Långsiktiga effekter av organiska gödselmedel

Transkript

1 Långsiktiga effekter av organiska gödselmedel Thomas Kätterer Inst. för Disposition Mullens betydelse för bördigheten Nedbrytning och humifiering av organiskt material Mullbalansens beroende av växtföljder, stallgödsel, skörderesthantering och N gödsling Baserad främst på resultat från långliggande fältförsök Kol är huvudbyggstenen i all organisk material H O other N C C% ökar i regel under nedbrytning i marken, från ca. 4% i växtrester till ca. 6% i väl humifierat material. Organiskt material i marken (mull) har en genomsnittlig kolhalt på drygt 5%. Mullen är den enskilt viktigaste bördighetsfaktorn som påverkar markstruktur vattenhållandeförmåga kemiska och biologiska egenskaper Växttillgänglig vatten (mm; 25cm) Mullen påverkar många markegenskaper Växttillgänglig vatten > svenska markprofiler 4% ler; 3% sand 2% ler; 3% sand Kolhalt %, Kolhalt % En fördubbling av mullhalten ökar mängden växttillgänglig vatten med ca. % i många jordar minskar volymvikten med ca. % effekten är störst i grövre jordar Volymvikt (g/cm 3 ),5,4,3,2,, Volymvikt/porositet Ultuna

2 foto: Erik Sindhoj Kolhalten i marken styrs av fotosyntes, organsika gödselmedel och nedbrytning Mängd och kvalitet av det tillförda organiska materialet kan påverkas Nedbrytningen är svårare att påverka. Den styrs främst av temperatur vattenhalt markegenskaper fotosyntes CO 2 nedbrytning Nedbrytningsprocessen Tid Dag 3 mån Växt- eller djurrester Lättnedbrytbara föreningar är borta MB CO 2 år Svårnedbrytbara för. kvar MB H CO 2 2 år Svårn. för. M H CO 2 6 år H CO 2 3 år CO 2 MB= mikrobiell biomassa; H=humus Nedbrytning och humusbildning Kvarvarande massa (%) Nedbrytning av olika jorförättringsmedel (Kolenbrander, 974) År 7 Torv Torv 2 Torv 3 Sågspån Halm 4 C kvar (%) Nedbrytning av halm och stallgödsel under 37 år i fält i Österike Halm Kvar i marken Halm % % Efter 5 år 2 3 Efter år 2 2 Efter 37 år 5 9 Tatzber et al., SSSAJ 73:744-75

3 Stabilisering av organsikt material Svårnedbrytbar (kortare tidsperspektiv) Kemiskt stabiliserat x Fe Ca Bläää, va äckligt! Det känns som klister! Jag får inte bort det! Nedbrytningshastighet Nedbrytningens beroende av vattenhalt och temperatur i marken Nedbrytningshastighet re_temp Marktemperatur ( o C) From: Anke Herrmann Fysiskt oåtkomligt Jag kommer inte åt! Det finns mat därinne! 9 Nedbrytningshastigheten fördubblas när temperaturen höjs med o C Nedbrytningen gynnas av lagom vattenhalt (ca. 6% vattenfyllda porer) För hög vattenhalt leder till syrebrist Princip: Effekt av tillfört organiskt material på mullhalten Markens mullbalans 2 försök Samma mängd kol tillförs vartannat år som gröngödsel, halm, stallgödsel, sågspån, hushållskompost, torv och rötslam (med eller utan N gödsel) PK tillförs i alla förslöksled Lanna Ultuna Ultuna sedan 956, mellanlera,,5 % C vid start 5 behandlingar i 4 block, 6 rutor à 4 m 2 Grödor: Mest vårstråsäd, majs sedan år 2 Lanna sedan 996, styv lera, 2 % C vid start Organiskt material måste tillföras hela tiden för att upprätthålla mullhalten 9 behandlingar i 4 block, 36 rutor à m 2 Grödor: Mest vårstråsäd

4 Ultuna Ramförsök Markkol i ramförsöket C % (-2cm) 5 Torv+ M N Torv I O 4 Rötslam + K P J 3 NSågspån + N Halm+ G N L 2 Sågspån H Halm F Cyanamid E C Kalksalpeter Ammoniumsulfat D B Kontroll ASvartträda Kätterer et al. (2) Agriculture, Ecosystem and Environment 4, Trender i skörd, Ultuna Ramförsök Tillförsel av organiskt material och kvävegödsling leder till högre kolförråd i marken 8 6 Med kvävefattigt org. material +N 8 6 Med kväverikt org. material N Relativ skörd Enbart N Halm +N Sågspån +N Torv +N Relativ skörd Enbart N N N Rötslam N Långtidseffekter av tillfört organiskt material beror på dess direkta effekt på markens mullförråd och dess indirekta effekt genom stimulering av tillväxt och större mängd skörderester framförallt rötter Bättre markstruktur

5 Hur stor andel av tillfört material stabiliseras i marken? Tillfört C input org. (Mg mat. ha - (ton/ha) yr - ) Tillförd mängd C av olika kvalitet A B C D E F G H I J K L M N O Treatment Barley root tip (E. Sindhøj) Humifieringskvoter.2 Halm.5 Sågspån Rötter.35 Rötslam.4 Torv.59 Rötter bidrar 2,3 gånger så mycket till mullbildning än motsvarande mängd halm Djup (cm) C tillfört (kg ha yr ) Resultat från Lanna (996 29) bekräftar betydelsen av rötter för mullbildning Lanna C% imarken,, 2, 3, Kompost Rötslam Rötter Stubb Svart träda Ogödslat Nitrat Ammonium Rötslam Rötslam+me taller Kompost Humifiering Stubb.2 Rötter Rötslam.6 Kompost.47 Gödsling med rötslam (2 ton ts vart fjärde år) i Petersborg (Skåne) höjer mullhalten (Market Garden, Woburn) Relativ skröd % högre skördar i Slam+N jämfört med enbart N Slam är inte en effektiv kvävekälla Djup (cm) C%,5, Inget slam N Inget slam +N Hög slam N Hög slam +N Högst C förråd i Slam+N Lägst: utan slam utan N Liknande C förråd i Slam N och Inget slam+n visar också på betydelsen av skörderester främst rötter 25% av tillförd stallgödsel har stabiliserats i en engelsk lättlera under en 2-års period Figuren från Johnston et al., 989

6 ns effekt på mullen avtar med tiden Hoosfield Continuous Barely, Rothamsted Braodbalk Höstvete, Rothamsted Även här: Påtaglig effekt av stallgödsel som avtar med tiden 35 ton stg per år sedan ton stg per år Enbart mineralgödsel 35 ton stg. sedan ton stg. Sedan 885 och N-gödsling sedan 968 NPK sedan 852 Ogödslad Ett jämvikt ställer in sig efter kanske 5 år. Ingen ökning av mullen trots stora mängder stallgödsel. Johnston et al., 29 Johnston et al., 29 De svenska bördighetsförsöken Växtföljden (stallgödsel) påverkar mullhalten i bördighetsförsöken 2 platser Växtföljder med djur Skåne Mellersta Norr Vårkorn Vårkorn Vårkorn Vall Vall Vall Höstvete Vall Vall Sockerb. Höstvete Grönf. Havre Vårkorn Höstvete Potatis Försöksupplägg 2 block x 2 växtföljder x 4 PK-nivåer x 4 N-nivåer = 64 rutor Växtföljder utan djur Skåne Mellersta Vårkorn Vårkorn Oljev. Havre Höstvete Oljev. Sockerb. Höstvete Havre Höstvete Växtföljd Växtföljd 2 Vårkorn Vårkorn Vall Oljeväxter Höstvete Höstvete Sockerbetor Sockerbetor Halm och blast förs bort; 2 ton stallg/vf efter höstvete Halm och blast lämnas Årlig Kolinlagring (kg C/ha) Högre mullhalter i vf (3 kg C per ha och år i genomsnitt) Inlagringen beror på stallgödsel (2% av tillförd C) och skörderester/rötter Vf-effekten minskar med ökande N-givor eftersom skillnaderna i skörd minskar Kvävenivå Skörderester/ rötter

7 Effekt av växtföljd (stallgödsel) på N respons i sockerbetor vid olika PK nivåer på två platser med olika bördighet P AL över tiden i Örja och Orup P Al (mg P g jord) Orup, vf2, högsta N nivå utan PK ersättnings PK dubbel ers. trippel ers. Örja, vf2, högsta N nivå Ersättningsgödsling med P är inte tillräcklig för att upprätthålla en rimlig P-AL-nivå Orup Örja Effekten av stallgödsel är större i Orup än i Örja (2 ton; 3 kg P) i växtföljden påverkar N-responsen mest vid låga PK-nivåer Något högre skördar i vf även vid högsta PK-nivå (6% i sockerbetor) leder till en mindre brant N-respons-kurva vid höga PK-nivåer. Relativ skörd,2,8,6,4 vf vf2, P-AL Sockerbetsskördar, högsta N-giva Relativ skörd,2,8,6,4, P-AL Kvävegödslingens effekt på markens kolhalt (efter 5 år i bördighetsförsöken) Kolfastläggning i bördighetsförsöken Mera skörderester/rötter höjer mullhalten kg N resulterar i kg kolfastläggning i matjorden ( Bördighetsförsök)

8 Fleråriga växter satsar mera på rotsystemet och leder därför till mera positiva kolbalanser än ettåriga växter Kolkoncentration (%; -2 cm) långliggande fältförsök i Norrland 5 år vall /6 år 3 år vall /6 år 2 år vall /6 år år vall /6 år Organiska gödselmedel ökar mullhalt och bördighet Finns det några nackdelar? Foto: L Andersson Data från Ericson & Mattsson, 2 Swedish University of Agricultural Sciences Soil Water Environment Organiska gödselmedel höjer risken för utlakning på kort och på lång sikt Lustgastoppar under ett par veckor efter gödsling Plöjning och gödsling Harvning och sådd Flytgödsel 3 gånger så hög mullhalt 3 gånger så höga mängder mineralkväve under vintern - större risk för utlakning (Data från Hoosfield, Powlson et al, 989) Swedish University of Agricultural Sciences Soil Water Environment Högre N-giva -> högre N 2 O-flöden N 2 O-toppar efter gröngödsling Möller & Stinner. Europ. J. Agronomy 3 (29) 6

9 Lustgas Temp Vatten Exempel: Lustgasutsläpp i vete efter spridning av stallgödsel Höga utsläpp i försöksled med stallgödsel Toppar sammanfaller med högt vattenhalt och höga temperaturer Zhai et al. 2; Agr. Sci. China (): Sammanfattning Långtidseffekter av tillfört organiskt material beror på dess direkta effekt på markens mullförråd och dess indirekta effekt genom stimulering av tillväxt och större mängd skörderester framförallt rötter Mullen är den enskilt viktigaste bördighetsfaktorn Rötter och stallgödsel byggar mull Mullhalten påverkas av växtföljd och produktionsnivå kg C (2 kg mull) fastläggs i marken för varje tillfört kg N N responsen beror på P nivån Ersättnings P räcker inte till för att hålla P AL på samma nivå Risk för ökad utlakning vid högt mullhalter Risk för ökad lustgasavgång efter organiskt gödsling Långliggande försök behövs för att kunna besvara frågor som vi inte har ställt ännu. Tack för din uppmärksamhet! Swedish University of Agricultural Sciences Soil Water Environment