JOURNAL OF THE SCIENTIFIC AGRICULTURAL SOCIETY OF FINLAND 550 Maataloustieteellinen Aikakauskirja Voi. 47: 550—561, 1975 Kyrönjoen vesistöalueen rikkipitoiset viljelysmaat Raimo Erviö Maatalouden tutkimuskeskus, Maantutkimuslaitos, 01300 Vantaa Cultivated sulphate soils in the drainage basin of river Kyronjoki Raimo Erviö Institute of Soil Science, Agricultural Research Centre, 01300 Vantaa Abstract. About 260 km2 of cultivated soil in the drainage basin of river Kyronjoki in Western Finland was mapped for acid sulphate soils on the basis that they included sulphate-sulphur more than 100 mg/litre soil and their pH (H a O) was below 5,0. The area was about 19 % of the whole cultivated area and was situated mainly at 15 m to 45 m above the sea level. More than 600 soil samples on 220 sites were taken from top soil (0 —2O cm), from subsurface (50 —7O cm) and from subsoil below the ground water level (150 300 cm). The sulphate-sulphur, Ca, Mg, K, Fe, Al and Mn were analysed in extract of acid ammonium-acetate (pH 4.65). In the aerobic middle layer were the highest amounts of S, Fe and Al, the highest conductivity and likewise the lowest pH were found in the gyttja and gyttja clay soils. The mean contents of Mn were highest in the anaerobic subsoil samples. The pH-values in the subsurface soil samples were the lower the more the soil included sulphur, aluminium or iron. Aluminium and iron were in positive correlation with each other. The more sulphur in the soil the higher the conductivity. The pH-value of soil decreased with increasing conductivity. Rikkipitoiset maat kuuluvat Suomessa Litorinamerivaiheen aikana tai sen jälkeen suolaiseen veteen laskeutuneisiin sedimenttimaihin. Litorinamerivaihe alkoi täällä noin 5 000 vuotta e.Kr. ja meren korkein rantaviiva oli silloin Etelä-Pohjanmaalla 90—100 m meren nykyisen pinnan yläpuolella (Okko 1967). Tuolla kaudella syntyneet rikkipitoiset maat tunnetaan happamina sulfaattimaina (Frosterus 1914). Niitä tavataan eri puolilla maapalloa lähinnä merien rannikoilla (Kawalec 1973). Rikki on joutunut näihin sedimentteihin meriveden sulfaateista ja orgaanisen, merenpohjaan laskeutuneen kasvi- ja eläinjätteen valkuaisaineesta. Suurin osa rikistä esiintyy veden alaisissa sedi- menteissä rautasulfideina, joiksi rikki on alkulähteistään pelkistynyt tiettyjen rikkibakteerien vaikutuksesta (Rickard 1972). Maan joutuessa ilman kanssa kosketuksiin, kuten maan kohoamisen johdosta Suomessa on tapahtunut, ha- https://www.c-info.fi/en/info/?token=KyzJ70fjiLDClW8E.Z7wrCvlnk6d7glGx_R6fTw.iganvylDVmvFMK41kJ4A7n4rMN6rogcFzB5WR7rxAavE3bwXTGd7iLek2NMit0ATIV_UcRPqi1hE4Gp9ajsiaRBf0i5f4X51K6-_xxIvmfMytdyPuVhCvZ6m-BnmSMyBewj1jH0ZFx4_IBQUp1ssexZ79qhRGIM_7RaV9AGi 551 pettuu sulfidi sulfaatiksi, mihin näiden maiden nimikin perustuu. Tätä maan- nostyyppiä on nimitetty myös alunamaaksi kuivina kausina kapillaarisesti maan pintaan kulkeutuvien ja siinä kiteytyvien alunatyyppisten suolojen vuoksi (Aarnio 1924). Sulfaattimaille on ominaista paitsi runsas rikin määrä, alhainen pH (Brink- man et ai. 1973, Kevie 1973), suuri elektrolyyttien määrä, johon korkea johtoluku perustuu (Purokoski 1958 ja 1959), sekä myös suhteellisen korkea orgaanisen aineksen määrä. Suomessa tehdyssä rikkipitoisten maitten inventoinnissa löydettiin näitä maita meiltä noin 51 000 ha (Purokoski 1959). Yli puolet tästä alasta sijaitsee Etelä-Pohjanmaalla ja haitallisesti rikkipitoiset maat suurelta osalta Kyrön- joen varsilla. Aarnio (1927) on todennut Etelä-Pohjanmaan agrogeologista karttaa koskevassa julkaisussaan tasangoilla esiintyvien litorinasavien sisältä- vän runsaasti sekä rikkiä, sulfaattien ja sulfidien muodossa, että rautaa. Korkman (1973) on laskenut Laaksosen (1970) tutkimusten pohjalta Kyrön- joen vesistöalueelta uuttuvan rikkiä 33 kg/ha vuodessa. Vesihallituksen asettaman työryhmän toimesta valmistui v. 1973 selvitys Kyrönjoen ja sen edustan merialueen kalakuolemien syistä (Anon. 1973). Selvitystä varten Maantutkimuslaitos inventoi Kyrönjoen vesistöalueen rikki- pitoiset maa-alueet ja tutki niiden maaperän kemiallisia ominaisuuksia. Tässä julkaisussa käsitellään edellä mainitun maaperäaineiston tuloksia. Aineisto ja analyysimenetelmät Kyrönjoen valuma-alueelta pyrittiin kartoittamaan vähintään 100 ha:n suuruiset yhtenäiset rikkipitoisten viljelymaiden alueet. Tuloksen varmenta- miseksi otettiin maanäytteitä 221 pisteestä, yhteensä noin 660 kpl. Näytteet otettiin kustakin pisteestä kolmesta kerroksesta: muokkauskerroksesta o—2o cm:n (muokkauskerros), 50—7O cm:n (keskikerros) sekä pohjaveden pinnan alapuolelta 150 ja 400 cm:n väliltä (pohjamaa), niin että 97 kpl oli 100 200 cra:n, 95 kpl 200—300 cm:n ja 20 kpl yli 300 cm:n syvyydestä. Näytteistä oli hietoja 137, hiesuja 188, hieta-, hiesu- ja aitosavia 94, liejusavia ja liejuja 81, saraturpeita 57 sekä multamaita 104 kpl. Rikkipitoisiksi maiksi inventoitiin alueet, joiden hapettuneen kerroksen (50 —7O cm:n syvyys) maanäytteissä todettiin alhainen pH-arvo ja korkea rikkipitoisuus. Tähän ryhmään luettiin maat, joiden pH-arvo oli alle pH 5.0 ja (tai) jotka sisälsivät sulfaattirikkiä vähintään 100 mg/litra maata eli 0.01 %, kun maan tilavuuspainon oletetaan olevan 1. Rikkipitoisten maiden varmana tunnusmerkkinä pidettiin maastotutkimuksissa myös pohjaveden pinnan alapuolelta, anaerobisesta tilasta otetun maan tummanharmaata tai mustaa väriä, mikä johtuu rautasulfidista. Maanäytteet kuivattiin 25—30° C:ssa, jauhettiin 2 mm:n seulan läpi ja analysoitiin 57 kk:n päästä näytteiden otosta. Alkuainepitoisuudet on il- maistu kuivatusta ja jauhetusta maasta saatua tilavuusyksikköä kohti. Sulfaattirikki määritettiin atomiabsorptiospektrofotometrillä maan hap- pamasta ammoniumasetaattiuutteesta, joka oli 0.5 N ammoniumasetaatin ja 0.5 N etikkahapon suhteen, pH:n ollessa 4.65 ja uuttosuhteen 1:10 (Vuorinen 552 ja Mäkitie 1955). Maanäytteistä määritettiin lisäksi: pH, johtoluku, Ca, K, Mg, Fe, AI ja Mn. Johtoluku ja pH mitattiin maa-vesisuspensiosta (til.suhde 1:2.5). Alkuaineista Ca ja K määritettiin liekkifotoraetrillä ja Mg, Fe, AI ja Mn atomiabsorptiospektrofotometrillä happaman ammoniumasetaattin uut- teesta. Ilmoitettu johtoluku (JL) = ominaisjohtokyky (mho/cm) X 104 . Orgaaninen hiili määritettiin dikromaattimärkäpoltolla, josta saatu hiiliarvo kerrottiin luvulla 1.73 maalajiluokituksessa kä}dettäviin humusarvoihin pää- semiseksi. Multamaiksi on luettu ne pintamaanäytteet, joiden humuspitoisuus on 15—39 %. Muokkauskerroksen alapuolelta otetut savinäytteet on luokiteltu liejusaviksi, jos ne ovat sisältäneet humusta 3.0—5.9 %, ja liejuiksi, jos humusta on ollut vähintään 6.0 % mutta alle 40 %, joka on turpeiden humuspitoisuuden alaraja. Maanäytteistä tehtiin 106 mekaanista analyysiä oikean maalajinimi- tyksen varmistamiseksi käyttäen H 2 02—HCI —Na4P 2O 7-esikäsittelyä ja ns. pipettimenetelmää. Sulfaattimaiden pinta-alat Tutkimuksessa inventoitiin sulfaattimaiksi kaikkiaan 26 400 ha viljely- maata (taulukko 1), mikä on 5.4 % Kyrönjoen valuma-alueen pinta-alasta, 4 900 km2:stä ja 19.0 % alueen viljellystä pinta-alasta. Jos pienialaiset rikko- naisetkin peltoalueet otettaisiin lukuun, kasvaisi ala arvion mukaan viidennek- sellä. Näiden alueiden ulkopuolelle jäävät vielä suot, joista laajimmat varsinkin Kyrönjoen suupuolella ovat syntyneet litorinamaalle, sekä lisäksi metsät, joista myös osa sijaitsee tällä maatyypillä. Koko litorinamaa-alaksi voidaan Kyrönjoen valuma-alueella hyvällä syyllä arvioida 35 000—40 000 ha. Suurin osa todetuista sulfaattimaista sijaitsee Kyrönjoen alajuoksun laajoilla tasankomailla korkeintaan 50 metriä merenpinnan tasoa ylempänä (taulukko 1 ja kuva 1), toisin sanoen Ilmajoen kirkonkylästä jokisuulle päin. Sulfaattimaa- alasta saattuu 80 % 15 ja 45 metrin välille merenpinnan tasosta. Myös 50 metrin tason yläpuolelta, aina 90 metristä löytyy vähäisiä alueita, joita edustaa laske- tun Haas järven peltokuivio Peräseinäjoen suunnalla. Kemialliset ominaisuudet Maan pH ja johtoluku. Viljelytoimenpiteiden vaikutuksessa olleen muok- kauskerroksenkin pH-arvot osoittautuivat yleisesti ottaen suhteellisen alhaisiksi: kivennäismaat keskimäärin pH 5.4, multamaat 5.2 ja turvemaat 5.0 (taulukko 2). Kerroksen 50 —7O cm keskimääräiset pH-arvot olivat huomattavan alhai- sia, liejusavella ja liejulla jopa alle pH 4. Aineistossa todettiin pH 3.0:n arvoisia lukemia myös hieta- ja hiesumaissa. Tämän kerroksen keskiarvot olivat joka maalajiryhmässä muokkauskerroksen ja pohjamaan vastaavia arvoja alhaisem- pia. Pohjamaan liejujen ja etenkin liejusavien keskimääräiset pH-arvot 4.5 ja 5.8 olivat huomattavasti keskikerroksen vastaavia, pH 3.9 ja 3.9, arvoja korkeammat. Pintamaiden johtoluku oli keskimäärin alhaisin 1.4, hietaryhmässä ja kor- kein saraturveryhmässä 2.2, muiden maalajiryhmien sijoittuessa näiden väliin. Keskikerroksen keskimääräiset maalajittaiset johtoluvut olivat hiedoilla. 553 hiesuilla, savilla ja saraturpeilla samaa luokkaa, mutta liejusavella (3.4) ja lie- julla (11.0) jo huomattavasti korkeammat. Tämän kerroksen yksittäisten lu- kujen vaihtelu maalajiryhmän sisällä on selvästi pintamaissa todettua laajem- paa. Korkein johtolukuarvo 18.3 mitattiin liejulla. Syvimmän kerroksen näytteiden johtolukujen keskiarvot ylittivät hieta-, hiesu-, savi- ja liejusavi- ryhmissä selvästi jankon vastaavat luvut ja kaikista ryhmistä löytyi myös suhteellisen korkeita yksittäisiä arvoja. Rikki. Näytekerroksittain rikkipitoisuuksia tarkasteltaessa havaitaan, että maalajiryhmien sulfaattiakin keskimääräiset pitoisuudet olivat turvemaita lukuunottamatta alhaisimmat muokkauskerroksessa ja hiesua lukuunotta- Kuva 1. Kyrönjoen valuma-alueen laajimmat sulfaattimaa-alueet. Fig. I . The areas of sulphate soils in the drainage basin of river Kyrönjoki. 554 Taulukko 1. Rikkipitoisten viljelymaiden alat ja sijainti karttalehdittäin. Table 1. The areas of sulphate soils and their location above the sea level on various Basic Maps. Peruskarttalehti metriä mpy ha metres above the sea levelThe Basic Map 1244 07 Nopankylä 430 75 80 09 Kasinkylä 150 30 53 10 Koskenkorva 260 52—59 11 Huissinkylä 150 56—59 12 Orisberg 270 29 47 1331 12 Karperö 40 10 12 1333 02 Toby 920 6-11 03 Kvevlax 710 2 10 04 Laihia 740 14-21 05 Vähäkyrö 2 340 9 16 07 Isokyrö 2 120 16-32 08 Palhojainen 1 920 16 24 1333 10+ Ylistaro 4 430 22-37 2311 01 1333 11+ Lehmäjoki 1 500 22 47 2311 02 133312+ Kaurajärvi 260 36 45 2311 03 1334 01 Västerhankmo 340 I—4 2221 09 Ylimysjärvi 100 89 90 2222 01 Ilmajoki 110 42-43 02 Könni 1 060 39-50 03 Vittinki 700 31-38 04 Pojanluoma 240 54 79 05 Jouppila 2 980 36—45 06 Munakka 2 000 37 42 08 Seinäjoki 500 37 40 09 Nurmo 570 37—40 2311 04 Malkamäki 920 35 45 05 Kosola 290 45-54 06 Ylihärmä 180 41—46 07 Lapua 160 37-38 Yhteensä Total 26 390 matta korkeimmat keskikerroksessa (taulukko 2). Muokkauskerroksen viiden maalajiryhmän rikin pitoisuuden keskiarvot rajoittuivat 33 ja 56 mg:n välille. Sensijaan keskikerroksessa maalajien väliset erot rikin pitoisuudessa olivat toista luokkaa. Kun saraturpeissa oli rikkiä keskimäärin vain 34 mg, oli liejuissa peräti 1 379 mg. Myös liejusavien (26 kpl) keskiarvo 422 mg viittaa erittäin selviin sulfaattimaihin. Pohjamaiden keskimääräiset sulfaattirikin määrät jäävät hiesuryhmää lukuunottamatta keskikerroksen vastaavien arvojen alapuolelle, ja suhteelli- nen ero oli suurin liejuryhmän keskiarvojen 721 ja 1 379 mg/1 välillä. Näyttei- den rikin pitoisuuksien hajonta oli maalajiryhmienkin sisällä varsin suuri. Pintamaihin sisältyi jokaisessa maalajiryhmässä näytteitä, joiden rikin pitoi- suus todettiin käytetyllä menetelmällä nollaksi, sensijaan kaikissa keskikerrok- 555 Taulukko 2. Maalajien ominaisuudet eri kerroksissa (keskiarvot ja sulkeissa keskihajonta). Table 2. Properties of soil types in different layers (means, and standard deviations in parenthesis). kpl nig/1 maata mgjl of soil , Johtoluku ! Number J Maalaji Soil type . pH(H 2 0) Conduc- S0 4-rikki °l .... Ca K Mg Fe A 1Mn samples SO t -sulphur PINTAMAA- SURFACE Hiedat - Finesand 66 5.5 (0.4) 1.4 (0.8) 35 (43) 1178 (715) 123 (93) 147 (78) 100 (71) 158 (77) 13 (6) Hiesu - Silt 11 5.1 (0.4) 1.8 (1.3) 33 (34) 932 (476) 131 (69) 139 (71) 141 (104) 178 (71) 12 (6) Savet - Clays 16 5.2 (0.4) 2.1 (1.2) 56 (52) 1303 (612) 131 (83) 160 (77) 148 (66) 190 (63) 23 (19) Multamaa - Mould 104 5.2 (0.4) 2.0 (1.3) 53 (84) 1386 (722) 107 (97) 194 (131) 190 (117) 226 (93) 24 (13) Saratur ve - Carex peat .... 23 5.0 (0.3) 2.2 (1.2) 56 (61) 1669 (646) 55 (26) 228 (115) 202 (111) 179 (51) 26 (14) 220 KESKIKERROS - SUBSURFACE Hiedat - Finesand 43 4.9 (0.9) 1.5 (2.0) 146 (204) 358 (381) 48 (34) 117 (108) 181 (185) 127 (89) 7 (8) Hiesu - Silt 57 5.1 (0.8) 1.3 (2.0) 116 (243) 897 (585) 83 (30) 316 (184) 215 (212) 114 (84) 12 (16) Savet - Clays 62 4.7 (0,8) 1.8 (1,7) 193 (189) 664 (636) 140 (72) 303 (251) 264 (164) 179 (110) 14 (12) Liejusavi - Gyttja clay 26 3.9 (0.5) 3.4 (2.0) 422 (308) 215 (259) 133 (66) 146 (161) 561 (218) 201 (82) 14 (16) Lieju - Gyttja 7 3.9 (1.1) 11.0 (6.9) 1379 (954) 493 (322) 67 (43) 227 (113) 842 (588) 275 (131) 29 (21) Saratur \e - Carex peat .... 26 4.9 (0.3) 1.2 (0.8) 34 (47) 990(406) 23 (11) 272(138) 80 (59) 113 (79) 40(28) 221 POHJAMAA- SUBSOIL Hiedat - Finesand 28 5.1 (0.7) 2.0 (2.7) 109 (169) 545 (279) 90 (68) 172 (127) 231 (158) 51 (32) 36 (33) Hiesu - Silt 120 5.5 (0.7) 3.2 (3.5) 145 (208) 790 (267) 222 (128) 324 (185) 220 (113) 56 (39) 68 (50) Savet - Clays 27 5,5 (0.5) 2.6 (2.3) 117 (132) 868 (219) 254 (92) 361 (141) 214 (97) 49 (15) 100 (47) Liejusavi - Gyttja clay 29 5.8 (1.0) 7.8 (3.0) 369 (243) 943 (355) 340 (116) 533 (193) 245 (203) 58 (58) 71 (48) Lieju - Gyttja 8 4.5 (0.9) 10.2 (4.3) 721 (476) 981 (183) 273 (165) 455 (240) 473 (438) 77 (44) 61 (29) Hi 556 sen ja pohjamaan liejusavissa ja liejuissa todettiin rikkiä vähintään 20 mg/1. Pintamaiden korkein arvo 490 mg oli multamaassa, keskikerroksen 2 450 mg ja pohjamaiden 1 500 mg liejuissa. Yli 1 000 mg rikkiä oli kuudessa keskikerrok- sen maanäytteessä, joista viisi oli liejua ja yksi liejusavi. Näistä näytteistä viisi oli otettu korkeustasolta 36—47 metriä mpy. ja yksi, aineiston korkeinta arvoa edustava näyte, 90 metrin tasolta Haasjärven peltokuiviosta. Kivennäismaiden näytteet ryhmiteltiin taulukossa 3 näytteenottokohdan korkeuden merenpinnasta mukaan, jolloin todettiin että pintamaan sulfaatti- rikkipitoisuuksissa ei ollut kovin suuria eroja korkeustason suhteen. Sensijaan keskikerroksen näytteiden keskimääräinen rikkipitoisuus oli korkeustasolla 0— 39 m noin 340 mg, korkeustasolla 40—59 m noin 134 mg sekä korkeustasoilla 60 —79 m ja yli 80 m enää 40 ja 31 mg. Syvimmän näyteryhmän keskimääräiset pitoisuudet olivat korkeustasolla 40 —59 m ja 60—79 m selvästi suuremmat kuin keskikerroksen vastaavat pitoisuudet, mutta yli 80 m:n tasolla pitoisuus- eroja ei ollut minkään kerrosten välillä. Taulukko 3. Keskimääräiset sulfaattirikkipitoisuudet kivennäismaissa eri korkeustasoilla Table 3. The average contents of sulphate-S in mineral soils on the various high levels. Näytepaikan korkeus Syvyys - Depth Syvyys - Depth Syvyys - Depth merenpinnasta 0 20 cm 50 70 cm > 100 cm Metres above the kpl SÖ4-S kpl S0 4-S kpl S04-S sea level number mg\l number mgjl number mg/l 0-19 m 16 48 35 339 33 275 20-39 m 13 48 49 343 48 208 40-59 m 20 44 37 134 42 281 60-79 m 10 24 12 40 11 149 80 m- 34 31 55 31 70 30 Rauta. Pintamaiden helppoliukoinen rauta lisääntyi hietamaista hiesu- ja savimaihin päin, ja näistä edelleen eloperäisiin maihin päin ollen saraturpeilla keskimäärin kaksinkertainen (202 mg/1) hietamaihin verrattuna. Keskikerroksen saraturpeen arvo oli vain 80, mutta muiden maalajiryhmien keskiarvot pinta- maiden arvoja suuremmat. Tämän kerroksen Fe-arvo oli erityisen korkea liejusavilla (561 mg) sekä liejuilla (842 mg). Yksittäisen liejunäytteen huippu- arvo nousi jopa 1 652 mg Fe/1 maata. Pohjamaiden Fe-arvoissa ei maalajien välillä yleensä ollut merkittäviä eroja lukuunottamatta liejun muihin nähden kaksinkertaista arvoa (473 mg). Alumiini. Pintamaan alumiininpitoisuudet olivat eri maalajeilla saraturvetta lukuunottamatta hiukan raudan pitoisuuksia suurempia. Sensijaan keskiker- roksessa tilanne oli juuri päinvastainen, vain saraturve sisälsi rautaa alumiinia enemmän. Liejusavessa raudan määrä oli 2.5- ja liejussa 3-kertainen alumiinin määrään verrattuna. Pohjamaassa tilanne on muuttunut vielä jyrkemmäksi, niin että kaikissa maalajiryhmissä alumiinin määrä edustaa enintään neljättä osaa raudan määrästä. 557 Mangaani. Muokkauskerroksen ja 50 —7O cm:n kerroksen maalajittaiset Mn-keskiarvot olivat keskenään jotakuinkin samaa luokkaa, mutta syvimmän tutkitun kerroksen selvästi näitä korkeampia. Eloperäisten maiden, kuten muokkauskerroksen turpeiden ja multamaiden sekä 50—7O cm:n kerroksen turpeiden ja liejujen mangaanin pitoisuudet ylittivät keskimäärin vastaavien kerrosten kivennäismaiden pitoisuudet. Kaikissa maalajiryhmissä esiintyi pitoisuuksissa laajaa hajontaa. Korkeimmat arvot muokkaus- ja keskikerrok- sessa jäivät alle 100 mg:n, mutta nousivat pohjamaassa kaikissa maalajiryh- missä yli sen, suurimman arvon ollessa hiesulla 432 mg Mn/1 maata. Pohja- maan 27 savinäytteen keskiarvokin ylti 100 mg:aan. Paljon rikkiä sisältävät maat sisälsivät myös mangaania enemmän kaikissa kerroksissa, kuten seuraavasta asetelmasta ilmenee: Mn mg/1 maata S < 100 mg/1 S > 100 mg/1 Pintamaa kivennäismaat 13 20 turpeet 23 38 Keskikerros kivennäismaat 9 14 Pohjamaa kivennäismaat 58 94 Kalsium, kalium ja magnesium. Kalsiumin, kaliumin ja magnesiumin keski- määräiset pitoisuudet vaihtelivat muokkauskerroksessa maalajien välillä melko vähän ja odotettuun suuntaan edustaen viljelyä ajatellen tyydyttävää ravinne- tilaa. Keskikerroksen liukoiset Ca-, K- ja Mg-määrät olivat maalajiryhmittäin keskimäärin vähäisemmät kuin pohjamaassa, etenkin liejusavi- ja liejuryhmissä erot olivat huomattavat. Varsinkin pohjamaan magnesiumpitoisuuksia voi- daan pitää yllättävän korkeina. Kemiallisten ominaisuuksien vuorovaikutukset Keskikerroksen aineistosta lasketut suoraviivaiset riippuvuussuhteet (tau- lukko 4) osoittavat, että maan vesi-pH oli sitä alhaisempi mitä enemmän maa sisälsi sulfaattirikkiä, helppoliukoista rautaa tai alumiinia, jotka taas olivat positiivisessa vuorosuhteessa keskenään. Maalajiryhmittäin asiaa tarkastel- taessa rikin ja alumiinin sekä raudan ja alumiinin välillä ei tilastollisesti mer- kitsevää vuorosuhdetta kuitenkaan esiintynyt liejusaviryhmässä. Mitä kor- keampi oli maasta mitattu johtoluku sitä alhaisempi oli maan pH-arvo. Edellä todetun johdonmukaisena seurauksena havaitaan sekä rikin että raudan ja alumiinin määrän olevan erittäin merkitsevällä tilastollisella varmuudella kaikissa maalajiryhmissä positiivisessa vuorosuhteessa johtolukuun jälleen lieju- saviryhmää lukuunottamatta. Taulukosta 5 havaitaan, että hieta- ja hiesuryhmissä maan sulfaattiakin pitoisuus näyttää selvittävän suuremman osan maan pH:n vaihteluista kuin rauta- tai alumiinipitoisuus. Savi- ja liejuryhmissä sitä vastoin Fe-pitoisuuden selvitys-% on suurempi kuin rikin tai alumiinin, ja alumiinikin näyttää selvit- tävän savi- ja liejuryhmissä enemmän pH:n vaihtelusta kuin rikki. 558 Taulukko 4. Korrelaatiokertoimet pH:n, S04-rikin, raudan, alumiinin ja johtoluvun välillä keskikerroksen eri maalajiryhmissä. Table 4. The correlation coefficientsfor the relation between pH(H 20), iron, aluminium and conductivity of different soil types in subsurface layer. Hieno hieta Hiesu Savet Liejusavi Lieju Kaikki Finer fine sand Silt Clays Gylljaclay Gytl;a All material 26 kpl 57 kpl 62 kpl 26 kpl 7 kpl 194 kpl samples samples samples samples samples samples r S/pH _o.9o*** -o.7s*** -o.77*** -0.55** -o.96*** -o.6B*** r S/Fe +o.92*** +o.B7*»* +o.6B*** +0.35 +o.9B*** +o.B3*** r S/Al +o.6s*** +o.6l*** +o.6B*** +0.12 +0.82* +o.ss*** r S/johtoluku +o.B6*** +o.97*** +o.77*** +o.7B*** +o.99*** +o.94*** SI conductivity x Fe/pH -o.B4*** -o.73*** -o.B2*** -0.58** -o.9o*** -o.76*** r Fe/Al +0.61»»* +o.6o*»* +o.Bl*** +0.30 +0.76* +o.62*** r Fe/johtoluku +o.73*** +o.Bs*** +o.67*** +O.ll +o.9B*** +o.Bl*** Fejconductivity r Al/pH -o.73*** -o.B4*** -0.82»** -0.15 -0.79 -o.72*** r Al/johtoluku +o.62*** +o.6l*** +o.s4*** -0.02 +0.76* +o.sl*** AIjconductivity x pH/johtoluku .... -o.79*** -o.7s*** -o.6l*** -0.48** -o.96*** -o.66*** pH!conductivity Taulukko 5. Keskikerroksen näytteiden pH-arvojen selvittyvyysprosentit S-, Fe- ja Al- pitoisuuksien perusteella. Table 5. The coefficient of determination of pH on contents of S, Fe and Al (subsurface layer). Selvitys-% Maalaji Soil type The coefficient of determination as per cents S Fe AI Hiedat Finesand 88.3 % 82.3 % 74.5 % Hiesu Silt 86.3 » 66.0 * 74.4 » Savet Clays 69.4 » 74.6 » 72.3 » Liejusavi Gyttja clay 35.1 » 56.4 * 33.8 » Lieju Gyttja 68.7 » 86.7 » 80.7 » Tulosten tarkastelu Suomessa todetuista sulfaattimaaesiintymistä sijaitsee suhteellisen suuri osuus Etelä-Pohjanmaan alueella. Purokosken (1959) suorittamassa rikki- pitoisten maiden inventoinnissa kartoitettiin Suomesta n. 38 000 ha:n ala, josta puolet eli n. 19 000 ha sijaitsi juuri Kyrön-, Närpiön-, Laihian-, Vöyrin-, Munsalan- ja Lapuanjokien valuma alueilla. Kun esillä olevassa tutkimuksessa todettiin pelkästään Kyrönjoen valuma-alueelta 26 000 ha rikkipitoisia viljely- maita, on näiden maiden osuus Etelä-Pohjanmaalla selvästi suurempi kuin mitä tutkimuksilla tähän mennessä on voitu osoittaa. 559 Tutkimuksessa analysoitu sulfaattirikki edustaa vain osaa maanäytteiden sisältämästä rikistä, mutta sulfaattimuodossa olevan rikin tiedetään kuitenkin muodostavan pääosan, noin 90 %, luonnossa aerobisessa tilassa esiintyvän maan epäorgaanisen rikin kokonaismäärästä, kuten Purokoski (1956) on osoit- tanut. Pohjamaasta anaerobisesta tilasta otetuissa näytteissä epäorgaaninen rikki on alunperin esiintynyt suurelta osin sulfidimuodossa, mikä maanäyttei- den kuivuessa hapettuu mahdollisten alkuaine- ja sulfiittirikkivälimuotojen kautta loppujen lopuksi sulfaattirikiksi (Wiklander, Hallgren ja Jansson 1950, Purokoski 1958, Rasmussen 1961). Aineiston muokkauskerroksen näytteiden S0 4-rikin pitoisuus on selvästi korkeampi kuin suomalaisissa viljelymaissa yleisesti. Korkman (1973) sai samalla uuttonesteellä 22 hiekka- ja hietamaanäytteen rikin keskiarvoksi 7 mg, 15 savimaanäytteen 8 mg ja 14 turve- ja multamaanäytteen niin ikään 8 mg S/l maata, kun tässä aineistossa vastaavien maalajiryhmien keskiarvot olivat 35, 65 ja 54 mg/1. Purokosken (1959) inventoimien rikkipitoisten aluei- den maat Etelä-Pohjanmaalla sisälsivät 40—60 cm:n kerroksessa rikkiä aineis- ton pääosassa 500—2 500 mg/1 maata, jolle tasolle tässä aineistossa vastaavan kerroksen näytteistä ylti vain 42 sulfaattimaa-alueita edustavista 92 näytteestä. Eri korkeustasoilta merenpinnasta otettujen näytteiden keskimääräiset sulfaattirikkipitoisuudet viittasivat siihen, että sulfaattirikkiä on aikaa myöten huuhtoutunut pintamaasta pois, ja että yli 80 m:n tason näytteissä sitä ei normaalia runsaammin ole ilmeisesti ollutkaan. Eniten rikkiä sisältäneet maat sijoittuivat 60 metrin korkeustason alapuolelle, missä laajimmat rikkipitoisten maiden esiintymätkin sijaitsevat. Keskikerroksen erittäin alhainen pH-arvo ilmentää aineistolle tyypillisten sulfaattimaiden ominaisuutta. Tässä kerroksessa epäorgaaninen rikki on pääosaltaan hapettunut sulfaatiksi. Sulfaattimaan pH laskee maan kuivat- tamisen jälkeen selvästi alle pH s;n, usein jopa lähelle pH 3:a (Kivinen 1938). Näin alhainen pH-arvo johtuu lähinnä hapetustapahtuman yhteydessä syn- tyvästä vapaasta rikkihaposta. Monet esillä olevan tutkimuksen sulfidimaatyyppisistä, pohjaveden pinnan alapuolelta otetuista näytteistä antoivat kuukauden kuivatuksen jälkeen jopa pH 7-luokkaa olevia arvoja, vaikka niiden rikkipitoisuus oli suhteellisen kor- kea. Tästä on Hannerz (1934) todennut, että anaerobisessa tilassa olleen maan rautasulfidin hapettuminen rikkihapoksi tapahtuu vähitellen, ja että maa- näytteiden nopeasti kuivuessa, jolloin kosteana mustan maan väri muuttuu vaalean harmaaksi, edellyttää vain yhtälön 4FeS -j- 302 -f 6 H2O = 4 Fe(OH) 3 -f 4 S mukaista tapahtumaa. Maanäytteen kosteana pitäminen aerobisissa oloissa vasta saa hydrolyysi-ilmiön aikaan, ja täydellinen hapettuminen rikki- hapoksi saakka pääsee tapahtumaan, jolloin mitattava pH vasta kuvaa sulfaat- timaan pH:ta, kuten Kivinen (1944) on kokeissaan todennut. Sulfidin hapet- tumisen jälkeenkään ei maan pH voi alentua kovin paljon silloin, kun maa sisältää käsiteltävän aineiston pohjamaakerroksessa todetussa määrin pusku- roivasti vaikuttavia kationeja kuten magnesiumia, kalsiumia ja kaliumia. Maan elektrolyyttipitoisuutta ilmentävä johtoluku on sulfaattimaiden tun- nistamisessa ehkä pH-arvoakin parempi suure, niinkuin taulukon 4 rikin ja P H:n sekä rikin ja johtoluvun välisistä korrelaatiokertoimista voidaan päätellä. 560 Johtoluku ilmaisee sekä kationien että anionien yhteismäärän, joita molempia suolamaihin kuuluvat sulfaattimaat sisältävät runsaasti. Koska meillä Suo- messa ei käytännöllisesti katsoen ole alkaalisuolamaita, voidaan kaikki keski- kerroksen poikkeuksellisen korkean johtoluvun omaavat maat lukea happa mien sulfaattimaiden ryhmään. Tutkitut maat ovat yleisesti sisältäneet runsaasti liukoista rautaa myös muokkauskerroksessa. Saadut arvot ovat kaksin-kolminkertaisia SiLLAN- PÄÄn ja Takasen (1966) eri puolilta Suomea otettujen lähes 500 maanäytteen vastaaviin maalajittaisiin keskiarvoihin verrattuina. Molemmissa aineistoissa todettiin eloperäisten maiden Fe-pitoisuudet kivennäismaiden pitoisuuksia korkeammiksi. Alumiinin määrityksiä on tehty suomalaisista maista tässä käytetyllä uuttomenetelmällä hyvin vähän, mutta MÄKiTiEn (1968) pintamaanäytteistä (30 kpl) saama keskiarvo 1.75 mekv Al/100 g maata, mikä vastaa n. 158 mg Al/1 maata, jää alle tämän aineiston pintamaiden keskiarvoa 196 mg. Paitsi rautaa ja alumiinia totesi Pohjois-Ruotsin alunamaita jo 1920- luvulla tutkinut Hannerz (1934) niiden sisältävän runsaasti myös man- gaania. SiLLANPÄÄn ja Pakasen (1966) aineiston suomalaisissa maissa oli liukoista mangaania keskimäärin 24.7 mg/1, mitä tasoa tässäkin tutkimuksessa saadut pintamaan arvot edustavat. Sen sijaan pohjamaiden todetaan sisältä- neen HANNERzin väitteen mukaisesti varsin runsaasti mangaania. T iivistelmä Kyrönjoen valuma-alueelta kartoitettiin n. 26 000 ha viljelymaata sulfaatti- maiksi, mikä on 19 % koko viljelyalasta. Pääosa (80 %) todetuista sulfaatti- maista sijoittui korkeustasolle 15—45 m merenpinnasta. Yli 600 maanäytteestä, jotka oli otettu muokkauskerroksesta, 50—70 cm:n kerroksesta ja pohjavedenpinnan alapuolelta tutkittiin rikki-, kalsium-, mag- nesium-, kalium-, rauta-, alumiini- ja mangaanipitoisuudet sekä pH-arvo ja johtoluku. Paitsi rikkiä todettiin maiden sisältävän rautaa, alumiinia ja pohjamaakerroksessa myös mangaania runsaammin kuin suomalaisissa maissa yleensä. Näiden maiden pH-arvo oli normaalia alhaisempi ja johtoluku taas tavanomaista korkeampi. Aerobisen keskikerroksen (50 —7O cm) korkeimmat keskimääräiset rikki-, rauta- ja alumiinipitoisuudet sekä korkein johtoluku ja alhaisin pH-arvo to- dettiin lieju- ja liejusaviryhmien maissa. Keskimääräiset mangaanipitoisuudet olivat korkeimmat anaerobisissa pohjamaanäytteissä. Maan keskikerroksen pH-arvo oli sitä alhaisempi mitä enemmän maa sisälsi rikkiä, rautaa tai alumiinia. Rauta ja alumiini olivat selvässä positiivi- sessa vuorosuhteessa keskenään. Maan johtoluku nousi rikki-, rauta- tai aluminipitoisuuden kasvaessa. Johtoluvun kasvaessa maan pH-luku aleni. Kiitokset. MML Sylvi Soini suoritti maanäytteiden oton ja sulfaattimaiden rajaukset kartoille ja FM Tauno Tares tarkisti sulfaattirikin määritysmenetelmän sekä valvoi analyysien suoritukset Maantutkimuslaitoksella. Heidän osuudestaan tutkimuksessa lausun parhaat kiitokseni. 561 KIRJALLISUUS Aarnio, B. 1924. Über Salzböden (Alaunböden) des humiden Klimas in Fmnland. Comptes Rendus Conf. Extraordinaire Agropedologique ä Prague 1922. p. 186 192. Prague. » 1927. Etelä-Pohjanmaa. Agrogeologisia karttoja N:o 5, 83 p. Helsinki. Anon. 1973. Selvitys Kyrönjoen edustan merialueen kalakuolemien syistä. Vesihallitus, Vaasan vesipiiri. 101 p. Brinkman, R. & Pons, L. J. 1973. Recognition and prediction of acid sulphate soil condition. Intern. Inst. Land Reclamation Improvement. Pubi. 18. Voi. 1: 169 203. Frosterus, B. 1914. Zur Frage nach der Einteilung der Boden in Nordwest-Europas Moränen- gebieten V. Geol. Komin. Finland Geotekn. Medd. 14:1 124. Hannerz, E. 1934. Om sä kallade alunajordar. 25 p. Luleä. Kawalec, A. 1973. World distribution of acid sulphate soils. References and Map. Intern. Inst. Land Reclamation Improvement. Pubi. 18. Voi. 1: 292 295. Kevie, W. van der. 1973. Physiography, classification, and mapping of acid sulphate soils. Intern. Inst. Land Reclamation Improvement. Pubi. 18. Voi. 1: 204 221. Kivinen, E. 1938. Untersuchungen fiber die Eigenschaften der Gyttjaböden. Agrogeol. Julk. 48; 1-36. —»— 1944. Aluna- eli sulfaattimaista. Maatal. tiet. Aikak. 16; 147 160. Korkman, J. 1973. Sulphur Status in Finnish cultivated soils. Selostus: Suomen viljelysmaiden rikkitila. Maatal.tiet. Aikak. 45: 121 215. Laaksonen, R. 1970. Vesistöjen veden laatu. Summary; Water quality in the water systems. Soil and Hydrotechn. Inv. 17: 1—132. Mäkitie, O. 1968. Aluminium, extractable from soil samples by the acid acetate soil testing method. Selostus: Maan alumiinin liukenemisesta viljavuusnalyysin happamaan ammo- niumasetaattiliuokseen. Maatal.tiet. Aikak. 16: 147 160. Okko, M. 1967. The relation between raised shores and present land uplift in Finland during the past 8 000 years. Ann. Acad. Sci. Fenn. A 111. Geologica-Geographica 93: 1 59. Purokoski, P. 1956. Förekomst och föreningar av svavel in gyttjalera. Nord. Jordbruksforsk. 38: 263-266. » 1958. Die schwefelhaltigen Tonsedimente in dem Flachlandgebiet von Liminka im Lichte chemischer Forschung. Selostus; Limingan tasankoalueen rikkipitoiset savisedi- mentit kemiallisen tutkimuksen valossa. Agrog. Pubi. 70: 1 88. —» 1959. Rannikkoseudun rikkipitoisista maista. Referat: Über die schwefelhaltigen Boden an der Kiiste Finnlands. Agrog. Pubi. 74:1—27. Rasmussen, K. 1961. Uorganiske svovlforbindelsers omsaetningar i jordbunden. Summary: Transformations of inorganic sulphur compounds in soil. 175 p. Kobenhavn. Rickard, D. T. 1973. Sedimentary iron sulphide formation. Intern. Inst. Land Reclamation Improvement. Pubi. 18. Voi. 1: 28—63. Sillanpää, M. & Lakanen, E. 1966. Readily soluble trace elements in Finnish soils. Selostus: Liukoisista hivenaineista Suomen maalajeissa. Ann, Agric. Fenn. 5: 298 304. Wiklander, L., Hallgren, G. & Jonsson, E. 1950. Studies on gyttja soils. 111. Rate of sulfur oxidation. Kungl. Lantbr.högsk. Ann. 17:425 440. Vuorinen, J. & Mäkitie, O. 1955. The method of soil testing in use in Finland. Selostus: Viljavuustutkimuksen analyysimenetelmästä. Agrogeol. Pubi. 63: 1 44.