Näkökulmia viljelykiertoon

Sirkka Jaakkola HAMKLepaa 24.3.2017

Viljelykierto

• Synonyymit vuoroviljely, kasvinvuorotus

• Viljelykasvien vuorottelu jollakin alalla (Nykysuomen sanakirja)

• Tarkoitus– ehkäistä kasvitauteja, tuholaisia ja rikkakasveja

– maan rakenteen ylläpito

– multavuuden ja pieneliöstön ylläpito

– Maan ravinnetason parantaminen

sadon laadun ja määrän varmistaminen

• Vastakohta on monokulttuuri

Viljelykierto kestävän ruokajärjestelmän osana

• Viljelykierto on otettu osaksi EU:n CAP-järjestelmää– Nitraattidirektiivi– Kasvipeitteisyys– Torjunta-aineiden tiukka hyväksymisprosessi – IPM– Viherryttäminen– Suojakaistat– Luomu

Syyt• Ilmaston lämpeneminen, humuksen väheneminen,

torjunta-ainekulkeumat, vesien saastuminen, kasvi- ja eläinlajien monimuotoisuuden väheneminen, satojen aleneminen

Viljelykierron myönteisiä vaikutuksia

Vedet puhdistuvat, kun

typpi- ja fosforihuuhtoumat vähenevät

- talvipeitteiset pellot, suojakaistat ojien ja vesialueiden reunoille ja maan rakenne paranee

torjunta-ainekulkeumat ja jäämät vähenevät

- suojakaistat

Eliölajien monimuotoisuus lisääntyy

- pölyttäjät hyötyvät kukkivista kasvustoista

- luonnon eläimet hyötyvät pesäpaikoista

Peltojen humuksen väheneminen pysähtyy

- monivuotiset nurmet ja viherkesannot sisällytetään kiertoon, vähennetään muokkausta

Monokulttuurin perusteluja

• Sopivaa maata niukasti käytössä

• On haluttu erikoistua tietyn kasvin viljelyyn

• Markkinat on luotu vain tietylle kasville

• Uuden kasvin viljelyyn ei tilalla ole koneita ja rakennuksia

• Uuden/uusien kasvien viljely oudoksuttaa

• Ei ilmennyt ongelmia

Peltoherneen monokulttuurin sietoAndersen, 1998

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2.vuosi 3. vuosi 4. vuosi 5. vuosi Joka

toinen

vuosi

Viljelykierron kasvivalinnoissa ja tekniikoissa huomioitava

• Tulokseen vaikuttaa paitsi viljelykasvi ja viljelytekniikka myös maaperä, ilmasto ja kierron pituus

• Viljelykierrolla voi olla vaihteleva vaikutus ympäristöön ja talouteen

- sato/tuotot- kustannukset- vaikutus ympäristöön voi olla myös haitallinen (syksyllä/talvella viherkesannosta liukenevat ravinteet

Viljelykasvien monokulttuurin sietokyky

• Huono sieto

- vehnä, herne, mailanen, puna-apila, sokerijuurikas, rypsi, sinappi, vihannekset

• Kohtalainen sieto

- kaura, maissi, varhaisperuna (varhaisvihannekset)

• Hyvä sieto

- ruis, valkoapila-heinänurmi

Kierron pituus

• Vältetään saman kasvin tai kasvisuvun tai heimon viljelyä peräkkäisinä vuosina samalla lohkolla

• Vuoron pituus riippuu tavoitteesta

• Yleisohje: korkeintaan kaksi vuotta samaa kasvia peräkkäin samalla lohkolla

• Yleisin kierron pituus 4 - 6 -vuotta

Esikasviarvo

• Kasvin sadon lisäys/vähennys, kun esikasvina on jokin muu kasvi

• Useimpien kasvien satotaso laskee monokulttuurissa

• Kasvijätettä tuottavat kasvit hyviä esikasveja kevätviljoille – käyttävät ravinteet keväällä tehokkaasti hyödyksi

• Vihannesten jälkeen esim. peruna käyttää huonosti jätteiden sisältämät ravinteet

Viljelykierto; yksi tapa lisätä kasvupaikan

monimuotoisuutta ja maan mikrobien määrää

Kasvilajien lisääminen

Maanpintakatteen lisääminen

Kasvijätteen lisääminen

Sekakasvusto Aluskasvit, kerääjäkasvit

Viljelykierto Vähennetty muokkaus

Lanta

Eloperäinen aines, maaperän mikrobit

Kasvien terveys

Kasvupaikan monimuotoisuus

Maan orgaaninen aines

• Maan orgaaninen aines on kasveista, eläimistä ja mikrobeista peräisin olevien, osittain hajonneiden hiilipitoisten aineiden seos.

• Humus on erittäin pysyvää, mustanruskeaa ainetta, joka koostuu humushapoista, fulvohapoista ja humiinista.

• Humukseen kuuluu 60 - 70 % maan orgaanisesta aineesta.

Maan orgaaninen aines

• Mineralisoituminen– Mikrobitoiminta hajottaa orgaanista ainesta

epäorgaanisiksi yhdisteiksi, kuten CO2 , H2O ja suoloiksi– C/N suhde ratkaisee hajoamisnopeuden– Suomen oloissa maan orgaanisesta hiilestä hajoaa

vuosittain 1 - 2 % – Hiilestä 2/3 muuttuu hiilidioksidiksi ja 1/3 mikrobien

rakennusaineeksi.

• Humifioituminen– Humuksen muodostuminen– Humus sitoo maamurusia ja pidättää ravinteita.

Maan humus

• Riittävä humuspitoisuus on välttämätön maan hyvälle rakenteelle ja maan kasvukunnon säilyttämiselle.

• Se lisää maan ravinteiden ja veden läpäisykykyä varsinkin karkeilla kivennäismailla.

• Se parantaa maan fysikaalista rakennetta vähentämällä tiivistymistä hienoilla. kivennäismailla, kuten savimailla ja hiesulla.

• Orgaanisen aineksen sisältämä hiili luo edellytykset mikrobitoiminnalle.

Orgaanisen aineen hajoaminen maassa

• Aineet hajoavat eri nopeudella.

–Kokeissa puolet viherlannoituksesta ja olkilannasta mineralisoitui kolmessa kuukaudessa, puolet oljista 12 kuukaudessa, puolet maatuneesta turpeesta 22 vuodessa ja puolet selluloosateollisuuden ligniinistä 36 vuodessa (Erviö 1995).

Maan orgaaninen aines

• Suomessa maiden orgaanisen aineen määrä on säilynyt korkeana, mutta se on laskusuunnassa viljavaltaisen viljelytavan yleistyttyä.

• Eloperäistä ainetta lisäämällä pystytään humuspitoisuutta parantamaan,

kun myös maan muokkausta vähennetään.

Maan orgaanisen aineen väheneminen

Suomalaisilla koealoilla oli orgaanisen aineen muutos keskimäärin 26 % 31 vuoden aikana (Erviö 1995. Viljelymaan humuspitoisuuden muuttuminen ja siihen vaikuttaminen. MTT, Tiedote 11/95).

Orgaanista ainetta kuluttaa

• Avokesanto

• Maan muokkaus ja ravinteiden lisääminen lisäävät mikrobitoimintaa ja orgaanisen aineksen kulumista.

Maan orgaanisen aineen väheneminen

• Maailmanlaajuinen ongelma

• Suomessa maiden orgaanisen aineen pitoisuus on suurempi kuin Länsi-Euroopassa tai USA:ssa.

• Säilyy sitä paremmin, mitä savipitoisempi maa on

Orgaanisen aineen lisäys

• Viljelykierto maan rakenteen parantajana

• Apila-timotei-nurmesta jää maahan 3,4 kertaa enemmän orgaanista ainesta kuin kevätviljasta.

• Orgaanisen aineen lisäys, turve> karjanlanta> olki.

Maan orgaaninen aines ja mikrobit

• Alhainen orgaanisen hiilen kokonaismäärä maaperässä heikentää mikrobibiomassan ja entsyymien aktiivisuutta tavanomaiseen hiilitasoon verrattuna.

• Mikrobiaktiivisuus on yhteydessä kasvien terveyteen.

Luotammeko liiaksi tekniikan voimaan ?

Tiiviiseen maahan eivät poraudu juuretkaan.

Kasvien jätteet

• Viljan viljelyssä maahan palautuvat kasvijätteet eivät täysin korvaa hiilen menetystä.

• Maahan palautuu avomaan vihanneksilla kasvijätettä Salo 2003)

Kasvi Ei sato/sato Kasvi Ei-sato/sato

Keräkaali 0,9 Kukkakaali 2,30

Kiinankaali 1,0 Porkkana 0,35

Tarhaherne 1,30 Varhaisperuna 1,0

Punajuuri 0,45 Lanttu 0,40

Sipuli 0,20 Avomaan kurkku

0,20

Kasvit, jotka jättävät paljon eloperäistä ainesta maahan

• mm. nurmet, kaalit, sokerijuurikas ja viherlannoitus

Maan rakenne ja talvipeitteisyys

• Kanadalaisessa kokeessa vuodenaikojen vaihtelun vaikutus maan rakenteeseen oli suurempaa paljailla mailla kuin talvipeitteisillä mailla.

• Talvipeitteisillä aloilla oli kestävämpi raekoko ja vedenkestävyys kuin paljailla mailla. Maan parempi rakenne johtui kasvaneesta orgaanisen hiilen määrästä maaperässä.

• Suurin parannus maaperän rakenteeseen oli yksivuotisella raiheinällä. Sen jälkeen tulivat syysruis ja kevätohra.

• Kevätmuokkauksen jälkeen maan rakenne oli parempi mailla, jotka olivat talvipeitteisiä.

Monivuotiset nurmikasvit ja maan rakenne

• Monivuotinen, maata peittävä kasvusto tuottaa maahan runsaasti orgaanista ainesta ja parantaa maaperän rakennetta verrattuna esim. viljan viljelyyn.

• Amerikkalaisissa kokeissa soijapavun sato kasvoi kun esikasvina oli rehuretikan, rukiin ja rehukasvin sekoitus.

• Ruis muodosti maaperän kosteutta säästävän katteen, rehuretikan juurikäytävissä soijan juuristo ulottui syvemmällä maaperässä olevaan veteen.

Viljelykierron ja muokkauksen vaikutus maan rakenteeseen

• Kynnetyn pintamaan alaosassa huokosia oli selvästi vähemmän kyntämättömään maahan verrattuna.

• Kyntämättömässä maassa johtokyky oli 15 cm syvyydessä korkeampi kuin kynnetyssä maassa. Myös 55 cm syvyydessä olevia huokosia oli enemmän.

• Johtokyky ja makrohuokosten määrä kasvoi pintamaassa ylöspäin mentäessä, kun viljelykierrossa oli monivuotisia kasveja.

Viljelykierron ja muokkauksen vaikutuksia maan rakenteeseen

• Maan rakenne korreloi vahvasti orgaanisen hiilen määrän kanssa.

• Viljelykierrolla ja maanmuokkauksella molemmilla oli vaikutusta visuaalisesti havaittavaan maan rakenteeseen, jota myös satotaso korreloi.

• Muokkaamattoman maan rakenne oli huono, paitsi kun se oli yhdistettynä monipuoliseen viljelykiertoon.

• Maanmuokkauksella oli vaikutusta maan huokoisuuteen, toisin kuin viljelykierrolla.

Viljelykierto ja maan ravinnevarastot

• Syväjuuriset kasvit nostavat ravinteita ylempiin maakerroksiin esimerkkejä syväjuurisista kasveista sinimailanen, valkomesikkä, härkäpapu, porkkanan, kukkakaali ja auringonkukka, kumina.

• Typpeä sitovat kasvit; apilat, mesikät, herne ja virnat, pavut, mailaset.

Viljelykasvit maan rakenteen parantajana

• Viljelykierrossa vuorotellaan syväjuurisia ja heikkojuurisia kasveja– Syväjuuriset kasvit voivat ottaa ravinteita

muokkauskerroksen alapuolelta

– Keräkaalin juuret 1,5 m

– Porkkana 1,0 – 1,5 m

– Kukkakaalin juuret 1 m

– Purjon juuret 0,5 m

– Herne 0,5 m

– Sipuli 0,3 m

Viljelykierto ja maalevintäiset taudit ja tuholaiset

• Tietyt taudit ja tuholaiset pitävät isäntinään tiettyjä kasveja ja kasvisukuja – lisääntyvät hyvin ja säilyvät näillä.

• Vain harvoille isäntälajeille erikoistuneet taudit ja tuholaiset.

• Moni-isäntäiset taudit ja tuholaiset esim. pahkahome, harmaahome, seittimätä

• välivuosien määrä 2-10 v.

Monokulttuuritaudit

Tauti Isäntä

Möhöjuuri Kaalit, rypsi, lanttu

Taimipolte Juurikkaat

Mustamätä Porkkana

Pahkamätä Sipuli

Fusarioosi Sipuli, purjo, herne

Pahkahome Kaalit, herne, papu ym.

Apilamätä Apila

Taudit ja viljelykierto

• Ulkolaisissa kokeissa perunaseittiä löytyi viiden vuoden jälkeen, minkä jälkeen tautiesiintymä lähti kasvuun perunan monokulttuurissa.

• Sekä perunalla että sipulilla satotaso oli suurempi jos esikasvina oli eri kasvi.

• Sekä perunaa että sipulia suositellaan viljeltävän vain joka neljäs vuosi samalla alalla. Välikasveina voi olla esimerkiksi kaura, parsakaali, keräkaali tai kesäkurpitsa.

• Kierrolla on vaikutusta etenkin satotasoon.

Perunan taudit ja viljelykierto

• 3-vuotisessa kierrossa oli vähemmän perunarupea ja perunaseittiä.

• Kun 3-vuotinen kierto oli yhdistettynä minimimaanmuokkaukseen, mukuloissa oli vähemmän kuivamätää ja harmaahilsettä.

Monokulttuuritaudit

Tauti Isäntä

Möhöjuuri Kaalit, rypsi, lanttu

Taimipolte Juurikkaat

Mustamätä Porkkana

Pahkamätä Sipuli

Fusarioosi Sipuli, purjo, herne

Pahkahome Kaalit, herne, papu ym.

Apilamätä Apila

Pahkahome – Avomaanvihannesten hankalin tauti sadekesinä.

–Tartuttaa yli 350 eri kasvilajia.

Tärkeitä isäntäkasvejarypsi peruna herne

papu apila salaatit

kaalit porkkana kurkku

Näissä ei lisäänny

viljat heinät sipuli mansikka

Mansikan tuhoojiaTuhooja Säilymine

n maassaSäilyminen

kasvijätteessäIsäntäkasvit Kierto

vuosia

MustalaikkuColletotricum

ei säilyy kirsikka, omena, rikat

2 v.

LakastumistauditVerticillium sp.

säilyy säilyy peruna, öljykasvit

6 v.

Mansikan tyvimätä

Phytophtoracactorum

säilyy säilyy 4-6 v.

Mansikka-ankeroinen

Aphelenchus

ei säilyy - 2 v.

Kurkun ja kurpitsan tuhoojia

Tuhooja Säilyy maassa Säilyy kasvijätteissä

Isäntiä Kierto vuosia

MustapistemätäDidymellabryoniae

18 kk säilyy Kurkku ja kurpitsa

2 v.

PahkahomeSclerotiumsclerotiorum

säilyy säilyy Kaalit, porkkana, herne, salaatti

5-6 v.

LakastumistautiVerticillium

säilyy säilyy Mansikka, ölykasvit, peruna

5-6 v.

http://www.kasvinsuojeluseura.fi/Tasapainoinen/10Avomaankurkkujakurpitsa/tabid/2078/topic/Kasvinvuorotus/Default.aspx

Rikkakasvit

• Alla luetellut vuorottelut rajoittavat yksivuotisten rikkojen lisääntymistä.

• Kylvö- ja korjuuajat; aikaisin korjattavat –myöhään korjattavat.

• Kevät- ja syyskylvöiset kasvit.• Varjostavat ja heikosti varjostavat kasvit.• Tiheät kasvustot – riviviljelykasvit.

Saunakukka on vallannut porkkanalohkon

Ehdotuksia viljelykierto-esikasviksi

• Kaalit

- ei kelpuuteta esikasviksi: ristikukkaiset

- kelpuutetaan viherlannoitus ja apilanurmi

• Sipuli

Kelpuutetaan esikasviksi: peruna, viherlannoitus, jossa esim. persianapilaa, virnoja ja raiheinä.

Ei kelpuuteta esikasviksi: sipulit ja kaalit.

• Sipuli erittäin arka rikkakasvien kilpailulle.

• Porkkana

Kelpuutetaan esikasviksi: syvä-, tai tuuheajuuriset kasvit kuten purjo, peruna.

Ei kelpuuteta esikasviksi: monivuotisia nurmia eikä sarjakukkaisia.

Viljelykierto esim. apila, suojaviljana ohra, apila, apila, kevätvehnä, porkkana

Multavilla mailla vuorotuksessa kaura on yleinen