Browsing by department "Maataloustieteiden osasto"

Ilmastonmuutos tuo mukanaan Suomeen äärioloja, jotka lisäävät typen huuhtoutumista, mutta myös mahdollisuuksia pidempinä ja lämpimimpinä kasvukausina. Viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana lajikejalostus ei ole kuitenkaan lisännyt käytännön satotasoja, vaan sadot ovat jopa taantuneet. Laskeneet satotasot eivät selity pelkästään laskeneilla typpilannoitustasoilla, ja satokuilua onkin lähdetty ratkaisemaan monimuotoisemmalla viljelykierrolla, joihin sisältyy esimerkiksi härkäpapua. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää esikasvina toimineen härkäpavun (Vicia faba L.) vaikutusta maaperän liukoisiin typpivaroihin ja seuraavien viljelykasvustojen typpidynamiikkaan. Tutkimus toteutettiin Haltialan pellolla satunnaistettuna täydellisten lohkojen kerrannekokeena, jossa käsittelynä oli yhteensä kuusi kasvia ja neljä lannoitustasoa. Kasvustoista mitattiin lehtivihreäpitoisuus, lehtialaindeksi (LAI) sekä määritettiin kuiva-aineen kehittyminen ja koeruuduista otettiin maanäytteet vähintään viidesti kasvukauden aikana. Biomassamääritysten pohjalta analysoitiin kasvinosien typpipitoisuudet ja laskettiin typpisadot. Maanäytteet uutettiin (2M KCl) NH4+- ja NO3--N-pitoisuuksien määrittämiseksi. Kasvustojen typpidynamiikkaa (NUE, UPE, UTE, NHI), typpisatoja ja koeruutujen mineralisaatiota sekä mineraalityppipitoisuuksia vertailtiin lannoitus ja esikasvi taustatekijöinä. Lämmin ja kuiva kasvukausi viivästytti kasvustojen sulkeutumista ja epätasaisuus vaikutti tuloksiin enemmän kuin esikasvi tai lannoitus. Lannoittamattomat kasvustot eivät eronneet tilastollisesti biomassaltaan tai typenotoltaan lannoitetuista. Kasvien typenotto vaikutti enemmän maaperän NO3--N kuin NH4+-N-pitoisuuksiin. Härkäpapuesikasvi lisäsi kauran lehtialan kestoa (LAD). Laskennallinen mineralisaatio oli suurin nollalannoitusruuduissa, keskimäärin 127 N kg ha-1. Kasvustojen UPE, UTE ja NUE jäivät pieniksi maan pintahorisontin ollessa lakastumisrajalla koko kesän. Härkäpavulla on hyvin todennäköisesti vaikutusta maan typpivaroihin, mutta tarkemmat arviot vaativat syvemmälle maahan ulottuvia mittauksia ja edullisemman kasvukauden.

Biohiilet ovat biomassoista (esim. oksista) pyrolyysissä valmistettuja hiilipitoisia kiinteitä aineita, joita käytetään maanparannukseen sekä hiilinieluna ilmastonmuutoksen torjumiseksi. Biohiilet ovat rakenteiltaan erityisen huokoisia ja pystyvät pidättämään itsessään ravinteita ja vettä. Pidätyskykynsä ansiosta biohiilet voivat lisätä maaperän kosteuspitoisuutta, mikä vaikuttaa maaperän mikrobiaaliseen toimintaan suotuisasti. Hajotusta vastaan pysyvän rakenteensa ansiosta biohiilet voivat säilyä maaperässä satoja tai jopa tuhansia vuosia. Biohiilien vaikutusta herneen (Pisum sativum L.) tai muiden typensitojakasvien sadonmuodostukseen ja satokomponentteihin pohjoisissa olosuhteissa on tutkittu hyvin niukasti. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten kahdeksan vuotta sitten (vuonna 2010) levitetty havupuubiohiili vaikuttaa ravinteikkaan peltolohkon maaperän kosteus- ja ravinnepitoisuuksiin sekä herneen sadonmuodostukseen. Kasvukausi tutkimusvuonna oli pääosin keskimääräistä viileämpi ja sateisempi. Biohiilipeltokokeen pääruututekijöinä oli biohiili 0, 5 ja 10 t/ha, ja osaruututekijöinä oli lannoitus 30 %, 65 % ja 100 % (NPKS, Mg, B, Cu, Mn, Se -lannoite, %-osuus suosituksesta). Kahdeksantena vuotena biohiilellä ei enää havaittu tilastollisesti merkitseviä vaikutuksia maaperän kosteus- eikä hiilipitoisuuteen. Tämä johtui oletettavasti siitä, että biohiiltä oli kulkeutunut syvemmälle maaperään veden mukana tai muokkauksen seurauksena. Biohiilikäsittelyllä ei ollut vaikutusta myöskään maaperän hiili-typpisuhteeseen (C:N) eikä kokonaistyppipitoisuuteen (N). Maaperän kalium-pitoisuus (K) väheni ja boori-pitoisuus (B) kasvoi biohiilikäsittelyllä. Herneen satokomponentteihin biohiilikäsittelyllä ei ollut tilastollisesti merkitseviä vaikutuksia. Lannoitekäsittely lisäsi maaperän fosfori- (P), kalium-, ja rikki-pitoisuutta (S) sekä vähensi palkojen määrää per herneenverso. Biohiili- ja lannoitekäsittelyn yhdysvaikutus (10 t/ha biohiiltä ja 100 % lannoitus) lisäsi maaperän kosteuspitoisuutta (%) verrattuna lannoitekäsittelyyn (100 %) elo- ja syyskuussa 2017. Yhdysvaikutus nosti myös maaperän pH:ta, kasvatti palkojen määrää per verso ja vaikutti positiivisesti maanpäällisen kasvuston biomassaan sekä satoon (t/ha). Jotkin maaperäominaisuudet ja jotkin herneen satokomponentit paranivat biohiili- ja lannoitekäsittelyn yhdysvaikutuksesta, joten biohiiltä voidaan käyttää maanparannusaineena lannoituksen lisänä.

Karjatiloilla apilanurmi on tärkeä laitumilla ja rehun raaka-aineena. Tällöin samalla hyödynnetään apilan typensidontavaikutus nurmivuonna ja nurmea seuraavina vuosina. Kasvinviljelytiloilla heinä- ja apilanurmia voidaan hyödyntää viherlannoitusnurmena ja tulevaisuudessa mahdollisesti biokaasun raaka-aineena. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millaisia vaikutuksia heinä- ja apilaheinänurmien viljelyllä on ohran satoon viljelykierrossa, jossa yksi- ja kaksivuotinen heinä- ja apilaheinänurmi katkaisevat yksipuolisen viljanviljelykierron. Tutkimus toteutettiin osana Bionurmi-hanketta vuosina 2010-2013. Kenttäkoepaikkana toimi Luonnonvarakeskuksen Jokioisten toimipaikan koe Ojaisten peltolohkolla. Viljelykiertoina oli yksipuolinen ohrakierto, sen katkaisseet kaksivuotinen heinänurmi (heinä-heinä-ohra) sekä yksi- ja kaksivuotinen apilaheinänurmi (apila-apila-ohra; ohra-apila-ohra ja apila-ohra-ohra). Viimeisenä vuotena ohralla oli kaksi eri typpilannoitusta: 80 ja 120 N kg/ha. Vuoden 2012 ohrasato 4028 kg/ha yksivuotisen nurmen jälkeen erosi tilastollisesti merkitsevästi yksipuolisen ohran sadosta 3448 kg/ha. Vuonna 2013 heinä- ja apilaheinänurmella tai typpilannoituksella ei ollut tilastollista merkitsevää vaikutusta ohran hehtaarisatoon yksipuoliseen ohran viljelyyn verrattuna. Parittaisvertailussa lannoitustasojen sadot yhteenlaskettuna kaksivuotisen heinä- ja apilaheinänurmen jälkeiset ohrasadot olivat tilastollisesti erittäin merkitsevästi suurempia verrattuna yksipuolisen ohran jälkeiseen ohrasatoon. Jyvänvalkuaispitoisuuteen sen sijaan esikasvilla ja typpilannoituksella oli tilastollisesti merkitsevä vaikutus. Kaksivuotisen heinänurmen jälkeen jyvän valkuaispitoisuus oli pienin kaikista, riippumatta typpilannoituksen määrästä. Kun typpilannoitusmäärä oli 120 N kg/h apila-ohra-ohra -kierron jälkeen ohra tuotti suurimman jyvän valkuaispitoisuuden, kun taas alemmalla lannoitusmäärällä ohra-apila-ohra -kierto tuotti suurimman valkuaispitoisuuden. Viljelykierron monipuolistamisella on kirjallisuustutkimuksen perusteella useita hyviä puolia. Kolme vuotta on lyhyt aika, eikä kaikkia nurmiviljelyn hyötyjä, kuten vaikutusta maan rakenteeseen, ehdi muodostua ensimmäisenä jälkikasvuvuonna. Tutkimuksessa koevuosien vaihtelevilla sääoloilla oli mahdollisesti huomattava vaikutus jälkikasvivaikutukseen, mikä vaikeutti viljelykiertojen vertailua viimeisenä tutkimusvuonna. Nurmen typensitojakasvin tuottaman typpilisän ansiosta ohran lannoitusta voisi olla mahdollista vähentää ilman sadonalenemaa. Täten typpilannoituskustannuksissa voitaisiin säästää, kun lohkon lannoitusta voidaan vähentää sekä apilaseosnurmi- että sen jälkeisenä ohravuonna.

Väestön ikääntyessä myös muistisairaiden määrä kasvaa tulevina vuosina. Hyvinvointia tukevat lähiympäristöt voivat vaikuttaa positiivisesti iäkkään elämänlaatuun ja terveyteen edistäen pidempää kotona asumista. Muistisairaiden arjen sujuvuutta ja elämäntapojen jatkuvuutta voidaan tukea selkeällä ja helposti hahmotettavalla ympäristöllä. Tässä tutkimuksessa haluttiin selvittää, miten iäkkäiden asumisen suunnitteluun osallistuvat tahot käsittävät lähiviheralueiden yhteyden asukkaiden hyvinvointiin ja miten hyvinvointia edistävät tekijät tulisivat nykyistä paremmin huomioiduiksi suunnitteluprosessissa. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena tutkimuksena teemahaastatteluilla ja aineistolähtöisen sisällönanalyysin menetelmällä. Haastatteluja tehtiin yhdeksän ja ne toteutettiin yksilö- tai ryhmähaastatteluina. Tutkimuksen tulosten perusteella ihanteellinen lähiviheralue on monipuolinen ja siellä on mahdollisuus kokoontua sekä tavata muita ihmisiä. Pihalla on mahdollista sekä fyysisesti aktiivinen että passiivinen toiminta, ja jokainen voi osallistua haluamallaan tavalla. Esteettömyys on tärkeää niin hoitotyön kuin asukkaiden itsenäisen toiminnan kannalta. Pihan tulisi tarjota erilaisia aistikokemuksia ympärivuotisesti. Suunnitteluprosessin aikana on tärkeää viestiä säännöllisesti sidosryhmille sekä antaa ihmisille mahdollisuus vaikuttaa suunnitteluun. Hyvinvointia tukeva viherympäristö on käyttäjälleen mieluisa ja monipuolisesti hyödynnettävissä. Pihan ei tarvitse välttämättä olla iso, kunhan se on suunniteltu toimivaksi. Onnistuneessa suunnitteluprosessissa hyödynnetään monialaista yhteistyötä ja osaamista.

Chicory (Cichorium intybus) is a biennial or perennial plant belonging to Asteraceae family grown worldwide for its roots, but also for its leaves. Chicory has been utilized as a food crop, but also because of its medicinal properties, for at least two millennia. The aim of the Master's thesis was to produce hair root and cell cultures from chicory, and to evaluate the antimicrobial and antioxidant properties of extracts made from them. Hair root infection is caused by the soil-borne bacterium Agrobacterium rhizogenes, which transfers its own DNA into the genome of the plant and causes the plant to produce opines which the bacteria uses as a nutrient source. Hairy root infection causes the plants to grow excessive amount of lateral roots and at the same time increases the formation of secondary metabolites. Hairy roots can be grown on a solid or liquid medium without added plant hormones, and this phenomenon is utilized in a number of biotechnological applications. The successful initiation of hair roots requires suitable conditions and components, but once these are clear the process itself is quite simple. Wounded explants are infected with either a liquid bacterial suspension or by direct transfer of bacterial growth. After infection bacterial growth is eliminated with the use of antibiotics. Hairy roots are initially identified by morphological traits and verified by detecting rol genes with the use of PRC. Plant cell suspension cultures are produced from explants with the help of auxin and cytokinin in suitable proportions. As with hairy root cultures, plant cell suspension cultures can be harnessed to produce various molecules of economic benefit. Bioactivity of plant extracts can be studied by a variety of different methods. DPPH and antimicrobial assays were used to investigate the bioactivity of hairy root and cell suspension cultures produced for the study. The DPPH assay is used to measure radical scavenging properties of samples, by comparing the results to a reference antioxidant such as for example Trolox, which is a synthetic vitamin-E. Methanol extracts of hairy roots, cell suspension cultures, and natural roots were assayed for their antioxidant properties with the DPPH assay. Hot water extracts of hairy root and cell suspension cultures were tested against VTT-E70045 Staphylococcus aureus strain for antimicrobial properties. The results of the study showed that especially the antioxidant properties of chicory hair roots differ greatly from natural roots and cell suspension cultures. The radical scavenging properties of hairy root extracts were up to 45 times more potent than of extracts made from natural root and cell suspension cultures. The results of the antimicrobial experiment showed that all extracts from hair root and cell suspension cultures had bacteriostatic properties. One hairy root clone 2R5 clearly had antimicrobial effects, and it would be interesting to do a more thorough assessment to find out which compounds are responsible for this.

Nowadays there is a lot of discussion about climate change and climate change affects everyone. In agriculture when studying the carbon cycle, it is essential to know and understand what is happening underground. Organic carbon bound to the soil is about 1500 Gt when measured from a depth of 1 m. According to the datasets in topsoil, at a depth of 0–30 cm, the amount of organic carbon is about 50 % of the total amount of organic carbon. For surface and subsoil examination the minirhizotron system provides an inexpensive and simple way to examine the roots of plants without destroying the plants examined. The objective of this study is to build and test a minirhizotron camera and scanner as well as to become familiar with image processing and its automation. The construction of the camera was started from an old minirhizotron camera which could be used as parts for a new one. The parts which could not be used from the old camera were designed with 3D modeling software and manufactured with 3D printer. For image acquisition an electronic microscope was bought. For the scanner system a normal USB powered flatbed scanner was purchased and a protective case was built for it. Imaging with a minirhizotron camera transparent tubes must be installed to the ground and they are usually installed vertically, horizontally, or at an angle of 30 ° to 45 °. The way that a scanner is installed is usually determined by what the purpose of the imaging is. The obtained image material showed that the self-built minirhizotron system is a suitable tool for root research and its relatively inexpensive price allows a wide distribution of the system, even among ordinary farmers. A prerequisite for the success of the images is close contact between the ground and the tubes or scanner. It allows the images to be accurately thresholded and gives reliable results when analyzing the images. Highlighting the roots by hand is very time consuming which is the reason that development of automatic analyzing is needed. Successful thresholding is also a prerequisite for the automation and it should be noted in the future. Viability of machine vision and machine learning in root studies should be studied.

The number of drones has increased in both the private and corporate sectors. There is also an interest in the use of drones in agriculture since by using them the large fields can be monitored easily. Automatic flight systems of drones are simple to use. More accurate overview of the field can be got by utilizing the drones than by making observations from the side of the field. With aerial photographs the measures for the field can be planned further. For example, based on the photos pesticide spraying or fertilize spreading can be planned for the field. Drones can also be used to estimate crop biomasses. With drones the development of the crops is possible to observe as a timeseries during the growing season. The aim of this study was to explore the use of multispectral images and 3D models in crop monitoring. Crop leaf area index (LAI), biomass and chlorophyll content were measured. There were 8 different plants/fertilization levels in this study. In this study, a multispectral camera and a RGB-camera were used to estimate crops features. With a multispectral camera the reflectance values of the vegetation, which described how much of the incoming sun radiation was reflected back from the vegetation, were able to determine. The multispectral camera had five spectral bands (blue, green, red, red edge and NIR). Based on these bands NDVI vegetation index was calculated. The reflectance values and vegetation indices were compared to the dry matter mass, LAI, and chlorophyll content determinations of the vegetation. From the images of the RGB-camera 3D-models were created to calculate crop volumes. Calculated volumes were compared to crop dry matter mass and LAI measurements. Linear regression analysis was used to examine the relationship between the variables calculated from the images and the parameters determined from the crops on the field. According to these results, the variables determined from the multispectral images explained the dry matter mass and leaf area index of the crop slightly less than the 3D-models determined from the RGB images. The strongest determined dependence of the data recorded by the multispectral camera was between the faba bean LAI and NDVI (R2 = 0,85). The relationship between the reflection/index data of multispectral camera and crop parameter was weak: average coefficient of determination for dry matter mass of the crop was 0.15, for chlorophyll content 0.14, and for LAI 0,21. The highest coefficient of determination for 3D model of crop volume was between the dry matter mass of oats (R2 = 0.91). The mean coefficient of dependence was 0.69 for the relationship between the plant dry matter masses and 3D model volumes. The mean coefficient of determination for the relationship between the leaf area index of plants and the 3D model volumes was 0.57. Based on these results, from the multispectral camera data, the NDVI index was best suited to determine the crops dry matter mass, leaf area index, and chlorophyll content. However, there were differences in the dependencies between different spectral bands/NDVI index and plant properties determined from different crops. 3D models produced stronger dependences for estimating crop dry matter mass and leaf area index than the quantities determined from multispectral images. Analyzing the data with more sophisticated calculation methods utilizing the values of several spectral bands and the indices in the same time would probably have been a more efficient method to analyzing the data than the current used linear regression used in this study. Removing errors, caused by external factors, from multispectral images was found to be very difficult. Especially reflectance values of dry soil differed clearly from vegetations values. Further studies are needed to develop vegetation indices that can reduce errors caused by external factors. In addition, data processing of images should be developed to utilize multiple spectral bands and vegetation indices to determine the relationship between crop characteristics and variables measured from images. In addition, different plant species imaging techniques should be investigated, as different plants have different reflection values.

Tiivistelmä * Referat * Abstract The aim of this study was to examine the impact of group suckling and intermittent suckling on the number of successful and unsuccessful sucklings among other parameters related to length and success of sucklings. Treatments were control, single and group. In single and group treatments sucklings were intermittent beginning tree weeks after piglets were born. The length of one intermission was 8 hours and they lasted five days in a row. In control and single treatments animals were kept in single pens and in group treatment in group pens with 2 - 3 sows. Data included information of 20 sows and was collected on video from each of the examined pens. Data was analyzed with SPSS program. Analyses were made for the comparison of control and single treatments and for the comparison of single and group treatments in timetables of 24 hours before first intermission, 16 hours after first intermission and 24 hours after last intermission. Within all treatments, comparison was also made for 24 hours before first intermission and 24 after last intermission as well as 24 hours before first intermission and 16 hours after first intermission. According to results, there were more successful sucklings in single treatment than in group treatment without the effect of intermittent suckling. However, intermittent suckling had a greater impact in successful sucklings in single treatment than in group treatment as the number of unsuccessful sucklings increased more in single than in group treatment. The number of unsuccessful sucklings decreased in both treatments by the fifth day. The results of intermittent suckling are in line with the hypothesis of this study as the number of unsuccessful sucklings increased during intermittent nursing. Instead the hypothesis regarding group suckling was not supported by results of this study because there were more unsuccessful nursings in group treatment than in single treatment. If carried out in the right way, group suckling can improve welfare of sows and piglets and intermittent suckling can improve piglet’s performance during and after weaning.

Variety resistance in an economic means for the environment and the farmer to control pathogens that generally affect crops. In European spring wheat varieties, the resistance to leaf spot diseases has received less attention, especially with regard to significant parastagonospora nodorum blotch (also known as leaf and glume blotch) and tan spot in Finland. In this dissertation, new sources of disease resistance were sought from an extensive collection of spring wheat landraces. The resistance of four wheat gene bank material was screened and investigated against Finnish Parastagonospora nodorum and Pyrenophora tritici-repentis isolates. The study included three commonly grown spring wheat varieties to which the disease resistance of landraces was compared. The study was part of the Natural Resources Institute Finland’s (Luke) Hyötygeeni-project (Genetic Resources for Utilization - A Toolkit for Plant Breeding), which examined the pre-breeding chain as a part of the plant breeding process. Genotypes expressing a resistance to the leaf spot diseases were found from the studied spring wheat landraces. Landraces, which were found to be highly resistant to the wheat leaf spot diseases, was native to China and Sweden. Excellent durability to/for both parastagonospora nodorum blotch and tan spot was observed in Gotland single grain (ein korn) wheat (NGB 4497). The research for sources of disease resistance must be continued even more widely in landraces and wild species, and at the same time new forms and technologies of disease resistance screening must be developed. Ultimately, however, the aim is to ensure that yield levels and crop security remain good and to ensure research, breeding and production of domestic high-quality spring wheat in Finland.

Tiivistelmä – Referent – Abstract Mansikanviljelyn ongelmana Suomessa ovat matalat satotasot. Korotettua viljelypenkkiä käyttämällä on muilla mansikanviljelyalueilla saatu suuremmat sadot ja parempi marjan laatu. Muilla viljelyalueilla menetelmää on käytetty enemmän yksivuotisessa kuin monivuotisessa mansikanviljelyssä. Suomen ilmastossa korotetun avomaanviljelypenkin kuitenkin pelätään aiheuttavan talvivaurioita. Viimeisimmät tulokset korotetun viljelypenkin käytöstä Suomessa ovat kuitenkin rohkaisevia, talvivaurioita ei syntynyt kokeessa käytetyllä lajikkeella. Lisää tutkimusta eri lajikkeiden vasteesta korotettuun viljelypenkkiin pohjoisten olojen monivuotisessa mansikan viljelyssä kuitenkin tarvitaan. Tässä tutkimuksessa tutkittiin kolmen lajikkeen vastetta kahdella penkin korkeudella, 10 ja 20 cm, sekä kahdella maalajilla. Kokeessa käytetyt lajikkeet olivat suositut viljelylajikkeet, ’Honeyoe’ ja ’Polka’ sekä Luonnonvarakeskuksen uusi, aikainen lajike, ’Lumotar’. Tässä kokeessa selvitettiin eri korkeuksien vaikutusta kasvuun, sadon määrään ja laatuun, sekä juurakoiden tärkkelyspitoisuuteen. Marjan laadun mittareina käytettiin liukoisten kuiva-aineiden pitoisuutta sekä titrautuvien happojen määrää. Eri käsittelyt vaikuttivat mitattuihin kasvun ja sadon indikaattoreihin. 20 cm penkin korkeutta käyttämällä saatiin suurempi satopotentiaali ja se myös toteutui paremmin. Tässä tutkimuksessa korkeudella ei kuitenkaan ollut vaikutusta marjan laatuun eikä juurakon tärkkelyspitoisuuteen. Korkeamman penkin korkeuden vaikutusta tuottavuuteen pohjoisissa oloissa onkin kuitenkin edelleen selvitettävä ja lajikkeiden kastelu ja lannoitusvaatimuksia tarkennettava. Näyttää kuitenkin, että korotettu avomaanviljelypenkki kohentaa kasvuoloja molemmilla maalajeilla ja kaikilla kokeessa käytetyillä lajikkeilla mansikalle edulliseen suuntaan. Näin se lisää mansikan kasvua ja suurentaa satoa.