Savimaa elää vuodenajan mukaan

Savimaalla olevan suojavyöhykkeen maaperän rakenne ja ominaisuudet elävät vuodenaikojen vaihtuessa. Vanhempi tutkija Kimmo Rasa Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT:stä havaitsi väitöstutkimuksessaan, että savimaan huokosrakenne ja kyky johtaa vettä muuttuvat merkittävästi kosteusolosuhteiden muuttuessa.

Tutkimustulos on tärkeä vesiensuojelun kannalta, sillä maan vedenjohtavuus vaikuttaa osaltaan suojavyöhykkeen toimintaan. Jos maa imee hyvin vettä, sen mukana liikkuvat maahiukkaset ja niihin sitoutuneet ravinteet eivät pääse kulkeutumaan suoraan vesistöihin.

Maaperän fysikaalisten ominaisuuksien vuodenaikainen vaihtelu tunnetaan hyvin käytännön tasolla, mutta kosteudenmuutoksiin liittyviä ilmiöitä on Suomessa tutkittu vain vähän. Rasan tutkimustulokset auttavat kehittämään tarkempia malleja, joiden avulla kuvataan veden ja ravinteiden liikkumista maaperässä.

Murusia, vesikäytäviä ja mikrohuokosia

Väitöstutkimuksen aineisto koostui maanäytteistä, jotka otettiin Jokioisten savimailla sijaitsevilta monivuotisen kasvillisuuden peittämiltä suojavyöhykkeiltä keväällä 2005. Näytteistä tutkittiin maan rakennetta ja hydraulisia ominaisuuksia sekä maan kutistumista ja vedenhylkivyyttä. Mittauksia tehtiin sekä laboratoriossa että kenttäolosuhteissa. Maanäytteistä työstettiin myös0,03 millimetriäpaksuja ohutleikenäytteitä, joista tutkittiin huokosten muotoa, määrää ja kokoa.

– Savimaan pinta rakentuu kulmikkaista, hieman pyöristyneistä tai litteistä murusista. Niiden sisällä on mikroskooppisen pieniä huokosia, jotka varastoivat vettä maahan. Murujen väliin jää pitkänomaisia ja epäsäännöllisen muotoisia huokosia, joita pitkin vesi liikkuu, Rasa kuvailee.

Kuivuminen muuttaa maan rakennetta

Tutkija havaitsi, että kuivuminen vaikuttaa merkittävästi savimaan rakenteeseen. Kuivuessa maa kutistuu jopa 10 prosenttia, ja samalla maan huokosrakenne muuttuu. Rakenteelliset muutokset ovat voimakkaita keväällä.

– Kasvukauden ulkopuolinen märkyys sekä jäätyminen ja sulaminen ovat muokanneet maan rakenneyksiköitä, ja ne hakeutuvat kohti kestävämpää järjestystä kasvukauden edetessä. Voimakas kutistuminen havaitaan maan pinnalle muodostuvina halkeamina, jotka kuitenkin paisuvat umpeen maan jälleen kostuessa, Rasa selvittää.

Maan kuivumiseen liittyy toinenkin meillä vähän tutkittu ilmiö: maan vedenhylkivyys. Sen seurauksena kuivaan maahan satava vesi ei imeydy välittömästi maamuruihin.

– Kuivissa olosuhteissa halkeilu ja vedenhylkivyys esiintyvät samanaikaisesti, mikä mahdollistaa veden ja sen mukana kulkeutuvien aineiden nopean virtauksen salaojaan. Vedenhylkivyys on oletettavasti melko yleinen ilmiö suomalaisilla maatalousmailla kuivissa olosuhteissa, mutta sen merkitys häviää maan kostuessa, Rasa päättelee.

Märkyys synnyttää uusia murusia

Tarkastellessaan maanäytteistä työstettyjä ohutleikkeitä mikroskoopilla tutkija havaitsi niissä muusta maasta poikkeavia tiheitä saveskeskittymiä. Ne ovat voineet syntyä, kun vesi irrottaa maasta hienoja saveshiukkasia.

– Savipitoinen vesi ei pääse imeytymään keväällä maahan syvempien kerrosten ollessa vielä roudassa, vaan kuivuu maan pintakerrokseen. Savihiukkasten kuivuessa ne liittyvät yhteen ja muodostavat uusia maamurusia, joiden fysikaaliset ominaisuudet oletettavasti poikkeavat aiempien murujen ominaisuuksista, Rasa toteaa.

Murujen synty osoittaa, että kasvukauden ulkopuolinen märkyys heikentää maan rakenteen kestävyyttä, mutta toisaalta se synnyttää uusia rakenneyksiköitä.

Laiduntaminen heikentää veden imeytymistä

Tutkimuksessa kävi myös ilmi, että suojavyöhykkeen hoitotoimet vaikuttavat selvästi maaperän rakenteeseen. Rasan tarkastelemista suojavyöhykkeistä yksi oli luonnontilainen, toinen niitettiin vuosittain ja kolmannella laidunnettiin karjaa. Epäedullisimmat olosuhteet maaperään aiheutti karjan laidunnus.

– Karjan laiduntama maan pintakerros oli tiivistynyttä ja siinä oli vähän huokosia. Lisäksi isot huokoset suuntautuivat enemmän vaakasuoraan, jolloin vesi ei imeydy hyvin maahan. Laiduntamispaineen olisi oltava pientä, jotta se ei tuhoa maan rakennetta, Rasa tiivistää.

MMM Kimmo Rasan väitöskirja “Physical properties of a boreal clay soil under differently managed perennial vegetation” (Suomalaisen savimaan fysikaaliset ominaisuudet eri tavoin hoidetuilla suojavyöhykekasvustoilla) tarkastetaan 25.11.2011 Helsingin yliopiston maa- ja metsätaloustieteellisessä tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Nicholas Jarvis Ruotsin maatalousyliopistosta ja kustoksena toimii professori Markku Yli-Halla Helsingin yliopistosta.

Lisätietoja: vanhempi tutkija Kimmo Rasa, MTT, puh. 040 179 2794   

MTT (Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus) on johtava maatalous- ja elintarviketutkimusta sekä maatalouden ympäristöntutkimusta tekevä laitos. Tutkimusalojamme ovat bioteknologia- ja elintarviketutkimus, kasvintuotanto, kotieläintuotanto, talous, teknologia ja ympäristö. Tuotamme ja välitämme tieteellistä tutkimustietoa sekä kehitämme ja siirrämme teknologiaa koko maatalous- ja elintarvikesektorille. Lisätietoja www.mtt.fi

Avainsanat: