bäst avkastning av vårkorn har i genomsnitt erhållits när packningsgraden (D) varit ca. 87. Såväl högre som lägre Dvärden har sänkt skörden, och sänkningen har varit större ju mera Dvärdet avvikit från det optimala. Det optimala Dvärdet har varit praktiskt taget detsamma på alla jordar oberoende av jordarten (Fig. 24), och det var just detta som eftersträvades, när man började uttrycka packningstillståndet på detta sätt. Om man i stället använt skrymdensiteten direkt, så hade optimet varierat mycket mellan de olika jordarna.

Den optimala packningsgraden är sålunda nästan oberoende av jordarten. Den är däremot något olika f ör olika grödor. I försök där man samtidigt odlat flera vårsådda grödor har det optimala Dvärdet i genomsnitt legat högst för vete, korn och sockerbetor och lägst för potatis. Skillnaden är dock i genomsnitt endast några få packningsgradsenheter. Råg, havre, ärter, raps, rybs och åkerbönor har sina optimivärden däremellan (se Fig. 27 nedan). För höstsådda grödor har i försöken det optimala Dvärdet legat nå got lägre än för motsvarande vårsådda grödor (Fig. 23). Inom grödorna kan det dock finnas sortskillnader men dessa har endast studerats i några få försök. I dessa visade det sig exempelvis att det optimala Dvärdet låg lägre för den gamla havresorten Stormogul än för nyare havresorter. Möjligen kan detta bero på att den just var en gammal sort och provades ut, medan matjorden var luckrare än idag, eftersom fältarbetena då ännu inte var mekaniserade. (Detta är dock en ren spekulation men skulle den vara riktig, så inneb är den att jordpackningen kan vara mera negativ för grödorna än nyare fältförsök visar.)

En detalj värd att notera är att korn i försöken har reagerat mindre negativt på hög packningsgrad än havre, medan många jordbrukare säger sig ha observerat motsatsen. Förklaringen är antagligen att korn på försommaren brukar gulna mera än havre, om den växer på starkt packad jord. Så var också ofta fallet när korn och havre odlades jämsides i samma försök. Vid sk örden visade sig dock havren vara den mest känsliga.

I Fig. 25 visas resultat från ett modellförsök med olika stark vattentillförsel till grödan under våren och f örsommaren. I en serie sådana försök framgick att om denna period blir kontinuerligt våt, så ligger det optimala Dvärdet något lägre än i genomsnitt, men om den blir kontinuerligt torr, så ligger det något högre. I den större fältförsöksserie med korn, som redovisades av Håkansson (1990), var effekterna av det genomsnittliga fuktighetstillståndet under vegetationsperioden emellertid inte alls lika entydiga som i modellförsöken. Troligen berodde detta på att i modellförsöken (Fig. 25) hölls fuktighetstillståndet i jorden genom bevattning eller avskärmning av nederbörden ganska konstant under den aktuella perioden, medan det varierade mera i fältförsöken.

Många olika parametrar har använts för att karakterisera en jords packningstillstånd. De vanligaste är skrymdensiteten och porositeten. En porositet eller skrymdensitet, som i en jord betyder ett mycket luckert tillstånd, kan emellertid i en annan jord betyda ett extremt packat tillstånd. I exempelvis en mullfattig skånsk moränjord kan skrymdensiteten variera från 1,3 g per cm3 när den är nyplöjd till 1,7 g per cm3 när den är starkt packad. I en mullfattig sandjord kan motsvarande gränser vara 1,3 och 1,6 g per cm3, i en mullrik styv lera 1,0 och 1,3 g per cm3 och i en lerig mulljord 0,4 och 0,6 g per cm3.

För att komma ifrån detta problem har man sedan länge i svensk försöksverksamhet karakteriserat matjordens packningstillstå nd med hjälp av den s.k. packningsgraden (D). Denna definieras som jordens torra skrymdensitet i fält i % av torra skrymdensiteten i samma jord sedan den på laboratoriet packats på ett standardiserat sätt i en s.k. ödometer. Standardpackningen görs i en stålcylinder med 35 cm diameter med dränering i bottnen. Cylindern fylls med lös, våt jord, som belastas med ett tryck av 200 kPa tills volymsminskning och dränering upphör. Därigenom får man den stakaste packning som är möjlig med det använda trycket.

Matjordens skrymdensitet i fält bestäms oftast genom rammätning. En 0,5 m2 stor plåtram slås ned genom matjordslagret och djup och jordmängder i olika dellager bestäms. I svällnings/krympningsjordar (leror) måste skrymdensiteten bestämmas när jorden har en fuktighet nära fältkapacitet, så att skrymdensiteten inte ökats genom att jorden krympt. Någon metod att korrigera densitetsvärdena för sådan krympning finns ännu inte.

Detta sätt att karakterisera packningstillståndet har hittills nästan enbart använts i årligen luckrade marklager. Skall det anv ändas i alven eller i obearbetade matjordslager, så krävs modifikationer av metodiken samt ytterligare forskning rörande användningssättet.

En annan faktor som kan förskjuta det optimala Dvärdet är manganets tillgänglighet fö r växterna. I jordar med manganbrist observerar man i praktiken ofta att bristsymptomen är mindre i packade hjulspår än mellan dessa. Manganbrist uppträder främst, där syretillgången i jorden är god, eftersom manganet då oxideras till svårlöslig form. Packning minskar syretillgången och förbättrar manganets tillgänglighet. Betydelsen av detta undersöktes i en serie försök på 1970talet, i vilken man studerade effekten av olika packningsgrader i matjorden på avkastningen hos korn med och utan manganbesprutning. I några av försöken låg det optimala Dvärdet lägre i manganbesprutade än i icke manganbesprutade försöksled men i förs öksserien som helhet var skillnaderna små och variabla. Troligen berodde detta på att manganets tillgänglighet är mycket oberäknelig och ofta varierar starkt under vegetationsperiodens gång beroende på hur väderleken varierar.

Några packningsförsök har också gjorts med olika kvävegivor. Vid en giva av 120 kg N per ha låg packningsgradsoptimet något högre än vid en giva av 60 kg per ha, men skillnaden var så pass liten och osäker att den har ringa praktisk betydelse (Fig. 26). Antagligen kan också flera andra faktorer påverka packningsgradsoptimets läge.

Effekten av de faktorer som hittills studerats i försöken och som visat sig kunna förskjuta det optimala Dvärdet sammanfattas i Fig. 27.

På många håll i världen har man studerat orsakerna till att grödorna växer sämre, när matjordens packningsgrad är över den optimala. De två faktorer som oftast ansetts avgörande är för högt penetrationsmotstånd och för dålig syretillgång i marken. I kapitel 4 angavs att ett penetrationsmotstånd av 3 MPa ofta är en kritisk övre gräns för rötternas tillväxtmöjligheter och att en luftfylld porvolym av 10 % brukar vara en kritisk undre gräns för syref örsörjningen. I Fig. 28 visas att båda dessa gränser är starkt beroende av markens packningsgrad och fuktighetstillstånd.

I figuren karakteriseras markens fuktighetstillstånd med hjälp av vattentensionen. Denna är ett uttryck för hur hårt vattnet är bundet till markpartiklarna. I en jord som är fuktig men dränerad till ett djup av 1 m är vattentensionen i markens ytskikt 10 kPa (= 100 hPa eller 100 cm vattenpelare). När jorden torkar ökar tensionen, och när den s.k. vissningsgrä nsen är nådd och växterna inte kan ta ut mera vatten är tensionen 1500 kPa.

B. Schematiskt diagram som visar de kombinationer av packningsgrad och vattentension, där rötterna kan tillväxa och fungera normalt (det icke skuggade området) respektive blir allvarligt hämmade av syrebrist (nedtill t.h.), av för högt penetrationsmotstånd (upptill t.h.) eller av för d ålig kapillär vattentransport eller dålig kontakt med jorden (upptill t.v.). (Efter Håkansson & Lipiec, 2000.)

Fig 28B visar ett schematiserat diagram över de kritiska gränsernas normallägen och de främsta problemen för grödan vid olika packningsgrad och fuktighetstillstånd i marken. I situationer som representeras av den icke skuggade delen av diagrammet begränsas inte grödans tillväxt allvarligt. Under förhållanden som representeras av någon av de skuggade ytorna sätts däremot tillväxten ned, eftersom en av de kritiska gränserna passerats. I diagrammets nedre, högra del är syretillgången för dålig och i diagrammets övre, högra del är penetrationsmotståndet f ör högt.

Anledningarna till att grödans tillväxt är dålig när packningsgraden är för låg är sämre klarlagda än när packningsgraden är för hög, och här krävs nya undersökningar. I fältförsök har det emellertid visat sig att alltför låg packningsgrad begränsar grödornas tillväxt framförallt vid torr väderlek. Därför finns problemen, så som figuren visar, främst i den övre, vänstra delen av diagrammet. Mycket tyder på att nedsatt omättad (kapillär) ledningsförmåga för vatten och/eller bristande kontakt mellan rötterna och den luckrade jorden är grundorsakerna. Båda dessa faktorer kan leda till försämrad upptagning av vatten och näringsämnen och då i första hand av de mest svårrörliga ämnena. Troligen medverkar dock flera andra faktorer till att alltför lucker jord ger sämre skörd. Sålunda har exempelvis kvickroten i en del försök varit mera konkurrenskraftig i lucker än i packad jord.

Olika grödor kan reagera något olika på de enskilda tillväxtfaktorerna. I Fig. 27 visades att den optimala packningsgraden normalt skiljer sig n ågot mellan olika grödor. Det är emellertid troligt att ordningsföljden mellan grödorna kan variera beroende på vilken tillväxtfaktor som i det enskilda fallet är mest kritisk. I genomsnitt för alla genomförda försök var exempelvis den optimala packningsgraden för potatis klart lägre än för korn men i några av de enskilda försöken var optimet detsamma. Likaså visade det sig i försök med ärter att optimet låg lägre än för korn på en jord med stark smitta av ärtrotröta men vid samma värde som f ör kornet på en jord utan sådan smitta (Grath, 1996).

I nyare fältförsök har grödornas näringsupptagning i jord med olika packningsgrader studerats. Det har visat sig att upptagningen av många näringsämnen hämmas både när jorden är för packad och för lucker. Ett exempel ges i Fig. 29, som visar innehållet av kväve (N), fosfor (P) och kalium (K) i en korngröda ca tre veckor efter uppkomst.