Express-diagnostics method for assessment of soil compaction for different cultivation methods

Saabunud / Received 01.12.2019 ; Aktsepteeritud / Accepted 08.05.2020 ; Avaldatud veebis / Published online 11.05.2020 ; Vastutav autor / Corresponding author: Edvin Nugis e-mail: [email protected] compaction remains a concern because of the heavy tractors used in intensive agriculture. When axle loads of vehicles increase, soil compaction is affected in deeper soil layers. An efficient tool is needed to assess the impact of machines on soil. Therefore, an expressdiagnostics method was developed and implemented under Estonian agricultural conditions. Since 1976, an investigation has been carried out on how wheeled or tracked vehicles (WTV) influence soil under agricultural conditions in Estonia. The main goal of the investigation was to develop a mathematical model and corresponding computer simulation system. Uncompacted and compacted soil was modelled using a vegetation model of "guttated vegetation miniatures". The system allows soil vulnerability to compaction to be assessed by the criterion (qabc) agroempirical bearing capacity (ABC). Both field and laboratory data were used in the development of the system. We have found that at the deepest layer the bulk density was higher for tilled soil compared to no-tilled soil. Dry soil bulk density in no-tilled soil after 2 years in the deepest layer was 0.11 Mg m3 –1 less than tilled soil, and for no-tilled soil after 3 years in the deepest layer it was 0.12 Mg m3 –1 less compared to the tilled field soil. The amount of agronomically preferable aggregates (2–4.75mm) was major in tilled soil compared to no-tilled soil. It means that the preferred (in agronomical sense) soil particles Kstr in conventionally tilled (ploughing – K2; K3) fields were significantly better compared to no-tilled (O2; O3) fields in the trial plots. These results emphasize the benefits of multifunctional modelling systems (computer simulation and simulation by vegetation miniatures) and the need to improve assessment of methodology for receiving adequate and probable results, and finally for yield prediction

The impact of the termination technology of agro-ecological service crops on soil properties in open field vegetable production

ArticleThe agro - ecological service crops (ASC) are introduced in the agro - ecosystems to provide or enhance ecological services, thus promoting the whole soil - plant system equilibrium. To avoid competition with the subsequent cash crops, the growth of the interposed ASC is terminated in advance of the cash crop planting. The traditional, most widespread technique to terminate the ASC is incorporation as green manure into the soil by tillage (GM). However, since tillage includes energy and labour consuming and soil dis turbing operations, the use of no/reduced tillage techniques (as the roller crimping technology - RC) has received increasing interest. An international research consortium (SOILVEG) including Estonian Crop Research Institute, was established in 2015 with th e aim to study among others the impact of ASC termination on soil dry bulk density (BD), water content, soil structure and microbiological activity. Data are collected from Estonian tri als in 2016 and 2017 at Jõgeva. The physical properties of 0 – 40 cm soil layers were determined. Higher BD in soil layers (0 – 20 cm) of plots with ASC and RC was determined comparing to the GM and control plots. Bigger water content in same layer of plots with ASC and the RC was determined comparing to the GM plots. The use of the ASC - s helped to arise ratio of agronomically preferred soil particles. Microbial activity was estimated by assessing of enzyme dehydrogenase activity in 0 – 20 cm soil layer. There were no statistically relevant differences in soil dehydrogenase activit y (DHA) be tween the RC and GM treatments

Effects of lake sediment on soil chemical composition, dehydrogenase activity and grain yield and quality in organic oats and spring barley succession

In organic farming, it is important to maintain soil fertility with organic fertilisers; often organic compost, manure, or slurry is used. However, the effects of lake sediment in maintaining and improving soil fertility are less studied. The direct and residual effects of a one-time application of 50 t ha-1 or 100 t ha-1 of lake sediment were compared to an unfertilised control for oats (Avena sativa) (2015) followed by spring barley (Hordeum vulgare) in 2016, under organic farming conditions. Soil chemical composition, microbial activity in the 0–20 cm soil layer, grain yield, and grain quality were tested. The application rate, 100 t ha-1 , increased (P < 0.05) the soil organic carbon (SOC), the amount of mobile calcium (Ca), total nitrogen (Ntot), and boron (B) content in soil. Both application rates increased (P < 0.05) the amount of magnesium (Mg), copper (Cu), and manganese (Mn) content in the soil. The application rate had no effect on soil pH. Soil dehydrogenase activity (DHA) was higher (P < 0.05) at 100 t ha-1 than the control and the lower application rate. Both rates of lake sediment application significantly (P < 0.05) increased the grain yield and test weight for oats in 2015. Positive residual effects on spring barely yield only occurred in the 100 t ha-1 treatments in 2016. No residual impact of lake sediment was found on spring barely quality

Roller-Crimping As An Alternative To Incorporation Of Agro-Ecological Service Crops Changes Nitrogen Dynamics In Organic Cabbage Production Under Northern And Western European Conditions

Agro-ecological service crops (ASCs) are used to improve organic vegetable production in terms of weed suppression, nitrogen (N) recycling, or addition of N through symbiotic N2 fixation by legumes. Full incorporation (FI) of ASCs is commonly conducted to terminate ASCs, but alternative termination can be obtained by roller-crimping (RC) in reduced tillage systems. Field experiments were conducted in Estonia, Denmark, and at three locations in Belgium during two growing seasons (autumn 2015-2017) to investigate the effect of ASC termination method (FI and RC) and ASC species (pea, pea/cereal mixtures and cereals), compared with a bare soil control, on soil mineral N content, cabbage yield and N accumulation. Cabbage yield and N accumulation were reduced under RC compared to BS and FI in a majority of cases mainly due to reduced soil mineral N availability, in some cases owing to a later ASC termination time. Furthermore, slower mineralisation of soil organic matter and ASCs at the soil surface contributed to the yield reduction under RC as compared with FI. Cabbage yield could be maintained under RC at standard fertilisation rate following pea ASC in Denmark. The RC system needs further investigation to improve N availability to the succeeding crop before it can be implemented in organic vegetable production

Programmi RITA tegevuse 1 projekti „Varustuskindluse tagamine toidu, esmatarbekaupade, isikukaitsevahendite ja vee tarneahelas Eestis“ lõpparuanne

Uuring valmis Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi, Rahandusministeeriumi, Sotsiaalministeeriumi, Siseministeeriumi, Kaitseministeeriumi, Maaeluministeeriumi ja Riigikantselei eesmärkide elluviimiseks.Lõpparanne täieneb aja jooksul. Käesolev versioon on seisuga 30.03.2022.Käesolev aruanne võtab kokku uuringu „Varustuskindluse tagamine toidu, esmatarbekaupade, isikukaitsevahendite ja vee tarneahelas Eestis (VARUST)“ olulisemad järeldused. Uuringut rahastati Eesti Teadusagentuuri Euroopa Regionaalarengu Fondi programmi „Valdkondliku teadus- ja arendustegevuse tugevdamine“ (RITA) tegevusest 1 „Strateegilise TA tegevuse toetamine“ (leping nr 7.2-2/20/24). Uuring valmis Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi, Rahandusministeeriumi, Sotsiaalministeeriumi, Siseministeeriumi, Kaitseministeeriumi, Maaeluministeeriumi ja Riigikantselei eesmärkide elluviimiseks. Uuringu viis läbi kolmest organisatsioonist koosnev konsortsium, kuhu kuulusid Eesti Maaülikool (3 töögruppi), Eesti Konjunktuuriinstituut ja Eesti Taimekasvatuse Instituut. Uuringu lähteülesande kohaselt oli uuringu eesmärgiks luua ettevõtetele toimepidevuse hindamiseks universaalne lähenemine (edaspidi mudel), pakkuda välja varustuskindluse mõõdikud ja sihttasemed ning pakkuda välja soovitused, kuidas korraldada varustuskindluse lahendamine Eesti oludele sobivaimal ja riigieelarvet ning ettevõtjaid vähem koormaval viisil.Uuringu tellis ja uuringut rahastas Eesti Teadusagentuur Euroopa Regionaalarengu Fondist toetatava programmi „Valdkondliku teadus- ja arendustegevuse tugevdamine“ (RITA) tegevuse 1 „Strateegilise TA tegevuse toetamine“ kaudu

Teraviljakasvatuse ettevõtte töötulemuste sõltuvus masinapargi koosseisust ja põldude asukohast

Põllumees teab, et mida suurem on tootmismaht ehk haritava maa pindala või loomade arv, seda paremini on võimalik oma tootmisvahendeid koormata ja seega vähendada püsikulude osakaalu toodangu omahinnas. Lisaks annab piisavalt koormatud masinpark võimaluse masinaid ettevõttes vahetada normaalse tööea järel ja seega kasutada moodsat tehnikat, mis omakorda on abiks tööviljakuse ja -kvaliteedi tõstmisel. Suurem tootmismaht on aga ka eelduseks, et saada tootmisest enam kasumit. Piimatootjad üritavad tootmist laiendada ja Eestis kerkib üha uusi lautu, mis varasematega võrreldes on suuremad. Suuremad laudad mahutavad küll rohkem loomi aga see tähendab ka suuremaid sõnnikukogused, mis on vaja põldudele vedada. Keskkonnakaitsenõuetest lähtuvalt on ühele haritava maa pinnaühikule antava orgaanilise väetise kogus külvikorras piiratud ja seetõttu vajatakse suuremate sõnnikukoguste paigutamiseks ka suuremaid haritava maa pindalasid. Ettevõtte haritava maa pindala suurendamisel tuleb kasutusele võtta aina kaugemaid põldusid, mis omakorda tingib sõidukauguse ja ka sellest sõltuvate kulude kasvu. Põllul kasutamise otstarbekuse määrab sellega saadav kasum. Kulud ja tulud sõltuvad nii põllu pindalast, sellel kasutatavast tehnoloogiast kui ka sõidukaugusest ettevõtte keskuseni. Kui põllu kaugus on nii suur, et selle kulud ületavad tulusid, ei tasu põllu kasutamine ära. Seega on oluline teada, milline peaks antud tehnoloogia juures olema põllu pindala ja sõidukauguse piirväärtused, mille korral tasuks veel põldu kasutada. Kirjanduse ülevaatest ilmneb, et ükski teadaolev uurimus ei sisalda arvutusmudeleid kõigi põllu kaugusest sõltuvatest kulude, nagu agregaatide ja materjalide transpordikulu, tulukadu ning kulu organisatsioonilistele sõitudele, arvutamiseks. Sellest tulenevalt püstitati käesoleva töö eesmärk. Doktoritöö eesmärk oli 1) uurida kulude sõltuvust põllu kaugusest teraviljakasvatuse ettevõttes, 2) koostada arvutusmudelid ja tarkvara, mille abil oleks võimalik arvutada põllu kaugusest sõltuvaid kulusid, 3) koostada meetod, mille abil otsustada põllu kasutamise otstarbekuse üle lähtudes nende kulude summast ning 4) uurida erinevate parameetrite mõju põllu majandustulemustele lähtuvalt selle kaugusest. Metoodika põhjal loodav tarkvara on praktiliseks abivahendiks põllumehele, teadurile või nõustajale, võimaldades võrrelda erinevate tehnoloogiliste võtete mõju sõidukaugusega seotud kuludele. Püstitatud eesmärgi täitmiseks: 1) tehakse ülevaade teraviljakasvatuse ettevõtte sisestel sõitudel kasutatavatest masinatest; 2) tehakse ülevaade kululiikidest, mis sõltuvad põllu ja masinakeskuse vahelisest sõidukaugusest; 3) koostatakse arvutusmetoodika põllutöömasinate põllu ja masinakeskuse vaheliste sõitudega seotud kulude leidmiseks; 4) koostatakse arvutusmetoodika tehnoloogiliste materjalide põllu ja masinakeskuse vahelise veoga seotud kulude leidmiseks; 5) koostatakse metoodika põllu ja masinakeskuse vahelise kaugusest tingitud tulukao leidmiseks; 6) koostatakse arvutusmetoodika põllu ja masinakeskuse vaheliste organisatsiooniliste sõitudega seotud kulude leidmiseks; 7) koostatakse metoodika, et leida suurim sõidukaugus vastavalt põllu pindalale ja seal kasutatavale tehnoloogiale; 8) koostatakse metoodika põhjal projekteeriti ja programmeeriti tarkvara „Põllu kaugus“ ja 9) programmi „Põllu kaugus“ abil testitakse ja redigeeritakse arvutusmetoodikat ning koostatakse arvutusnäited. Tulemused ja järeldused 1.Kirjanduse läbitöötamisel selgus, et on loodud mitmeid meetodeid ettevõtte keskmise sõidukauguse leidmiseks, mille põhjal omakorda oleks võimalik leida ettevõtte optimaalne sõidukaugus. Uuritud on võimalusi põllumajandusettevõtte materjalideveo logistika parandamiseks. Samuti on uuritud põllu kauguse mõju kultuuride jaotusele ette võtte põldude vahel. Loodud on metoodikaid põldude kasutamisega seotud otsuste tegemiseks lähtuvalt agronoomilistest parameetritest ja põllu töödeldavusest. 2. Vastavalt käeoleva töö eesmärgile koostati metoodika, mille abil oleks võimalik hinnata põllu kasutamise otstarbekust lähtuvalt selle põllu ja ettevõtte masinakeskuse vahelise kaugusest. 3. Eesmärgi saavutamiseks koostati arvutusmudelid, et arvutada: 1) agregaatide sõidukulu; 2) tehnoloogiliste materjalide põlluleveo kulu; 3) põllu kaugusest tingitud tulukadu; 4) põllu ja masinakeskuse vaheliste organisatsiooniliste sõitudega seotud kulud ning 5) suurim põllule sõidu kaugus vastavalt selle pindalale ja seal kasutatavale tehnoloogiale. 4. Võrreldi erinevaid matemaatilisi funktsioone saagikuse ja tööde tegemise aja vahelise sõltuvuse kirjeldamiseks ja leiti, et otstarbekaim on kasutada lihtsustatud ruutparabooli. 5. Põllu kasutamise otstarbekuse hindamise metoodika põhjal projekteeriti ja programmeeriti tarkvara „Põllu kaugus“, mille abil koostati arvutusnäited. Igal põllu ja tootmistehnoloogia korral on algandmestik erinev ja arvutused tuleb iga juhtumi korral uuesti teha. Tänu nimetatud tarkvarale saab arvutusi teha kiiresti. 6. Arvutused näitavad, et kui võtta aluseks mingi piirväärtus, mida sõidukaugusest sõltuvate kulude summa ei tohiks ületada, siis põllu pindala kasvades kasvab ka maksimaalne majanduslikult lubatav sõidukaugus kuni teatud piirini. Käesolevas väitekirjas kasutatud tootmistingimuste korral on üle 25 ha põldude majanduslik suurim kaugus vahemikus 18-25 km. Selgus ka, et ülisuurte pindalade korral muutub saagilangusest tulenev tulukadu nii suureks, et teisi kulukomponente tuleb vähendada ja seega väheneb ka maksimaalne sõidukaugus. 7. Arvutusnäidetes kasutatud lähtetingimuste korral ilmnes, et enam kui 25 ha põldude pindala muutus omab maksimaalsele sõidukaugusele väiksemat mõju kui sellest väiksemat põldude pindala muutus. Seega annab väiksemate kui 25 ha põldude liitmine suurema efekti maksimaalsele sõidukaugusele kui neist suuremate põldude liitmine. 8. Nimetatud metoodika võimaldab hinnata ka mingi tehnoloogilise võtte, nagu näiteks automaatroolimisseadme kasutamine, sõidukaugusega seotud kuludele. Automaatroolimisseadme kasutamisel agregaadi ma põllul-käikude arvu ja seega agregaatide sõidukulude vähenemise. 9. Mullaharimistehnoloogiate võrdlusest ilmnes, et sõidukaugusega seotud kulude osas märkimisväärseid erinevusi ei ole, kuna traktori tunnihind on seotud tehnoloogias kasutatavate tööde arvuga. Mida suurem on tööde arv, seda suurem on traktori aastakoormus ja seda väiksem on püsikulude osa traktori tunnihinnas. Võrdluseks tehtud arvutusnäitest ilmnes, et harimistehnoloogia omab maksimaalsele põllukaugusele suuremat mõju juhul kui kõigi tehnoloogiate korral masinate aastakoormused on võrdsed. 10. Arvutustulemused näitavad, et kütuse hinda tuleb arvestada , kui tehakse põlluga seotud otsuseid. Põlde, mida senise kütuse hinna juures oli tasuv kasutada, ei pruugi tulevikus kõrgema hinna juures olla otstarbekas ekspluateerida. 11. Mida suurem on saagikus ja saagi hind, seda suurem on raha kogus, mida on võimalik kasutada põllu kaugusest sõltuvate kulude katmiseks. Teisalt kasvab nende parameetrite väärtuste suurenedes ka tulukadu seoses parimast tööpäevast hälbimisega. 12. Keskmiselt sõltub maksimaalse kauguse muutus näitearvutustes uuritud parameetritest järgnevalt: 1) 1,38 km kuludepiiri 100 EEK/ha kohta (kuludepiir on summa, mida on võimalik kasutada kaugusest sõltuvate kulude katmiseks); 2) 1,26 km saagi hinna 1 EEK/kg kohta; 3) 0,7 km teraviljasaagi 1 t/ha kohta ja 4) 0,36 km kütuse hinna 1 EEK/l kohta. 13. Agregaatide sõidukuludega seotud arvutusmudeli abil on võimalik jaotada lühikesed jääkpäevad eelnevatele tööpäevadele ja seega juba planeerimise etapis vältida üleliigseid sõidukulusid. 14. Näitearvutustest ilmnes, et teraviljakasvatuse korral märkimisväärse osa agregaatide sõidukuludest moodustab kombaini sõidukulu. 15. Võrreldi väetamiskulusid lähtuvalt väetise liigist, väetamise tehnoloogiast ja põllu kaugusest. Arvutustes eeldati, et vedelsõnnik tuleb talu enda tootmisest ja sellega seotud kulud tulenevad segamisest, veost ja laotamisest. Võrreldes mineraalväetise kasutamisega veokauguse suure nedes kasvavad need kulud kiiremini ja seega on majanduslikult põhjendatud kasutada vedelsõnnikut põldudel, mis asuvad ettevõtte keskuse läheduses. Käesolevas väitekirjas kasutatud tootmistingimuste korral on kuni 6 km põllu kauguse korral kasutada vedelsõnniku muldapihustuslaoturit majanduslikult otstarbekam kui mineraalväetise laotamist. 16. Arvutustest kinnitasid ka, et vedelsõnniku veol tasub kaugematel põldudel kasutada laoturi asemel paakautot (arvutustes kasutatud tingimustes korral alates põllu kaugusest 8 km), eriti juhul kui vedelsõnniku laoturi töötunni hind on väga kõrge. Käesolevas töös esitatud põllu sõidukauguse majandusliku hindamise metoodika koostamisel ilmnes, et selle metoodika rakendamisel tuleb arvestada teatud piirangutega: 1) masinad sõidavad põllu ja masinakeskuse vahet tööpäeva sees ja 2) põllutööagregaat sõidab tööpäeva lõpus alati masinakeskusesse tagasi. Koostatud mudel vajab edasist arendamist. Praegu arvestab mudel seoses põllu kaugusega ainult külvitööde mõju tulukaole, kuid tulevikus vajab mudel täiendamist ka teiste tööde osas. Lötjönen et al. (2003) märgivad oma uurimuses, et põllumeestele, kes kasutavad ettevõtte keskusest kaugel asuvaid põldusid, on halbades koristustingimustes töö ajastamatusest tingitud kulud oluliseks teguriks. Lisaks tuleks luua algoritm, mille abil oleks võimalik otsustada kui põld on suurem kui vahetuse tootlus: kas oleks otstarbekaim põllult naasta, jääda põllu lähistele ööbima või sooritada töö mitme järjestikulise vahetuse vältel

The impact of distance to the farm compound on the options for use of the cereal plot

In increasingly competitive conditions, the dominant trend of enlarging the production area of farms is causing a growth in transportation costs making the profitability of cultivating distant plots questionable. The aim of this study was to provide a method to evaluate the rationality of using a plot depending on its distance, area and cultivation technology. An algorithm and a mathematical model were composed to calculate the total costs depending on the distance to the plot. The transportation costs of machines and materials, cost of organisational travel and timeliness costs are taken into account in the model to enable determination of the maximum distance or the minimum area of the plot necessary for profitable cultivation. Simulations allow us to conclude that the growth in yield and selling price of the production allow an increase in the limit value of driving costs and, thus, the profitable distance of the plot; on the other hand, it means also an increase of timeliness costs as a limitation for extending distance. Exploitation of more distant plots can be uneconomical in coming years because of increasing fuel costs.vo

Technologies and management practices for sustainable manure use in the Baltic Sea Region

Livestock production in the Baltic Sea Region (BSR) is often geographically concentrated in certain areas, which creates greater livestock density in those areas. The intensification of livestock production seen in recent decades has compounded this problem by generating large amounts of manure to use in a local area. Poor manure management results in loss of nutrients to the air through gaseous emissions and to water though leaching and runoff. These nutrient losses are responsible for considerable negative impacts to the environment, climate and society.  During the past decade, there have been multiple BSR projects addressing sustainable manure use. Most projects have focused on one or a few aspects of sustainable manure use, such as reducing ammonia emissions, or reducing leaching and runoff problems, or increasing nutrient use efficiency from manure. Some projects have focused on specific technologies while others focused more on management practices that can improve sustainability. The objective of this report was to synthesize relevant results and recommendations from the previous BSR projects to create a comprehensive list of their recommendations for improving the sustainability of manure use in the BSR. This was done within the context of various aspects of sustainability that have been dealt with in previous projects, and in terms of where along the manure handling chain the measures are to be applied. Aspects of sustainability that were addressed here are decreasing ammonia emissions, reducing greenhouse gas emissions, reducing runoff and leaching, increasing on farm nutrient use, increasing regional nutrient recycling and addressing odors, pathogens, heavy metals and other risks. Possible measures for improving these aspects of sustainable manure nutrient use recommended in the previous projects were summarized and synthesized in relation to where along the manure handling chain the measures should be implemented. These were presented in a matrix of best practices and techniques for sustainable manure nutrient use in the BSR. Aspects of economic sustainability of manure handling and use were discussed as well as how various governance actions can be used in order to help promote the implementation of these best practices