JÄYKKIEN SAVIEN PINTAKERROKSEN LAADUSTA Reijo Heinonen Yliopiston maanviljelyskemian laitos, Helsinki Saapunut 3. 1, 1962 AARNion mukaan jäykkä savi (eli aitosavi) on vallitseva viljelysmaatyyppi »koko siinä osassa maatamme, jota pohjoisessa rajoittaa Salpausselkä ja sen jatkoksi ajateltu kaari, joka Lahden seuduilta jatkuisi luodetta kohti, . . . aina lähelle Koke- mäenjoen suupuolta (1, s. 141). Juusela ja Wäre (5) ovat sittemmin tehneet edus- tavalla aineistolla kuivatustilatutkimukseen liittyvän peltojen maalajisuhteiden selvityksen, joka osoitti, että aitosavea oli Turun maanviljelysinsinööripiirissä 16.5 %, Helsingin piirissä 11.2 % ja Kymen piirissä 4.0 % peltoalasta, siis huomattavasti vähemmän kuin aikaisemmin oli otaksuttu. Kirjoittaja on omien havaintojensa perusteella joutunut päättelemään, että nämäkin prosenttiluvut, jotka ovat ilmeisesti oikeaanosuvia kuivatusteknillisiin tarkoituksiin, ovat viljelyteknillisiä tarkasteluja silmälläpitäen vielä liian korkeita. Onhan niiden perustana kunkin peltolohkon alempaa puolikasta edustavan pohja- maanäytteen maalaji (5, s. 16), ja tulos ei siten voi antaa aivan oikeaa kuvaa koko peltoalasta eikä varsinkaan sen multakerroksesta, jonka savespitoisuus näyttää olevan usein pienempi kuin pohjamaan (3, 4). Kun maalajin viljelyominaisuudet riippuvat ratkaisevimmin multakerroksesta, ja näytti olevan aihetta tarkistaa erikoisesti aitosaven ominaisuuksista ja levinnei- syydestä vallinneita käsityksiä (3), kirjoittaja kääntyi em. kuivatustilatutkimuksen suorittajien puoleen pyytäen saada analysoida yksityiskohtaisemmin heidän aineistoaan. Tohtorit Juusela ja Wäre luovuttivatkin tarpeelliset osat keräämäs- tään arvokkaasta maanäyteaineistosta kirjoittajan käytettäväksi. 1) Tulokset osoittivat, että aitosavialueen multakerros on yleisesti maalajillaan kevyempää kuin jankko. Aineisto tarjosi myös tilaisuuden tiettyjen maalajiomi- naisuuksien keskinäisten riippuvuussuhteiden tarkasteluun. *) Tämä ystävällinen teko ansaitsee kirjoittajan lämpimän kiitoksen. https://www.c-info.fi/en/info/?token=h-OLxN3efqCMHfYu.2JqI4gleiAdZ41A5ljTadA.VHD4Hsi_5OwNv2bFL_1089dh1cGUeFB3VgevuOPzEeLOY_zAGUfxVZfW3IVdSaprwmLn2iWU1_j-w35j_I-LUJ1kvj7c62oxsnK3bqDUka-pMe5JkNVOAjewkRcPLDw0XUdUoEQcBaOrzFyT1P4jxijA5kQMdntwaJTmqA 27 Aineisto ja tutkimusmenetelmät JuusELAn ja WÄREen otantatutkimukseen (5) sisältyi yksi lohkokutakin 1000 peltohehtaaria kohti. Tutkittavalta lohkolta otettiin aina maanäytteet kahdesta kohdasta, joista toinen (a) edusti lohkon ylempää ja toinen (b) alempaa puolikasta. Kummastakin kohdasta otettiin näyte multakerroksesta (ai ja bl) ja jankosta 10 cm sen alapuolelta (a 2 ja b2). Mekaaninen maa-analyysi tehtiin vain b2-näyt- teistä. Käsillä olevaa tutkimusta varten kirjoittaja poimi aineistosta ne Helsingin ja Turun maanviljelysinsinööripiirien peltolohkot, joissa b2-näytteen savespitoisuus oli vähintään 60 %, ts. jankon maalaji lohkon alapäässä aitosavea. Tällaisia pisteitä oli primääriaineistossa kaikkiaan 121 kpl, mutta osa näytteistä oli hukkunut tai kulunut aikaisemmissa analyyseissä niin vähiin, ettei mekaanista maa-analyysia voitu enää tehdä. Tilastolliseen käsittelyyn otetut aukottomat tulossarjat saatiin siten vain 82 peltolohkosta. Tämä määrä on kuitenkin aineiston edustavuutta sil- mälläpitäen riittävä, sillä näytteiden puuttuminen on ilmeisesti täysin sattuman- varaista. Mekaaniset maa-analyysit tehtiin kirjoittajan täsmentämällä areometrimene- telmällä (2). Kaikki näytteet käsiteltiin H 202:lla orgaanisen aineen poistamiseksi ja sen jälkeen pääosa liukoisista suoloista dekantoitiin pois. Hiekka ja karkea hieta määritettiin seulomalla liete areometrimittausten jälkeen. Hienon hiedan määrä saadaan normaalisti areometrillä, mutta tietyissä tapauksissa tulos tarkastettiin sifonointimenetelmällä. Näin varmistettuja mekaanisen analyysin tuloksia voidaan pitää käytännöllisesti katsoen yhtä luotettavina kuin pipettimenetelmällä saatuja. b2-näytteiden osalta tuloksia voitiin verrata kuivatustilatutkimuksen (5) yhteydessä tehtyihin areometrianalyyseihin. Savespitoisuuden keskiarvo osoittautui kummassakin tapauksessa miltei tarkalleen samaksi (70.24 ja 70.10 %) ja 3/4 yksityistapausten poikkeamista oli alle 5 %-yksikköä. Yhtäpitävyyttä voidaan pitää tyydyttävänä, kun otetaan huomioon, että aikaisemmat analyysit oli tehty nopeam- malla menetelmällä ilman H 2 02-käsittelyä ja muita tarkistuksia. Tässä tutkimuk- sessa on kauttaaltaan nojauduttu kirjoittajan analyyseihin ja siitä johtuu, että esim. piirroksessa 1 muutamien b2-näytteiden savespitoisuus on vähän alle 60 %, vaikka sellaisia ei pitänyt sisältyä aineistoon. Multanäytteiden orgaaninen hiili määritettiin Walkley-Black-märkäpoltolla ja tulokset korjattiin vertailumaan avulla vastaamaan täydellisellä poltolla saatavia orgaanisen hiilen totaalimääriä. Tulosten tarkastelua Peltolohkojen ylä- ja alapään vertailu Peltolohkojen alapään jankon maalajin mukaan lukien Turun ja Helsingin maanviljelysinsinööripiirien yhteisestä peltoalasta lienee aitosavea varovasti arvioi- den n. 15 %. JuusELAn ja WÄREen mukaan punnituksi keskiarvoksi saadaan tosin vain 13.7 %, mutta kirjoittajat pitävät itse tätä arviota liian alhaisena, koska osa aitosavista on ilmeisesti tullut laskettua liejusaviin (5, s. 25). 28 Kun tätä arviota lähdetään tarkistamaan koko peltoalaa silmälläpitäen, voi- daan piirroksia 1 ja 2 tarkastelemalla todeta, että peltolohkon yläpään maalaji on sekä multakerroksessa että jankossa jdeensä kevyempi kuin alapään, joskin hajonta on hyvin suuri. Jankon keskimääräinen savespitoisuus oli tässä aineistossa ala- päässä 70.1 % ja yläpäässä 56.8%. Multakerroksen osalta vastaavat luvut olivat 55.2 ja 48.6 %. Piirroksen 1 mukaan a2-näytteistä on aitosavea (yli 60 % savesta) vain 52 %. Toisaalta on syytä kiinnittää huomiota siihen, että n. l/4:ssa tapauksista ylä- pään savespitoisuus on suurempi kuin alapään. Tietty määrä peltolohkojen yläpäissä esiintyvää aitosavea on siten jäänyt pois tutkimusaineistosta siitä syystä, että maan savespitoisuus on ollut lohkon alapäässä alle 60 %. Aineiston jakautumia tarkas- Piirros 1. 82 peltolohkoa käsittävän aineiston jakautuminen maan savespitoisuuden mukaan lohkon ylemmässä (a) ja alemmassa (b) puolikkaassa multakerroksessa (1) ja jankossa (2). Fig. 1. Distribution of soils according to the clay content in the upper (a) and lower (6) parts of the fields, in the topsoil {1) and the subsoil (2). telemalla voidaan arvioida, että lohkojen ylemmissä puolikkaissa on aitosavea 52 %;n asemesta kaikkiaan n. 60—65 % alempien puolikkaiden aitosaven alasta. Tästä saataisiin aitosaven osuudeksi tutkimusalueen koko peltoalasta 15 %:n asemesta 12 %, jankon maalajin mukaan laskien. Multakerroksen ja jankon vertailu Piirroksista 1 ja 3 ilmenee, että jäykemmissä savissa multakerroksen saves- pitoisuus on yleisesti pienempi kuin jankon. Samaa eroa ei näytä ilmenevän 40 %:n savespitoisuuden alapuolella, mutta aineisto on tältä osin liian suppea päätelmien tekoon. Suhde multakerroksen ja jankon savespitoisuuden välillä näyttää olevan samanlainen pellon ylä- ja alapäässä, minkä vuoksi koko aineistolle laskettiin yhteinen regressiosuora piirrokseen 3. Tapaukset, joissa multakerros on aitosavea ja jankko jotakin kevyempää maalajia, ovat ilmeisesti harvinaisia, sillä tähän aineis- toon sisältyi vain yksi sellainen tapaus. Piirroksen 4 mukaan aitosavipohjaisten peltojen multakerros jakautuu eri maalajeihin seuraavasti: aitosavea 40 %, hiesusavea 29 %, hiuesavea 23 %, hieta- savea 7 %, kevyempää maalajia 1 %. Jos oletetaan, ettäaitosavi on jankon maalajina 12 %:ssa tutkimusalueen koko peltoalasta, se olisi multakerroksen maalajina 5 %:ssa. Tästäkin on suurin osa lähellä aitosaven alarajaa, yli 70 %:n savespitoi- suudet ovat multakerroksessa verraten harvinaisia. Piirros 2. Peltolohkojen ylempien ja alempien puolikkaiden savespitoisuuksien suhde. Viit- teenä pilkkuviiva 45°:ssa. Fig. 2. Ratio between the clay contents of the soils in the upper and lower parts of the fields. 45° line as a reference. Piirros 3. Multakerroksen ja jankon savespitoi- suuksien suhde, a- ja b-pisteille on laskettu yhteinen regressiosuora, minkä ohella on viit- teennä pilkkuviiva 45°;ssa. Fig. 3. Ratio between the clay contents of the topsoil and subsoil. The regression line has been calculated for the combined values of the a and b samples. 45° line as a reference. 29 30 Orgaanisen aineksen määrä jasen riippuvuus maalajista Piirroksessa 5 on esitetty näytteiden jakautuminen multakerroksen hiilipitoi- suuden mukaan. Tällöin on otettu mukaan kaikki tutkittavaksi saadut ai- ja bl- näytteet siitä aineistosta, jossa jankon maalaji on lohkon alapäässä aitosavea. Ylä- ja alapään jakautumiskuviot olivat huipun alueella jokseenkin samanlaiset, minkä vuoksi ne yhdistettiin. Orgaanisen hiilen totaalimäärän tyyppiarvoksi (moodi) saatiin kummassakin tapauksessa 3.2 % ja jos se muunnetaan orgaaniseksi aineeksi Piirros 4. Savimaiden multakerroksen raekoostumus. Avoin rengas = jankossa savesta 30 —6O %. Täysi rengas = jankossa savesta yli 60 %• Fig. 4. Topsoil texture in clay soils. Open circle = day content in subsoil 30— 60 %. Solid circle = clay content in the subsoil over 60 %. Piirros 5. Multanäytteiden jakautuminen orgaanisen hiilen pitoisuuden perusteella. Piirrokseen on otettu myös sellaiset edustavan aineiston 1-näytteet, joita ei sarjojen vajavuuden takia voitu sisällyttää muihin tarkasteluihin. Fig. 5. Distribution of the topsoils according to the organic carbon content. All available al and bl samples of the representative material. 31 kertoimella 1.9, saadaan tulokseksi 6.1 %. Aritmeettinen keskiarvo sen sijaan oli alapäässä hieman suurempi, 4.7 % hiiltä, yläpään vastaavan arvon ollessa 4.3 %. Tämä johtuu lähinnä siitä, että huippukohdan ulkopuolella alapäässä esiintyi suuria arvoja enemmän ja pieniä arvoja vähemmän kuin yläpäässä. Tarkasteltaessa hiilipitoisuuden suhdetta mullan ja jankon savespitoisuuteen pellon ylä- ja alapäässä ilmeni, että yläpäässä mullan hiili- ja savespitoisuuksien välillä on melko voimakas positiivinen korrelaatio (r = o.47***, piirros 6). Sen sijaan hiilipitoisuuden korrelaatio jankon savespitoisuuden kanssa oli hyvin heikko (r = 0.11). Edellä mainittujen kertoimien erotus on tilastollisesti merkitsevä (t = 2.6*). Tämä tulos voitaneen selittää siten, että saves hidastaa orgaanisen aineksen hajau- tumista maassa, jolloin (viljelyjärjestelmän ollessa suunnilleen samanlainen) orgaa- nisen aineksen muodostuksen ja hajoituksen välinen tasapaino saavutetaan sitä korkeammassa hiilipitoisuudessa, mitä korkeampi on savespitoisuus (ks. 6, s. 289). Pellon alapäässä korrelaatiokerroin mullan hiili- ja savespitoisuuden välillä oli vain 0.15, mikä on merkitsevästi pienempi kuin yläpään vastaava arvo o.47***. Korrelaatio jankon savespitoisuuteen puuttui täysin. Hiilipitoisuuden riippumatto- muus maalajista pellon alapäässä lienee tulkittava siten, että entisten kuivatus- suhteiden ja turvekerrosten vaikutus peittää täällä maalajin vaikutuksen. Y hteenveto Aikaisempien tutkimusten perusteella voidaan olettaa, että aitosaven osuus Helsingin ja Turun maanviljelysinsinööripiirien peltoalasta on n. 15 %, jos lähtö- kohtana on jankon maalaji kunkin peltolohkon alemmassa puolikkaassa. Käsillä- olevassa työssä on tarkistettu tätä arviota analysoimalla edustavasta näyteaineis- tosta myös peltolohkon ylempää puolikasta ja multakerrosta edustavat näytteet, Piirros 6. Mullan hiili- ja savespitoisuuksien suhde ai-näytteissä. Fig. 6. Ratio between the carbon and clay contents in the al sample; 32 joiden tekstuuri on yleensä kevyempi kuin jankon. Siten päädyttiin arvioon, että aitosavi on jankon maalajina 12 %:ssa tutkimusalueen koko peltoalasta. Multa- kerroksessa aitosaven osuus olisi vain 5 %. Orgaanisen aineksen määrä oli positiivisessa korrelaatiossa multakerroksen savespitoisuuden kanssa peltolohkojen ylemmissä mutta ei alemmissa puolikkaissa. Humuspitoisuuden tyyppiarvoksi saatiin koko aineistossa 6.1 %. KIRJALLISUUTTA (1) Aarnio, B. 1939. Mineralogian, geologian ja maaperäopin oppikirja, 163 s. ja kartta. Porvoo Helsinki. (2) Heinonen, R. 1958. Areometrimenetelmän soveltamisesta Suomen maalajien mekaaniseen analyy- siin. Summary: The hydrometer method of mechanical soil analysis; an application to Finnish soils. Maa- ja vesirak. 3: 7—19. (3) —»— 1961. Soil productivity in the textural range from clay loam to very heavy clay. Selostus: Maan tuottokyvystä hietasavi-aitosavialueella. Acta agr. fenn. 99, 2: 1 22. (4) —» & Tähtinen, H. 1961. Soil composition and seed-bed preparation in relation to yields: analysis of a tillage experiment on Anjala clay. Selostus: Maan koostumuksen jakevätmuokkaustavan vaikutus satoon; Anjalan savimaalla tehdyn muokkauskokeen analyysi. Ibid. 97, 3: 1 15. (5) Juusela, T. & Wäre, M. 1956. Suomen peltojen kuivatustila. Draining condition of the cultivated fields in Finland. Maa- ja vesitekn. julk. 8: 1 90. (6) Russell, E. W. 1961. Soil conditions and plant growth. 9. painos. 688 s. London. SUMMARY: ON THE CHARACTERISTICS OF TOPSOILS OVERLYING HEAVY CLAYS Reijo Heinonen Department of Agricultural Chemistry, University of Helsinki When the importance of the texture of the topsoil became apparent (3, 4), it was recognised that more reliable information was necessary about the distribution of topsoils among the different textural classes, and especially about the occurrence of very heavy clay as a topsoil. Practically all earlier esti- mates are based on mechanicalanalyses of subsoils, as it hasbeen assumed that there isnot muchtextural difference between the subsoil and the topsoil, an assumption now proved to be wrong. The author made use of a statistically representative sample of the soils of the Helsinki and Turku hydrotechnical districts (S.W. Finland), made available by Juusela and Wäre (5). One field per 1000 hectares of cultivated land was sampled, and from each field four samples were taken as follows: I a 1 topsoil upper half of the field s „ . ~ , ,I a 2 subsoil ~ 30 cm depth I bl topsoil lower half of the field < , „ , „„ , ~I b 2 subsoil ~ 30 cm depth From the material the author picked all the fields where the clay content of the b 2 sample had been shown to exceed 60 % (5). This made a total of 121 fields, but complete series of four samples were only available from 82 fields. A random omission of this extent does not, however, significantly reduce the representativeness of the material. 33 For the present paper the author made a mechanical soil analysis of all samples by an accurate hydrometer method including H2 C) 2 treatment (2), and an organic carbon determination of the topsoil samples. From the results, presented in Figs. I to 6, the following facts emerge: The clay content was generally smaller in the upper part of the field than in the lower part, and smaller in the topsoil than in the subsoil. From the earlier analyses of the b 2 samples (5), the percentage of very heavy clay (over 60 % < 2/i) may be estimated as 15 % of the cultivated land of the studied area (the distinction from the post-glacial muddy clay is not quite clear). Now, after all samples have been analysed, the estimate drops to 12 % if subsoils are considered,and to 5 % if topsoils are considered. The modal class of the total organic carbon content was 3.0 —3.4 % (Fig. 5). The carbon content was positively correlated with the clay content of the topsoil (but not with that of the subsoil) in the upper parts of the fields (Fig. 6). This is in line with the theory that the higher the clay content, the slower is the decomposition of the organic matter. No such correlation was observed in the lower parts of the fields, where the original drainage conditions may decide the organic matter content. 3