Tidskrift/serie Meddelande från Södra jordbruksförsöksdistriktet. SLU, Institutionen för växtvetenskap, Södra jordbruksförsöksdistriktet

Transkript

1 Bibliografiska uppgifter för Stay green: ett koncept för höga potatisskördar Tidskrift/serie Meddelande från Södra jordbruksförsöksdistriktet Utgivare Utgivningsår 2004 Nr/avsnitt 57 Författare Ingår i... Huvudspråk Målgrupp SLU, Institutionen för växtvetenskap, Södra jordbruksförsöksdistriktet Wiik L., Hellgren O., Joel A., Larsson H., Linnér H., Nilsson A., Rydberg T., Svantesson U. Rapport från växtodlings- och växtskyddsdagar i Växjö den 8 och 9 december 2004 Svenska Rådgivare Nummer (ISBN, ISSN) ISSN X, ISRN SLU-SJFD-M-57-SE

2 STAY-GREEN: ETT KONCEPT FÖR HÖGA POTATISSKÖRDAR Lars Wiik 1, Olof Hellgren 2, Abraham Joel 3, Hans Larsson 4, Harry Linnér 3, Anders Nilsson 1, Tomas Rydberg 5 och Urban Svantesson 5 1 Fältforskningsenheten, Box 44, Alnarp 2 Biotronen, Box 44, Alnarp 3 Markvetenskap, Hydroteknik, Box 7014, Uppsala 4 Växtvetenskap, Agrara odlingssystem, Box 44, Alnarp 5 Markvetenskap, Jordbearbetning, Box 7014, Uppsala E-post: Lars.Wiik@ffe.slu.se Sammanfattning Under år 2003 och 2004 utförde vi förberedande undersökningar i stärkelsepotatis i det tvärvetenskapliga projektet Stay-green: Ett koncept för höga potatisskördar. I våra val av metoder strävade vi efter att så fullständigt som möjligt undersöka vilka faktorer som var skördebegränsande. Parstudier var den bärande idén i forskningsupplägget, dvs. en jämförelse mellan potatisodling på två närliggande fält med i stort sett liknande förhållande avseende jordart och klimat. I parstudien är den ena gården utvald för att man på den, historiskt sett, tog höga potatisskördar (merskördegård) och den andra gården i paret för att man på den tog medelskördar (medelskördegård). Med statistiska metoder kommer vi att behandla det stora datamaterial som tagits fram. Förutom resultat från de två årens förstudier krävs det ytterligare några års fältforskning innan vi kan urskilja samspelseffekter, särskilja och kvantifiera olika skördebegränsande faktorer och följaktligen ge bättre rekommendationer i den framtida potatisodlingen. På en av medelgårdarna kompletterade vi parstudierna med ett fältförsök, inte minst för att tydliggöra enskilda faktorers betydelse. Parallellt med fältundersökningarna har metoder utvecklats för att i klimatkammare (Biotronen i Alnarp) fastställa potatisens optimala näringsbehov. I uppsatsen redovisas några preliminära resultat. Dessa är mycket intressanta och vi har därför ansökt om ett treårsprojekt för åren med en succesiv övergång till matpotatis. Kvalitet kommer då att bli en mycket viktig del i projektet. Inledning och bakgrund För att skörden av potatis skall bli så hög som möjligt krävs att alla faktorer som påverkar tillväxten utnyttjas på bästa sätt. Under odlingssäsongen kan ett antal faktorer vara skördebegränsande. Dessa faktorer måste identifieras, då de både enskilt eller i samverkan med andra faktorer påverkar skörden. När de väl är identifierade kan åtgärder vidtas, åtgärder som leder till optimal tillväxt. Stay-green Stay-green etablerades som ett uttryck för genetiska varianter som fördröjer bladets åldrande och vidmakthåller fotosyntesen och de andra tillväxtfunktionerna under en längre tid. Grödans förmåga att förbli grön beror emellertid i högsta grad på vattentillgång, näringstillgång och frånvaron av växtskadegörare. Under senare år diskuterades stay-green för en rad olika växter, dock fann vi inte några referenser på potatis men stay-green är naturligtvis i högsta grad även 24:1

3 tillämplig för denna gröda. Kurvor över tillväxtproduktivitet för grödor avsatta mot tiden uppvisar oftast en asymmetrisk klockformad kurva. Om grödan kan etableras och nå full tillväxt snabbare samt kan behålla en maximal produktivitet längre mot slutet av säsongen blir dock tillväxtkurvan alltmer rektangulär. I figuren nedan är x-axeln en tidsaxel som beskriver odlingssäsongen i veckor och y-axeln den maximala tillväxtproduktiviteten. Vår ansats i detta projekt påminner mycket om stay-green, det vill säga en potatisgröda som snabbt uppnår sin maximala produktivitet och bibehåller denna längre än normalt för att sedan snabbt vissna ner. (Thomas & Smart 1993, Thomas & Howarth 2000). I texten nedan redogörs för områden inom vilka vi bedömer det som mycket viktigt att öka kunskapen om hur vi skall kunna förändra potatisodlingen och närma oss kurvan för staygreen i figuren. 1,0 0,9 0,8 Förenklad modell över stay-green konceptet i potatis Rel. produktivitet 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Nuv.prod. Stay-green Veckonummer Växtnäringsproportioner och tillväxtdata För att kunna utveckla en effektivare tillförsel av näringsämnen måste potatisens optimala näringsbehov fastställas. Eftersom ett effektivt utnyttjande av växtnäringsämnen av naturliga skäl måste börja med den initiala tillväxten är det växtnäringsproportionerna under denna fas som först måste fastställas (Hellgren & Larsson 2003). Därefter kan växtens fortsatta behov tillgodoses. Markfysikaliska studier På många lätta mineraljordar, dvs. bra potatisjordar är rötternas framkomlighet oftast begränsad till den luckrade och bearbetade matjorden. Orsaken är att dessa jordar saknar aggregatstruktur, vilket innebär att alven blir alltför kompakt för rötterna att penetrera. Om vi på mekanisk väg kan luckra till ca 50 cm borde vi skapa förutsättningar för potatisens rötter att växa på djupet. Även om rötterna vattnas optimalt utnyttjar de det luckrade skiktet (pers. medd. Harry Linnér, 2002). Ett ökat rotdjup förbättrar normalt en grödas buffringsförmåga vid en rad olika stressituationer, inte minst vad gäller vattenstress. 24:2

4 Bevattning och kväveförsörjning Odlingstekniken har stor betydelse för läckaget av kväve, inte minst vid odling av potatis. Att fortlöpande tillgodose grödans behov av vatten och kväve samt att hålla grödan frisk bidrar till hög avkastning och till ett effektivt näringsutnyttjande. Åtgärder som leder till hög och jämn avkastning leder i allmänhet till förbättrat kväveutnyttjande och minskade risker för läckage. I undersökningar där en bra odlingsteknik tillämpades var potatisens upptagning av kväve genomgående större än tillförseln genom gödsling och restkvävemängden efter skörden var måttlig (Linnér 2002). Växtskydd Det är väl känt att skadedjur som stritar, bladlöss och stinkflyn samt växtpatogena svampar som bladmögel, groddbränna och torrfläcksjuka begränsar potatisens tillväxt, till nackdel inte bara för skördens kvantitet utan även för dess kvalitet. När dessa skadegörare får fäste i en odling är de svåra att stoppa. Med en bättre träffsäkerhet, dvs. tids- och behovsanpassning av bekämpningen i potatis, kan mycket stora merskördar uppnås (exempelvis Larsson 2003 och Wiik 2004), men merskördarna kan sannolikt bli ännu högre om man anpassar odlingstekniken till grödans förmåga att förbli grön längre. Potatisgrödor som noggrant skyddas mot skadegörare kan förbli gröna flera veckor längre än obehandlade grödor. Potatisen behöver troligen då ytterligare insatser av näring och bevattning. En obehandlad gröda som på grund av detta växer och utvecklas dåligt utnyttjar däremot inte näringen optimalt. Mål, syfte och hypoteser Målet med projektet är att föreslå åtgärder som möjliggör en ökning av skördens kvantitet och kvalitet och samtidigt innebär minskade negativa effekter på miljön. Vårt syfte är att optimera potatisgrödans tillväxt, framförallt i början av och i slutet på odlingsssäsongen. Målet är naturligtvis inte uppnått efter dessa två års förberedande studier men vi har kommit en bit på rätt väg. Huvudhypotesen (antagandet) är att en hög skörd i potatis endast är möjlig om man kan behärska de biologiska begränsningarna i form av växtskadegörare, ofördelaktiga förutsättningar som exempelvis dålig markstruktur samt otillräcklig och obalanserad växtnäringsstyrning. Således styrs grödans tillväxt, slutlig skörd och kvalitet av ett samspel mellan många olika faktorer. En samverkan mellan olika forskningsdiscipliner är därför ett krav för att vi skall kunna föreslå åtgärder som främjar skördens storlek och kvalitet. För att visa om huvudhypotesen gäller ställde vi fem delhypoteser med stöd av vår tidigare forskning. I vår pågående forskning och förhoppningsvis fortsatta hoppas vi kunna visa att dessa fem påståenden är sanna: 1. Att potentialen för en god kvalitet och hög skörd i potatis sätts redan vid etableringen av beståndet på ett välskött fält, med friskt utsäde av rätt storlek, rätt växtnäring samt rätt växtskydd. 2. Att en potatisgröda som tillåts grönska från tidig etablering till och med slutet av en förlängd odlingssäsong, så kallad stay-green, ger en hög skörd. 3. Att ökad kunskap om potatisens varierande behov av växtnäring under olika delar av säsongen leder till en möjlighet att korrekt styra växtnäringstillförsel, vilket ger högre tillväxt. 4. Att odlingsteknik kan utvecklas så att kvävehushållningen förbättras och risken för kväveförluster reduceras. 5. Att en lucker alv förbättrar rötternas framkomlighet vilket främjar tillväxten och höjer skörden. 24:3

5 Material och metoder Växtnäringsproportioner och tillväxtdata Potatis odlades under strikt kontrollerade förhållanden i klimatkammare (Biotronen i Alnarp). Näringsämnen tillfördes med hög precision och noggrann kontroll samtidigt som tillväxtkapaciteten bestämdes. Tillsammans med optimala näringsämnesproportioner studerades även effekterna på tillväxtkapaciteten av flera omgivningsfaktorer, exempelvis temperatur, ph, och ljusintensitet för att få en uppfattning om hur utnyttjandet av näringen begränsades av andra omgivningsfaktorer. Parstudier Omfattande undersökningar gjordes på fyra gårdar år 2003 och på sex gårdar år 2004 som indelades i två respektive tre par. Varje par utgjordes av två närliggande gårdar med liknande förutsättningar avseende jordar och klimat. Urvalet av pargårdarna skedde med hjälp av företagens skördestatistik. Den ena av pargårdarna hade historiskt sett höga skördenivåer (merskördegård) och den andra pargården normala skörderesultat som överensstämde med områdets medelskörd (medelskördegård). På pargårdarnas fält gjorde vi en mängd observationer i för detta utlagda parstudierutor, tre stycken i varje fält à 25 x 25 m. På varje pargård utfördes markkemiska, markfysikaliska och biologiska undersökningar. Observationerna från dessa undersökningar skall i den pågående utvärderingen bland annat hjälpa oss att bestämma vilka faktorer som var skördebegränsande. Fältförsök I ett fältförsök på en av medelskördegårdarna testade vi de fem olika hypoteserna och effekten av några skördebegränsande faktorer såsom skadegörare, kväve och alvluckring. Markfysikaliska studier Volymvikt och mättad vattengenomsläpplighet på jord uttagen med cylindrar (höjd 50 mm, diam 72 mm) på nivåerna cm och cm bestämdes enligt Andersson (1955). Studierna koncentrerades helt till plogsulan och alvens översta del. I fältförsöket år 2004 undersöktes effekten av en djupluckring. Rotutvecklingen i luckrat lager under potatisraderna jämfördes med den i ett oluckrat. Även i försöket togs cylindrar, på nivån cm, för bestämning av volymvikt och vattengenomsläpplighet. I försöket gjordes dessutom penetrometermätningar. En ny teknik för rotstudier användes. Den går i huvudsak ut på att volymsäkra jordprover tas ut från önskade nivåer. Rötterna tvättas fram och avbildas ( scannas ). Bilden analyseras med hjälp av ett datorprogram (WinRhizo version 5.0). Programmet beräknar bl.a. rötternas längd och deras tjocklek (Bauhus, J. & Messier, C., 1999). Bevattning och kväveförsörjning På pargårdarna undersöktes grödans kväveförsörjning, kväveeffektivitet, restkväve och riskerna för kväveläckage. Uppgifter om tillförsel av kväve genom gödsling och bortförsel av kväve med knölskörden togs fram. Mängden mineralkväve i marken bestämdes före gödsling på våren, vid skörden och sent på hösten. För att få en bild av inomfältvariationen togs mineralkväveprover ut från tre delar av varje fält. Kväveinnehållet i eventuell stallgödsel analyserades. De framtagna uppgifterna bör ge en god bild av kvävehushållningen och därmed riskerna för kväveförluster på gårdarna. På pargårdarna studerades även bevattningens anpassning till behovet och precisionen i tillförseln. 24:4

6 Markfuktighetsmätningar genomfördes vid tre mätplatser på varje pargård en gång per vecka, inklusive bestämning av vattenhalt vid en meters vattenavförande tryck. Hela fältförsöket bevattnades. Vattenförsörjningen optimerades i alla försöksled. Bevattningen styrdes med hjälp av avdunstnings- och nederbördsmätningar som avlästes tre gånger per vecka. När underskottet uppgick till ca 20 mm bevattnades fältet med motsvarande mängd. Mätningar av markfuktigheten gjordes i fältförsöket under hela växtsäsongen (en gång per vecka). Mätningar av vattnets fördelning i marken gjordes med en Delta-T sensor, som bestämmer markfuktigheten på sex nivåer (10, 20, 30, 40, 60 och 100 cm). Mätningarna gjordes i fasta monterade rör i marken. Data samlades och lagrades på en fältdatalogger (Delta-T, HH2). Växtskydd och markbiologi Svampsjukdomar och skadedjur följdes och graderades under hela säsongen, både manuellt med klisterfällor och med en crop-scanner för att få en mer objektiv bedömning av nedvissningen. Nematoder registrerades i förväg för att undvika fält som överskred skadetröskeln. De markbiologiska studierna omfattade studier av daggmaskpopulationen. Under det andra årets förberedande studier avräknades och vägdes även förekommande ogräs i parstudierutorna. Statistisk bearbetning Slutgiltig utvärdering kommer att göras med hjälp av några välprövade statistiska metoder (Anon. 2002). Resultat och diskussion Nedan redovisas en del resultat utifrån de fem delhypoteser vi ställde. 1. Att potentialen för en god kvalitet och hög skörd i potatis sätts redan vid etableringen av beståndet på ett välskött fält, med friskt utsäde av rätt storlek, rätt växtnäring samt rätt växtskydd. De två årens inledande studier för två par visade på stora skillnader mellan merskörde- och medelskördegårdar med avseende på knölskörd, stärkelsehalt och stärkelseskörd, se figur 1 nedan. I medeltal för år 2003 hade merskördegårdarna cirka 30 ton högre knölskörd och för år 2004 drygt 10 ton per hektar. Resultaten tyder på att god jordbearbetning, en tidig sättning samt rätta tidpunkter för bevattnings- och växtskyddsåtgärder grundlägger en hög skörd. 2. Att en potatisgröda som tillåts grönska från tidig etablering till och med slutet av en förlängd odlingssäsong, så kallad stay-green, ger en hög skörd. Både under 2003 och 2004 var stay-green-effekten högre på merskördegårdarna än på medelskördegårdarna vilket således innebar en längre period då potatisen grönskade, se figur 2 nedan. Potatisgrödans relativa tillväxt var högre för merskördegårdarna både tidigt och sent under säsongen, dock mer uttalat under 2003 än under Skillnaden berodde bland annat på vilka växtskyddsåtgärder som gjordes men också vid vilken tidpunkt de gjordes. Förekomsten av skadegörare skilde markant mellan medel- och merskördegårdarna i de olika paren under Merskördegårdarna lyckades bäst med att bekämpa skadegörarna även om antalet insatser inte skilde nämnvärt. Att skillnaderna mellan pargårdarna inte blev så stora under 2004 kan sannolikt bero på att lantbrukarna på medelgårdarna lärt sig att bekämpa vid rätt tidpunkt och att grödan inte led brist på vatten på grund av riklig nederbörd under den första delen av säsongen. Man kan anta att lantbrukarna på merskördegårdarna bättre förmår bevattna i tid och vid rätt tillfällen än lantbrukarna på medelskördegårdarna kan, men detta får 24:5

7 den fortsatta utvärderingen klargöra. I preliminära crop-scanning-resultat påvisades förväntade skillnader, dvs. mellan pargårdarna under Att ökad kunskap om potatisens varierande behov av växtnäring under olika delar av säsongen leder till en möjlighet att korrekt styra växtnäringstillförsel, vilket ger högre tillväxt. Trots att alla fälten i de förberedande undersökningarna gödslades med ungefär samma mängd kväve skilde sig skördarna betydligt åt mellan gårdarna. Stora förluster av växtnäring är därför att vänta på de gårdar som tog låga skördar. Med hjälp av resultat från de markanalyser och växtanalyser som togs avser vi att bland annat beräkna växtnäringsbalanser. Tre krav bör ställas för att växtnäringsstyrningen skall bli optimal: i) Att alla näringsämnen måste finnas med och dessutom i rätt balans, ii) att tillförsel av näring skall göras efter växternas storlek samt iii) att växterna och markförhållandena bestämmer tillsammans hur lätt eller svårt näringsämnena tas upp. Dessa förutsättningar är inte på långt när uppfyllda i de gödslingsrekommendationer som idag tillämpas och vi förutser att de här föreslagna biotronstudierna lägger grunden till att vi i framtiden bättre ska kunna styra växtnäringstillförseln. Förutom utveckling av metodik, att odla potatis i klimatkammare, framkom intressanta resultat i de förberedande studierna. Inte minst att förutsättningarna nu finns att kunna fastställa potatisplantans krav på optimal näringslösning. Detta möjliggör därmed fortsatt arbete. Undersökningarna hittills visade att man kan förvänta sig att potatisplantorna fördubblar sin biomassa på cirka 2,5 dagar om tillförseln och upptagningen av näringsämnen optimerades. Den omgivningsfaktor som förmodligen mest avgjorde befintliga näringsämnens tillgänglighet för upptagning är ph. Det som genomgående observerades var att ph successivt steg under potatisplantornas initiala tillväxt till 6,5 varefter det svängde kring detta värde. Att ph steg kan endast förklaras med växtens aktivitet, dvs. växtens förmåga att höja ph. Samma tendenser när det gäller ph observerades för Kardal, Bintje och Prevalent. En preliminär analys av optimala näringsproportioner för Kardal genomfördes. En verifiering och injustering av optimala näringsproportioner genom ytterligare experiment pågår. Fortsatt forskning är dock nödvändig för att studera inverkan av begränsande faktorer som temperatur, ljus etc. 4. Att odlingsteknik kan utvecklas så att kvävehushållningen förbättras och risken för kväveförluster reduceras. De markfysikaliska studier som görs i projektet är betydelsefulla för att påvisa markstrukturens betydelse för växtnäringsupptagningen. De olika kvävenivåerna i fältförsöket kan bidra till en ökad förståelse av hur odlingsteknik påverkar växtnäringsutnyttjandet. I det första fältförsöket år 2003 gav en extra tillförsel av kväve med 50 kg N per hektar ingen merskörd jämfört med konventionell gödsling. Konventionell gödsling motsvarade 140 kg N/ha i form av mineralgödsel samt 25 m 3 flytgödsel på våren före sättning. Enligt preliminära resultat från 2004 har en extra kvävetillförsel medfört skördeökning. 5. Att en lucker alv förbättrar rötternas framkomlighet vilket främjar tillväxten och höjer skörden. I fältförsöket studerades effekten av alvluckring år Detta är inte minst intressant eftersom plöjning endast görs en gång i växtföljden på denna gård. Genom resultat från parstudierna framkommer om jordarnas genomsläpplighet skiljer mellan de olika fälten och eventuellt om detta bidrar till förklaringen av skördeskillnader mellan parstudierutorna. Både resultaten från fältförsöket och parstudierna är under bearbetning. 24:6

8 Projektets fortsättning Eftersom vi och andra anser att de hittills framkomna resultaten är mycket intressanta ansökte vi på SLF om ett treårsprojekt för åren med en succesiv övergång till matpotatis. Kvalitet kommer då att bli en mycket viktig del i projektet. Figur 1. Knölskörd, stärkelsehalt och stärkelseskörd år 2003 på merskörde- och medelskördegårdarna med sorten Kardal 70,0 60,0 50,0 62,2 Medelskördegård Merskördegård ton/ha och % 40,0 30,0 34,2 23,9 20,0 20,1 14,9 10,0 6,9 0,0 Knölskörd ton/ha Stärkelsehalt % Stärkelseskörd ton/ha Figur 2. Relativt bestånd på merskörde-och medelgårdar, medeltal av två par per år. Preliminära resultat. relativt bestånd maj 17-maj 24-maj 31-maj 07-jun 14-jun 21-jun 28-jun 05-jul 12-jul 19-jul 26-jul 02-aug 09-aug 16-aug 23-aug 30-aug 06-sep 13-sep 20-sep 27-sep Merskördegårdar2003 medelgårdar2003 Merskördegårdar2004 medelgårdar2004 datum 24:7

9 Referenser Anon Mot sockerskörd på Europanivå. t&t information AB, Kristianstad i samarbete med Sockernäringens BetodlingsUtveckling. ISBN Andersson, S Markfysikaliska undersökningar i odlad jord. VIII. En experimentell metod. Grundförbättring 8, spec nr 2. Anon SPSS. ( Bauhus, J. & Messier, C Image analysis. Evaluation of fine root length and diameter measurements obtained using Rhizo image analysis. Agron. J. 91, Hellgren, O & Larsson, H Viktig kartläggning av betans behov; i Mot sockerskörd på Europanivå, t&t information AB, Kristianstad i samarbete med Sockernäringens BetodlingsUtveckling. ISBN Larsson, H Stritar i potatis, bekämpningströsklar, varning och prognos. Slutrapport Jordbruksverket, Jönköping, 21 s. Linnér, H Bevattnings- och kvävegödslingsstrategins inflytande på potatisens avkastning och kvalitet. Slutrapport för SLF-projekt nr s. Thomas, H. & Howarth, C. J Five ways to stay green. J. Exp. Bot., vol. 51, no , Thomas, H. & Smart, C. M Crops that stay green. Ann. appl. Biol., 123, Wiik, L Potato early blight in Sweden: Results from recent field trials. PPO-Special Report no. 10, :8