LANTBRUKSHÖGSKOLAN UPPSALA STUDER AV DE ODLADE JORDARNAS VATTENHUSHALLN NG av Paul Wiklert Del Exemplifierande, analyserande och sammanfattande text, tabeller och diagram NSTTUTONEN FÖR MARKVETENSKAP AVDELNNGEN FÖR HYDROTEKNK STENCLTRYCK NR 97 UPPSALA 1977 SBN 91-7088-645-8
LANTBRUKSHÖGSKOLAN UPPSALA STUDER AV DE ODLADE JORDARNAS VATTENHUSHALLNNG av Paul Wiklert Del Exemplifierande, analyserande och sammanfattande text, tabeller och diagram NSTTUTONEN FÖR MARKVETENSKAP AVDELNNGEN FÖR HYDROTEKNK STENCLTRYCK NR 97 UPPSALA 1977 SBN 91-7088-645-8
STUDER AV DE ODLADE JORDARNAS VATTENHUSHÄLLNNG ;V Del Paul Wiklert Exempl ifierande, analyscr"nde och sammanfat1ande text, tabel L r och diagram
NNEHÅLL nledning Undersökningarnas uppläggning och omfattning Resultatens framställning Några presentationer av resultaten Exempel på relativt detaljerad analys av resultat från enski lda provplatser Uddeholm Forstena Uppdelning av jordarna ur vattenhushål lningssynpunkt med möjl ighet i detta avseende til l bred analys av 01 ika jordartstyper. - Exempl ifieringar Textur och struktur Textur. struktur och vegetation Litteratur 2 2 4 6 6 7 9 13 14 15 43
2 NLEDNNG Genom den utveckl ing som skett av markfysikal iska och agrohydrologiska analysmetoder kan nu porösa systems funktioner, i detta fall jordarnas, med avseende på mikro- och makrostruktur, porstorleksfördelning och porsystemets kval itet, vatten- och luftrörelser, vattenbindning, dräneringsegenskaper, rotframkom ighet, vattenåtkom ighet för växten m.m., noggrannare fastläggas, närmare beskrivas och därmed bättre analyseras än tidigare. Mot bakgrunden av analysresultat över karaktären hos en bestämd jord med avseende på de nämnda funktionerna ges därmed goda möjl igheter att til l väsentl ig del förstå denna som mi ljö för 01 ika växter och därmed även erhål la förutsättningar att ur 01 ika synpunkter karakterisera en viss växt (Wiklert 1964 s. 46-75 och 1972). Tolkningen av analyser och av beskrivningar grundade på dessa samt ti llämpningen härav måste dock noggrant prövas, innan växelspelet mel lan jord, vatten och växt är möjligt att närmare diskuteras. En omfattande undersökning genomfördes under åren 1955-1960 i fält och på laboratoriet med vissa kompletteringar därefter. Fram ti 11 nu har den meteorologiska sidan breddats och förfinats varigenom tolkningsmöjl igheterna ökat. UNDERSÖKNNGARNAS UPPLÄGGNNG OCH OMFATTNNG De experimentel la mätningarna utformades så, att i första hand hållbarheten av vissa grundförestä lningar kunde prövas. Dit hör jordarnas innehål av växtti lgängl igt vatten, vissningsgränsen som en fundamental ekologisk vattenhaltsgräns, sambandet mel lan markstruktur och rotutveckl ing m.m. (Wiklert 1960, 1961, 1964). För att kunna följa vattenhaltens (w) förändring med djupet (z) och tiden (t) utfördes upprepade vattenhal tsbestämningar ned ti ett visst djup marken. Härigenom erhölls numeriska uttryck på funktionerna w f(z) vid t konstant och w = f(t) vid z = konstant. Vattenhalten bestämdes på jordprov upptagna med ett speciell t jordborr (Nääs 1956, Nääs D Odentun 1957). Det aktuella borrningsdjupet bestämdes av grundvattenytans djupläge och max;merades ti 1 200 cm. Genom att skydda provplatserna mot nederbörd med hjälp av plastskärmar (200 x 300 cm) tv i ngades grödan t i l en så l ångt gående tömn i nq som 11lÖj l i gt av det i jordprofilen enligt laboratoriebestämningen växttillgänglicjd vattnet.
3 De potentiella vattenupptagningarna skulle d:jrmed kunna belysas. Järllfijr'~','J kunde då också göras mellan vattenhal terna under och utanför skärm. ljnder de senare unde~sökningsåren täcktes vissa rutor på provplatserna med en pastduk direkt på marken. Härigenom förhindrades all avdunstning och pro! i icrn.y, dräner'ingsjämvikter och deras beroende aven mer eller mindre rörl ig qrljndvattenyta kunde studeras. - Angående skärm- och provtagningstekniken härivisd', ti 11 'vjiklert 1964 s. 47-57, varför någon närmare de:'taljbeskrivninq inte qenow föres här. Antalet provplatser var 26 och utvalda så, att ett representativt urval av 01 ika jordar, lokaler och grödor skulle erhållas. tabell l är platsernils beteckningar, hänvisningsnummer ti l kartan fig. l, lägeskoordinater enl igt ekonomiska kartan, geologisk karakterisering, jordartskarakterisering i matjord och alv angivna liksom sidohänvisningar ti 11 tabeller och diagram. på de 26 provplatserna upptogs jordprofiler till maximalt 200 cm djup, vilka omfattande analyserades för att fastlägga deras fysikal iska status. Se närmare Andersson (1954a, b, 1955a, b), Andersson & Wiklert (1959, 1970, 1972), Hallqren, Nääs F, Wiklert (1965), Håkansson (1966), Johansson (1964) och Wiklert (1962, 1964, 1970, 1972). Sådana marktysikal iska karakteriseringar av ett mycket stort antal profi ler, representerande hela Sverige, är under utar'betande i form av koncentrerad text, planscher, tabeller och diagram. Studiet av provplatsernas (profi lernasl vattenhushållning pågick under följande antal år: på LJltuna nr 1-4 och 7 i 5 år, Ultuna nr 5 1 år, Ultuna nr 3 6 år, Nontuna nr 1-2 och på Bro i 4 år. Resultaten från Gammalstorp år 1958, Gunnarstorp år 1959 samt Kloster år 1957 kan ej medtagas på grund av 01 ika missöden. Sammanlagda antalet skördeår bl ir då 86 med 7 trädesår och 13 D- l ika grödor fördelade på följande sätt: Havre 18 skördeår, korn 12, vårvete 5, blandsäd (korn+havre) 2, höstvete 13, råg 1, höstraps 4, höstrybs 2, kålrötter 2, ärter 3, vall 19, vall 70ch vall 1111 skördeår. Bestämning av vattenhalten och dess förändringar med djup och tid utfördes genom borrningar, som ovan angivits, efter följande schema: 1:8 borrning~n utfördes omedelbart efter tjällossningen eller mycket tidigt på våren; 2:cl borrningen vidtogs, då de vårsådda grödornas rotsystem just nått matillrdsdjup och för ej vårsådda grödor i anslutning ti 11 denna tidpunkt, var vid plastskärmar samtidigt utsattes; 3:e borrningen, både under och utan!,'r' sk:im. unqcfär vid tiden för begynnande axqåncj hos stråsäden och för övricja,fi~ciol' j anslutning ti 11 denna tidpunkt; 4:e borrninqen, både under och utall:iil' skärm, i samband med skörden, skärmen borttogs; 5:e borrningen sent p,'l hii..;-
4 ten nära begynnande tjälning. Beroende p~ provplatsernas geografiska läge kunde detta schema mer el ler mindre väl f6ljas. p~ Ultuna och vissa andra lätt ~tkoml iga platser utf6rdes mera intensiva studier och därmed oftare ~terkommande provtagningar (se Wiklert 1964 s. 60-64). Antalet borrningar vid de 01 ika provtagningsti l lfäl lena varierade. 1955 genomf6rdes som regel endast 2 parallellborrningar. Därefter ut- 6kades antalet ti 11 4 vid bestämningen av slutvattenhalten vid sk6rd, w f' a, och i vissa fal l även vid 6vriga provtagningsti l lfäl len. Vattenhalten beräknades på borrkärnorna i viktprocent, w 1 Genom uttagning av volymsäkra prover (profi luttagning) bestämdes bl.a. torra volymvikten, t Vid multipl ikation av viktprocenten med torra volymvikten erh61 s vattenhalten i volymprocent (w 2 = t' w 1 ) RESULTATENS FRAMSTÄLLNNG Resultaten redovisas i 3 delar i avdelningens f6r lantbrukets hydroteknik stenci serie. denna del, l :a, presenteras exempl ifierande, analyserande och sammanfattande tabeller och diagram, varvid en uppdelning av provplatserna i 5 grupper g6res mot bakgrunden av texturel och strukturell karaktär i.relation till rotframkomligheten (Wiklert 1960,1961,1972; se fig. 2). Grupperna benämnes: l. jordar med enkelkornstruktur; rotspärr; sand-mjäla (Nontuna nr 2, Älvg~rden, Lindesn~r och Uddeholm), 2. jordar med aggregatstruktur; ingen rotspärr; mellanleror-styva leror (Ultuna nr l, 2, 3, 4 och 7, Marsta, Vallby, Gunnarstorp och Lanna), 3. jordar med aggregatstruktur; rotspärr; lättleror-mellanleror (Bro, Tingvall, Apertin och Kloster), 4. jordar med aggregatstruktur; rotspärr; styva leror (Edeby, Vr~ NoTg~rden, Ryholm, Gammalstorp och Forstena) samt 5. jordar med enkel korn- el ler aggregatstruktur, varierande med djupet (Ultuna nr 5 och 6, Nontuna nr 1 och Djupeda l). 2:a delen redovisas grundmaterialet inom grupperna l och 2 ovan profi l f6r profi l med den ordningsf61jd som anges i tabel l i form av plansch, tabeller 6ver kornstorleks- och makroaggregatf6rdelningar, tabel l 6ver vissa fysikal iska data, tabel ler 6ver vattenhalter och vattenhaltsf6rändringar f6r de o l i ka unde rs6kn i ngs~ ren. dessa sena re tabe l e r ä r porvo l ymen i nf6rd i kolumn b och vattenhalterna i volymprocent el ler vattenmängderna i mm vid de f6rut omtalade 5 provtagningarna i kolumnerna c, d, e, f och g och därvid inf6rda s~som "under skärm". Vi skall d~ komma ih~g. att plastskärmen uppsattes vid 2:a och borttogs vid 4:e provtagningen, l:a och 5:e provtagningen utför-
F i g, 8. '-'" CJ Vall (Rödklöver) fr ~ T~~~: -l 1 ool-+-tl~-~ t-~-~-j 90 : -l---t-) 80 i ~,~+-~~~ 'l i ' i -lo - ----:-~._... :.-------------;-----! ' il i ~6Of~ i -,-i! --- t-- ~ LJ '" 50 1_ hj 40 30 20 10 i----, o -100 cm --t~-- -,----'~~--f' i ' j----~ ~ ~'_;! 1--- - -~/.. x,.7-. / 100.::-~.QO cm ~./ 1/4 60 1;6 90 1>1 120' T'd 1,50 1(8 l, 19 14 131 12 11l f~ 10 9 ~ 8 '" LJ, 7 6 5 4 3 2---- 1, 1C.! 1j~ J 60 1/6 9Q 1/7 120, '150 Jl? :rd '1/9
.N \.0 10. 20.- 30 40 SO 60 70 80 E 90; u.- 100, o.. ' ::J 6 110 120. -10 O Träga.. Mätt nadsprocent) s 10 20 30 40 SO 60 70 80 90 100 '... ; i :/ 1 ~;! -~- +-j-/ --f ~ l. i. i ~ibf_ i 'Sj --i--~" 1/1" ~. ''\. ;1 \\ V \ \ --j Ärter - ----. T ---- i l ' -10 O l', --L, 10~~ _.~. - ~ - '''.. -r Mfttnidsprocent) s 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20' i \ \ l \ l!.! i 30!. \ i 1--- S 2 -- f-~-- t----t-- J! ~. 401 SO: 60 70 80 E 90 u.- 100 o.. ::J 6 110 120 ~i \_. ~ ~! -.l -t \ i'" S<' '\' i ~; \ '~', V i,\-, i~-.~ : '~'''-...'" ~t\'~\~,... ~-1.0~ '~/f\. \~_ 130; 140; j'. 130, 140, 150, 160[ 170! 180' 190 Lager cm loo-sf % 100-Sj % 0-100 5 O 33 20-100 3 8 3 5 1 SO; ' 160i 170i 180! 190 1 i Lager cm o -100 100-Sf 1100-Sj % % 96 37 120-1001 88 37.0"'l". io, 200 100-200 200 100-2001 18 6 F i q. 9.
l. _._--: --- i'\. -1-- o F i ~. 10. Havre - -.--.---- -- -- -'------"_."! i! i -f- - i j - i lager loo-sf cm % 0-100 87 40 20-100 80 39 100-200 15 3 f Korn >,-- i '" ',, i, 1--- r--t-i--! i--~ättnaasproc~nt;s -10 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vårvete,'--"';---T---'--~--"1--1 'j, t i l Mättnadsproc~nf;s-r 40 50 60 70 80 90 100 ' ~-~l,-- -.,' ', :.! t '". l! 10N..._~:--+-,..;- i! 'l_ --'~,.: " l! ~ 20 8 1 E 90' u.- 100i a.. '~1101 O i 130i 1 \. \i! 1'.1, --.. j...!} 30 1\!,\S2 c--~.. : S _.+- i o lo o: 40[ /!.. \.1-:... \i. -1...-. l-- 501 \ 0~3 /0 \ 60; \, \ i;' 70 \~f ; '\ o_~_ 1201 140 1 150[ 160 1 1701! 180 1 f 190' 2001 "\ '\ i do r 1, ~!"\ ' il:'-' l o~: 0\ :'ON! :1 l"" j i i." l ; i i i' i t,'... 0 1,'--'--1\,:-10 1 ".'. j ' i. 1- ~....., ',' i '',\, l. jl~-.' '1",,:~ lager loq,-sf lo'~'-si :',,\ cm % % -- 0-100100 28 20-100 94 35 100-200 27, E 90: u -L'-'~-' - l \ j, l, 7!"t-',,-.. 101- --L L...-l-+.. -Jj-._".'-- ~l-- \, ". J i. i -~ -r-t j--,_s-i l' ~-l-+~2+--t"'-l---+--'~ lo t!..1 40L 'p' r"-t-+--t-- ----~c,- ''', j ;.! 0-! 5 1- j'l~ 1 i- t1 i--j 1 '!. -+-_.;--\:,/ '. "! --~ i oj i o. 1 70.. l -'f~----'~\- - +-f j ;_120: BOL 140 i 150! 160!, 170 1 1801, 1 : 1901 200' o~ r +_ r-:~~\ir- j''.''-l ' ~\.~. i, 1. r". i. ',"--' l. -y. r t i -J i ):,... i -~----~- -1- -... ''---l---~- r"\- -\.--1 ~~ L ) lager loo-sf loo-sj: cm % % --}---- O -100 1 04 3 9 20-100 9 6 4 o \ 100-200 27 1
..j:;- Fiq. 11. ~ Höstvete....... Höstraps-Höstrybs Vall.. TT i+l-~~.1asjr]j-rtl rl- T-R=+-Jät,LJoL,s -l 11-1--~~~--- -lltldsjroclt,l -10 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001 1-10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10Q _ -10 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -f+-+'. 1 il '... '. :...' i J' i"! l ' 'f: i,10~ ~- - - --i-,- - - 10 --+- ---, -- --L--t---:-,- l-----+-- -,- 10 -t --- ~- --r-- ---1~,,. i i 1 : '. '. - 30f ~ { i -~ --r- - --;{'-- ~~- 1 30 1,.1, 'rl " ' _ \ : - f - t'-- L++--- :- 30 ---, --t-- ~ ' ' "., 40, - t---,-:- ----- -1 -\: - --i--- -- 40 -. \, +---t----+--1j--. 40 -- \. le l '..! :. 7.. -... il 60 1.--- 1.,.1 -\--.. '--...-...--'- l'~").-: 60, i- l ---: \5 2 -. --l- 60r----1 it-~-- 170ii'\.~t-- i s. :'; i 70 \ j i \. 1- i :. i. _c_l : 70: 11- -~tl -1- -t s. li--t--- ' ;.~ ".. ' 1 -i - -+ ~~ i- 80--~-f- L --~~.<.. --~ 80 r \1' \ 1 l/il 1 ---r 80,-_, -~-' -i~r--+t' ~LL_ 1 l : j.!. l! L. S. ' s.. ;. \. 90 '.. ~ ~.~- - il 11! -- 90! +t---- - -- - ~ 1+ 9 l 1.~ 100 --- -- -~- ---f--+-i-- -.~ 100 i ~Sf i- - -- -N-t-.~ 100~ "\ 1 ~110~_+. - -: i r' 'f 10 1 i +'1 11-'- j -f.."0k---o 110!-1 ls. 120 i --- 1,\ -+"'Ji\! 1201 l 130 -+.~_.+.---i-isl- t- 3 f - - - 'N i - '-J-' -~- -:---- --'.. ----t._-;- ------'-~ - ---- 140 --4----,----{ N+-~--j~.;.-- --- 140\.1 1. -- -1- - -r - --~ - _~1401 ----t- ",, r--l": -+-f -~---f ---~ 150 - -, _+ L_.. -+-! 1 ----- 150 1 l 1 -l ~ i -: - - f 150 1-1- -- t ---+-+~~_-l----l--~-+-l 160 1 La~erilo~S--+f 1 1_'0o~~l_J\--+\- -. 16 1 - La~~r-J- 100-Sf-'101--~ l. --1- --t. 16 ol- -- 1 i~~~r-1 100-Sf cm 0% %si-:s~_!. '170 % %5 i l\ i" :1701 % 2:::1 ::: :0: :~~.. ~;. - ~_. ::1'- 2:::: ':: ::.J.\ 1.----~. ~::llt2:::,,0, i ' 1 l\., 1, 100-2001 44 3 l :L_.i_ J :2-QQL_ 1~~-=2~0~S,1 _~, L~_"'-- L~oL l 100-200
42 SAMBANDET Textur -Struktur - Rotutveckling ---Upptorkningsförlopp Enkelkornjordar Aggregerade jordar Sand Mo Mjäla Ler Alla grödor Vårsådda grödor PW-'76 Fi g. 12.
43 LTTERATUR Andersson, S., 1954a. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. V. En rationel l metod att studera och fotografera makrostrukturen marken. - Grundförbättring, 7, 35-56. - 11 _ 1954b. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. V. Markens struktur och om en metod att analysera markens makroaggregering. - Grundförbättring, 7, 114-169. 1955a. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. V. En experimentell metod. - Grundförbättring, 8, spec.nr 2. 1955b. Markfysikaliska undersökningar i odlad jord. X. Studier av några gyttjejordsprofiler i örebro län. - Grundförbättring, 8, 102-138. Andersson, S. & Wiklert, P., 1959. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. X. Studier av några markprofiler på Ultuna egendom. - Grundförbättring, 12, spec.nr 3. _ l l _ 1970. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. XX. Studier av några markprofiler i Norrland. - Grundförbättring, 23, 3-76. 1972. Markfysikal iska undersökningar i odlad jord. XX. Om de vattenhålande egenskaperna hos svenska jordarter. - Grundförbättring, 25, 53-143. Dahl, C.G., 1902. Några geologiska observationer i Klarefsdalens förmodade forna dalgång. - Geologiska Föreningens Förhandl ingar, nr 212, bd 24. Hallgren, G., Nääs, O. & Wiklert, P., 1965. Undersökningar rörande grundvattenuppdämning i blekejord på Gotland åren 1942-1961. - Grundförbättring, 18, 179-240. Håkansson,., 1966. Fysikal isk och kemisk beskrivning av markprofiler från 8 platser Uppland och Västergötland. - Medd. fr. nst. f. växtnäringslära och jordbearbetning. Lantbrukshögskolan, Uppsala 7, (stenci lerad). Johansson, W., 1964. Markfysikal isk karakteristik av sex åkerjordsprofiler. - Grundförbättring, 17,267-301. Lindström, A., 1885. Praktiskt geologiska undersökningar inom norra delen af Elfsborgs län och Dalsland.. Traktens topografi och de lösa jordlagren. - Sveriges Geologiska Undersökning. Ser. C, nr 72, 66 s. Lundqvist, J., 1957. Geokronologiska undersökningar i Värmland. - Sveriges Geologiska Undersökning. Ser. C, nr 551, 28 s. _ l _ 1958. Beskrivning till jordartskarta över Värmlands län. - Sveriges Geologiska Undersökning. Ser. C, nr 38, 228 s. Nääs, O., 1956. Jordborr för markkartering och markfysikal iska undersökningar. - Lantmannen, årg. 40, nr 18, Stockholm.
44 Nääs, O. & Odentun, E., 1957. Nytt jordborr för markfysikal iska undersökningar. - Grundförbättring, 10, 193-199. Olsen, M., 1957. Om agermarkehs vandhusholding. - Hedeselsk. forskningsv. Beretn. nr 2. Quensel, C.-E., 1944. Den teoretiska statistikens grunder. - Lund. Sandegren, R., 1939. Nedre Klarälvsdalens postglaciala utveckl ingshistoria. - Sveriges Geologiska Undersökning. Ser. C, nr 422, 38 s. Sidenbladh, E., 1870. Några ord till upplysning om bladet "Wenersborg". - Sveriges Geologiska Undersökning. Ser. Aa, nr 40, 111 s. Sundberg, Å., 1956. The river Klarälven. A study of fluvial processes. - Geografiska Annaler, hft. 2-3. Wiklert, P., 1960. Studier av rotutveckl ingen hos några nyttoväxter med särskild hänsyn till markstrukturen. - Grundförbättring, 13, 113-148. - _ - _ - _ - _ 1961. Om sambandet mellan markstruktur, rotutveckl ing och upptorkningsförlopp. - Grundförbättring, 14, 221-239. 1962. Vallen och markstrukturen. Ett jämförande markfysikal iskt studium av tre matjordsprofi ler. - Grundförbättring, 15, 15-49. 1964. Studier av vissningsgränsen. En modifierad odl ingsmetod; Texturel och strukturel l vissningsgräns; Upptagningsgräns. - Grundförbättring, 17, 1-100. 1970. Fysikaliska studier aven markprofil från Stenstugu, Gotland. - Grundförbättring, 23, 77-85. 1972. Studier av de odlade jordarnas struktur.. nledande presentation. - Grundförbättring, 25, 3-24.