ODLINGSSYSTEMFÖRSÖKEN I SKÅNE VÄXTNÄRINGSFRÅGOR. Göte Bertilsson Greengard AB

Transkript

1 ODLINGSSYSTEMFÖRSÖKEN I SKÅNE VÄXTNÄRINGSFRÅGOR Göte Bertilsson Greengard AB

2 KVÄVE. Grund: Jan Persson. Kortsiktiga och långsiktiga markbiologiska processer med speciell hänsyn till kvävet Organisk substans bryts ned i marken.. Kol avgår som koldioxid, kväve frigöres som ammonium. Olika material nedbryts olika snabbt. En rest av svårnedbrytbara produkter stannar i marken och bildar humus.

3 Några kvantifieringar: Växtmassa innehåller ca 40% kol (per ts) Kvävehalten varierar. Humusen har C/N ca 10. N-halt 6% När växtmassa har färdigomsatts har ca 20% blivit humus.

4 Ett exempel (Jan Persson) 1 ton ts i baljväxtgrönmassa (3%N) nedplöjes. Det ger 200 kg humus som innehåller 12 kg N. Men grönmassans 3%N betyder 30 kg N. Det blir 18 N över. Humusbildningen sker på 1-2 år, kväveeffekten rätt kortvarig. En betydande del av tillfört kväve går åt till humusbildning. Humusen i sin tur ger en långsiktig kväveleverans.

5 Ett exempel till (Jan Persson) Vi plöjer ned 1 ton halm (ts, 0,5% N). Den ger också 200 kg humus med 6%N, alltså 12 kg N. Men halmen innehåller bara 5 kg N. För att omsättningen ska fortgå krävs 7 kg N från marken.

6 Det i humus immobiliserade kvävet kommer att remineraliseras. Ungefärliga tal (S L Jansson) Året efter: 10% Följande 4 år : 2,5% per år Därefter som humusen själv, ca 1-2% Om vi plöjer ner 200 N som gröngödsling blir ca 85 N immobiliserat. Kväveeffekt : År 1: 115 N (200-85) År 2: 9 (10% av 85) År 3-6: 2 (2,5% av 76)

7 Men vi har ju fått mera humus och större kvävemängd i den. Ja, om vi hade 6000 har vi nu Det märks inte så mycket. Det är lätt att tycka att kvävet försvunnit. Men vi ser på ett års gröngödsling. I ett system blir det återkommande. Men det är svårt att gröngödsla för flera år.

8 Mer om kvävet i marken. Ammoniumkväve NH4+, en katjon Absorberas av markmineral (katjonutbyteskapacitet) Ammonium som frisätts i marken blir skyddat mot utlakning och avdunstning som ammoniak. Men ammonium som frisätts utan kontakt med markmineral är utsatt för avdunstning (växtrester på markytan).

9 Ammonium-systemet och ph Andel av (NH4+NH3) som NH3 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 NH4+ NH ph Vid ph 7,25 finns 1% av ammoniumsystemet som NH3 låg avdunstn Vid ph 8,6 är det 20% Vid ph 9,25 är det 50%, pks värdet

10 Nitrifikation. NH4+ + 2O2 ger NO3- + 2H+ + H2O I processen bildas också små mängder N2O, en växthusgas Denitrifikation Ungefär nitrifikationen baklänges, men den går sällan så långt som till ammonium, utan stannar vid N2. Också där bildas N2O Båda processerna är i huvudsak mikrobiella

11 Mineralisering. (C och N i org mat. eller mull) + O2 ger CO2 + NH4 Denitrifikationen NO3- ger N2 (N2O) + O2 Organiskt material som nedbryts kräver syre och det gynnar denitrifikation.

12 Odlingssystemförsöken, Näringsflöden och balanser för omlopp 3, Medel för 3 försöksplatser Kväve Fosfor Kalium s Bortfört Tillfört N-fix. Balans Bortfört Tillfört Balans Bortfört Tillfört Balans A E B C D A: konventionell växtodling E: ekologisk växtodling m gröngödsling B: konv. kreatursdrift. 2 års vall och stallgödsel C: som B men biodynamisk D: som B men ekologisk

13 Grödbalans, medeltal kg per hektar och år N Bortfört Tillfört N-fix. Balans Bollerup A E B C D Önnestad A E B C D Skörden begränsas av kväve. Märks på proteinhalter Men balansen säger att det är mer kväveöverskott i ekologiska E. Frågan: Hur går det ihop? Ö Ljungby A E B C D

14 Restkväve 0-60 efter skörd. Omlopp 3. Medel grödvis. Provtagning i november. Rangordnat. Bollerup Önnestad Ö Ljungby Korn A 60* Potatis D 80 Potatis B 50 Höstraps A 38 Potatis E 75 Potatis E 47 Sockerb B 37 Potatis C 72 Potatis D 47 H.vete D 37 Potatis A 64 Lupin E 40 Lupin E 36 Ärt A 61 Rajgräs frö E 39* Havre/ärt D 36 Potatis B 60 Potatis C 39 Höstvete A 35 Ärt E 54 Potatis A 35 H.vete C 35 Havre/ärt B 44 Råg+fg A 32 H.vete B 34 Sockerb D 38 Rajgräs frö A 27 Havre/ärt C 34 Sockerb B 35 Ärt A 25 Havre/ärt B 33 Havre/ärt C 32 Korn+fg B 25 ärt A 31 Sockerb E 31 Vall 1 B 24 H.vete+fg A 31 Korn+ins D 30 Korn+fg D 24 Höstvete E 28 Sockerb C 29 Vall 2 C 23 Sockerb C 25 Vall 2 C 28 Råg+ins E 23 Vall 2 B 24 Vall 2 D 25 Vall 2 B 23 Sockerb D 24 Råg+fg E 24 Korn+fg C 22 Sockerb. E 24 Sockerb A 23 Vall 1 C 22 Vall 2 C 23 Havre/ärt D 23 Gröngödsl. E 21 Vall 2 D 21 Gröngödsl. E 23 Vall 1 D 21 Korn+ins B 20 Vall 1 D 22 Råg+fg A 19 Åkerb.+fg E 20 Råg+fg A 22 Vall 3 B 19 Korn+ins E 19 Vall 2 B 21 Grönfoder C 17 Sockerb A 18 Vall 1 C 21 Vall 3 C 17 Vall 1 B 18 Korn+ins B 20 Grönfoder B 17 Gröngödsl. E 17 Korn+fg E 20 Vall 3 D 16 Korn+ins C 17 Vall 1 B 20 Vall 2 D 15 Korn+ins D 16 Korn+ins C 20 Grönfoder D 15 Vall 1 D 16 Korn+fg A 16 Lupin+ins E 12 Vall 1 C 15 Råg+fg A 12 Korn+ins A 11

15 Bollerup E Kväveposter Bortf Nfix N i växtm Gröng Nfix= ber. enl Stank N i växtm.= enl analys klipp Bearb.tid e.skörd Nov Betor -76 Ärt/lupin Hvete -59 Åkerböna+rajgr Korn+ins -33 Nov Sept Sept Nov insådd sum bort sum till 526 balans 185 bal./år 31

16 Önnestad E Kväveposter Bortf Nfix Tillf N i växt Nfix= ber. enl Stank N i växtm.= enl analys klipp Bearb.tid e.skörd Gröng (klöver Betor -105 korn+rödkl/rg Potatis+råg Ärt Råg+rödkl/rg Febr Nov Febr Mars Sept insådd sum bort sum till 534 balans 154 bal./år 26

17 Ö Ljungby E Kväveposter Bortf Nfix N i växtm Nfix= ber. enl Stank N i växtm.= enl analys klipp Bearb.tid e.skörd Gröng Potatis -66 Lupin ins Rajgr Lupin Råg ins Febr Mars Insådd Mars Sept insådd sum bort sum till 609 balans 300 bal./år 50

18 Led E Höstvete, Bollerup, Olika år ( ) o medel Led A dt prot N i skörd 42,1 9, ,6 9, ,6 10, , ,4 9, ,3 11, ,2 10, ,5 10,3 49 hv dt prot kg N 81,5 10, ,0 13, ,5 12, ,0 12, ,2 12, , ,5 9, ,6 12,2 144 De låga proteinhalterna i led E visar att N begränsar. Årsmånen ger viss variation

19 Korn Bollerup, olika år ( ) o medel Led E Led A dt prot kg N 36 9, , , , , dt prot kg N 42,1 8, ,1 9, ,1 12, ,0 10, ,6 11, ,4 11, ,6 13, ,0 11,1 77 De låga proteinhaltern i led E visar att kvävet begränsar.

20 Korn Önnestad, olika år ( ) och medel Led E Led A dt prot kg N 27, , ,2 9, ,3 7, ,7 10, ,1 11, ,2 9, ,8 10,3 55 dt Prot kg N 54 9, , , , , , ,9 61 Led E har bättre kvävestatus än i Bollerup Tydlig sensommarleverans vissa år( , 2004)

21 Några alternativa kvävescenaria, led E Bollerup, utan gasf. förlust Gröng +283 Till humus 80 rest 203 Till betor 203, i blast 100 Bort m betor 60 Blast + rest 143 Ärt/lupin 104 Det som finns i växtmassa 10 ton ts, 4 ton C ger 800 humus-c,80n Data från D En stor mängd. Hur kan ärter året efter förvalta den? Finns allt detta kväve där blir det ingen fixering. Som mest en rest på 40 Höstvetet året efter har 49 i kärnan och kvävet begränsar.

22 Några alternativa kvävescenaria, led E Bollerup, 30% gasf. förlust Gröng +283 Till humus 80 rest 203 Gasf. Avg. 84 rest 119 Till betor 119, i blast 100 Bort m betor 60 Gasf. Blast -30 Blast + rest 70 Ärt/lupin 104 Det som finns i växtmassa 10 ton ts, 4 ton C ger 800 humus-,80n Data från D Ärterna året efter minskar sin fixering med 70. Därmed är leveransen slut. Höstvetet året efter har 49 i kärnan och kvävet begränsar.

23 Några alternativa kvävescenaria, led E Önnestad, utan gasf. förlust Gröng +337 Till humus 100 rest 237 Till betor 237, i blast 100 Bort m betor betor 60 Blast + rest 177 Korn/rödkl-rajgr -55 Det som finns i växtmassa 12 ton ts, 5 ton C ger 1t humus-c,100n Data från D En stor mängd. Hur kan det förvaltas? Kornskörden visar att det fanns bara små mängder kvävetillskott Kornet har kvävebrist och kvävet begränsar. Skulle någon rest finnas på hösten minskar klövern sin fixering.

24 Några alternativa kvävescenaria, led E Önnestad, 30% gasf. förlust Gröng +337 Till humus 100 rest 237 Gasf. Avg -100 rest 137 Till betor 137, i blast 100 Bort m betor betor 60 Avg. fr blast -30 Blast + rest 70 Korn/rödkl-rajgr -55 Det som finns i växtmassa 12 ton ts, 5 ton C ger 1t humus-c,100n Data från D En stor mängd. Hur kan det förvaltas? Kornskörden visar att det fanns bara små mängder kvävetillskott Kornet har kvävebrist och kvävet begränsar. Skulle någon rest finnas på hösten minskar klövern sin fixering.

25 Några alternativa kvävescenaria, led E Ö Ljungby, utan gasf. förlust Gröng +261 Till humus 80 rest 181 Till potatis 181, i blast 100? Bort m knölar 66 Blast + rest 115 Lupin -87 Det som finns i växtmassa 1 ton ts, 4 ton C ger 800 humus-c,80n Data från D En stor mängd. Hur kan det förvaltas? Om 115 finns tillgängligt tar klövern det i stället för att fixera. Ö

26 Några alternativa kvävescenaria, led E Ö Ljungby, 30% gasf. förlust Gröng +261 Till humus 80 rest 181 Gasf. Avg. -78 rest 103 Till potatis 103, i blast 100? Bort m knölar 66 Avg. fr blast -30 Blast + rest 70 Lupin -87 Det som finns i växtmassa 1 ton ts, 4 ton C ger 800 humus-c,80n Data från D Om 70 finns tillgängligt tar klövern det i stället för att fixera. Slut på leveransen Ö

27 En summerande kommentar. Självklart förekommer utlakningsförluster. Höga markkvävevärden finns framför allt efter potatis, i någon mån efter ärter. Men däremot inte efter gröngödsling enl analys. Proven har förstås tagits innan eller strax efter att vallen störts, och i Önnestad och Ö Ljungby har den övervintrat. Så viss utlakning förekommer. Men att vi inte ser mer av den stora tillförseln av gröngödselkväve kan förklaras på andra sätt: Bundet i humus Gasformiga förluster från växtmassa Minskad biologisk fixering av efterföljande baljväxter (sådana kan liknas vid målvakter som inte släpper fram tillgängligt kväve de möter)

28 Gröngödslingsförsök i Norge, Loes m fl. Bioforsk Fokus 2, Konklusjon, översatt och något förkortad: Upprepad klöver som underkultur ökar skördarna med 30%. I ett 4-årigt omlopp kunde inte gröngödsling väga upp skördeförlusten från gröngödslingsåret. (Efter 2 år var effekten borta.) Klöverns fixering kunde dock inte försörja kornet, utan det uppstod ett ackumulerat kväveunderskott under odlingens gång. Ska vi undvika att tära på markens förråd måste vi hitta kompletterande N-källor som kan accepteras i ekologisk drift.

29 Om kväveförluster från växtmassa på markytan. Svenska undersökningar på betblast har visat att 20-40% av kvävet försvunnit. Tyska undersökningar i vindtunnel har visat ammoniakförluster på upp till 8% vid kväverikt material. Greppa Näringen säger 10 kg ammoniak-n per ha från gröngödsling. Denitrifikation är en viktig förlustväg. Där finns energirikt material, ofta många cykler av torka och återfuktning. Särskilt vid en gröngödsling som slås flera gånger är utsattheten stor.

30 Förluster från växtlighet på vintern. Norge, Apelsvoll. Vad som händer med övervintrande rajgräs, svingel resp vitklöver undersöktes i principförsök. Odling i lådor, normala vinterbetingelser. Utflöde från ovanjordiska delar mättes. Snitt utflöde för 3 år och alla grödor: 42% av N, 34% av P, 4% av C. Lägst förlust från svingel. Det här är ett observandum och ett frågetecken. Mer försök behövs.

31 Försök i USA. I Mellanwesterns majs-soja-vete odling har övervintrande mellangrödor (hairy vetch, Vicia) förbättrat kvävesituationen för organisk odling. Pimentel, Drinkwater

32 Vidare finns ett flertal arbeten om omsättning av gröngödslingsgrödor etc från SLU i Uppsala och Skara. Mycket rör dynamiken i nedbrytningen hos olika växter och material. Redovisat i bl a SLU FAKTA.

33 ODLINGSSYSTEMFÖRSÖKEN I DAG, FJÄRDE OMLOPPET. Biogasproduktion används i två syften; ge ett energibidrag ge möjlighet omfördela kväve genom rötresten. En mycket logisk och konstruktiv åtgärd. Några andra ideer mot bakgrund av det föregående: Kvävefixerande fånggrödor över vinter så mycket som möjligt Eller möjligen mycket sen och grund(?) inbearbetning Gröngödsling bara med tanke på nästföljande gröda. Anpassa. Låt gröngödslingen växa så mycket som möjligt. Slå minimalt. Samodling Särodling radvis. Slagn./nedbrukning klöver i växande vete? Vårsäd bättre än höstsäd.

34 KOL I MARKEN, HUMUS. Humus = 1,7 * C C/N ca 10 N-halt 6% I en måttligt mullhaltig mark kan humushalten vara 3,4%. kolhalten 2%. Det betyder kg C per hektar i matjorden. Det är utsatt för nedbrytning, mineralisering, 1-2% per år. 1% betyder 600 kg C per år, som avgår som koldioxid. Dessutom frigörs ca 60 kg N, primärt som ammonium. Men det finns tillförsel genom rötter, skörderester, stallgödsel mm

35 4,0 mull Bollerup Försöksdata mull. Analyser bara vid start och ,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, A B C D E Linjär (A) Linjär (B) Linjär (E) Linjär (D) Viss variation, men i huvuddrag: Bollerup ganska låg och ökar Ca kg C/ha Mineralisering 1%: -450 kg C/år Mull Önnestad 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, A B C D E Linjär (A) Linjär (B) Linjär (D) Linjär (E) Önnestad, hög och minskar. Ca kg C/ha Mineralisering 1%:-1200 kg C/år Förloppen kan förstås genom att se på balanser.

36 Data från Önnestad skörd rötter+ kol humus-c rester S-betor Korn ins få Potatis Ärter Bl hy/popr Gröngöds ,76 Det blev ca 3440 kg C på 6 år, ca 570 per per år. Det räcker inte långt för att kompensera de 1200 som mineraliserades på Önnestad. Men det ger en ökning på Bollerup, där 450 mineraliserades.

37 En modellberäkning ger följande utveckling på Önnestad Utveckling kolhalt Önnestad A (1) resp E (2) Procent 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, År Serie1 Serie2 Serie3 Serie4 Gröngödslingen i E ger stort tillskott, men de högre skördarna i A ger också stort tillskott. Brukning och bearbetning modifierar mineralisering.

38 Önnestad förlorar ca 600 kg C per år. Därmed bör ca 60 N frisläppas. Det märks delvis i skördar och kvävebalanser. Bollerup binder ca 150 kg C per år. Det fordrar en investering av ca 15 kg N. Bollerup verkar därför mindre fruktbar än Önnestad.

39 Grödbalans, medeltal kg per hektar och år P Bortfört Tillfört Balans Balans Bollerup A E B C D Önnestad A E B C D Ö Ljungby A E B C D FOSFOR Balansposterna är inte stora men i huvudsak negativa på icke gödslade led. Bollerup. Det har varit rätt med negativa balanser, men nu är det lågt i led E. P i sockerbrukskalk och aska har använts. Önnestad. Högt P. Skall minskas i alla led. Tillförsel: fruktsaft Ö Ljungby. Börjar bli kritiskt på ekologiska led. Tillförsel krävs för fortsättning.

40 P-AL BOLLERUP Obs att bilderna har olika skalor. 12,0 10,0 8,0 6,0 y = -0,0629x + 133,51 y = -0,1205x + 248,81 A B C D Båda platserna har kunnat leva på gamla tillgångar i bortåt 18 år. Nu krävs insatser på Bollerup. E 4,0 Linjär (A) 2,0 Linjär (E) 0, ,0 20,0 P-AL ÖNNESTAD y = -0,1922x + 400,83 A B Önnestad kan i stor sett klara sig på gamla förråd tiotals år till. 15,0 10,0 y = -0,3354x + 685,36 C D E 5,0 Linjär (A) Linjär (E) 0,

41 Odlingssystemförsöken bekräftar den bild vi har om P. Tillgängligt P (mätt med P-AL) står i jämvikt med mer svårlösliga fraktioner som buffrar mot förändringar långsiktigt. P-AL 10 betyder ca 300 kg P i matjorden. Men det finns kanske 2000 kg oorganiskt P mer svårlösligt. Och dessutom organiskt P. Och så finns alven. Om vi tar bort 30 kg P borde räknemässigt P-AL minska med 1. Men försök visar att det blir 0,2-0,6, i snitt 0,4. Om en ekologisk odling i snitt har en minusbalans på 10 kg P har efter 6 år 60 kg P tagits bort. Det bör minska P-AL ca 0,8 enheter. Det är svårt att spåra i en markkartering. Men fordrar ändå uppmärksamhet på sikt.

42 På Bollerup har använts aska för att tillföra bl a fosfor. Det ger ett tillskott som ev kan spåras i P-AL. Men det finns en osäkerhet: P-AL är inte kalibrerat för att rätt avläsa tillgängligheten hos tillförda alkaliska gödselmedel. Sådana kan lösas av Al-lösningen men behöver inte vara växttillgängliga. Detta är också en fråga om ph i mark och om tid.

43 K Bortfört Tillfört Balans Bollerup A E B C D Önnestad A E B C D KALIUM. K-balanserna är negativa på särskilt i ogödslade led. Frågan är om det gör något. En specialundersökning av SLU (Andrist-Rangel / Öborn) K-Al har sjunkit K-halten i vallskörden har sjunkit, vilket kvalitetsmässigt inte är fel. Ö Ljungby A E B C D Ännu troligen inga skördeförluster på grund av kaliumbrist. Stora K-förråd i marken.

44 Exempel Bollerup, matjorden. kg/ha År oms.tid K-AL K-HCl tid till utarmning K i vittrande mineral K i kalifältspat I tillägg finns stora K-förråd i alven, vilka kan utnyttjas åtminstone på Bollerup.

45 OM GRÖDOR OCH KALIUM Ett par punkter av intresse från IFS K-seminarium dec Rothamsted långliggande försök: Bönor är känsliga för lågt kalium. Ung. som potatis. 2. Också från Rothamsted: K reglerar cellens osmotiska funktion. Både betor och korn vidmakthöll halten 0,2 mol K i cellvätskan vid olika N-gödsling och utv.stadium. Ett sätt att beskriva grödans K-situation, kanske. I Odlingssystemförsöken finns de data som behövs: ts-halt, ts-skörd, K-halt. Vallgrödorna där hamnar i området 0,08-0,18, också för gödslade B.