Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk

Transkript

1 Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk Georg Carlsson Sveriges lantbruksuniversitet Område Agrosystem, Alnarp Baljväxtakademin, 29 februari 2012, Alnarp

2 Sveriges lantbruksuniversitet SLU utvecklar kunskapen om de biologiska naturresurserna och människans förvaltning och hållbara nyttjande av dessa. SLU hade 2010: helårsanställda helårsstudenter 729 forskarstuderande

3 Område Agrosystem Forskning om hållbart nyttjande av naturresurser, multifunktionella odlingssystem, växtproproduktker av hög kvalitet. - Odlingssystem, integrerad ogräsbekämpning och naturresursutnyttjande - Bland annat: Återintegrering av baljväxter i svenskt jordbruk - Produktkvalitet Omkring 30 medarbetare (inklusive doktorander och mastersstudenter). Fältförsöksstationen Lönnstorp (ca 60 ha), ekologiskt odlingssystem (ca 20 ha), reducerad jordbearbetning (approx 24 ha).

4 Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk Baljväxter - mångfald och användning Biologisk kvävefixering mindre handelsgödsel Kväverika rötter kväve till andra växter, rikt markliv Nätverket LegSA: Baljväxter för hållbart jordbruk

5 Baljväxters mångfald Fabaceae, baljväxt-familjen, är världens tredje största växtfamilj (efter orkidéer och astrar): ca 650 släkten med totalt ca arter. Långt ifrån alla arter bildar kvävefixerande symbioser (baserat på undersökning av ca 20% av alla arter i familjen).

6 Baljväxters mångfald Tre underfamiljer Caesalpinioidae, ca 1900 arter, huvudsakligen vedartade tropiska växter, 23% av arterna har rotknölar Mimosoidae, ca 2700 arter, huvudsakligen vedartade växter, I tropska, subtropska och tempererade områden. Ca 90% har rotknölar. Papilionoidae, ca 13,000 arter, vedartade växter och örter, innehåller växter som odlas för livsmedel eller foder. Ca 97% har rotknölar.

7 Proteinrika och nyttiga frön Linser Ärter Bönor

8

9 Högkvalitativt foder Jämfört med gräs innehåller baljväxter mindre fibrer och mer protein, samt är lättare att smälta i djurens magar. Inblandning av baljväxter i foderstater ger högre näringsupptag och högre produktion

10

11

12 Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk Baljväxter - mångfald och användning Biologisk kvävefixering mindre handelsgödsel Kväverika rötter kväve till andra växter, rikt markliv Nätverket LegSA: Baljväxter för hållbart jordbruk

13 Alla organismer behöver kväve! DNA klorophyll N 2 80% av atmosfären N _ Haber-Bosch: N N 2 + 3H 2 2NH atm, 400 C

14 Kvävefixering

15 Biologisk kvävefixering N H + + 8e ATP Nitrogenas 2NH H ADP Strikt bakteriell process Många frilevande bakterier, Rhizobium fixerar kväve i rotknöls-symbioser med baljväxter Rhizobium överlever saprofytiskt i jord, men fixerar då inget kväve

16 Marschner1995, Mineral Nutrition of Higher Plants, p.207.

17 Foton: Tora Råberg

18 Kvävefixerande rotknöl N 2 Aminosyror Kolhydrater NH 3 O 2 Foto: A-S Hahlin Foto: J Ribet

19 Symbiosens effektivitet påverkas av tre viktiga variabler

20 Hur mycket kväve fixerar foderbaljväxter? Kvävefixering (kg N ha -1 år -1 ) rödklöver vitklöver lusern Baljväxt-biomassa (ton ts ha -1 år -1 ) Kvävefixering, kg N per ton torrvikt: Rödklöver i gräs: Renbestånd: Vitklöver i gräs: Renbestånd: Lusern i gräs: Renbestånd: 26 kg N / ton 10 kg N / ton 31 kg N / ton 16 kg N / ton 21 kg N / ton 13 kg N / ton Gäller fixerat kväve som återfinns i skördade växtdelar, vilket motsvarar 40 95% av den totala mängden fixerat kväve. Carlsson & Huss-Danell Plant and Soil 253,

21 Varför varierar kvävefixeringen? Stor variation mellan år Variation mellan arter och sorter Kvävegödsling påverkar baljväxtandelen i blandning med gräs negativt

22 Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk Baljväxter - mångfald och användning Biologisk kvävefixering mindre handelsgödsel Kväverika rötter kväve till andra växter, rikt markliv Nätverket LegSA: Baljväxter för hållbart jordbruk

23 Kväve rör sig mellan växter C/N-kvot: baljväxter < 25 gräs > 25 Nettomineralisering < 20 Klöver till gräs: upp till 30% av gräsets N N N Gräs till klöver: upp till 5% av klöverns N Rasmussen et al Soil Biol Biochem 39, Gylfadottir et al Plant Soil 297,

24 Kväve rör sig mellan växter Nedbrytning av växtdelar, mineralisering C/N-kvot struktur vs metabolism ettårig vs flerårig markegenskaper (temperatur, vatten, syre...) Mykorrhiza Rotläckage omfattning?

25 För mycket kvävefixering? N 2 N Kan kvävefixering vara ett miljöproblem?

26 För mycket kvävefixering? N 2 Denitrifikation, NH 3 -avgång N Kan kvävefixering vara ett miljöproblem? NO 3 - läckage

27 För mycket kvävefixering? Denitrifikation: NO 3 - N 2 O, N 2 N 2 Denitrifikation, NH 3 -avgång N Kan kvävefixering vara ett miljöproblem? NO 3 - läckage

28 För mycket kvävefixering -miljöproblem? Palmborg et al Oikos 110,

29 För mycket kvävefixering -miljöproblem? Beror på: Markegenskaper, klimat Tidpunkt, mängd nedbrytbart växtmaterial Växtföljd, samodling

30 Fånggröda eller Gröngödslingsgröda? Kväveupptag eller kvävefixering? Inbindning av kväve eller snabb mineralisering? Möjligt att kombinera? -JA, samodling av baljväxter och gräs

31 Baljväxtrötter och markliv Kväverika föreningar, lättillgänglig energi Stimulerar bakteriell aktivitet och tillväxt Trofiska interaktioner protozoa, nematoder, skalbaggar äter rötter och/eller bakterier (stimulering av bakterie-ätande nematoder) Gräsrötter utsöndrar relativt mycket kol, men markens kolinlagring är också beroende av lättillgängligt kväve

32 Baljväxter och biodiversitet Diversifiering av odlade grödor Diversifiering av associerade organismer Foto: Tora Råberg

33 Nätverket LegSA: Baljväxter för hållbart jordbruk

34 Nätverket LegSA: Baljväxter för hållbart jordbruk

35 Foto: Tora Råberg Tack för er uppmärksamhet!