Platsspecifik snabbestämning av skördebegränsande markfysikaliska egenskaper

Sammanfattning av slutrapport
Syftet med projektet var att möjliggöra rationella markfysikaliska analyser i matjord och alv och därigenom fastställa skördebegränsande faktorer i fält. Baserad på en parallellplog bygdes en penetrometer för samtidig on-line mätning av motståndet i marken på tre djup. En mätbill utrustades med en mätprob för fiberoptiskt insamlande av nära infraröda spektrum (NIR) för jordarts- och vattenhaltsanalys. Penetrometern fungerade bra, men ibland kunde dragkraftsbehovet för alla tre sensorer bli väl stort. NIR-sensorn fungerade sämre då det var svårt att få kontinuerlig jordkontakt. Manuella NIR-mätningar i fält kunde emellertid prediktera lerhalt och vattenhalt väl. Vissa år mellan 1994 och 2004 , med begränsade skördar, fanns tydliga samband mellan skörd och penetrometermätningar gjorda 2004 och 2005. I mätningar med traditionella (manuella) metoder på 20 punkter i fältet var korrelationen med skörd starkast för penetrationsmotstånd och mängd växttillgängligt vatten.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Markens fysikaliska egenskaper har ofta stor betydelse för hur grödan kan utvecklas. En alltför kompakt jord, som blir resultatet av återkommande packning av tunga maskiner vid dålig bärighet, leder till att rötter får svårt att penetrera jordvolymen och grödan kan drabbas av både syre- och vattenbrist.

Syftet med detta projekt var att möjliggöra rationella markfysikaliska analyser i matjord och alv och därigenom fastställa skördebegränsande faktorer i hela eller i delar av fält. På sikt skulle detta kunna leda till att åtgärder kan vidtas där de behövs och odlingsinsatser skulle kunna anpassas efter hur skördepotentialen varierar över fält. För detta konstruerades en sensorutrustning som vid färd över fältet samtidigt kunde mäta markens penetrationsmotstånd, vattenhalt, jordart och mullhalt.

Sensorutrustningen bestod av en parallellplog med tre billar. Billarna byggdes om för att kunna registrera det horisontella penetrationsmotståndet på tre djup i marken när den drogs av en traktor över fältet. Omedelbart bakom den ena billen monterades även en hållare med ett kraftigt glas i botten. I hållaren placerades en lampa och en fiberoptik för registrering av reflekterat ljus i det nära infraröda (NIR) området. I detta område finns information om jordart och vattenhalt.

Utrustningen testades i ett 25 ha stort försöksfält under 2004 och 2005. Inom 10 ha av fältet placerades dessa år även 20 meterdjupa gropar ut där rotdjup, vattenhalt och vertikalt penetrationsmotstånd i profilen följdes under säsongen. Dessutom utfördes omfattande markfysikaliska och jordartsanalyser av hela profilerna ned till en meter.

Vid körning fungerade de horisontella penetrometrarna bra och penetrationskartor kunde interpoleras baserat på ett mätvärde per 1,4 meter. Penetrometern kunde vara svår att få ner på rätt djup där motståndet var stort och dragkraftsbehovet gjorde det ibland svårt att köra på alla tre djup samtidigt. En minsta motoreffekt på 120 hk bedömdes nödvändigt hos dragaren. NIR-proben fungerade i sig bra under färd, men penetrometrarnas funktion tillät inte att redskapet konstruerades jordsökande vilket medförde att jordkontakten mellan mätglaset och jorden blev alltför osäker och varierande. Manuella mätningar i de 20 jordprofilerna möjliggjorde vatten- och lerhaltsbestämningar med R2-värden på drygt 0,7.

Vid groparna, där ett flertal markfysikaliska parametrar mätts, visade sig ändå penetrationsmotståndet vara den parameter som bäst kunde förklara skördevariationer, men eftersom skördarna olika år inte korrelerade särskilt väl till varandra var det bara vissa år som någon väsentlig del av skördevariationen kunde förklaras. Allmänt tycks sambandet mellan skörd och enskilda markparametrar vara högst under år med låg skördenivå, då det kan antas att fysikaliska parametrar varit begränsande för skörden.

Bland övriga markfysikaliska parametrar var också mängden växttillgängligt vatten vid fältkapacitet och i viss mån porositet/skrymdensitet korrelerat med skörd. Det fanns dock inget samband mellan skörd och mättad ledningsförmåga för vatten.

Penetrationsmotståndet i sin tur var också kopplat till jordart, med lägre värden vid ökad lerhalt och mullhalt under fuktiga förhållanden, men inte under torra. Motståndet var alltså starkt kopplat till markens fuktighet, vilket har betydelse vid utvärdering av penetrometervärden som är utförda vid olika tidpunkter på året.

Sambandet mellan skörd och penetrationsmotstånd som erhölls för de enskilda groparna stämde också med resultaten för hela fältet. Enstaka år erhölls en mycket god korrelation mellan skörd och penetrationsmotstånd, R2 ca 0,65 vilket får betraktas som högt med tanke på den osäkerhet som gäller för enskilda mätvärden. Detta samband gällde skörden 1999 som var relativt låg och året betraktas som mycket torrt. Markens förmåga att hålla växttillgängligt vatten och rötternas förmåga att penetrera profilen kan bli avgörande under sådana förhållanden.

Mätningarna visar att on-linemätning med en horisontell penetrometer är en intressant metod, för att identifiera områden där markstrukturen kan vara skördebegränsande och förklara skördevariationer på fältnivå, som behöver studeras ytterligare.