Search

Soil compaction by vehicular traffic modifies the pore structure and soil hydraulic properties. These changes potentially influence the occurrence of preferential flow which so far has been little studied. Our aim was to study the effect of compaction on soil hydraulic and transport properties in subsoil. A randomized block design trial at two sites on a well structured clay soil in central Sweden was established. Plots with two levels of compaction were created at both sites in the following referred to as trafficked and control. The trafficked treatment was created by 4 passes track by track with a three axle dumper with a maximum wheel load of 5.8 Mg. After one year undisturbed soil columns (20 cm height 20 cm diameter) from both trafficked and control plots at a depth of 30–50 cm were sampled. The columns were analyzed using X ray CT imaging together with measures of the degree of preferential transport derived from non reactive tracer breakthrough curves and measurements of saturated hydraulic conductivity (Ks) and air permeability at the field moisture content (Ka). Although the traffic treatment did not cause any compaction effects at one of the two sites it did result in significant reductions in saturated hydraulic conductivity air permeability and number of macropores at the second site. At this site the traffic also significantly reduced the strength of preferential flow presumably due to compaction induced disruption of macropore continuity. In apparent contrast some previous studies have shown increases in the strength of preferential flow as a result of compaction. We propose a conceptual model to explain these apparently contradictory results which suggests that preferential flow should be strongest at some intermediate level of compaction.

Bränsleförbrukning, maskin- och arbetskostnader medför höga kostnader för jordbearbetningen i ett lantbruksföretag. I ett projekt höstarna 2001 och 2002 studerades energiåtgången och dragkraftbehovet för olika redskap på en lätt och en styv jord under blöta, fuktiga och torra bearbetningsförhållanden. Även aggregatstorleksfördelningen och energibehovet för sönderdelning mättes. Redskapen som jämfördes var plog, kultivator och tallriksredskap. Tre olika hastigheter jämfördes och för plogen och kultivatorn även tre olika bearbetningsdjup. För att får ett mått på jordens hållfasthet användes en penetrometer och ett s.k. vingborr. Traktorn som användes vid mätningarna var en Valmet 6600 på 100 hk som hade utrustning för bränslemätning. Med hjälp av denna kunde en effekt motsvarande effekten på kraftuttaget räknas fram för varje bearbetningsmoment och detta antogs motsvara drivhjulseffekten. Genom att ta hänsyn till effektförluster på grund av slirning och rullningsmotstånd räknades den nyttiga "dragkrokseffekten" ut. Det genomsnittliga verkliga bearbetningsdjupet för de olika redskapen kunde beräknas genom att mäta skrymdensiteten samt väga den bearbetade jorden. Utifrån det verkliga bearbetningsdjupet och effektmätningarna kunde energibehovet per kg bearbetad jord, samt det specifika dragkraftbehovet räknas ut. Det senare definieras som kraften per bearbetad tvärsnittsarea (kN m⁻²), eller energiåtgång per bearbetad jordvolym. Efter sållning av jorden kunde också sammanlagda partikelytan och energibehovet för sönderdelning beräknas (J m⁻²). Det specifika dragkraftbehovet var lägst för plogen och högst för kultivatorn, och minskade med ökad vattenhalt. Energibehovet för sönderdelning var lägst under fuktiga förhållanden för samtliga redskap och tallriksredskapet var det redskap som uppnådde högst sönderdelning i förhållande till tillförd energi. Både det specifika dragkraftbehovet och sönderdelningsenergin blev lägre på den lättare jorden. För kultivatorn ökade det specifika dragkraftbehovet med bearbetningsdjupet, medan dragkraftbehovet för plöjning inte påverkades av bearbetningsdjupet. Detta kan delvis förklaras av skillnader i redskapens geometri. Det fanns en tendens att det specifika dragkraftbehovet ökade med ökad hastighet. Detta var tydligast för plöjning på den lättare jorden. Dragkraftökningen kan förklaras av jordens ökade acceleration samt av att en ökad deformationshastighet ger en ökad hållfasthet hos jorden. Jordens hållfasthet och därmed även dragkraftbehovet skiljer sig mellan olika jordar och mellan olika vattenhaltsförhållanden. Jordens kohesion gav en god uppfattning om hållfastheten och dragkraftbehovet vid ett visst tillfälle och kunde lätt mätas i fält med ett vingborr. Penetrometern gav en dålig uppfattning om dragkraftbehovet. Plogen hade lägst specifikt dragkraftsbehov, men om hänsyn tas också till bearbetningsresultatet kan inget redskap entydigt pekas ut som det mest effektiva. Resultaten tyder på att bearbetning vid en vattenhalt nära eller strax under plasticitetsgränsen utgör den bästa kompromissen för att uppnå ett lågt dragkraftsbehov och ett gott bearbetningsresultat.

This report contains the results of a series of field trials carried out on two sites, Ulfhäll and Fiholmsby in Södermanland, during the period 1998-2000. The aim of the trials was to evaluate the effects of mole drainage as a complement to tile drainage in combination with liming and variation in sowing date. The trial layout induded the following treatments and sowing dates: A = Control B = Mole drainage C = Piped mole drainage 1 = Conventional seedbed preparation with normal sowing date 2 = Conventional seedbed preparation with early sowing 3 = Sowing without harrowing and as early as possible a = Control b = Liming In the mole drainage treatments, the distance between drains was 3.0 m and the drains were installed at 0.5 m depth. Treatment b was limed with quicklime (CaO) 6 tons/ha. The plots were ploughed and levelled out in the autumn. Sowing treatments 1 and 2 were harrowed before sowing, while sowing treatment 3 was direct-drilled as early as possible. Yield and quality determinations, seedbed inspections, groundwater level and infiltration measurements and soil physical investigations in the laboratory were carried out for all plots. The soil at the Ulfhäll and Fiholmsby sites is a heavy to very heavy clay, and the soil at both sites contains some gyttja. At Ulfhäll, the hydraulic conductivity was very low in the topsoil and high in the subsoil, while at Fiholmsby, the conductivity was high throughout the profile to 80 cm depth. At both sites, the conductivity in the central topsoil of the limed plots increased to twice that in the control treatment. The yield results varied due to extreme variations in weather during the three-year experimental period. 1998 was an extremely wet year, while 1999 the precipitation was normal during the growing season. In 2000, there was a dry spring followed by a cool and rainy summer. The mild, wet winter and spring of 1997-1998 meant that the groundwater level in the soil was very high. The mole drains were water-filled for a time, causing some of them to collapse on both sites. The yield results from the trials showed that there were small and non-significant yield differences between treatments except for the first sowing without spring tillage treatment. In that treatment, the yield of grain was on average 10% lower for a total of 5 harvest years. A pea crop showed yield increases of 8 and 5 % for sowing treatments 2 and 3 respectively. The effect of mole drainage was better on Fiholmsby than Ulfhäll. There was an average yield increase of 6% for mole drainage on the Fiholmsby site. Liming produced grain yield increases of 2 and 5% on Ulfhäll and Fiholmsby respectively, while it decreased pea yields overall by 8%. The results of the investigation showed that mole drainage are not suitable on soils where the groundwater in the soil profile can rise to a high level. The mole drains can collapse and one must do the mole drainage over again. One way to avoid the mole drains to collapse are to put drain-pipe inside them. The results of different sowing dates showed that the early sowing date with conventional seedbed preparation increased the yield of grain while the extra early sowing date decreased the yield.

Med "tidig sådd" menas i denna rapport ett nytt system för reducerad bearbetning vid vårsådd. Sådden sker tidigt utan föregående bearbetning, eventuellt följt aven lättharvning efter sådd för att skapa ett visst avdunstnings skydd och bekämpa ogräs. Metoden har möjliggjorts genom förbättrad däcksutrustning och nya såmaskinstyper som passar för att så i ej bearbetad jord, och förutsätter att markytan lämnats jämn sedan hösten eller efter vårplöjning. Under åren 1988-96 testades metoden i ett stort antal fältförsök, 1994-96 finansierades försöken välvilligt av Stiftelsen Lantbruksforskning. Försökens främsta syfte var att studera effekterna på avkastning och metodens tillämpbarhet i olika områden och på olika jordarter. Dessutom studerades samspelseffekter mellan tidig sådd och andra odlingsåtgärder, bl.a. val av grundbearbetning (plöjning eller ej plöjning, höstplöjning eller vårplöjning), utsädesmängd och gödslings strategi. Resultaten kan sammanfattas i följande slutsatser: - Tidig sådd ger kostnadsbesparingar i form av förenklad bearbetning, och höjer skördepotentialen genom en förlängning av växtperioden. - I genomsnitt för 70 försök gav sådd utan vårharvning vid första möjliga tillfälle i genomsnitt l % högre skörd än konventionell sådd - Tidig sådd gav stora skördeökningar på riktigt lätt jord i Halland, men sänkte skörden i Norr- och Västerbotten. - På skånska moränjordar och styva leror i Mellansverige var skördeutfallet ungefär detsamma för tidig som för konventionell sådd. Framförallt på styva leror var spridningen stor, med höga skördesänkningar och -ökningar i enskilda försök. - Metoden är riskabel på jordar med stor risk för skorpbildning - Tidig sådd orsakade inte större packning än konventionell sådd i fyra långliggande försök på olika jordarter. - Plantetableringen var i genomsnitt något sämre vid tidig än vid konventionell sådd. Vid mycket tidig sådd fanns dock ingen korrelation mellan plantetablering och skörd relativt konventionell sådd. - I totalt 22 försök testades samspelseffekter mellan såtidpunkt och utsädesmängd. I genomsnitt erhölls ungefär samma skördeökning av höjd utsädesmängd vid olika såtidpunkter, varför det inte finns anledning att rekommendera ändrad utsädesmängd vid tidig sådd. - I sex försök med sammanlagt 21 försöksår testades tidig sådd i kombination med odling med och utan plöjning. Också här var samspelseffekterna små och vi ser ingen anledning att rekommendera ändrad primärbearbetning vid tidig sådd. - Vårsäd, speciellt havre, lämpar sig för tidig sådd, medan våroljeväxter är olämpliga att så mycket tidigt. - I ett försök mättes betydligt högre förekomst av svampsjukdomar i korn vid tidig än vid konventionell sådd. Generellt verkar dock risken för ökade sjukdomsangrepp vid tidig sådd vara liten.

Effekten av att använda däcksutrustning med mycket lågt ringtryck studerades i tre fältförsök, i odling dels med, dels utan plöjning. Två av försöken låg på styv lera på Ultuna nära Uppsala och ett på lättare jord utanför Linköping. I försöket jämfördes packningseffekter aven traktor utrustad med dubbelmonterade Trelleborg 'fWIN-däck (ringtryck 30 kPa) med en traktor med konventionell däcksutrustning (ringtryck 80 kPa). I lågtrycksledet kördes också tröska och såmaskin med låga ringtryck. Kämskörden bestämdes under totalt åtta försöksår. I de båda Ultunaförsöken gjordes markfysikaliska studier under sista försöksåret. I det översta, bearbetade lagret (ca 13 cm djupt) var markens egenskaper ungefär desamma i plöjda och ej plöjda led. I skiktet 13-25 cm var marken mera packad där marken ej plöjts. Detta kunde observeras i fonn av ökad ton skrymdensitet, ökat penetrationsmotsånd, ökad aggregathållfasthet och lägre genomsläpplighet för vatten. Genomsläppligheten för luft efter sådd var dock i genomsnitt högre i ej plöjt än i plöjt led. Vid samma skrymdensitet var luftgenomsläppligheten betydligt högre i icke plöjd jämfört med plöjd mark, vilket tyder på att den plöjningfria odlingen givit en högre porkontinuitet. På den ena försöksplatsen medförde också den plöjningsfria odlingen en ökad genomsläpplighet i den gamla plogbotten. Effekten av låga ringtryck på markens egenskaper var mycket liten. Luftgenomsläppligheten var i genomsnitt högre och aggregathållfastheten lägre i led med låga ringtryck, men skillnader var knappast i något fall signifikanta. I ett separat försök med körning spår intill spår kunde också konstateras att de olika däcken gav ungefär samma packning av marken. I de båda Ultunaförsöken var skörden i plöjt led lika för normala och låga ringtryck, medan den i ej plöjt led i genomsnitt var ca 10 procent högre för låga jämfört med normala ringtryck. Ett av försöksåren var detta samspel statistiskt signifikant. De låga ringtrycken gav i försöken alltså ej en lägre packning än normala ringtryck. En förklaring kan möjligtvis sökas i TWIN-däckets konstruktion. Däcket är av s.k. diagonaltyp, vilket gör att däckssidorna är förhållandevis stela. Det egentliga marktrycket kan därigenom ha varit betydligt högre än ringtrycket. Den högre skörden för låga ringtryck jämfört med normala ringtryck i plöjningsfri odling är svår att förklara. En möjlig förklaring är en jämnare återpackning vid användning av de bredare däcken.

The effects of recompaction after primary tillage were studied in two types of experiments: (1) Plants grown in soil cores sampled in two field experiments, in plots with mouldboard ploughing and with shallow tillage. The cores were sampled before and after seedbed preparation, in order to obtain a large variation in bulk density. (2) Plants grown in field experiments, with and without recompaction in three primary tillage systems: mouldboard ploughing, chisel ploughing to 10 cm, chisel ploughing to 20 cm. The recompacted plots were trafficked twice track-by-track with a tractor, weight 4500 kg, inflation pressure 50 kPa. In the soil cores, no general relationship between yield and bulk density was found. However, the average yield was higher in cores sampled after seedbed preparation, indicating a positive effect of recompaction on yield. The yield difference was highest in cores from mouldboard ploughed plots. In the field experiment there was a large and statistically significant increase in yield in recompacted plots, regardless of primary tillage system. In non compacted plots, the bulk density was similar for the different tillage systems to a depth of 10 cm. In the layer 10-25 cm it was highest in the treatment which was chiseled to 10 cm. In compacted plots, there was no significant difference in bulk density between the tillage systems. The results in the field experiment indicate that the chisel plough lowers bulk density to the same degree as the mouldboard plough in the tilled layer, and that recompaction can increase yield also in shallow tillage.

Soil compaction effects, persisting after ploughing, was investigated in totally 21 long-term field experiments in Sweden. Emphasis was laid on crop yield, but soil physical properties (dry bulk density, porosity, water retention curve, saturated hydraulic conductivity, air permeability, seedbed properties, aggregate size distribution and tensile strength of aggregates), nutrient uptake and plant establishment was also determined. The experiments had two treatments in common: one control treatment with no extra traffic, and one treatment where the soil was compacted by traffic with a tractor and trailer in the autumn prior to ploughing, with an intensity of 350 Mgkm/ha (the weight of the machinery, multiplied by the distance driven per hectare). During the rest of the year, the experiment was conventionally tilled, and in the same way for the different treatments. The compaction was repeated each autumn for about 10 years, and the yield was determined each year and about five years after the termination of the experimental traffic. The individual experiments also included other treatments, i.e. different traffic intensities, ground pressures, soil moisture contents when applying extra traffic and compaction of the subsoil as well as the topsoil. The compaction affected the soil structure on clay soils. There was a lower amount of fine aggregates in the seedbed in the compacted treatments, which also led to a lower soil moisture content in the seedbed. Compaction decreased the porosity and the proportion of big pores

Vid avdelningen för jordbearbetning har utarbetats en empirisk modell för att beräkna skördesänkningar orsakade av jordpackning, och värdet av olika motåtgärder. Modellen är baserad på resultat i fältförsök, huvudsakligen utförda i Sverige, och beräkningarna gäller i första hand odlingssystem med årlig plöjning. Modellen är datoriserad och avsedd för rådgivning på gårdsnivå, och beräkningarna avser fyra typer av packningsskador: 1. Effekter av återpackning efter plöjning. Det antas att en viss återpackning (rätt "packningsgrad") krävs efter plöjning krävs för att ge maximal skörd. På basis av körspårens fördelning, maskinernas vikt, marktryck och fuktighet vid körtillfället beräknas packningsgraden för olika delytor. Packningsgradens fördelning ligger i sin tur till grund för en beräkning av skörden. 2. Strukturskador i matjorden som finns kvar efter plöjning. Beräkning av skördeförlusten baseras på körintensiteten i antal tonkm (maskinernas vikt gånger körsträckan på fältet), lerhalten, marktrycket och markfuktigheten vid körtillfället. Effekterna kan kvarstå i fem år, och den totala förlusten anges i procent av en årsskörd. 3. Skador av packning i alven. Beräkningarna liknar de för del 2, men bara maskiner med hög axelbelastning beaktas och skadorna antas bli mera bestående. Förlusten antas vara oberoende av jordarten. 4. Effekter av körning i vall. Beräkningarna liknar de för del 1. Förlusten skattas från körspårens fördelning på fältet, med hänsyn bl.a. till vallens ålder och fuktigheten vid körtillfället.