Mätningar i åkermarken

Mätmetoderna kan grovt indelas i fyra olika grupper: 1) Provtagning, 2) Handburna mätare, 3) Markscanning och 4) Utrustning för kontinuerlig mätning, dvs. övervakning.

Provtagning

Provtagningen, markkarteringsproverna och den sensoriska bedömningen av jordhälsan behandlas i det första avsnittet i Delkurs 5 Sätt åkern i skick, Att identifiera problemen, samt i denna delkurs i avsnitt 2: Observera.

Provtagningen och den sensoriska bedömningen av åkermarken blir en del av de platsspecifika observationerna om man, i stället för ett prov från hela skiftet, tar en större mängd markkarteringsprover. Proverna ska täcka in de växtplatser som enligt observationer av växtligheten har bedömts som goda, genomsnittliga och dåliga. Av markkarteringsresultaten kan man konstatera om det på de sämre växtplatserna förekommer låga mullhalter eller näringsbrister som inte finns på de bättre platserna.

Men resultaten är inte alltid så lätta att tolka. Om man till exempel noterar att platserna med högre fosforklass ger en bättre skörd, är det inte nödvändigtvis ett tecken på att fosforsituationen bara på de sämre platserna borde förbättras. Det kan också tyda på att skiftet som helhet skulle ge en god skörderespons av fosfor, vilket innebär att också de bättre platserna skulle gynnas av en ännu bättre fosforsituation. Det gäller att vara försiktig i sina tolkningar och diskutera slutsatserna med kollegor och sakkunniga.

Handburna mätare

Ett användbart mätinstrument på åkern är penetrometern. Den består av ett speciellt utformat spjut som mäter markens konindex, det vill säga penetrationsmotstånd, när konen trycks ner i marken. I sitt enklaste utförande är penetrometern bara en visare som visar det största motståndet.

Elektroniska penetrometrar anger motståndet i MPa på olika djup, där ett allmänt riktvärde är att om konindex i fuktig mark överstiger 2 MPa, är marken så hård att det försvårar rottillväxten. I mark som länge varit obearbetad kan det dock finnas stora porer, maskgångar och rotkanaler som går igenom det hårda skiktet.

Det finns också penetrometrar utan visare, vars utfall och användbarhet förlitar sig helt på den som använder den.

En elektronisk penetrometer registrerar automatiskt motståndet på olika djup och registrerar mätningens koordinater med hjälp av satellitbaserad positionsbestämning. Genom att undersöka de växtplatser som har bedömts som goda, genomsnittliga och sämre kan man ta fram material som visar eventuella skillnader i packningsgrad mellan de bättre och sämre delarna, och på vilket djup markpackningen finns. Om packningen är lika stor på de respektive delarna kan den ändå utgöra ett problem i sig, men förklarar inte skillnaderna i skördenivå.

Mätningar med penetrometer är känsliga för vattenhalten i marken. Om det finns gradienter i vattenhalt, som ofta är fallet i ett fält, blir det inte så lätt att identifiera områden med markpackningsproblem. Därför är det lämpligt att använda penetrometern på många platser över ett fält för att bilda sig en god uppfattning om packningsgraden.

Mobil analysteknik för mätning av åkermarkens bördighet är under utveckling. En del är så kallade mobila laboratorier, det vill säga utrustning som analyserar ett jordprov direkt på åkern. Andra fungerar så att ett mäthuvud trycks ned i marken och analysen sker utan att provet tas upp från åkern. Teknologin har utvecklats främst för industriella trädgårdar, där analyser görs dagligen, samt för utvecklingsländer där analysering av proverna på plats i praktiken är det enda möjliga alternativet.

I sporadisk användning är de här utrustningarna ännu inte kostnadseffektiva i jämförelse med att skicka in några jordprover per år till analys. Inom en nära framtid kan de tänkas bli ett verktyg till exempel för växtodlingsrådgivare, som då genom att gå över åkern en gång kan göra en kartering av näringssituationen och mullhalten för de olika delarna. Den största fördelen med den här metoden kommer att vara möjligheten att lägga till mätpunkter redan under arbetets gång, varefter mätningarna börjar ge information om åkerns platsspecifika egenskaper.

Markscanning

Mätning av markens egenskaper under körning kan göras med en mängd tekniker som länge har utvecklats i forskningsvärlden, men som först nu börjar överföras till den praktiska odlingen. Till skillnad från telemetrin, som bygger på satelliter och flygbilder, är markscanners utrustning som ska köras systematiskt över åkern.

Genom att regelbundet mäta åkern med markradar får man reda på hur markskikten med avvikande elektrisk ledningsförmåga är placerade på skiftet. En gammastrålningsspektrometer kartlägger absorptionen av markens naturliga gammastrålning i ytskiktet på 20–30 cm. Analysen av de båda materialen bör alltid innefatta provtagning från lämpliga punkter, så att de egenskaper som observerats genom mätningen kan kalibreras mot exakta data om näringsämnen, mullhalt, jordart eller pH. Resultatet blir en karta över variationen hos den faktor som mäts, till exempel skillnader i matjordslagrets tjocklek eller urbergets djup.

Impedansmätning är en ganska motsvarande mätmetod. Den kan genomföras genom att en mätkälke med hjul som är försedda med metallspetsar dras över åkern. Genom att mäta den elektriska ledningsförmågan mellan spetspar på olika avstånd kan man få ungefär samma data om såväl ytjordens som alvens elektriska egenskaper som med en markradar.

En markscanner som använder en mätbill kan ha funktioner för att mäta såväl de elektriska som de optiska egenskaperna i marken. Mellan skivorna mäts impedansen på samma sätt som ovan, men den optiska linsen som glider fram nere i marken kan också mäta kemiska egenskaper som motsvarar markens bördighet genom UV-, VIS- och/eller NIR-spektroskopi. En del av maskinerna är också försedda med system som tar jordprover med jämna mellanrum och analyserar dem under körningen.

Spektrometri för mätning av egenskaper i jord har använts länge inom forskning, men instrumenten har varit stora och dyra. Idag finns ett antal billiga och handhållna spektrometrar som möjliggör betydligt billigare insamling av data från åkerjord. Tekniken är också under stark utveckling och många företag utvecklar olika instrument som är, eller kommer vara tillgängliga inom kort. De datamodeller som ligger till grund för resultaten blir bättre ju mer data som används som underlag, och både modeller och data finns tillgängligt öppet via exempelvis Open Soil Spectral Library. FAO arbetar med spektrometri inom The Global Soil Laboratory Network (GLOSOLAN) och samlar och presenterar forskning och utbildning genom programmet.

Oavsett vilken teknik man använder är det bra att komma ihåg att instrumenten ofta genererar ren data, som behöver tolkas för att kunna vara till nytta. Om det till exempel visar sig att någon del av åkern har en högre elektrisk ledningsförmåga – är det bra eller dåligt? Är detproblematiskt om någon del har högre lerhalt? Den egentliga nyttan av datan kommer först när man jämför dem med annan kunskap (till exempel bilder av växtligheten, skördenivåer, historiska markkarteringar) och kan identifiera samband. Flera av ovan nämnda verktyg genererar också kartor med variabler såsom pH, organiskt kol, kvävehalt vilket gör det enklare att identifiera samband och trender.

Övervakning

Mätare i kontinuerlig drift lyfter mätningarna till en mer dynamisk nivå. I stället för att enbart ge ett punktvärde genererar den kontinuerliga mätningen en kurva, vars utveckling över tid ger en större förståelse för åkermarkens situation och det som händer nere i marken.

Gårdsspecifika väderstationer har länge kunnat kombineras med en fukt- eller temperatursensor i marken. Av fuktkurvan framgår tydligt hur åkern värms upp på våren, hur den torkar upp och blir redo för bearbetning samt huruvida vattentillgången begränsar tillväxten. En enda mätpunkt per gård eller skifte ger dock ingen bild av inomfältsvariationen – för det krävs fler mätpunkter.

För att få reda på inomfältsvariationen kan man använda så kalladde loggers, det vill säga dosor som ansluts till marksensorerna och registrerar data. En del av dessa måste tömmas på mätdata manuellt, medan andra är försedda med radio som överför mätdata kontinuerligt. Dessa loggers måste dock installeras och tas bort två gånger under växtperioden för att möjliggöra jordbearbetning.

Genom att gräva ned trådlösa sensorer i marken på ställen som valts utifrån observationer av växtligheten kan man kombinera fördelarna hos mätare i kontinuerlig drift och scanningar som ger ett stillbildsliknande resultat, och få en bild av skillnaderna mellan olika delar av åkern i realtid. Sensorerna kan dessutom lämnas kvar i marken i upp till tiotals år utan att det normala åkerarbetet påverkas, vilket gör att arbetskostnaderna för mätningarna faller bort. Åkrar har till och med alvluckrats med hjälp av automatstyrning utan att sensorerna har avlägsnats.

Sensorer som placerats på olika djup avslöjar bland annat skillnader i infiltration, dikens funktion, ansamlingen av smältvatten, samt packningsrisken på grund av våta förhållanden. Planen för tilläggsgödslingen kan lätt justeras under växtperioden, om mätningarna visar att en del av skördepotentialen redan har förlorats till följd av torka. Temperaturdata kan användas för att optimera vårbruket med väl valda tidpunkter för sådd och vårgödsling. Konstbevattning kan optimeras mer effektivt med hjälp av sensorer som återger en bild av situationen i marken än baserat på väderobservationer.

Via en webbtjänst kan mätdata också styras vidare till andra datasystem, förutsatt att de kan ta emot data från mätningarna i marken och kombinera dem med annat material.

Många av de företag runt om i världen som utvecklar system för administration av gårdsdata arbetar med variable rate application (VRA), det vill säga inomfältsvariation. Innan hanteringen av inomfältsvariationen kan bli en rutinmässig del av jordbruket på samma sätt som den skiftesvisa markkarteringen, måste dessa företag lyckas skapa en enkel tjänst som automatiskt jämför jordbrukarens alla kartor och material sinsemellan och producerar konkreta resultat som stöd och beslutsunderlag.

Det här betyder inte att arbetet inte redan nu skulle kunna göras manuellt. Tvärtom: den teknik som här beskrivits är kommersiellt tillgänglig; genom att jämföra resultaten med beståndsobservationer eller skördekartor kan man identifiera de allvarligaste problemställena och själv klargöra hur de lämpligast kan åtgärdas. Även om utvecklingen inom en nära framtid kommer att göra den platsspecifika analysen ännu enklare, är det ändå värt att ta itu med det här arbetet så snart som möjligt.

Vissa av de ovan nämnda teknikerna kan testas genom entreprenörer, andra kräver investeringar i utrustning. Det är svårt att på förhand identifiera en enda metod som skulle vara mest kostnadseffektiv. När man som jordbrukare har siktet inställt på framtiden gäller det i stället alltid att fundera på vilken ny teknik som står på tur att prova på.