SALAOJITUKSEN TUTKIMUSYHDISTYS RY

Tutkimussuunnitelma
Tarkennettu 10.6.2014
Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa (TOSKA)
Tutkimussuunnitelman sisältö
sivu
Tiivistelmä
1. Tausta
2. Liittyminen muihin tutkimushankkeisiin
3. Tavoitteet
4. Tutkimusmenetelmät
5. Hankkeen toteuttajat ja työnjako
6. Aikataulu
7. Tulosten julkaisu ja hyödyntämissuunnitelma
8. Kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma
2
3
4
5
5
7
7
7
8
Kirjallisuusviitteet
10.6.2014
SALAOJITUKSEN TUTKIMUSYHDISTYS RY
Simonkatu 12 A 11
00100 Helsinki
Hankkeen vastuullinen johtaja
Helena Äijö
Salaojayhdistys
Simonkatu 12 A 11, 00100 Helsinki
040-757 2821, [email protected]
1
Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa (TOSKA)
Tiivistelmä
Pellon tuottokykyyn ja vesistökuormitukseen keskeisesti vaikuttava tekijä Suomessa on maan
kuivatus. Salaojituksen mitoitusta, materiaaleja ja ojitustekniikkaa on tarvetta kehittää
kasvintuotannon kannattavuuden parantamiseksi ja vesistökuormituksen vähentämiseksi.
Salaojitustekniikassa lisäselvitystä vaativia asioita ovat muun muassa salaojien ojaväli,
salaojakonetyyppi ja ympärysaine. Kansainvälisiä tutkimustuloksia ei voida suoraan soveltaa
Suomen olosuhteisiin, vaan tarvitaan omaa pitkäaikaista kokeellista tutkimusta.
Suurin osa salaojituksista on tehty 1960 – 1980-luvuilla ja 600 000 ha peltoa on yhä avo-ojissa. Nyt
on suuri tarve salaojittaa avo-ojissa olevia peltoja sekä täydennys- ja uusintaojittaa aikaisemmin
salaojitettuja peltoja.
Ojaväli- ja ojasyvyystutkimukset tehtiin pääosin 1950-luvulla, jonka jälkeen viljelykäytännöt ja koneet ovat oleellisesti muuttuneet. Siihen aikaan ei tutkittu kuivatustehokkuuden vaikutusta
ravinnehuuhtoutumiin. Salaojituksen mitoitus on vuosien mittaan muuttunut ja se perustuu pitkälti
kokemuspohjaiseen tietoon. Salaojittamista varten myönnetään valtion tukea ja on oleellista, että
ojituksen laatu on hyvä ja että jo tehtyjen ojitusten toiminta varmistetaan. Suomessa käytetään
nykyisin sekä aurasalaojakoneita että kaivavia salaojakoneita. Vallitsee suuri epätietoisuus siitä
mihin olosuhteisiin erityppiset koneet soveltuvat. Erilaisia ympärysaineita on nykyisin markkinoilla
paljon, mutta niiden toimivuudesta ei ole juurikaan tutkimusperäistä tietoa.
Hanke liittyy erityisesti vuosina 2006-2013 toteutettujen PVO- (Pellon vesitalouden optimointi) ja
PVO2- (Salaojitustekniikat ja pellon vesitalouden optimointi) -hankkeisiin.
Tutkimuksen tavoitteena on selvittää salaojien eri ojavälien vaikutuksia satoon, maan rakenteeseen,
pellon hydrologiaan ja ravinnehuuhtoutumiin, selvittää kaivavalla saalojakoneella ja
aurasalaojakoneella tehtyjen salaojitusten sekä eri ympärysaineilla tehtyjen salaojitusten
toimivuutta. Lisäksi hankkeen tavoitteena on laajentaa Aalto-yliopistossa kehitettyä FLUSH-mallia
siten, että se soveltuu salaojituksen suunnitteluun sekä erilaisten ojitusten lyhyt- ja pitkäaikaisten
vaikutusten arviointiin.
Tutkimus koostuu neljästä osahankkeesta: 1) Nummelan koekentän lisäojitus ja seuranta, 2)
Kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen ojitusten toimivuus, 3) Eri
ympärysaineiden suodatinkyky ja hydraulinen johtavuus ja 4) Matemaattinen mallintaminen.
Tutkimusmenetelminä käytetään kokeellista tutkimusta Nummelan salaojituskoekentällä,
haastattelututkimuksia, kenttäselvityksiä ja laboratoriomittauksia peltoalueilta sekä matemaattista
mallinnusta.
Hanketta hallinnoi Salaojituksen tutkimusyhdistys ja se toteutetaan yhteistyössä seuraavien tahojen
kanssa: Salaojayhdistys, MTT, Aalto-yliopisto, Sven Hallinin tutkimussäätiö, Helsingin yliopisto ja
SYKE.
Hanke alkaa tammikuussa 2014 ja päättyy joulukuun lopussa 2016.
Tulokset julkaistaan hankkeen väliraporteissa ja loppuraportissa sekä alan tieteellisissä lehdissä ja
seminaareissa. Tuloksia hyödynnetään salaojituksen suunnittelussa, toteutuksessa ja tukien
valmistelutyössä sekä peltoviljelyn vähentämistoimenpiteiden suunnittelussa ja kohdentamisessa.
Hankkeen kokonaiskustannusarvio yleiskuluineen on 412 000 euroa. Rahoitusta anotaan maa- ja
metsätalousministeriöstä, Salaojituksen Tukisäätiöltä ja Maa- ja vesitekniikan tuesta.
2
1. Tausta
Väestökasvun on ennustettu aiheuttavan maailmanlaajuisesti valtavan tarpeen lisätä ruoantuotanto
seuraavien vuosikymmenten aikana. Maataloustuotteiden kysyntä kasvaa myös elintason nousun
myötä. Samanaikaisesti maataloustuotannon edellytykset monilla alueilla saattavat heiketä ilmaston
muuttumisen seurauksena. Suomessa peltojen tuottokyky tulisikin hyödyntää mahdollisimman
hyvin sekä lyhyellä että pitkällä aikajänteellä. Pellon tuottokykyyn ja vesistökuormitukseen
keskeisesti vaikuttava tekijä Suomessa on maan kuivatus. Salaojitus on kallis ja pitkäaikainen
investointi, jonka suunnitteluun ja toteutukseen tulee panostaa. Hyvä kuivatus mahdollistaa
rationaalisen viljelyn ja vaikuttaa sekä satotasoon että sadon laatuun. Kuivatuksen suunnittelussa ja
toteutuksessa tehdään valintoja, jotka vaikuttavat myös veden kulkeutumisreitteihin ja
ravinnehuuhtoutumien koostumukseen ja määrään. Maan vesitaloudella on todennäköisesti entistä
suurempi rooli satotason määräytymisessä lannoitteiden ja torjunta-aineiden käyttöä koskevien
rajoitusten vuoksi. Mahdolliset muutokset Suomen ilmasto-oloissa edellyttävät mahdollisesti entistä
suurempaa kuivatustarvetta ja tarkempaa kuivatuksen suunnittelua.
Suomen pelloista noin 58 % on salaojitettu, 27 % on avo-ojissa ja 15 % viljellään ojattomina. Eteläja Lounais-Suomen pelloista lähes 80 % on salaojitettu. Suurin osa ojituksista on tehty 1960 –
1980-luvulla ja 600 000 ha peltoa on yhä avo-ojissa. Nyt on suuri tarve salaojittaa avo-ojissa olevia
peltoja sekä täydennys- ja uusintaojittaa aikaisemmin salaojitettuja peltoja.
Salaojien suunnitteluohjeet Suomessa perustuvat teoriaan, Suomessa ja Ruotsissa tehtyihin ojaväli
ja ojasyvyystutkimuksiin ja käytännön kokemuksiin. Salaojituksen teoria tuli Suomen 1920-luvulla
pääosin Saksasta ja myöhemmin Hollannista. Ojaväli- ja syvyystutkimukset tehtiin pääosin 1950luvulla, jonka jälkeen viljelykäytännöt ovat muuttuneet paljon. Siihen aikaan ei tutkittu eri
mitoitusten vaikutusta ravinnehuuhtoutumiin. Salaojituksen mitoitus on vuosien mittaan muuttunut
ja se perustuu pitkälti kokemuspohjaiseen tietoon. Suomessa on tarvetta tutkia nykypäivän
olosuhteissa salaojituksen mitoitusta kenttäolosuhteissa.
Valtio maksaa salaojitukselle investointitukea MMM:n asetusten (204/2006, 647/2008 ja 978/2010)
mukaisesti. Näissä asetuksissa säädetään muun muassa ojien tuettavista enimmäiskustannuksista,
suunnittelijan pätevyydestä ja salaojitustekniikoista. Poliittisen päätöksenteon tulisi perustua eri
toimenpiteiden vaikutuksiin sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä. Tutkimustietoa maankuivatuksen
vaikutuksesta satoon ja ravinnehuuhtoutumiin on edelleen aivan liian vähän Suomen olosuhteissa.
Kansainvälisiä tutkimustuloksia esimerkiksi salaojien mitoituksesta ei voida suoraan soveltaa
maamme olosuhteisiin, vaan tarvitaan omaa kokeellista tutkimusta.
Suomessa on runsaasti savimaita, joilta huuhtoutuvan kiintoaineen ja siihen kiinnittyneen fosforin
kuormituksen vähentäminen on yksi maatalouden vesiensuojelun painopistealueita. Salaojitusta
pidetään Suomessa yleisesti suositeltavana myös vesiensuojelun näkökulmasta, sillä se vähentää
pintavaluntaa, eroosiota ja eroosio-aineksen mukana kulkeutuvan fosforin määrää. PVO- ja PVO2hankkeiden ja muiden Suomessa tehtyjen tutkimusten tulokset osoittavat, että huomattavaa
kiintoaine- ja fosforikuormitusta tapahtuu myös salaojien kautta (esim. Turtola ym. 2007, Uusitalo
ym. 2007, Paasonen-Kivekäs ym. 2008, Vakkilainen ym. 2010). Salaojien kautta kulkeutuu myös
runsaasti typpeä pintavesiin varsinkin heti ojitusta seuraavina vuosina. Kuitenkin on vain niukasti
tietoa siitä, miten ojituksen tehokkuus tai eri ympärysaineet vaikuttavat huuhtoutumiin.
Suomessa suurin osa salaojituksista on tehty kaivavalla salaojakoneella. 1980-luvulla Suomessa
alettiin käyttää myös aurasalaojakoneita. Siitä saakka on käyty vilkasta keskustelua eri
3
konetyyppien hyödyistä ja haitoista, mutta tutkimustietoa asiasta on erittäin niukasti. Viljelijöiden,
suunnittelijoiden ja urakoitsijoiden kesken on erilaisia näkemyksiä siitä, mihin olosuhteisiin eri
konetyypit soveltuvat. Epätietoisuus on aiheuttanut ongelmia erityisesti vastuukysymyksissä, kun
salaojitus ei ole toiminut. Muun muassa valtion tukemissa tilusjärjestelyissä urakkatarjouksissa
pitää olla hyvät perusteet, mikäli tarjouksen voi antaa vain tietyllä konetyypillä. Salaojakonetyypillä
saattaa olla vaikutusta maan hydraulisiin ominaisuuksiin ja maan ravinnetalouteen.
Suomessa ensi- ja täydennysojituksissa käytetään ympärysaineena edelleen pääosin salaojasoraa.
Sora on kuitenkin uusiutumaton luonnonvara ja sen saatavuus on monilla paikkakunnilla
vaikeutunut ja hinta kallistunut. Soran kuljetuskustannukset ovat kalliita. Soran ohella on yhä
enemmän alettu käyttää esipäällysteitä myös Suomessa. Hollannissa on pitkään käytetty
kierrätysmateriaalista tehtyä esipäällystettä. Saksassa tehdään ja käytetään kookoksella
esipäällystettyjä putkia ja esim. Kanadassa käytetään paljon geotekstiilejä ympärysaineena. Muiden
kuin soran osalta ympärysaineiden toiminnasta pitkällä aikavälillä ei ole vielä juurikaan tietoa
Suomen olosuhteissa.
Kenttäkokeiden lisäksi on tarvetta kehittää ja käyttää matemaattisia malleja. Mallit ovat
kuivatuksen, viljelymenetelmien ja vesiensuojelun tutkimuksen ja suunnittelun keskeisiä työkaluja.
Mallien avulla voidaan muun muassa arvioida salaojituksen, maaperän ominaisuuksien, säätilan ja
viljelytoimenpiteiden vaikutuksia hydrologiaan ja ravinnehuuhtoutumiin.
Tässä esitetyssä tutkimushankkeessa hyödynnetään PVO- ja PVO2- hankkeissa saatua tietoa.
Hankkeissa tutkittiin eri salaojitusmenetelmien vaikutuksia ravinnehuuhtoutumiin, satoon ja maan
rakenteeseen. Tehtiin myös arvioita menetelmien kestoiästä ja taloudellisuudesta. PVO-hankkeessa
perustettiin kaksi uutta koekenttää: Nummelan koekenttä Jokioisiin ja Gårskulla Gårdin koekenttä
Siuntioon. Koekenttien vesitasetta ja eroosiota tutkittiin Aalto-yliopistossa kehitetyllä FLUSHmallilla. Mallia kehitettiin edelleen lisäämällä siihen maan lämpötilaa sekä lumi- ja routaoloja
kuvaavat osamallit. Lisäksi tehtiin yhteenveto aiemmista huuhtouma- ja salaojaojitustutkimuksista
Suomessa ja analysoitiin vanhojen huuhtoumakoekenttien mittausaineistoja. Tehtiin myös
kirjallisuusselvitys salaojien ympärysaineista ja kartoitettiin eri ympärysaineiden toimivuutta
peltoalueilla.
Edellä mainittujen hankkeiden tuloksista kävi ilmi asioita, joita on syytä selvittää tarkemmin.
Nummela koekentän aineistolla lasketusta vesitaseesta ilmeni, että pohjavesivalunnan määrä on
yllättävän suuri (Turunen ym. 2013). On syytä selvittää tarkemmin eri ojitusten vaikutuksia
pohjavesiolosuhteisiin ja pohjavesivalunnan mukana tulevaa ravinnehuuhtoutumaan. Nummelan
koekentällä ojavälin vaikutus satoon oli yllättävän pieni. Kuivatustehokkuudesta (ojavälin)
vaikutuksesta satoon tarvitaan lisää tietoa.
2. Liittyminen muihin tutkimushankkeisiin
Hankkeessa hyödynnetään vuosina 2006–2013 toteutettujen PVO- (Pellon vesitalouden optimointi)
ja PVO2- (Salaojitustekniikat ja pellon vesitalouden optimointi) -hankkeiden tuloksia.
MMM:n rahoittama ’Peltoviljelyn vesitalouden hallinnan käytännöntoimet ilmastonmuutokseen
sopeutumiseksi VEHMAS’ -hankkeen (2011–2014) tuloksia hyödynnetään kuivatustarpeen
arvioinnissa.
Vuonna 2014 päättyvissä, MMM:n rahoittamissa POSEIDON ja PredICTor -hankkeissa on tutkittu
pohjamaan tiivistymisen pitkäaikaishaittoja sekä tehty internet työkalu pohjamaan tiivistymisriskin
ennustamiseen. Hankkeen tuloksia pohjamaan tiivistymisriskin osalta verrataan em. hankkeiden
tuloksiin.
4
Aalto-yliopistossa hanke liittyy Maa- ja vesitekniikan tuki ry:n rahoittamaan ja TkT Lassi Warstan
vetämään hankkeeseen ” Maatalouden vesien hallinta ja kuormitus”. Lisäksi hanke liittyy DI Mika
Turusen väitöskirja-aiheeseen ”Assessment of water cycle and environmental load in cultivated
fields in boreal climate”.
3. Tavoitteet
Tavoitteena on tuottaa tietoa kasvintuotannon, maan kuivatuksen ja vesiensuojelun suunnittelua
varten siten, että turvataan satotaso ja sadon laatu ja minimoidaan vesistökuormitus. Tutkimuksessa
kiinnitetään huomiota myös kuivatusmenetelmien kustannuksiin ja käyttöikään. Tutkimuksen
tavoitteet ovat:




Selvittää salaojien eri ojavälien vaikutuksia satoon, maan rakenteeseen, pellon hydrologiaan
ja ravinnehuuhtoutumiin.
Selvittää kaivavalla ja aurasalaojakoneilla tehtyjen salaojitusten toimivuutta.
Selvittää eri ympärysaineilla tehtyjen salaojitusten toimivuutta.
Kehittää FLUSH-mallia siten, että se soveltuu salaojituksen suunnitteluun ja vaikutusten
arviointiin.
4. Tutkimusmenetelmät
Tutkimushankkeessa tehdään kokeellista tutkimusta ja matemaattista mallintamista. Hanke koostuu
neljästä osaprojektista.
1.
Nummelan koekentän lisäojitus
Tässä hankkeessa täydennysojitetaan selvästi märkyydestä kärsivä peltoalue Jokioisten Nummelan
koekentällä. Harvaan (32 m) ojitetulta alueelta on seitsemän vuoden mittaustuloksia sadon määrästä
ja laadusta, valunnan määrästä ja laadusta sekä pohjaveden syvyydestä ja muokkauskerroksen
kosteudesta. Nummelan koekenttä on MTT:n hallinnoima peltoalue, jolla on tehty
salaojitustutkimusta aikaisemmin PVO- ja PVO2- hankkeissa. Tutkimuksessa jatketaan näissä
hankkeissa tutkittuja osa-alueita, joilla on käytetty eri salaojitustekniikoita
Nummelan koekentällä mitataan vuosina 2014-2016 kaikilta neljältä koealueelta seuraavia
muuttujia:
-
pinta- ja salaojavalunta (jatkuva mittaus 15 minuutin välein)
-
kiintoaine, fosfori- ja typpipitoisuudet pinta- ja salaojavalunnassa
(automaattinen näytteenotto virtauksen suhteen, laboratorioanalyysit)
-
sadanta (jatkuva mittaus 15 minuutin välein)
-
pohjaveden pinnan korkeus (osittain manuaalinen ja osittain automaattinen mittaus 15
minuutin välein), koealueille asennetaan lisää pohjaveden havaintoputkia
-
pohjaveden ravinnepitoisuudet (manuaalinen näytteenotto, laboratorioanalyysit)
-
maan kosteus (manuaalinen mittaus TDR-mittarilla)
-
lumen syvyys ja vesiarvo (manuaalinen mittaus, lumikeppi ja lumipuntari))
-
roudan syvyys (manuaalinen mittaus, metyleenisiniputket)
-
sadon määrä ja laatu (kuiva-aine, hehtolitrapaino, typpipitoisuus)
5
Nummelan koekentällä vuosina 2014-2016 viljelytoimenpiteet tulevat olemaan samat kaikilla
neljällä koealueella. Mittausaineistoja analysoidaan tilastollisin menetelmin ja matemaattisella
mallilla, jota on kuvattu osaprojektissa 4.
Mittauksista ja koekentän ylläpidosta vastaa MTT. Koealueiden viljelystä huolehtii Jokioisten
kartanot. Osaprojektin vastuullinen tutkija on Merja Myllys.
2.
Kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella tehtyjen ojitusten toimivuus
Kenttä- ja haastattelututkimuksin selvitetään kaivavalla salaojakoneella ja aurasalaojakoneella
tehtyjen salaojitusten toimivuutta erilaisissa maaperä- ja ojitusolosuhteissa. Kirjallisuusselvityksen
ja haastatteluiden pohjalta valitaan tutkimuskohteet. Tutkimuskohteissa selvitetään ojituksen
toimivuus mittaamalla salaojavaluntaa ja pohjavedenpinnan syvyyttä. Peltoalueiden maaprofiileista
määritetään rakeisuuskäyrät. Ojituskonetyyppien vaikutuksia veden virtaukseen maassa tutkitaan
myös matemaattisen mallin avulla osaprojektissa 4.
Osaprojektista vastaa Salaojayhdistys ja hankkeen vastuullinen tutkija on Helena Äijö.
3.
Eri ympärysaineiden suodatinkyky ja hydraulinen johtavuus
Tutkitaan, miten eri ympärysaineilla tehdyt ja eri-ikäiset ojitukset toimivat eri maalajeilla.
Tutkimuskohteissa määritetään salaojasyvyydessä olevan maa-aineksen sekä mahdollisesti salaojiin
saostuneen maa-aineksen rakeisuuskäyrät. Lisäksi tehdään eri ympärysaineiden kustannus- ja
kannattavuusvertailuja. Tässä esitetyssä hankkeessa jatketaan PVO- ja PVO2- hankkeissa tehtyä
työtä, jotta saadaan entistä edustavampaa tietoa siitä, minkälaisiin olosuhteisiin erilaiset
ympärysaineet sopivat.
Osaprojektista vastaa Salaojayhdistys ja hankkeen vastuullinen tutkija on Helena Äijö.
4. Matemaattinen mallintaminen
Mallintamisessa käytetään Aalto-yliopistossa kehitettyä 3-dimensionaalista FLUSH-mallia, joka
kuvaa veden virtausta ja eroosiota peltolohkon mittakaavassa (Warsta 2011, Warsta ym. 2013a,
Warsta ym. 2013b). Mallintamisessa hyödynnetään PVO- ja PVO2- projekteissa tehtyjä mittauksia
Nummelan ja Gårdskullan koekentillä sekä tässä tutkimussuunnitelmassa esitettyjä uusia
mittauksia.
Osahankkeessa 4 aloitetaan Heidi Salon väitöskirjatyö (Osahankkeet 4.1 ja 4.2) sekä tehdään yksi
diplomityö (Osahanke 4.3). Osahankkeen toteutuksesta vastaa Aalto-yliopistossa professori Harri
Koivusalo. Heidi Salon väitöskirjan ohjaamisesta vastaa postdoc-tutkija Lassi Warsta.
Osahanke 4.1. Aineiden kulkeutumismallin kehittäminen ja typen prosessien simulointi
salaojitetuilla peltolohkoilla syyskausina
Salo (2014) tutkimuksessa kehitettiin geneerinen aineiden kulkeutumiskomponentti FLUSH-malliin
ja parametrisoitiin se kuvaamaan typen prosesseja salaojitetuilla peltolohkoilla. Tavoitteena on
kehittää esitettyä typpimallia niin että se ottaa paremmin huomioon erilaiset rajoittimet kuten
kosteuden ja lämpötilan typenkulkeutumisessa. Nitrifikaatio- ja denitrifikaatioreaktiot ovat herkkiä
maan happitilanteelle ja siten kosteudelle. Salaojitus vaikuttaa suoraan maan kosteuteen ja mallilla
voidaan näin ollen tutkia ojitustiheyden vaikutusta typenkulkeutumiseen. Alhaiset lämpötilat
hidastavat bakteeritoimintaan ja hidastavat maaperässä tapahtuvia reaktioita mikä otetaan
tarkemmin huomioon uusissa simulaatioissa. Tutkimuksen toteuttaa Heidi Salo ja tuloksista
kirjoitetaan artikkeli vertaisarvioituun kansainväliseen sarjaan.
6
Osahanke 4.2. Veden virtausreitit eri tavoilla toteutetuissa salaojakaivannoissa
Salaojakaivantojen parempi hydraulinen johtavuus tehostaa veden virtausta salaojiin savimaissa.
Kaivava salaojakone kaivaa nimensä mukaisesti maahan suorakulmaisen kaivannon, jonka pohjalle
salaojaputki ja ympärysaine asennetaan. Kaivanto täytetään erikseen. Aurakone asentaa kerralla
salaojaputken sekä ympärysaineen syntyvään kaivantoon. Työssä tarkastellaan erilaisten
kaivantojen sekä ojavälien ja asennussyvyyksien vaikutusta maan hydraulisiin ominaisuuksiin ja
virtausreitteihin. Virtausta kaivannossa ja sen ympärillä tutkitaan kaksiulotteisissa
maaleikkaukssissa korkearesoluutioisissa laskentaverkoissa. Verkkoihin voidaan suoraan
parametrisoida kaivanto, salaojan ympärysaine ja salaoja. PVO2-hankkeessa toteutettiin diplomityö
(Leminen, 2013), jossa mitattiin Nummelan pellon savimaan kuivumis-halkeamis- ja paisumisominaisuuksia. Tutkimuksessa otetaan käyttöön Lemisen (2013) mittaustulokset ja tarkastellaan
kutistumisen ja paisumisen vaikutusta veden virtausreitteihin kaivannoissa ja niiden läheisyydessä.
Virtausreittien tunnistaminen mahdollistaa jatkossa kaivantojen paremman kuvauksen
peltomittakaavan simulaatioissa, joissa kaivantoja ei yleensä voida parametrisoida suoraan
laskentaverkkoon. Tutkimuksen toteuttaa Heidi Salo ja tuloksista kirjoitetaan artikkeli
vertaisarvioituun kansainväliseen sarjaan.
Osahanke 4.3. Kosteudesta kärsivän peltolohkon täydennysojituksen vaikutus vesitaseeseen
Työssä tutkitaan mittaustulosten ja kolmiulotteisen laskentamallin avulla kaivavalla
salaojituskoneella tehdyn täydennysojituksen vaikutusta kosteudesta kärsivän peltolohkon
vesitaseeseen Nummelan koekentällä eri vuodenaikoina. Kaivannon hydrauliset ominaisuudet
johdetaan mittauksista sekä osahankkeen 4.2 tuloksista, jossa veden virtausreittejä tutkittiin
yksityiskohtaisemmin maaleikkauksessa. Tutkimuksessa tarkastellaan myös uusien kaivantojen
parametrisointia suoraan tiheään laskentaverkkoon sekä kaivantojen vaikutusten keskiarvoistamista
harvempiin laskentaverkkoihin. Kun tutkimuksessa edetään kaivantotasolta yksittäisille
peltolohkoille ja edelleen valuma-aluetasolle on tärkeää tietää kuinka parametrisointeja voidaan
skaalata mittakaavojen välillä, jotta valunta ja kuormitustulokset olisivat mahdollisimman realistisia
kaikissa tapauksissa. Tutkimus toteutetaan diplomityönä ja siitä kirjoitetaan artikkeli Vesitalouslehteen.
5. Hankkeen toteuttajat ja niiden työnjako
Tutkimus toteutetaan yhteistutkimushankkeena, jossa on mukana eri alojen asiantuntijoita useista
tutkimuslaitoksista ja yliopistoista. Hankkeesta vastaa Salaojituksen tutkimusyhdistys ja sen
vastuullinen johtaja on toiminnanjohtaja (DI) Helena Äijö. Hänen lisäkseen tutkimusryhmään
kuuluvat:
vanhempi tutkija (MMM) Merja Myllys MTT:ltä,
tutkija (TkT) Lassi Warsta Aalto-yliopistosta,
tutkija (DI) Mika Turunen Aalto-yliopistosta,
tutkija (DI) Heidi Salo Aalto-yliopistosta,
tutkija/toiminnanjohtaja (TkL) Maija Paasonen-Kivekäs Sven Hallinin tutkimussäätiöstä,
professori (TkT) Harri Koivusalo Aalto-yliopistosta,
professori (MMT) Laura Alakukku Helsingin yliopistosta,
agronomi (MML) Markku Puustinen SYKEstä.
Eri osaprojektien vastuulaitokset ja -tutkijat on esitetty edellä kohdassa Hankkeen toteutus
7
6. Aikataulu ja raportointi
Tutkimus on kolmevuotinen, ja se alkaa 1.1.2014 ja päättyy 31.12.2016. Tarkempi aikataulu on
liitteessä 1.
7. Tulosten julkaisu ja hyödyntämissuunnitelma
Tutkimuksen tulokset raportoidaan väliraporteissa tammikuussa 2015 ja 2016. Tammikuussa 2017
valmistuu hankkeen loppuraportti. Loppuraportti julkaistaan Salaojituksen tutkimusyhdistyksen
julkaisusarjassa. Tuloksia julkaistaan myös tieteellisissä lehdissä, ammattilehdissä ja alan
seminaareissa ja konferensseissa. Osaprojekteissa tehdään kolme opinnäytetyötä.
Tutkimuksen tulokset on tarkoitettu hyödynnettäväksi salaojituksien suunnittelussa ja peltoviljelyn
kuormituksen
vähentämistoimenpiteiden
kehittämisessä
ja
kohdentamisessa.
Tietoa
kuivatustehokkuuden vaikutuksista satoon ja ravinnehuuhtoutumiin sekä eri konetyyppien ja
ympärysaineiden toimivuudesta eri maalajeilla käytetään hyväksi käytännön ojitussuosituksia
laadittaessa. Tuloksia voivat hyödyntää viljelijät, suunnittelijat, urakoitsijat ja rahoitustukien
valmistelijat.
8. Kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma
Budjetti ja rahoitussuunnitelma on esitetty liitteessä 2. Hankkeen kokonaisbudjetti on 403 000 euroa
josta laitoksen oma osuus on 93 000 euroa. Maa- ja metsätalousministeriöltä on myöntänyt
hankkeelle 110 000 euroa, Maa- ja vesitekniikan tuki on myöntänyt hankkeelle 35 000 euroa.
Vuodelle 2014 Salaojituksen tukisäätiö on myöntänyt hankkeelle 45 000 euroa. Hankkeelle haetaan
Salaojituksen tukisäätiöltä vuosille 2015-2016 yhteensä 120 000 euroa.
Kirjallisuusviitteet
Leminen, M. 2013. Itämeren Yoldia-vaiheessa kerrostuneen lustosavikon kutistumis- ja kutistuman
palautumisominaisuudet salaojitetun peltomaan pintaosissa Jokioisissa. Maaperägeologian pro gradu –
tutkielma. Turun yliopisto, maantieteen ja geologian laitos. 105 s.
Paasonen-Kivekäs, M., Vakkilainen, P., Karvonen, T. 2008. Nutrient transport through tile drains on a
clayey field. Proceedings of the 10th International Drainage Workshop of ICID Working Group on Drainage.
Helsinki/Tallinn 6-11 July, 2008. Helsinki University of Technology Water Resources Publications 16,
TKK-VTR-16: 142-152.
Salo, H. 2014. Aineiden kulkeutumismallin kehittäminen ja soveltaminen typen prosessien kuvaamiseen
peltomittakaavassa. Diplomityö, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, yhdyskunta- ja
ympäristötekniikan laitos. 80+5 s.
Turtola, E., Alakukku, L, Uusitalo, R., Kaseva, A. 2007. Surface runoff, subsurface drainflow and soil erosion
as affected by tillage in a clayed Finnish soil. Agricultural and Food Science, Vol. 16 (2007):332-351.
Turunen, M., Warsta, L., Paasonen-Kivekäs, M., Nurminen, J., Myllys, M., Alakukku, L., Äijö, H., Puustinen,
M., Koivusalo, H. 2013. Modeling water balance and effects of different subsurface drainage methods on
water outflow components in a clayey agricultural field in boreal conditions. Agricultural Water
Management 121: 135-148.
Uusitalo, R., Turtola, E., Lemola, R. 2007. Phosphorus losses from a subdrained clayey soil as affected by
cultivation practices. Agricultural and Food Science, 16: 332-351.
Vakkilainen, P., Alakukku, L., Myllys, M., Nurminen, J., Paasonen-Kivekäs, M., Peltomaa, R., Puustinen, M.,
Äijö, .H. 2008. Pellon vesitalouden optimointi. Väliraportti 2008. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n tiedote
29. 100 s.
8
Vakkilainen, P., Alakukku, L., Myllys, M., Nurminen, J., Paasonen-Kivekäs, M., Peltomaa, R., Puustinen, M.,
Äijö, .H. 2010. Pellon vesitalouden optimointi. Loppuraportti 2010. Salaojituksen tutkimusyhdistys ry:n
tiedote 30. 114 s.
Warsta, L. 2011. Modelling water flow and and soil erosion in clayey, subsurface drained agricultural fields.
Aalto University publication series. Doctoral dissertations 82/2011. Aalto University, School of Engineering,
Department of Civil and Environmental Engineering. 212 s.
Warsta, L., Karvonen, T., Koivusalo, H., Paasonen-Kivekäs, M., Taskinen, A. 2013a. Simulation of water
balance in a clayey, subsurface drained agricultural field with three-dimensional FLUSH-model. J.
Hydrology 476: 395-409.
Warsta, L., Taskinen, A., Koivusalo, H., Paasonen-Kivekäs, M., Karvonen, T., 2013b. Modelling soil erosion
in a clayey, subsurface drained agricultural field with three-dimensional FLUSH-model. J. Hydrology 498:
132-143.
9
Toimivat salaojitusmenetelmät kasvintuotannossa
Liite 1
Aikataulu
1.1.21014-31.12.2016
2014 2014 2014 2014 2015 2015 2015 2015 2016 2016 2016 2016
10101-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 12
1-3 4-6 7-9 12
1. Nummelan koekenttä
Mittaukset
Täydennysojitus
Tulosten käsittely
2. Salaojakoneet
Kirj.selv.
Haastattelut
Kenttätyöt
Analysointi
3. Ympärysaine
Kenttätyöt
Laboratoriotyöt
Analysointi
Mallinnus ja
4. analysointi
Mallinnusyö
Analysointi
Raportointi
Väliraportit
Loppuraportti
Muut julkaisut
10
Liite 2
Hankkeen budjetti
Kustannukset
Palkkauskust.
Matkakulut (sis alv)
MTT
SY
120 000
5 000
9 000
14 000
40 000
40 000
Yhteensä
60 000
Yleiskust.
57 000
Yhteensä
117 000
MMM, myönnetty
S. tukisäätiö, myönnetty
S. tukisäätiö, haetaan
2015 ja 2016
Yhteensä
169 000
63 000
238 000
63 000
292 000
54 000
111 000
169 000
117 000
403 000
MTT
SY
Aalto
Yhteensä
36 000
38 000
36 000
110 000
8 000
27 000
10 000
45 000
16 000
84 000
20 000
120 000
20 000
15 000
35 000
36 000
93 000
117 000
403 000
MVTT, myönnetty
Laitosten oma
Yhteensä
55 000
Ostopalvelut
Rahoitus
Aalto
57 000
117 000
178 000
11