Arja Nykänen

Kalkituksen vaikutusmaan vaihtuvien kalsiumin

ja magnesiuminpitoisuuksiin

Arja Nykänen

Kalkituksen vaikutus maanvaihtuvan kalsiumin ja

magnesiumin pitoisuuksiin

Effect of liming on the exchangeable calcium

and magnesium content of the soil

Maatalouden tutkimuskeskus

ISBN 951-729-505-7

ISSN 1238-9935

Copyright

Maatalouden tutkimuskeskus

Arja Nykänen

Julkaisija

Maatalouden tutkimuskeskus, 31600 Jokioinen

Jakelu ja myynti

Maatalouden tutkimuskeskus, tietopalveluyksikkö, 31600 Jokioinen

Puh. (03) 4188 7502, telekopio (03) 418 8339

Painatus

Vammalan Kirjapaino Oy, 1998

Sisäsivujen painopaperille on myönnetty pohjoismainen joutsenmerkki.

Kansimateriaali on 75-prosenttisesti uusiokuitua.

Nykänen, A.1) 1998. Kalkituksen vaikutus maan vaihtuvan kalsiumin ja magnesiumin pitoisuuksiin. Maata-louden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja A 31. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 19 p. + 1 app.ISSN 1238-9935, ISBN 951-729-505-7.

1) Maatalouden tutkimuskeskus, ekologinen tuotanto Partala, 51900 Juva,arja.nykanen@mtt.fi

Tiivistelmä

Avainsanat: maalaji, kalsiittikalkki, dolomiittikalkki, kuonakalkki, pH

Tämän kirjallisuustutkimuksen tarkoitukse-na oli selvittää kuinka eri kalkitusaineilla kal-kitseminen vaikuttaa maan vaihtuvan kal-siumin ja magnesiumin pitoisuuteen eri maa-lajeilla. Aineisto käsittää 12 eri julkaisussakuvattujen 19 kenttäkoesarjan tulokset. Ko-keita on suoritettu eri paikkakunnilla ja erimaalajeilla.

Aineisto tukee hyvin käsitystä siitä, ettäkalkin liukoisuuteen vaikuttavilla tekijöilläon suuri merkitys sen tehoon maan kalsium-ja magnesiumtilan muuttajana. Dolomiitti-kalkki kohotti maan magnesiumpitoisuutta(keskimäärin 7,8 mg/l, kun kalkkia levitettiin1 tn/ha) ja kalsiittikalkki kalsiumpitoisuutta(keskimäärin 47 mg/l, kalkkia 1 tn/ha). Kuo-nakalkit sijoittuivat maan magnesiumpitoi-suuden kohottajana kalsiittikalkin ja dolo-miittikalkin väliin. Kalsiumpitoisuuden ko-hottajana kuonakalkit olivat dolomiittikalkinluokkaa. Tässä ei ole eritelty terässulaton-kuonia masuunikuonista, joiden magne-siumpitoisuus on korkeampi.

Savimaiden kalsium- ja magnesiumtilaaon vaikea kohottaa. Eloperäisten maidenkalsiumpitoisuuden nostaminen lienee hel-pointa. Eri kalkitusaineiden keskiarvoja käyt-täen nostaa tonnin kalkitus hehtaaria kohtisavimaiden kalsiumpitoisuutta 30 mg/l, kar-keiden kivennäismaiden 42 mg/l ja elope-räisten maiden 34 mg/l. Magnesiumpitoi-suuksiin kalkkitonnilla oli seuraavanlainenvaikutus: savimailla 2,6 mg/l, karkeilla kiven-näismailla 4,3 mg/l ja eloperäisillä mailla 4,7mg/l.

Maan kalsiumpitoisuuden kohottaminen100 mg/l kalsiittikalkilla vaatii 2,1 tonninkalkituksen, dolomiittikalkilla 3,6 tonnin kal-kituksen ja kuonakalkeilla 4,8 tonnin kal-kituksen hehtaaria kohti. Magnesiumin koh-dalla vastaava luku dolomiittikalkilla on 12,8tonnia hehtaarille. Muilla kalkitusaineilla eimaan magnesiumlukuja kannata lähteä ko-hottamaan. Kalsiittikalkilla on jopa taipu-musta vähentää maan vaihtuvan magne-siumin pitoisuutta.

3

Nykänen, A.1) 1998. Effect of liming on the exchangeable calcium and magnesium content of the soil.Publications of Agricultural Research Centre of Finland. Serie A 31. Jokioinen: Agricultural Research Centreof Finland. 19 p. + 1 app. ISSN 1238-9935, ISBN 951-729-505-7.

1) Agricultural Research Centre of Finland, Ecological Production Partala, 51900 Juva. arja.nykanen@mtt.fi

Abstract

Key words: soil type, calsite lime, dolomite lime, slag lime, pH

The study examines the effects of limingwith different substances on the content ofexchangeable calsium and magnesium ondifferent soil types. Data were collectedfrom 12 publications reporting of 19 fieldexperiments conducted in different parts ofthe country.

The data confirm the impression thatfactors affecting the solubility of lime makean important contribution to its ability tochange the calcium and magnesium contentof soil. The differences between limes werestriking: dolomite lime raised the magnesiumcontent of soil by about 7.8 mg/l per limetonne and calcite lime the calcium content ofsoil by about 47 mg/l per lime tonne. Slaglimes (which include both steel smelting andblast furnace slags) came between calcite anddolomite limes in raising the magnesiumcontent, and were at the same level as dolo-mite lime in raising the calcium content ofthe soil.

The results show that it is difficult toincrease the calcium and magnesium contentof soil, irrespective of the soil type. It iseasiest to increase the calcium content oforganic soils. The following figures are aver-ages for different lime types. Liming with1 t of lime raised the calcium content of claysoils by 30 mg/l, of coarse mineral soils by42 mg/l and of organic soils by 34 mg/l; itraised the magnesium content of clay soilsby 2.6 mg/l, of coarse mineral soils by 4.3mg/l and of organic soils by 4.7 mg/l.

Increasing the calcium content of soil by100 mg/l takes 2.1 tn/ha of calcite lime, 3.6tn/ha of dolomite lime and 4.8 tn/ha of slaglime. Increasing the magnesium content ofsoil correspondingly takes 12.8 tn/ha ofdolomite lime; it is useless to attempt to raisethe magnesium content with other limetypes. Calcite lime even has a tendency toreduce the content of exchangeable magne-sium in soil.

4

Sisällys

Tiivistelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 Johdanto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 Aineisto ja menetelmät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1 Tutkimuksessa käytetyt koeaineistot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 Tulosten käsittely . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 Tulokset ja niiden tarkastelu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1 Kalkin liukoisuuden merkitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.1.1 Karkeusaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1.2 Lähtö-pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2 Kalkkilajin merkitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.3 Maalajin merkitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.4 Viljavuusluokan merkitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.4.1 Alkupitoisuus eli maan ravinnetila ennen kalkitusta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.4.2 Lähtötilanteen vaikutus maan Ca/Mg -suhteeseen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.5 Maan Ca- ja Mg- pitoisuuden nostaminen kalkituksen avulla seuraavaanviljavuusluokkaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4 Yhteenveto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Kirjallisuus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Liite

5

1 Johdanto

Suomessa on tutkittu kalkituksen vaikutuk-sia viljelymaihin jo 1920-luvulta lähtien.Aluksi tarkasteltiin sadon määrän muutok-sia, mutta vähitellen alettiin kiinnittää huo-miota myös maaperässä tapahtuviin muu-toksiin, erityisesti maan happamuudenmuuttumiseen kalkituksen seurauksena.Maasta on mitattu myös eri ravinteiden pi-toisuuksia, mutta niistä ei aikaisemmin oletehty yhteenvetoa.

Tämän 12 kotimaiseen julkaisuun perus-tuvan kirjallisuustutkimuksen tarkoituksenaoli selvittää millainen vaikutus kalkitusaineil-la voi olla maan kalsium- ja magnesiumpi-toisuuksiin. Koetulosten pohjalta arvioitiinkalkituksen vaikutusta maan vaihtuvan kal-siumin ja magnesiumin pitoisuuksiin.

Aikaisempien tutkimusten perusteellakalkkien tehoon maan kalsium- ja magne-siumpitoisuuden muuttajina olisi mahdollis-ta vaikuttaa mm. kalkin raekokoa pienen-tämällä (Jaakkola 1979, Jaakkola & Jokinen1980) sekä kalkkilajin valinnalla (Hakkola1982). Myöskin maalajilla ja maan alkupe-räisellä happamuusasteella eli lähtö-pH:llaon vaikutusta (Jokinen 1991).

2 Aineisto ja menetelmät

Tutkimuksessa tarkastellaan 12 eri julkai-sussa esitettyjen 19 eri kalkituskoesarjantuloksia. Kenttäkokeissa ovat mukanaedustavasti eri maalajit ja kalkitusaineet.Kokeita on myöskin järjestetty eri puolillaSuomea, jolloin ilmasto-olojen vaikutus onsaatu mukaan. Näiden koetulosten poh-jalta on arvioitu kalkituksen vaikutustamaan vaihtuvan kalsiumin ja magnesiuminpitoisuuksiin.

2.1 Tutkimuksessakäytetyt koeaineistot

Jokisen (1978) kokeessa verrattiin kalkkiki-vijauhetta ja dolomiittikalkkia hietamaalla.Kaksivuotisessa kokeessa koekasveina olivatohra ja nurmi. Jaakkola (1979) julkaisi tu-lokset koesarjasta, jossa vertailtiin kalkkiki-vijauhetta, dolomiittikalkkia ja masuunikuo-naa. Koealueet sijaitsivat Tikkurilassa (hie-tasavimaa), Ylistarossa (hieno hieta) ja Toh-majärvellä (saraturve). Viljelykasveina olivatkevätviljat ja nurmi. Koe oli 3-vuotinen.

Hakkola (1984) julkaisi kuonakalkitusko-keiden tuloksia vuosilta 1978–83. Koesarjattoteutettiin Pohjois-Pohjanmaan tutkimus-asemalla tai sen lähiympäristössä, maalajeinaolivat saraturve sekä hietamaat. Tässä tar-kastelussa on käytetty seuraavien tutkimus-ten tuloksia: kuonakalkituskoe 1977–82,kuonakalkkien käyttömääräkoe 1978–82,paikalliskokeet kuonakalkeilla sekä nurmentalvikalkituskoe 1980–83.

Jaakkola et al. (1985a ja b) tutkivat te-rästeollisuuden kuonia sekä Siilinjärven kalk-kia kalkitusaineina. Kuonakalkituskokeet si-sälsivät kolme koesarjaa, jotka oli sijoitettueri puolille Suomea: Toholampi (hieno hie-ta), Ruukki (saraturve), Vaala (saraturve),Ylistaro (hiesu) ja Mietoinen (liejusavi). Ko-keissa verrattiin dolomiittikalkkia, masuuni-kuonaa ja terässulaton kuonaa. Kuonat oli-vat eri karkeusasteisia. Siilinjärven kalkkiko-keissa verrattiin puolestaan dolomiittikalkkiaja Siilinjärven kalkin eri hienousasteita.Koealueet olivat Maaningalla (multamaa),Ruukissa (multamaa), Vaalassa (saraturve)ja Tohmajärvellä (saraturve). Kokeet olivat5-vuotisia ja koekasveina oli kevätviljoja sekänurmea. Kokeissa käytettiin kahta lannoi-tustasoa, joista korkeampi on otettu tässähuomioon. Se vastaa paremmin nykyistä lan-noitustasoa. Hienousasteista otettiin huomi-oon hienompi aines, koska se vastaa myösnykyisiä kalkitusaineille asetettuja vaatimuk-sia.

6

Vuorinen (1986) kokosi kalkituskokei-den tuloksia Kainuun tutkimusasemalta.Maalajina oli saraturve. Julkaisusta poimittiinvain yksi koe, joka käsitteli kalkkikivijauheenja dolomiittikalkin karkeusastetta. Koe oli4-vuotinen ja koekasvina oli ohra. Tarkas-teluun otettiin mukaan vain hienomman kar-keusasteen tulokset.

Känkänen et al. (1989) tutkivat levitys-ajankohdan vaikutusta kalkin tehoon. Kol-mesta koesarjasta oli poimittavissa maan vil-javuuslukuja tätä tutkimusta varten. Koealu-eet olivat Etelä-Pohjanmaalla (hieno hieta),Kainuussa (saraturve) ja Karjalassa (saratur-ve). Kalkitusaineena oli dolomiittikalkki jakoekasveina nurmi, ohra ja ruis. Ohrako-keista valittiin talvikalkituksen ja nurmeltasekä rukiilta syyslevityksen tulokset, koskatutkijat päätyivät suosittelemaan näitä aikoja.

Puurunen (1989) julkaisi tuhkakokeen,jossa oli mukana myös kalkkikivijauhe. Vil-jelykasvina oli 2-vuotinen nurmi ja lannoi-tuksessa oli kaksi tasoa, joista tähän tutki-mukseen on otettu keskiarvot.

Kemppainen et al. (1993) julkaisivat kah-den koesarjan tulokset: kalkitustarvekokeenja kalkkimääräkokeen. Kalkitustarvekokeetsisälsivät 28 kaksivuotista koetta eri puolillaSuomea erilaisilla maalajeilla. Kalkitusainei-na kalkkikivijauhe ja dolomiittikalkki sekäkoekasvina ohra. Kalkkimääräkokeet puo-lestaan käsittivät 16 eri koetta. Kalkitusaineetolivat samat, mutta koekasvina oli eräissäkokeissa ohran lisäksi myös apila-timotei-nurmea.

Tähän tutkimukseen on poimittu Saa-relalta kalsiittikalkin käyttöön liittyviä tulok-sia kolmesta kokeesta. Ensimmäinen on fos-forilannoituksen porraskoe, jossa oli kalkitusmukana (Saarela & Elonen 1982). Toisessakokeessa vertailtiin erilaisia tuhkia ja kalsiit-tikalkkia (Saarela 1991, 1994). Kolmannessakokeessa verrattiin kahta maalajia (savi, hie-ta) kalsiittikalkkia käytettäessä (Saarela1988).

2.2 Tulosten käsittely

Aineisto on tarkasteluissa jaettu maalaji- javiljavuusluokkiin Viljavuuspalvelu Oy:n(Viljavuuspalvelu 1993) suositusten mukaanja havainnoista on laskettu keskiarvoja eri-laisten ryhmittelyjen mukaisesti. Kalsiittikal-keissa on mukana ainoastaan 'puhdas' kalk-kikivijauhe. Dolomiittikalkit 1 ja 2 on yh-distetty samaan ryhmään, koska lähdeaineis-tosta ei aina selvinnyt kummasta kalkista olikysymys. Joissakin tapauksissa on tosin tar-kasteltu molempia kalkkeja erikseen vertai-lun vuoksi. Samoin kuonakalkit terässulatonkuona ja masuunikuona on yhdistetty sa-maan ryhmään aineiston pienuuden vuoksi.Myös näitä kalkkeja on tietyissä tapauksissatarkasteltu erikseen.

Aineistolle ei tehty tilastollista analyysiäsen suuren hajanaisuuden vuoksi. Tulostenluotettavuutta tarkasteltiin havaintojen luku-määrän ja hajonnan avulla.

3 Tulokset ja

niiden tarkastelu

3.1 Kalkin liukoisuuden merkitys

3.1.1 Karkeusaste

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan vain ly-hyesti kalkin karkeusasteen vaikutusta, koskakalkitusaineille on nykyään määrätty tietythienousastevaatimukset. Niiden mukaan vä-hintään 98 % kalkitusaineesta täytyy läpäistäseula, jonka aukon sivu on 2,0 mm ja vä-hintään 50 % täytyy läpäistä 0,15 mm seula(Heinänen 1991). Nämä vaatimukset ovatsamat kaikille kalkitusaineille. Jaakkolan &Jokisen (1980) kokeet osoittivat kalkin vai-kutusnopeuden riippuvuuden hienousas-

7

Sivu hyvä tulostettaessa

3.1.2 Lähtö-pH

Tässä tarkastelussa havainnot on luokiteltupH:n mukaisiin viljavuusluokkiin maalajeit-tain. Kuvasta 2 nähdään, että kalsiittikalkinteho maan kalsiumpitoisuuden nostajanalaskee maan lähtö-pH:n noustessa. Poikke-uksen muodostaa luokka 'huono', joka onsamalla tasolla kuin luokka 'tyydyttävä'. Luo-kan 'huono' tulos perustuu kuitenkin vainkahteen havaintoon, joten luotettavuus onheikko. Muissa luokissa havaintoja on 5–16.Dolomiittikalkin liukoisuuteen ei lähtö-pH:lla näytä olevan suurta merkitystä. Myös-kään kuonakalkilla ei lähtö-pH:n taso näytävaikuttavan. Kuonakalkin pH-luokkien 'tyy-dyttävä' ja 'hyvä' tulokset perustuvat vainyhteen havaintoon/luokka, joten näidenluokkien tulosta ei voida yleistää.

Taulukon 1 luvuista on nähtävissä, etteilähtö-pH:lla näytä olevan mitään systemaat-tista vaikutusta maan kalsiumpitoisuuteeneri maalajeilla, vaikka havaintoja on kaikillamaalajeilla 4–20.

Selitys kalsiittikalkin tehon heikkenemi-seen lienee siinä, että pH vaikuttaa voimak-kaammin sen liukenemiseen kuin esimerkik-si dolomiittikalkin, koska kalsiittikalkki on

helppoliukoisempaa. Jokisen (1991) mukaandolomiittikalkin liukoisuus heikkenee maanpH:n noustessa yli 6,5:n. Tässä tutkimuk-sessa maan lähtö-pH ei ylittänyt 6,5:ttä, jotendolomiittikalkin tehon heikkeneminen ei voinäkyä näissä tuloksissa.

Magnesiumpitoisuuden kohdalla (Kuva3) dolomiittikalkin teho laskee maan läh-tö-pH:n noustessa. Tulokset lienevät suh-teellisen luotettavia, sillä havaintoja on5–19/pH-luokka. Kalsiittikalkin vaikutusheikkenee luokkaan 'välttävä' asti ja alkaasen jälkeen taas kohota. Kuonakalkin tehoonei maan lähtö-pH:lla ole vaikutusta. Näis-säkin tuloksissa on kahdessa viimeisessä luo-kassa vain yksi havainto/pH-luokka.

Luokassa 'huono' dolomiittikalkin tehooli 27 % maksimitehosta, kun taas luokassa'hyvä' se oli 14 %, joten lasku oli 13 %-yksikköä 1,2 pH-yksikön nousua kohden.Jokisen (1991) mukaan kalsiittikalkilla kal-kittaessa maan pH:n ollessa yli 6,5 maanvaihtuvan magnesiumin pitoisuus laskee.Neutraaleissa olosuhteissa osa helppoliukoi-sesta magnesiumista muuttuu vaikealiukoi-seen muotoon muodostaessaan alumiininkanssa vaikealiukoisia yhdisteitä. Tässä tut-kimuksessa tämä piste saavutettiin jo luo-

Taulukko 1. Kalkkitonnin (1tn/ha) aiheuttama muutos maan vaihtuvan kalsiumin pitoisuuteen (mg/l).(SA=savimaat, KK=karkeat kivennäismaat, EL=eloperäiset maat, C=kalsiittikalkki, D=dolomiittikalkki,K=kuonakalkit.) Luokitus pH:n mukaan (Liite 1).Table 1. The effect of 1 tn of lime on the exchangeable calcium content of soil (mg/l). (SA=claysoils, KK=coarse mineral soils, EL=organic soils, C=calcite lime, D=dolomite lime, K=slag lime.) Clas-sification according to pH value (App. 1).

Maalaji, kalkitus/pH Huono Huononl. Välttävä Tyydytt. Hyvä kaSoil type, liming/pH Poor Fairly

poorFair Satisfactory Good mean

SA, C 32 47 50 39 42SA, D 40 28 20 23 28SA, K 14 24 19SA, ka, mean 40 25 30 37 39 30KK, C 67 92 61 33 24 55KK, D 27 41 25 44 27 33KK, K 33 24 37 55 37KK, ka, mean 42 52 41 39 35 42EL, C 10 64 59 44EL, D 21 27 28 15 23EL, K 22 41 35 34EL, ka, mean 18 44 41 25 34

9

Sivu hyvä tulostettaessa

kalsiumia noin 20 %, jolloin sen teho olisi32 %. Kuonakalkeista terässulaton kuonasisältää kalsiumia noin 35 % ja masuuni-kuona 25 %. Tällöin, jos kuonakalkit ero-tellaan tulee terässulaton kuonan tehoksi20 % ja masuunikuonan 28 % maksimi-tehostaan. Jos kuonakalkkien keskimääräi-seksi magnesiumpitoisuudeksi otetaan 30 %,olisi kuonakalkkien keskimääräinen teho 23%.

Maan magnesiumpitoisuutta kohottaaerityisesti dolomiittikalkki (Kuva 3). Kuo-nakalkin pylväät ovat myös pääpiirteissäänkalsiittikalkin yläpuolella. Tämä johtuneeosittain siitä, että masuunikuona, joka si-sältää enemmän magnesiumia kuin muutkuonat, on kuonakalkkien luvuissa mukana.Tutkimukset osoittavat myös, että kalsiit-tikalkilla on taipumusta jopa laskea maanvaihtuvan magnesiumin määrää. Taulukon2 luvuista laskettuna 1 tn kalsiittikalkkia/hakohottaa maan magnesiumpitoisuutta 1,0mg/l, sama määrä dolomiittikalkkia 7,8mg/l ja kuonakalkkeja 2,4 mg/l. Dolomiit-tikalkilla tämä on 21 % maksimitehosta, jokaon 37 mg/l 8,5 % magnesiumpitoisuudella.Jos erotellaan dolomiittikalkki 1 ja 2 toi-

sistaan, tulee molempien tehoksi 23 % mak-simitehosta.

3.3 Maalajin merkitys

Kalsiittikalkilla kalkittaessa eloperäisten mai-den kalsiumpitoisuus nousee eniten (Kuva4). Savimaiden kalsiumpitoisuuden kohot-taminen puolestaan on vaikeinta. Dolomiit-tikalkkia käytettäessä nousee karkeiden ki-vennäismaiden kalsiumpitoisuus kaikkeineniten, eloperäisten maiden vähiten. Erottosin ovat hyvin pienet. Kuonakalkeilla jär-jestys on vastaava kuin kalsiittikalkeilla. Tau-lukosta 1 laskettujen keskiarvojen perusteellasavimailla yhden tonnin kalkitus/ha aihe-uttaa 30 mg/l nousun, karkeilla kivennäis-mailla 42 mg/l nousun ja eloperäisillä mailla34 mg/l nousun. Näissä luvuissa siis eri kalk-kilajeja ei ole eritelty.

Savi- ja karkeiden kivennäismaiden mag-nesiumpitoisuutta on lähes mahdotonta ko-hottaa kalsiittikalkin avulla (Kuva 5). Elo-peräisillä mailla vaikutus on ollut voimak-kaampi. Myös dolomiittikalkkia käytettäessäeloperäisten maiden magnesiumpitoisuus

Taulukko 2. Kalkkitonnin (1 tn/ha) aiheuttama muutos maan vaihtuvan magnesiumin pitoisuuteen (mg/l).(SA=savimaat, KK=karkeat kivennäismaat, EL=eloperäiset maat, C=kalsiittikalkki, D=dolomiittikalkki,K=kuonakalkit). Luokitus pH:n mukaan (Liite 1).Table 2. The effect of 1 tn of lime on the exchangeable magnesium content of soil (mg/l). (SA=claysoils, KK=coarse mineral soils, EL=organic soils, C=calcite lime, D=dolomite lime, K=slag lime.) Clas-sification after pH-value (App. 1).

Maalaji, kalkitus/pH Huono Huononl. Välttävä Tyydytt. Hyvä kaSoil type, liming/pH Poor Fairly

poorFair Satisfactory Good mean

SA, C 0,1 –1,7 1,0 2,2 0,4SA, D 8,2 8,9 4,2 7,6 7,2SA, K 0,3 0,0 0,2SA, ka, mean 8,2 3,1 0,8 4,3 2,2 2,6KK, C 0,0 0,6 0,1 2,6 0,8KK, D 9,1 9,8 7,5 3,8 4,9 7,0KK, K 2,3 4,0 11,0 5,2KK, ka, mean 4,2 6,1 4,0 2,0 6,2 4,3EL, C 4,5 1,8 2,9 3,1EL, D 13,1 7,8 7,8 7,5 9,1EL, K 3,8 3,3 –1,0 1,0 1,8EL, ka, mean 7,1 4,3 3,2 4,3 4,7

11

Sivu hyvä tulostettaessa

Sivu hyvä tulostettaessa

Sivu hyvä tulostettaessa

Sivu hyvä tulostettaessa

3.5 Maan Ca- ja Mg- pitoisuudennostaminen kalkituksen avullaseuraavaan viljavuusluokkaan

Taulukoihin 5 ja 6 on laskettu eri maalajeille

niiden kalkitustarve eri kalkitusaineita käyt-

täen, kun halutaan nostaa maan kalsiumin ja

magnesiumin viljavuuslukuja 100 mg/l. Lu-

vut on saatu laskemalla keskiarvot koko ai-

neistosta sen jälkeen, kun se on luokiteltu

maalajin ja kalkitusaineen mukaan. Taulu-

koissa 7 ja 8 puolestaan on laskettu taulukoi-

den 5 ja 6 osoittamilla arvoilla kalkkimäärät,

jotka tarvittaisiin korottamaan maan vilja-

vuuslukuja yhden kokonaisen viljavuusluo-

kan verran. Suluissa on aineistosta poimitut

havaitut arvot. Kalsiumin osalta laskennalli-

set koko aineiston keskiarvot näyttävät nou-

dattavan suhteellisen hyvin havaittuja luku-

ja. Magnesiumluvuissa aiheuttaa suurta häi-

riötä kalsiittikalkin negatiivinen vaikutus

maan magnesiumlukuihin. Tästä syystä vain

dolomiittikalkin lukuja voidaan pitää käyttö-

kelpoisina.

Taulukoista 5 ja 6 havaitaan, että do-lomiittikalkin vaikutus maan kalsium- jamagnesiumlukuihin on lähes sama kaikillamaalajeilla. Sen sijaan kalsiitti- ja kuonakalk-keja käytettäessä maalajilla on merkitystä.

4 Yhteenveto

Aikaisempien tutkimusten perusteella kalk-

kien tehoon maan kalsium- ja magnesiumpi-

toisuuden muuttajina olisi mahdollista vai-

kuttaa mm. kalkin raekokoa pienentämällä

(Jaakkola 1979, Jaakkola & Jokinen 1980)

sekä kalkkilajin valinnalla (Hakkola 1982).

Myös maalajilla (Jokinen 1991) ja maan alku-

peräisellä happamuusasteella (ns. lähtö-pH,

Jokinen 1991) on vaikutusta. Tämän kirjalli-

suustutkimuksen aineisto tukee näitä käsi-

tyksiä hyvin.

Tutkimus osoittaa, kuinka eri kalkitus-aineilla on mahdollista saada nostetuksimaan kalsium- ja magnesiumpitoisuudetseuraavaan viljavuusluokkaan eri maalajeilla.Aineisto tukee hyvin käsitystä siitä, että kal-kin liukoisuuteen vaikuttavilla tekijöillä onsuuri merkitys sen tehoon maan kalsium-ja magnesiumtilan muuttajana. Lähtö-pH:nnoustessa kalsiittikalkin teho kasvaa maankalsiumpitoisuuden kohottajana, samoinkasvaa dolomiittikalkin teho maan magne-siumpitoisuuden kohottajana.

Eri kalkkilajien vaikutus tuli aineistossaselvästi esille: dolomiittikalkki kohotti maanmagnesiumpitoisuutta (keskimäärin 7,8mg/l, kun kalkkia käytetään 1 tn/ha) ja kal-

Taulukko 4. Maan alkuperäisen magnesiumviljavuusluokan vaikutus kalkituksen aiheuttamaan Ca/Mg-suhteen muutokseen kalkkitonnia (1 tn/ha) kohti. (SA=savimaat, KK= kark. kivennäismaat, EL=eloperäisetmaat, C=kalsiittikalkki, D=dolomiittikalkki, K=kuonakalkki, luokitus liitteessä 1).Table 4. The effect of the original classification of the magnesium content of soil on the Ca/Mg ratioachieved with liming with 1 tn of lime. (SA=clay soils, KK=coarse mineral soils, EL=organic soils, C=calcitelime, D=dolomite lime, K=slag lime, classification in App.1).

Ca/Mg-viljavuusluokkamaalaji ja kalkki

SA,C SA, D SA, K KK, C KK, D KK, K EL, C EL, D EL, K

Ca/Mg contentclassification/soil type and lime

Huono, Poor 0,26 –0,55 1,68 –0,13 0,06Huononl., Fairly poor 0,22 –0,15 0,34 –0,31 0,19 –0,55 –0,87Välttävä, Fair 0,36 0,02 0,12 0,15 –0,02 0,03 –0,54 0,12Tyydytt., Satisfactory 0,24 0,05 0,21 –0,03 0,1 0,14 –0,04 0,02Hyvä, Good 0,08 0,29 –0,05 –0,01 –0,06 0,06

16

siittikalkki kalsiumpitoisuutta (keskimäärin47 mg/l kalkkia 1 tn/ha). Kalsiumin tai mag-nesiumin viljavuusluokilla eli maan alkupi-toisuuksilla ei ole merkittävää vaikutusta, jo-ten maan viljavuutta lähtötilanteessa eiyleensä tarvitse huomioida.

Savimaiden kalsium- ja magnesiumtilaaon vaikea kohottaa. Eloperäisten maidenkalsiumpitoisuuden nostaminen on helpoin-ta. Tonnin kalkituksella hehtaaria kohti(kaikkien kalkitusaineiden keskiarvona) sa-vimaiden kalsiumpitoisuus nousi 30 mg/l,karkeiden kivennäismaiden 42 mg/l ja elo-peräisten maiden 34 mg/l. Magnesiumpi-toisuuksiin kalkkitonnilla/ha oli seuraavan-lainen vaikutus: savimailla 2,6 mg/l, karkeillakivennäismailla 4,3 mg/l ja eloperäisillä mail-la 4,7 mg/l.

Maan kalsiumpitoisuuden kohottaminen100 mg/l vaatii kalsiittikalkilla 2,1 tonninkalkituksen, dolomiittikalkilla 3,6 tonnin kal-kituksen ja kuonakalkeilla 4,8 tonnin kal-kituksen hehtaaria kohti. Magnesiumin koh-

dalla vastaava luku dolomiittikalkilla on 12,8tonnia hehtaarille. Muilla kalkitusaineilla eimaan magnesiumlukuja kannata lähteä ko-hottamaan. Kalsiittikalkilla on jopa taipu-musta vähentää maan vaihtuvan magne-siumin pitoisuutta. Lukujen avulla voi laskea,kuinka paljon mitäkin kalkkia tarvitaan ko-hottamaan maan kalsium- tai magnesiumlu-vut seuraavaan viljavuusluokkaan.

Lukuja voidaan kuitenkin pitää vainsuuntaa-antavina, sillä havainnot on poimit-tu monesta eri koesarjasta, joissa on tutkittueri asioita. Hajontaa aiheuttavia muuttujiaovat mm. erilainen lannoitus, kokeiden kes-toaika, viljelytoimenpiteet jne. Havainnot onkerätty 15 vuoden ajalta, jolloin viljelytek-niikassakin on tapahtunut muutoksia. Kal-kituksen vaikutus ravinteisiin riippuu myösmm. maan redox-olosuhteista, ionikomplek-sien muodostuksesta, humifioitumisproses-sin vaiheista ja mikrobiaktiivisuudesta(Wiklander 1960). Maalajeille ei oltu tehtylajiteanalyysejä, joten myöskään savespitoi-

Taulukko 5. Kalkkimäärä (tn/ha), joka tarvitaan nostamaan maan kalsiumpitoisuutta100 mg/l.Table 5. The amount of lime (tn/ha) needed to raise the calcium content of soil by100 mg/l.

Kalkki/maalaji Savimaat Kiv. maat Elop. maat KeskiarvoLime/soil type Clay soils Mineral soils Organic soils Mean

C 2,3 2,0 1,8 2,1D 3,8 3,2 3,9 3,6K 7,1 2,8 3,3 4,8Ka, Mean 4,4 2,6 3,0

Taulukko 6. Kalkkimäärä (tn/ha), joka tarvitaan nostamaan maan magnesiumpitoisuutta100 mg/l.Table 6. The amount of lime (tn/ha) needed to raise the magnesium content of soilby 100 mg/l.

Kalkki/maalaji Savimaat Kiv. maat Elop. maat KeskiarvoLime/soil type Clay soils Mineral soils Organic soils Mean

C – – 39,6 –D 13,8 13,0 11,2 12,8K – 27,0 30,3 29,0Ka, Mean 13,8 20,0 27,0

17

suuden ja multavuuden vaikutusta ei voituottaa huomioon.

Kalkituksen avulla on mahdollista nos-taa maan kalsiumpitoisuutta lähinnä kalsiit-tikalkilla, koska muilla kalkitusaineilla ker-ta-annoksen suuruus nousee yli 10 tonnin,jota pidetään suurimpana mahdollisena ker-ta-annoksena. Magnesiumpitoisuutta kan-nattaa kohottaa vain dolomiittikalkilla.

KiitoksetHaluan esittää parhaimmat kiitokseni Kalki-

tusyhdistykselle, joka rahoitti tutkimuksen.

Olen kiitollinen myös MMT Into Saarelalle

avusta ja rakentavasta palautteesta.

Taulukko 7. Kalkkimäärä (tn/ha), jolla maan vaihtuvan kalsiumin pitoisuus voidaan nostaa seuraavaanviljavuusluokkaan. (SA=savimaat, KK=karkeat kivennäismaat, EL=eloperäiset maat, C=kalsiittikalkki, D=do-lomiittikalkki, K=kuonakalkit, luokitus liitteessä 1).Table 7. The amount of lime (tn/ha) needed to raise the calcium content of soil into the next Caclass. (SA=clay soils, KK=coarse mineral soils, EL=organic soils, C=calcite lime, D=dolomite lime, K=slaglime, classification in App.1).

Ca-viljavuusluokka Huono Huononl. Välttävä Tyydyttävä Hyvä Korkea/maalaji, kalkki Poor Fairly poor Fair Satisfactory Good HighCa class/soil type, lime

SA, C 12 12 12 14 23 46SA, D 19 19 19 23 38 71SA, K 36 36 36 43 71 143KK, C 8 8 12 12 12 28KK, D 13 13 19 19 19 45KK, K 11 11 17 17 17 39EL, C 7 7 11 18 18 36EL,D 16 16 23 39 39 78EL, K 13 13 20 33 33 66

Taulukko 8. Kalkkimäärä (tn/ha), jolla maan vaihtuvan magnesiumin pitoisuus voidaan nostaa seuraavaanviljavuusluokkaan. (SA=savimaat, KK=karkeat kivennäismaat, EL=eloperäiset maat, C=kalsiittikalkki, D=do-lomiittikalkki, K=kuonakalkit, luokitus liitteessä 1).Table 8. The amount of lime (tn/ha) needed to raise the magnesium content of soil into the nextMg class. (SA=clay soils, KK=coarse mineral soils, EL=organic soils, C=calcite lime, D=dolomite lime,K=slag lime, classification in App.1).

Mg-viljavuusluokka/ Huono Huononl. Välttävä Tyydyttävä Hyvämaalaji, kalkki Poor Fairly poor Fair Satisfactory GoodMg class/soil type, lime

SA, C – – – – –SA, D 7 7 7 28 28SA, K – – – – –KK, C – – – – –KK, D 4 4 5 10 26KK, K 8 8 11 22 54EL, C 8 8 11 22 54EL, D 3 3 5 9 23EL, K 9 9 12 25 62

18

Kirjallisuus

Hakkola, H. 1982. Kuonat kalkitusaineina.Käytännön maamies 1: 42–43.

– 1984. Kuonakalkituskokeiden tuloksia 1978-83.Maatalouden tutkimuskeskus, Tiedote 10/84.Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 42 p.

Heinänen, E. 1991. Kalkitusaineiden laatu-vaatimukset. Kalkitusopas. Tieto tuottamaan 55:63–65.

Jaakkola, A. 1979. Kalkkikivijauheen, dolo-miittikalkin ja masuunikuonan vertailu. Maa-talouden tutkimuskeskus, Tiedote 10/79.Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus, 18 p.

– 1985. Kalkitusaineissa on valinnanvaraa.Kylvösiemen 5: 9–10.

– 1988. Kuonilla ylimääräistä kasvunlisää. Pellervo5: 55.

–, Ettala, E., Hakkola, H., Heikkilä, R. & VuorinenM. 1985a. Siilinjärven kalkki kalkitusaineena.Maatalouden tutkimuskeskus, Tiedote 11/85.Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 53 p.

–, Hakkola, H., Hiivola, S.-L., Järvi, A.,Köyl i järvi , J . & Vuorinen, M. 1985b.Terästeoll isuuden kuonat kalkitusaineina.Maatalouden tutkimuskeskus, Tiedote 10/85.Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 44 p.

– & Jokinen, R. 1980. Comparison of fine andcoarse limestones in pot and field experiments.Annales Agriculturae Fenniae 19: 108–124.

Jokinen, R. 1978. Dolomiittikalkki magnesi-umlannoit teena. Koetoiminta ja käytäntö8(29.8.1978):32.

– 1982. Effect of liming on the value of magnesiumsulphate and two dolomitic limestones asmagnesium sources for ryegrass. Journal of theScientific Agricultural Society of Finland. 54:77–88.

– 1991. Magnesiumlannoitus kalkitsemalla.Kalkitusopas. Tieto tuottamaan 55: 25–30.

Kaila, A. 1971. Effective cation-exchange capacityin Finnish mineral soils. Journal of the ScientificAgricultural Society of Finland. 43: 178–186.

– 1974. Effect of liming on basic exchangeablecations of soil. Journal of the Scientific Agricultural

Society of Finland. 46: 167–174.

Kemppainen, E., Jaakkola, A. & Elonen, P. 1993.Peltomaiden kalkitustarve ja kalkituksen vaikutusvi l jan sekä nurmen satoon. Maataloudentutkimuskeskus, Tiedote 15/1993. Jokioinen:Maatalouden tutkimuskeskus. 44p.

Korkman. J. 1991. Kalkitustarve ja sen mit-taaminen. Kalkitusopas. Tieto tuottamaan 55:31–33.

Känkänen H., Hiivola, S.-L. & Heikkilä, R. 1989.Kalkitusajankohdan vaikutus kalkituksen tehoon.Maatalouden tutkimuskeskus, Tiedote 16/89.Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 39 p.

Pietilä, A. & Jokinen, R. 1988. Ensin kuntoonravinnepitoisuudet. Pellervo 5: 52–53.

Puurunen, T. 1989. Selvitys Kuopion kaupunginlämpövoimalan turvetuhkan vaikutuksista pelto-maiden viljavuuslukuihin ja eräisiin raskas-metallipitoisuuksiin. Kuopion läänin maata-louskeskus. 19 p.

Saarela, I. 1988. Kalkitus ja ravinteiden saanti.Hivenet herkkiä pH:lle. Käytännön Maamies 6:20–23.

– 1991. Wood, bark, peat and coal ashes as limingagents and sources of calsium, magnesium,potassium and phosphorus. Annales AgriculturaeFenniae 30: 375–388.

– 1994. Tuhkakalkituskoe. Suullinen tiedonanto.Maatalouden tutkimuskeskus, Maanviljelyskemianja -fysiikan tutkimusala, Jokioinen.

– & Elonen, P. 1982. Fosforilannoituksenporraskokeet 1977–1981. Maatalouden tutkimus-keskus. Maanviljelyskemian- ja fysiikan laitos.Tiedote nro 16. 55 p.

Viljavuuspalvelu 1993. Viljavuustutkimuksentulkinta peltoviljelyssä. 70 p.

Vuorinen, M. 1986. Kalkituskokeiden tuloksiasaraturvemaalta 1977–83. Maata loudentutkimuskeskus, Tiedote 23/86. Jokioinen:Maatalouden tutkimuskeskus. 22p.

Wiklander, L. & Koutler-Andersson, E. 1959.Kalkens markeffekt III. Grundförbättring 12: 1–40

19

LIITE

Eri viljavuusluokkien raja-arvot pH:lle sekä kalsium- magnesiumpitoisuuksille eri maalajeilla (Viljavuus-palvelu 1993).The limit values for different classes of pH, calcium content and magnesium content for different soiltypes (Viljavuuspalvelu 1993).

Maa Huononl. Välttävä Tyydyttävä Hyvä Korkea Arv. korkeaSoil Fairly poor Fair Satisfactory Good High Risky high

pH SA –5,1– 5,5– 5,9– 6,3– 6,7– 7,5–KK –4,9– 5,3– 5,7– 6,1– 6,5– 7,2–EL –4,4– 4,8– 5,2– 5,6– 6,0– 6,6–

Ca (mg/l) SA –1000– 1500– 2000– 2600– 3600– 5600–KK –400– 800– 1400– 2000– 2600– 4000–EL –600– 1000– 1600– 2600– 3600– 5600–

Mg (mg/l) SA –100– 150– 200– 400– 600–KK –50– 80– 120– 200– 400–EL –50– 80– 120– 200– 400–

31600 JOKIOINEN

Julkaisun sarja ja numeroMaatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja.Sarja A 31

Julkaisuaika (kk ja vuosi)Tammikuu 1998

Tutkimushankkeen nimi

Toimeksiantaja(t)Maatalouden tutkimuskeskus

NimikeKalkituksen vaikutus maan vaihtuvan kalsiumin ja magnesiuminpitoisuuksiin

Tekijä(t)Arja Nykänen

Avainsanatmaalaji, kalsiittikalkki, dolomiittikalkki, kuonakalkki, pH

Toimintayksikkö

Ekologinen tuotanto Partala, 51900 Juva

ISSN ISBN1238-9935 951-729-505-7 Tuloksia voi soveltaa luomuviljelyssä

Sivuja19 s. + liite

Myynti: MTT tietopalveluyksikkö, 31600 JOKIOINEN

Puh. (03) 4188 7502

Telekopio (03) 4188 339

Hinta40,00 mk + alv

Tiivistelmä

Tämän kirjallisuustutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kuinka eri kalkitusaineilla kalkit-seminen vaikuttaa maan vaihtuvan kalsiumin ja magnesiumin pitoisuuteen eri maalajeilla.Aineisto käsittää 12 eri julkaisussa kuvattujen 19 kenttäkoesarjan tulokset. Kokeita onsuoritettu eri paikkakunnilla ja eri maalajeilla.Aineisto tukee hyvin käsitystä siitä, että kalkin liukoisuuteen vaikuttavilla tekijöillä on suurimerkitys sen tehoon maan kalsium- ja magnesiumtilan muuttajana. Dolomiittikalkki kohottimaan magnesiumpitoisuutta (keskimäärin 7,8 mg/l, kun kalkkia levitettiin 1 tn/ha) ja kal-siittikalkki kalsiumpitoisuutta (keskimäärin 47 mg/l, kalkkia 1 tn/ha). Kuonakalkit sijoittui-vat maan magnesiumpitoisuuden kohottajana kalsiittikalkin ja dolomiittikalkin väliin.Kalsiumpitoisuuden kohottajana kuonakalkit olivat dolomiittikalkin luokkaa. Tässä ei oleeritelty terässulatonkuonia masuunikuonista, joiden magnesiumpitoisuus on korkeampi.Savimaiden kalsium- ja magnesiumtilaa on vaikea kohottaa. Eloperäisten maiden kalsium-pitoisuuden nostaminen lienee helpointa. Eri kalkitusaineiden keskiarvoja käyttäen nostaatonnin kalkitus hehtaaria kohti savimaiden kalsiumpitoisuutta 30 mg/l, karkeiden kivennäis-maiden 42 mg/l ja eloperäisten maiden 34 mg/l. Magnesiumpitoisuuksiin kalkkitonnilla oliseuraavanlainen vaikutus: savimailla 2,6 mg/l, karkeilla kivennäismailla 4,3 mg/l ja elope-räisillä mailla 4,7 mg/l.Maan kalsiumpitoisuuden kohottaminen 100 mg/l kalsiittikalkilla vaatii 2,1 tonnin kalkituk-sen, dolomiittikalkilla 3,6 tonnin kalkituksen ja kuonakalkeilla 4,8 tonnin kalkituksenhehtaaria kohti. Magnesiumin kohdalla vastaava luku dolomiittikalkilla on 12,8 tonniahehtaarille. Muilla kalkitusaineilla ei maan magnesiumlukuja kannata lähteä kohottamaan.Kalsiittikalkilla on jopa taipumusta vähentää maan vaihtuvan magnesiumin pitoisuutta.

Julkaisija

Vammalan Kirjapaino Oy 1998ISBN 951-729-505-77ISSN 1238-9935