Losses of sediment and phosphorus through subsurface drains in a clayey field in southern Finland

Seasonal and short-term transport of eroded soil (TSS), total phosphorus (total P) and dissolved orthophosphate phosphorus (DP) via tile drains were studied using on-farm monitoring data from a clayey field under cereal cultivation

Modelling runoff and erosion in agricultural soil: application of ICECREAM model to a field site in southern Finland

The hydrological submodel of ICECREAM, which is the Finnish version of CREAMS/GLEAMS model was calibrated and validated against surface runoff and snow water equivalent data from a sloping clayey field under small grain crop cultivation. The field data indicated pronounced short-term and seasonal variation of surface runoff and erosion. Soil loss was modelled using either simulated or measured surface runoff as an input data

Tuotantosuunnan muutoksen vaikutus savipellolta tulevaan ravinne- ja kiintoainekuormitukseen

Tutkimuksessa oli tavoitteena selvittää, miten valunta ja valumavesien pitoisuudet sekä huuhtoumat muuttuvat siirryttäessä tavanomaisesta viljanviljelystä nurmiviljelyyn ja laidunnukseen. Tutkimus toteutettiin seuraamalla Gårdskulla Gårdin tutkimusalueen kahta peltolohkoa Siuntion Kirkkojoen varrella. Alueiden maalaji on savea (HeS, HsS ja AS). Alueen 1 (5.7 ha) keskikaltevuus on noin 1 % ja Alueen 2 (4.7 ha) noin 5 %. Lohkot on salaojitettu 1940-luvulla keskimäärin 16 metrin ojavälillä. Vuosina 2007–2010 koealueilla viljeltiin kevät- ja syysviljoja kivennäislannoitteita ja tavanomaisia muokkausmenetelmiä käyttäen. Syksystä 2011 lähtien Alue 1 on ollut jatkuvasti nurmella ja Alue 2 lihakarjan laitumena keväästä 2011 lähtien. Tuotantosuunnan muutoksen yhteydessä koealueilla siirryttiin luomutuotantoon. Alueilla on mitattu salaoja- ja pintakerrosvaluntaa jatkuvatoimisesti. Valumavesien kokoomanäytteistä on analysoitu seuraavat pitoisuudet: kokonaistyppi, ammoniumtyppi, nitriitti- ja nitraattityppi, kokonaisfosfori, liukoinen epäorgaaninen fosfori (PO4-P) ja kiintoaine. Edelleen jatkuvat mittaukset aloitettiin syksyllä 2007. Tämän tutkimuksen aineisto on vuosilta 2008–2016. Molemmilla koealueilla salaojavalunta muodosti 80–90 % mitatusta valunnasta (salaojat+pintakerros) sekä ennen tuotantosuunnan muutosta että sen jälkeen. Pintakerrosvalunnan mittauksissa oli kuitenkin useana keväänä epävarmuutta, etenkin Alueella 2. Tuotantosuunnan muutos näkyi molemmilla koealueilla kokonaistyppikuorman (s+p) noin 70 % vähenemisenä aikaisemmasta. Typpihuuhtouma nurmelta (Alue 1) oli keskimäärin 5 kg ha-1 ja laidunnurmelta (Alue 2) 7 kg ha-1 vuodessa. Kokonaisfosforikuormissa (ka. 0.44 kg ha-1 a-1) ei ollut eroa nurmen ja viljan välillä. Laidunnurmen fosforikuorma (1.3 kg ha-1 a-1) oli vajaa 70 % viljanviljelyn keskikuormasta. Myös kiintoainekuormat vähenivät siirryttäessä viljanviljelystä nurmiviljelyyn ja laidunnukseen. Nurmiviljelyn keskimääräinen vuotuinen kiintoainekuorma, 740 kg ha-1, oli 90 % viljanviljelyn kuormasta. Laidunalueella vastaavat luvut olivat 710 kg ha-1 ja noin 50 %. Suurin ero oli liukoisen epäorgaanisen fosforin huuhtoumissa. Laidunnurmella pintakerrosvalunnan keskimääräinen kuorma (0.31 kg ha-1 a-1) oli 7-kertainen viljanviljelyvuosiin verrattuna. Salaojavalunnan keskimääräiseen huuhtoumaan (0.40 kg ha-1 a-1) muutos laitumeksi ei vaikuttanut. Eri valuntareittien yhteenlaskettu PO4-P - kuorma (ka. 0.69 kg ha-1 a-1) laidunnurmelta oli viljanviljelyyn nähden 1.6-kertainen. Nurmiviljelystä vastaava kuorma (0.12 kg ha-1 a-1) oli aikaisempaan verrattuna 1.5-kertainen. Kuormituksen kasvu johtui pääosin kohonneista pintakerrosvalunnan pitoisuuksista.Tutkimusta ovat rahoittaneet Salaojituksen Tukisäätiö sr ja hankkeessa mukana olleet laitokset. Vuosina 2007–2013 rahoittajana oli myös maa- ja metsätalousministeriö ja 2011–2013 Maa- ja vesitekniikan tuki ry

Vesitalouden hallinta vesiensuojelussa (VesiHave)

201

Pellon vesitalouden optimointi

vokMerja Myllys/MAA. Yksikön huom.: MA

Simulating 3-D water flow in subsurface drain trenches and surrounding soils in a clayey field

Subsurface drain trenches are important pathways for water movement from the field surface to subsurface drains in low permeability clayey soils. The hydrological effects of trenches installed with well conducting backfill material and gravel inlet patches are difficult to study with only experimental methods. Computational three-dimensional soil water models provide additional tools to assess spatial processes of such drainage system. The objective was to simulate water flow pathways with 3-D FLUSH model in drain spacing and trench depth scale with two model configurations: (1) the total pore space of soil was treated as a single continuous pore system and (2) the total pore space was divided into mobile soil matrix and macropore systems. Both model configurations were parameterized almost solely with field data without calibration. Data on soil hydraulic properties and drain discharge measurements were available from a clayey subsurface drained agricultural field in southern Finland. The effect of soil hydraulic variability on water flow pathways was assessed by generating computational grids in which the hydraulic properties were sampled randomly from five measured soil sets. Both model configurations were suitable to describe the recorded drain discharge, when model was parameterized in finer scale than drain spacing and the parameterization described highly conductive subdomains such as macropores in a dual-permeability model or the trench in a single pore system model. Models produced similar hourly discharge and water balance results with randomly sampled soil hydraulic properties. The results provide a new view on consequences of soil heterogeneity on subsurface drainage. The practical implication of the results from different drainage scenarios is that gravel trench appears to be important only in soils with a poorly conductive subsoil layers without direct macropore connections to subsurface drains. Solely drain discharge data was not sufficient to determine the differences in water flow pathways between the two model configurations and more output variables, such as groundwater level, should be taken into account in making assessments on the effects of different drainage practices on field drainage capacity. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.Peer reviewe

Säätösalaojituksen kustannukset ja hyödyt

vokKirjasto Aj-