Kaasun diffuusio- ja in situ lämpötila- ja kosteusmittaukset pitkäaikaisessa maan tiivistämiskokeessa

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212042
Title: Kaasun diffuusio- ja in situ lämpötila- ja kosteusmittaukset pitkäaikaisessa maan tiivistämiskokeessa
Alternative title: Gas diffusion and in situ temperature and moisture measurements on long term field experiment on compacted soil
Author: Gustafsson, Markus
Other contributor: Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, Maataloustieteiden laitos
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten, Institutionen för lantsbruksvetenskaper
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212042
http://hdl.handle.net/10138/39497
Thesis level: master's thesis
Discipline: Agroteknologi (lantbruks- och miljöteknologi)
Agrotechnology (Agricultural and Environmental Engineering)
Agroteknologia (maatalous- ja ympäristöteknologia)
Abstract: Maan tiivistyminen on maataloudessa kauan tunnettu ongelma ja se vaikuttaa monin tavoin maaperän toimintoihin, viljelykasvien satoon ja ympäristöön. Tiivistymistä tapahtuu väistämättä luonnon prosessien vaikutuksesta ja maanmuokkauksen yhteydessä. Maataloudessa tiivistymisellä tarkoitetaan yleensä peltoajon aiheuttamaa maan ilmahuokostilavuuden alenemista. Tiivistymistä tapahtuu etenkin ajettaessa koneilla maan ollessa märkää. Työkoneiden kasvaneet massat aiheuttavat kuormitusta syvälle maahan, jolloin pohjamaa tiivistyy. Pohjamaan tiivistyminen voi muuttaa mm. maan huokosten kokoa, muotoa ja jatkuvuutta, heikentää maan happitilaa ja ilmanläpäisykykyä, lisätä veden pintavaluntaa sekä aiheuttaa typen kaasumaisia päästöjä ilmakehään. Pohjamaan tiivistymisen vaikutusten on todettu säilyvän maassa vuosikymmenien ajan. Tämä työ tehtiin osana pohjoismaista Poseidon-hanketta, jossa tutkitaan peltomaan tiivistymisen vaikutuksia maaperän toimintoihin ja ympäristöön. Tutkielman tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa mittausohjelma maanäytteiden kaasun diffuusiokertoimen mittausten automatisoimiseksi sekä analysoida Jokioisten koekentän maan kosteuden ja lämpötilan jatkuvien in situ (tietyllä paikalla tapahtuvat) mittausten tulokset vuosilta 2009–2011. Mittausohjelmassa maanäytteiden kaasun diffuusiokertoimen laskentaprosessin oikeellisuus todennettiin demonstraatiomittausten avulla. Mittausohjelma helpotti mittalaitteiston käyttöä selvästi aikaisempaan verrattuna ja mahdollisti laajemmat tutkimukset mittalaitteistolla. Jokioisten koekentän maan kosteuden ja lämpötilan todettiin vaihtelevan eri vuosien välillä riippuen vallitsevista sääolosuhteista ja sademääristä. Sateisena vuonna 2011 tiivistetty maa oli kosteampaa kasvukauden aikana kuin tiivistämätön. Ero johtui ilmeisesti tiivistyneen pohjamaan hitaammasta vedenjohtavuudesta verrattuna tiivistämättömään maahan. Tiivistetyn maan vuorokausittainen lämpötilavaihtelu oli 15 cm syvyydessä tiivistämätöntä suurempaa, mikä johtui todennäköisesti suuremmasta lämmön diffusiviteetista.Soil compaction is a long known phenomenon in agriculture affecting several soil functions, crop yield and environment. Soil compaction is caused e.g. by natural processes and field traffic. In the agriculture soil compaction is often defined as reduced soil air porosity caused by field traffic in wet soil conditions. Ever increasing weight of agricultural machines can cause stress propagation in deep soil layers which increases the risk of subsoil compaction. Subsoil compaction can alter soil pore volume and continuity, deteriorate soil air conditions and air permeability and also increase water surface runoff and gaseous nitrous oxide emissions to the atmosphere due to denitrification. Effects of subsoil compaction on soil properties have been reported to be very long-term and to remain measurable for decades. This work was carried out as a part of the Nordic Poseidon project, investigating the arable soil compaction effects on soil functions and the environment. The objectives of this study were to design and implement a measurement program for soil sample gas diffusion coefficient measurements and secondly to analyze the continuous measurement data of soil moisture and temperature determined in situ (in the defined position) on a long term soil compaction experimental site in Southern Finland, Jokioinen. In the measurement program the accuracy of gas diffusion coefficient calculation process was confirmed by demonstration measurements. The measurement program eased the usage of gas diffusion measurement equipment and also enabled wider studies than in the past. In the Jokioinen experimental site soil temperature and moisture were found to vary from year to year depending on the weather conditions and the amount of rainfall. On the rainy summer 2011 the moisture level was higher in compacted soil than in uncompacted soil. The difference between the compacted and uncompacted soils was possibly caused by weakened hydraulic conductivity in the compacted subsoil. In addition the compaction treatment increased temperature variation during the day in the upper 15 cm layer possibly due to higher thermal diffusivity of the soil.
Subject: soil compaction
subsoil
soil porosity
gas diffusion
maan tiivistyminen
pohjamaa
maan huokoset
kaasun diffuusio


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Maisterintutkielma - Markus Gustafsson.pdf 2.554Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record