The soil quality concept and its importance in the study of Finnish arable soils

Arable soil is a functional unit whose condition is vital to crop production, but also to ecosystems at large owing to the significant role of soil in global nutrient cycles and balances. The soil quality concept recognises the concern for the sustainability of current arable land use practices. It integrates soil chemical, physical and biological properties, and takes account of the interaction of soil with water and air. This paper reviews the soil quality concept and its applications and discusses the importance of the concept for the assessment of Finnish arable soils. Many aspects of the chemical quality of arable soil are already well known in Finland. In contrast, follow-up of the physical and biological soil components, which are increasingly seen as important features of soil quality, is rudimentary. For monitoring of the soil quality at different scales – field, regional, national and global – a suitable set of indicators needs to be identified. In this paper particular attention is paid to the potential importance and usefulness of selected biological indicators. It is clear that more basic research is needed to provide scientists and advisors with a solid basis for transmitting reliable information on soil quality. While the soil quality concept has been justifiably criticised, it has clear merits in the integrated handling of the soil entity and in highlighting the environmental aspects of arable soil quality

Differences in physical properties of two clay soils

We studied the physical properties of two clay soils (J1 and J2) having relatively similar texture but differing cultivation properties J2 being more sensitive to dry and wet conditions. The general assumption that the productivity of heavy clay soils is mainly threatened by excessive wetness holds in both fields

The soil quality concept and its importance in the study of Finnish arable soils

Maatalousmaa on toiminnallinen kokonaisuus, ja sen tila on keskeinen sadontuotolle. Maaperän toiminta on merkittävää myös koko ekosysteemille, koska maaperällä on tärkeä rooli globaaleissa ravinnekierroissa ja -virroissa. Englanninkielisess ä kirjallisuudessa on nostettu esiin maan laadun (soil quality) käsite. Se yhdistää aaperän kemialliset, fysikaaliset ja biologiset ominaisuudet, sekä ottaa huomioon maaperän vuorovaikutuksen vesistöjen ja ilmakehän kanssa. Maan laadun käsitteessä on myös maatalouskäytäntöjen ja maankäyttö muotojen kestävyyden arvioinnin näkökulma. Tässä artikkelissa tarkastellaan maan laadun käsitettä ja sen sovellutuksia, sekä arvioidaan käsitteen merkitystä suomalaisen maatalousmaan tutkimuksessa. Viljelymaan viljavuustutkimus on organisoitu ja toteutettu Suomessa hyvin,ja kuva suomalaisen maatalousmaan kemiallisten ominaisuuksien vaihtelusta on kattava. Sen sijaan maaperän fysikaalisten ja erityisesti biologisten ominaisuuksien tietämys on puutteellista, vaikka ne on enenevässämäärin todettu tärkeiksi maan laadulle. Maaperän laadun seurantaan eri tarkoituksiin ja eri mittakaavoissa (lohko, alue, kansallinen, kansainvälinen) tarvitaan sopivat mittarit. Tässä artikkelissa keskitytään tiettyjen biologisten mittareiden mahdolliseen merkitykseen ja käyttö kelpoisuuteen. Perustutkimusta tarvitaan nykyistä enemmän, jotta tutkijoilla ja neuvojilla olisi vankka perusta luotettavan tiedon välittämiseen maan laadusta. Maan laadun käsitettä on myös arvosteltu oikeutetusti. Käsitteen selkeitä ansioita ovat kuitenkin maaperän kokonaisvaltainen tarkastelu ja ympäristönäkökulman painottaminen.Arable soil is a functional unit whose condition is vital to crop production, but also to ecosystems at large owing to the significant role of soil in global nutrient cycles and balances. The soil quality concept recognises the concern for the sustainability of current arable land use practices. It integrates soil chemical, physical and biological properties, and takes account of the interaction of soil with water and air. This paper reviews the soil quality concept and its applications and discusses the importance of the concept for the assessment of Finnish arable soils. Many aspects of the chemical quality of arable soil are already well known in Finland. In contrast, follow-up of the physical and biological soil components, which are increasingly seen as important features of soil quality, is rudimentary. For monitoring of the soil quality at different scales field, regional, national and global a suitable set of indicators needs to be identified. In this paper particular attention is paid to the potential importance and usefulness of selected biological indicators. It is clear that more basic research is needed to provide scientists and advisors with a solid basis for transmitting reliable information on soil quality. While the soil quality concept has been justifiably criticised, it has clear merits in the integrated handling of the soil entity and in highlighting the environmental aspects of arable soil quality.v2002okmkfMaan laadun käsite suomalaisen maatalousmaan tutkimuksess

Earthworm dispersal of plant litter across the surface of agricultural soils

When we observed earthworms (Lumbricus terrestris L.; the dew worm or nightcrawler), foraging on patchily distributed plant residues in the laboratory, we noticed an exceptional interaction in their acquisition of dead organic matter. We review this original observation and then relate a subsequent finding which indicates the importance of the phenomenon in the field

An oasis of fertility on a barren island: Earthworms at Papadil, Isle of Rum

The Isle of Rum, Inner Hebrides, has an impoverished earthworm fauna as the soils are generally acidic and nutrient-poor. Species associated with human habitation are found around deserted crofting settlements subjected to “clearances” in the mid-19th century and at Kinloch, where a large volume of fertile soil was imported from the mainland around 1900. Earthworms, and the dew worm Lumbricus terrestris L. in particular, were investigated at Papadil, an abandoned settlement and one of the few locations on Rum where a naturally developed brown earth soil is present. The small (1.5 ha), fertile location is isolated, so was also suitable for field experimentation. Visits over six years allowed dew worm distribution to be assessed within low lying grassland and woodland and also within an adjacent sloping broadleaved woodland. The factors limiting dew worm distribution at the site were investigated with associated translocation to adjacent uninhabited areas. Small scale spatial dynamics were studied with density manipulation and containment experiments where Visual Implant Elastomer marking of individuals was utilised. Translocations from streamside woodland to adjacent grassland was successful over a short period (5 months), but the colonies did not persist over a longer term (5-6 years). Field trials with earthworm tagging were successful, but highest tag recovery rate was 25%. Where adults/sub-adults were removed, recruitment of juveniles was notable. Exceptionally large (>12 g live mass) individuals were found in soils of terraces on wooded slopes, suggesting that dew worms may be long lived at this location, where food is abundant and relatively few terrestrial predators are present

Behavioural flexibility in Lumbricus terrestris burrowing

Lumbricus terrestris is an epi-anecic earthworm, normally occupying a 1–2 m deep, vertical burrow. Some observations suggest that population persistence in much shallower burrows could be possible in a mild and humid climate. This was further investigated at an ex-industrial site in NW England, with a topsoil less than 0.15 m deep, above inert subsoil formed from semi-weathered Leblanc waste. L. terrestris were collected from an adjacent woodland soil and introduced into unoccupied areas. After four days, settlement and survival were studied by targeted sampling of half of the individuals, and depth of burrows were measured by resin casting. After 14 months, the second half of inoculated areas were studied and after another four years a further general survey occurred. After four days, 41 % of targeted worms were recovered, with 0.11 m mean burrow depth and burrows ending at the subsoil interface. After 14 months, all age classes of L. terrestris were present and burrow depth had not changed. After five years, adult, juvenile and hatchling L. terrestris were present, demonstrating establishment of a breeding population. In a parallel laboratory experiment, with site topsoil and subsoil in Evans’ boxes, L. terrestris avoided subsoil and constructed U-shaped burrows. The results show that through flexible burrow construction, L. terrestris can survive above highly constraining subsoil conditions. This is likely to be only possible where severe droughts are uncommon, and topsoil does not freeze in winter

Lierot muokkaavat suorakylvetyn maan

Suorakylvö vilkastuttaa peltomaan elämää. Pitkään suorakylvetystä maasta nimittäin löytyy lajistoltaan monimuotoinen lieroyhteisö, joka muokkaa maata ja multaa korjuutähteitä.vokmpymk

Lieroistutus osana rakenteeltaan heikentyneen savimaan kunnostusta

Tutkimme kahdella varsinais-suomalaisella pellolla mahdollisuutta liittää lierojen istuttaminen osaksi huonorakenteisen savimaan kunnostusta. Ennen istutusta pelloilla esiintyi hyvin vähän tai ei lainkaan lieroja. Vuotta ennen istutukseen ryhtymistä oli kummallakin pellolla otettu viljelykiertoon nurmi lierojen elinolosuhteita parantavana toimenpiteenä. Istutus tehtiin keväällä 2003 lieroja sisältäneen pintamaan pistemäisinä siirtoina koeruutuihin. Istutuskäsittelyjä oli kaksi. Toisessa käytettiin pelkkää istutusmaata, toisessa sen joukkoon lisättiin kartonkitehtaan jätekuitupohjaista (”0-kuitu”) maanparannusvalmistetta lierojen suojaksi ja ravinnoksi. Lierojen runsastuminen oli selvästinopeampaa istutuskäsittelyissä verrattuna kontrollimaahan, johon istutusta ei tehty. Yli seurantajakson (2003-2005) yhdistetyssä aineistossa lieroja oli eniten 0-kuituvalmistetta saaneissa ruuduissa, joissa istutuspisteissä mitattu tiheys oli keskimäärin 24 yksilöä m-2. Pelkkää istutusmaata saaneessa käsittelyssä tiheys oli 10 yks. m-2 ja kontrollissa 1 yks. m-2. Lierot alkoivat seurantajakson aikana levitä hitaasti peltoon. Pisimmillään ne olivat kahdessa vuodessa edenneet 2 m:n etäisyydelle istutuskohdasta. Istutuksilla saatiin lierojen runsastuminen peltolohkoilla käyntiin ja sikäli niitä voi pitää onnistuneina. Tiivistyneen savimaan huokoistamisen kannalta istutuksen hyödyt olivat kuitenkin tutkimuksen aikajänteellä pieniä johtuen lierojen varsin alhaisena pysyneestä tiheydestä ja hitaasta leviämisestä. Tulosten yleistettävyyttä vaikeuttaa istutusten ajoittuminen ennätyksellisen kuivalle sääjaksolle vuosina 2002-2003. Se todennäköisesti alensi lierojen tiheyttä istutusmaan lähdealueella sekä vaikeutti istutettujen lierojen kasvua ja lisääntymistä. Istutusmenetelmä osoittautui yksinkertaiseksi ja käytännön maanhoitotyöhön soveltuvaksi. Perusteltujen ja onnistuneiden lieroistutusten kannalta ratkaisevalta tekijältä vaikuttaa paikallisten olosuhteiden hyvä tuntemus. Vaikka motivaatiota ja mahdollisuuksia lieroistutuksen kaltaisen menetelmän käyttöönottoon voi epäillä, tulokset osoittavat, että lierojen aktiivinen hyödyntäminen on mahdollista osana maan rakenteen hoitoa ja ennallistamista

Lieroja peltoon vaikka istuttamalla

Istutetut lierot nopeuttavat pienentyneen lierokannan kasvua ja edesauttavat tiivistyneen maan rakenteen toipumista. Istutuksiin ei kuitenkaan kannata ryhtyä ilman hyviä taustatietoja pellon lierokannan kehityksestä. Lieroille sopivat viljelytavat ovat lierokylvön onnistumisen edellytys.vokMAAMPLMP

Pellon käyttö, maaperän ominaisuudet ja lieroyhteisöjen maantieteellinen vaihtelu

Tämän Monimuotoisuuden tutkimusohjelmassa (MOSSE 2003-2006) toteutetun tutkimuksentavoitteena oli muodostaa kokonaiskuva viljelymaan laadun kannalta tärkeiden lierojenesiintymisestä Suomen peltomaissa ja tunnistaa tärkeimmät runsauden vaihtelua aiheuttavat tekijät.Tarkoitusta varten kerättiin kenttäaineisto Etelä-Suomesta Lappiin ulottuneella näytteenotolla.Näytteet otettiin syksyjen 2004 ja 2005 aikana yhdeltätoista MTT:n tutkimusasemalta, asemienpelloille aiemmin perustetun maaperäseurannan näytepisteistä (yhteensä 53 peltopistettä). Pisteistäkerättyä maaperäaineistoa käytettiin yhdessä peltojen viljelyhistoriatietojen kanssa lieroyhteisöjenvaihtelun syiden selvittämisessä. Tulosten perusteella Suomen peltojen lierolajiston muodostaayhdeksän lajia: neljä karikekerroksen lajia (onki-, metsä, rusko- ja punaliero), neljä pintamaan lajia(pelto-, multa-, harmaa- ja viherliero) ja yksi syvälle kaivautuva laji (kasteliero). Näistä yhdeksästälajista yleisimmin esiintyivät pelto- kaste- ja onkiliero. Keskimäärin pellossa esiintyi kaksi japellon pientareella neljä lierolajia. Lierojen keskimääräinen yksilötiheys oli pellolla runsaat 100yksilöä neliömetriä kohden kun taas pientareella tiheys oli yli kaksinkertainen siihen verrattuna.Lierojen runsaus vaihteli kokonaan tyhjistä peltopisteistä (3 pistettä) pisteisiin, joissa tiheys vastasilähes tuhatta yksilöä ja tuorepaino runsasta 300 grammaa neliömetrillä. Kun pellot, jotka kaikkiolivat kivennäismailla, jaettiin maalajin perusteella neljään luokkaan (savet, hiesut, hienot hiedat jakarkeat maat) erottuivat hiesut ja hienot hiedat muista korkean lierorunsauden maalajeina. Yleisinpellonkäyttö näytteenottohetkellä oli viljan viljely, säilörehunurmi tai laidun. Laitumilla lierojenkokonaistiheys oli selvästi muita pellonkäyttömuotoja korkeampi. Runsaat viljavuodetviljelykierrossa, ja vastaavasti taajaan tehty maanmuokkaus ja vähäiset nurmivuodet, olivatalentaneet lierojen kokonaismäärää hiesumailla mutta nostaneet hienoilla hietamailla. Kunmaalajin, pellonkäytön ja viljavuosien määrän yhteys lierojen kokonaisrunsauteen otettiinhuomioon, ei kokonaisrunsaudessa ollut enää merkittäviä eroja eri osissa maata sijaitsevientutkimusasemien välillä. Tulosten perusteella pellon maaperän luontaiset ominaisuudet asettavatlierojen esiintymiselle puitteet, joissa viljely muovaa lieroyhteisön rakennetta. Tulostenavulla voidaan entistä paremmin ennakoida lieroyhteisön vastetta viljelytapojen muutoksiinerilaisissa olosuhteissa. Tulosten ensimmäinen sovelluskohde on ollut eri maalajeille määriteltyjenlierorunsauksien vertailuarvojen tarkentaminen maatalousneuvonnan käyttämässä viljelymaanlaadun arvioinnissa