Jordpakning Processer, effekter og forebyggelse Bioforsk-konferansen 2011 Sarpsborg, 9. februar 2011 P. Schjønning 1 M. Lamandé 1, F.E. Berisso 1, A. Etana 2, D. Wildenschild 3, P. Lassen 1, de Jonge 1, LW., Keller 2, T. & Arvidsson, J. 2 1 Aarhus Universitet, Afdeling for Jordbrugsproduktion og Miljø, Forskningscenter Foulum 2 Swedish University of Agricultural Sciences, Dept. Soil & Environment, Uppsala, Sweden 3 Oregon State University, School of Chemical, Biological, and Environmental Engineering, USA
Disposition o Effekter o Processer o Forebyggelse
Er danske jorde pakkede? Østjysk morænejord Penetreringsmodstand (MPa) 0.0 0.5 1.0 1.5 0 10 Dybde (cm) 20 30 40 50 60 Mark Park Skov
Forsøg med selvkørende roeoptager Skåne, efterår 1995, 4 gange overkørsel
Udtagning forår 2009 af jordprøver i aluminium cylindre, ~20-40 cm dybde
CT-scanning af 20 cm dia / 20 cm høje jordprøver (medicinsk scanner, Aarhus Univ.) Porer større end ca. 0.3 mm (primært regnormegange og rodkanaler)
Kolonner fra kontrol-parceller, 20-40 cm
Kolonner fra pakkede parceller, 20-40 cm
Forsøg med selvkørende roeoptager - jordegenskaber 14 år efter pakning 0 20 Upakket Pakket Dybde, cm 40 60 80 100 0.32 0.34 0.36 0.38 Porøsitet m 3 m -3 0 2 4 6 8 10 Luftpermeabilitet m 2 0 40 80 120 160 Vandledningsevne mm per time Nye resultater fra fælles-nordisk projekt POSEIDON (www.poseidon-nordic.dk)
International forsøgsserie fra 1980 erne Ca. 5 tons hjullast, 4 gange overkørsel een gang
International forsøgsserie fra 1980 erne Tolkning af årsag til udbyttetabet } ca. 3% 9-12 tons hjullast:?% 81
Disposition o Effekter o Processer o Forebyggelse
En undersøgelse af syv dæk Euroband Trelleborg Twin Nokian 560 Michelin Cargoxbib Nokian 800 Michelin XEOBIB 650 Kleber Topker
Efter et test Smalt højtryksdæk Bredt lavtryksdæk Bemærk fleksibilitet af stress-målere
Kontaktfladen hjul/jord (trædefladen) Cargoxbib, ~6 tons hjullast Dæktryk 100 kpa = 1 bar 0.5 bar 1.0 bar 2.4 bar 0.98 m 2 0.71 m 2 0.45 m 2 Superellipse
Stress-fordeling, målt og fittet 1.0 bar Cargoxbib, ~6 tons 2.4 bar Modelleret max-tryk større end dæktryk Målt Model-fittet To-top fordeling ved lavt dæktryk En-top fordeling ved højt dæktryk
Dæktryk og stress under hjulet Maksimal stress (kpa) 800 600 400 200 0 30 kn, anb. 60 kn, lav 60 kn, anb. 60 kn, høj 90 kn, anb. S max = 53.4 + 0.97*dæktryk, R 2 =0.957, RMSE=25.3 1:1 Cargoxbib Nokian800 Nokian560 Twin Euroband Kleber Xeobib Trykket under hjulet er ca. 0.5 bar over dæktrykket Tommelfingerregel: 0 200 400 600 800 Dæktryk (kpa)
Kraftpåvirkning 1 kg/cm 2 ~10N/cm 2 F.eks. 0.6 tons på 0.06 m 2 trædeflade Kraftpåvirkning 1 kg/cm 2 F.eks. 6 tons på 0.6 m 2 trædeflade
Kraften i et punkt i underjorden er summen af en række delkræfter Hvis trykket i trædefladen er ens, fås i en given dybde en kraft, der stiger proportionalt med trædefladens størrelse 1 kg/cm 2 Overjord Underjord
Lad os teste det! Nokian 800 (800/50R34) Nokian 560 (560/45R22.5) 6.1 tons hjullast 0.71 m 2 trædeflade Dvs 0.87 kg/cm 2 i trædefladen (1 bar dæktryk) 2.9 tons hjullast 0.33 m 2 trædeflade Dvs 0.88 kg/cm 2 i trædefladen (1.4 bar dæktryk)
kpa 0.3 0 50 100 150 200 250 800/50R34 6.1 tons, 0.71 m 2 0.87 kg/cm 2 ; 1 bar Målt tryk (stress) under hjul i marken 0.3 560/45R22.5 2.9 tons, 0.33 m 2 0.88 kg/cm 2 ; 1.4 bar 200 0.4 50 150 50 0.4 150 Dybde (m) 0.5 0.6 0.7 100 50 Dybde (m) 0.5 0.6 Dybde for 50 kpa 0.7 (0.5 bar) 0 50 100 0.8 0.8 0.9-0.4-0.2 0.0 0.2 0.4 0.9-0.2 0.0 0.2 0.4 på tværs af kørespor (m) på tværs af kørespor (m)
Afgrødeskade: Ribber og dæktryk 0-20 cm, pløjelag: Dæktryk 20-50 cm: Dæktryk og hjullast Rodvækst Regnormeaktivitet Luftskifte Afdræning af vand >50 cm: Overvejende hjullast Skader stort set permanente
Disposition o Effekter o Processer o Forebyggelse
Trafik (hjullast ~1 ton) på pløjet jord forud for vinterbyg på lerjord (22% ler, Skotland) Kerneudbytte (hkg ha -1 ) 70 60 50 40 LSD 0 1 2 3 4 5 6 Antal overkørsler Campbell et al. 1986 (Skotland); gns af 3 års forsøg
Trafik (hjullast ~1 ton) på pløjet jord forud for vinterbyg på lerjord (22% ler, Skotland) Kerneudbytte (hkg ha -1 ) 70 60 50 40 LSD Dæktryk: 0.4 bar Dæktryk: 0.9 bar Dæktrykket er afgørende for trykskader i de øvre jordlag 0 1 2 3 4 5 6 Antal overkørsler Campbell et al. 1986 (Skotland); gns af 3 års forsøg
Målt relativ deformation (-) Hvor stort tryk kan jorden klare i underjorden Målt vertikal stress (kpa) Kørsel på forårs-våd landbrugsjord skal tilrettelægges således, at 50 kpa (0.5 bar) ikke når ned under 50 cm dybde 50-50 kravet: Keller (2004)
Dybde for 50 kpa (cm) 140 120 100 80 60 40 20 0 Hvor dybt går 50 kpa trykket effekt af hjullast og dæktryk d 50 = 30 + 8*hjullast + 8*log 2 (dæktryk) 0 1 2 3 4 5 6 Dæktryk (bar) Hjullast = ~8.5 t Hjullast = ~6.1 t Hjullast = ~3.1 t Dybden for maksimal tilrådelig stress (50 kpa) øges med 8 cm for hver ton ekstra hjullast og med 8 cm for hver fordobling af dæktrykket 8-8 regelen:
d 50 - kombinationer af hjullast og dæktryk Dæktryk (bar) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Anvendt dæktryk Anbefalet dæktryk 1 2 3 4 5 6 7 8 Hjullast (ton) 50 kpa i 80 cm dybde 50 kpa i 70 cm dybde 50 kpa i 60 cm dybde 50 kpa i 50 cm dybde 50 kpa i 40 cm dybde d 50 ~ 87 cm d 50 ~ 75 cm Forårsvåd jord: hjullast max 3½ tons Større last kræver bælter
JORDVÆRN online, version I
1 Vælg - Dæktype - Hjullast - Dæktryk
2 Beregn tryk-fordeling i trædefladen mellem hjul og jord
3 Beregn tryk-fordeling jordprofilet under dækket Dybde, d 50, for 50 kpa
Nyt beslutningsstøttesystem Terranimo - vælg maskiner
Nyt beslutningsstøttesystem Terranimo - vælg jord og vandstatus
Nyt beslutningsstøttesystem Terranimo - sammenlign jordstyrke og stress fra hjul Baggrund angiver jordstyrke (gråtone/farve) Isobarer angiver stress fra hjulet (gråtone/farve)
Vigtigste budskaber o Pakning i dybden er permanent! o Beskyt overjorden: dæktrykket o Beskyt underjorden: hjullasten o Beslutningsstøtteværktøj på nettet
Tak for opmærksomheden Nogle nyttige referencer: Det gamle JORDVÆRN online ligger nu på: www.soilcompaction.dk/runjordvaernonline.asp (erstattes senere af det nye Terranimo ) DJF-rapport Markbrug-127 (Aarhus Universitet, 2006): Jordpakning DJF-rapport Markbrug 143 (Aarhus Universitet, 2009): Jordkvalitet og Jordrammedirektiv (på engelsk) DJF-rapport Markbrug 147 (Aarhus Universitet, 2010): Nedgang i vinterhvedeudbytter (på engelsk) Fællesnordisk projekt vedr. effekter af underjordspakning www.poseidon-nordic.dk