Hållbara strategier för markbördighet i ekologisk växthusodling Seminar on organic greenhouse production Uppsala 5 February 2015 Wim Voogt Wageningen UR Greenhouse Horticulture, Bleiswijk (NL) Översättning till svenska Christina Winter, Jordbruksverket
Innehåll Markbördighet är en komplex fråga Begränsningar Tillvägagångssätt: Vad, Hur, När... Balansera växtnäringsämnena Särskilda problem
Avgränsningar i presentationen Grönsaker Intensiv odling: växthus med medel- eller hög teknisk nivå Europeiska förhållanden natural soil naturlig jord (odling i markjorden)
Markbördighet Bevattning Gödsling Temperatur Lermineral Struktur Vatten Gasutbyte Organic matter air Vattenhålland e förmåga ph Salter Gravel grus Sand K, Ca, Mg P Ledningstal EC N Mo/mjäla Mikronäringsämnen Utbyte med grundvattnet
Markbördighet: Ur ekologisk odlings synvinkel Marklivet och jordens naturliga bördighet, jordens stabilitet och biologiska mångfald skall bibehållas och förstärkas, jordkompaktering och jorderosion skall förebyggas och bekämpas och växter skall huvudsakligen ges näring genom markekosystemet. Council Regulation (EC) No 834/2007, article 5 Växthusodling ska bedrivas i en levande jord som har kontakt med alven och berggrunden. (IFOAM EU Group, Position paper on Organic greenhouse production, 2013)
Tillvägagångssätt Hur närma sig markbördighet Temperatur Lermineral Konventionell odling Struktur Gas utbyte Organiskt material luft Vattenhålllande förmåga Jordanalys före plantering Jordtyp Gröda K-tillförsel Grundgödsling ph vatten P salter grus Tilläggsgödsling/växtnäringsbevattning Jordanalys för uppföljning Återkoppling -> tillförsel Sand N Mikronäringsämnen KNO 3 K, Ca, Mg K, Ca, Mg EC Mo/mjäla K 2 SO 4 KH 2 PO 4 K KCl organiskt material
Hur närma sig markbördighet Ekologisk Holistic approach Temperatur Tempera ture Struktur Structure Gas exchange utbyte Organic matter Vattenhållande Waterholding capacity förmåga Filosofi : Gödsla jorden Clay lermineral luft air Organiskt material inte plantan vatten water ph ph salter salts gravel grus P P sand Sand K, K, Ca, Ca, Mg Mg EC EC N Mo/mjäla loam Micro Mikronärings- nutrien ämnen ts ts För växthus: Realistiskt? Möjligt att tillämpa? Hållbart?
Huvudsakliga frågor Vilken sorts gödselmedel När ska det spridas Hur ska det spridas Hur mycket Hållbarhetsfrågor P mättnadsgrad Cirkulera växtnäringen Reducera utlakning Undvika toppar med N Kväve avgår i gasform
Begränsningar Regelverk I Grundläggande principer och filosofi i ekologisk odling ((EC) No 834/2007) I första hand markbördighet genom naturliga åtgärder sorter, växtföljd, gröngödsling, recirkulering, jordbearbetning. Minimera icke förnyelsebara resurser Minimera resurser utifrån Recirkulera överskott och biprodukter Lokal ekologisk balans Skiljer från konventionell: vattenanvändning och utlakning av näringsämnen
Begränsningar Regelverk II Ekologiska krav ((EC) No 834/2007) Växtföljd Organiska gödselmedel (Lista i bilaga till (EC) 889/2008) Organiskt material från stallgödsel Generella krav (kan vara nationella krav) Maximal N-tillförsel Maximal N-tillförsel från stallgödsel Maximal tillförsel av P (Gäller t.ex. i Sverige) Gränsvärden för mineralkäve i marken Begränsningar för utlakning av N och P...
Typskt för växthusodling Jämfört med frilandsgrödor Hög tillväxthastighet Optimala växtnäringskoncentrationer i rotmiljön Högt ledningstal (EC) som främjar kvalitet (när frukten skördas) Högre skörd (kontrollerad miljö) Högre växtnäringsbehov/ bortförsel Ingen nederbörd Ingen utlakning Stora investeringar -> kräver hög effektivitet Ingen gröngödsling eller bottengrödor
Exempel på växtnäringsbalanser Jämförelse av medeltal från 4 års ekologisk grönsaksodling på friland och i växthus Friland växthus Coopmans et al, 2007) Voogt et al, 2008) Surplus Leaching Crop export Mineralization Fertilizers överskott röd läckage turkos bortförsel med skörden grön mineralisering röd gödselmedel blå
Motstridiga aspekter Målkonflikter Praktiska frågor Tillgång Pris Tansport Lagring Spridning Ogräs Växelverkan Mata mikroorganisemrna Sjukdomshämmande organismer Avsikter i ekologisk odling Markbördighet genom naturliga åtgärder Minimera icke förnyelsebara resurser Minimera resurser utifrån Recirkulera överskott och biprodukter Lokal ekologisk balans Hållbarhetsfrågor Skiljer från konventionell: vattenanvändning P mättnad och överskott? utlakning av näringsämnen Cirkulera växtnäringen Reducera utlakning Undvika toppar med N Kväve avgår i gasform Spelplan Vilken sorts gödselmedel När ska det spridas Hur ska det spridas Hur mycket Växtens behov Struktur Hög skörd / Stort växtnäringsbehov/bortförsel ph / EC Ledningstal... Stora investeringar -> krävs hög effektivitet Ingen gröngödsling/bottengrödor Regler ((EC) No 834/2007) Växtföljd Organiska gödselmedel (Lista i bilaga till (EC) 889/2008) Regler (country specific) Max N-tillförsel Max N från stallgödsel Max P-tillförsel Gränser för mineralkväve i jorden
N-tillförsel och regelverk Överskott 220 kg N 1800 Överskott 900 kg N Maximal tillförsel 1550 kg/ha Överskott 220 kg N 1600 1400 1200 1000 800 600 Crop removal Soil org. matter Additional fert. (other) Compost Additional fert. (manure) Manure Från stallgödsel max 170 kg N/ha 400 200 0 N supply N avaialble N-tillförsel N tillgängligt Crop removal Soil organic matter Bortförsel blå Mullhalt brun Additional fert. (other) Gödselmedel orange Compost Kompost grön Additional fert. (manure) Gödselm. (stallgödsel)
P tillförsel och regelverk Standard gödslingsrekommendation : Ingen fosfortillförsel! Överskott 50 kg P Max 350 kg P/ha 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 Crop removal Soil org. matter Additional fert. (other) Compost Additional fert. (manure) Manure Överskott 225 kg P 0 P supply P avaialble P-tillförsel P tillgängligt Crop removal Bortförsel Soil organic matter Organiskt material i jorden Additional fert. (other) Gödselmedel andra Compost Kompost Additional fert. (manure) Gödselm. (stallgödsel)
Förhållandet N:P:K i tillförsel och bortförsel. (medeltal av 8 ekologiska växthus 2002 2010) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Supply Crop demand Tillförsel N P K Växtens behov
Hur går vi vidare? Ska vara möjligt att tillämpa för odlarna Undersöka olika faktorer snarare än helheten på en gång Stegvist (upprepat) närma oss växtnäringstillgången Beräkningsverktyg/modeller eller andra stöd för beslut behövs
Steg 1 Cirkulera växtnäringen 1 st Cirkulera växtnäring och organiskt material inom gården Växtrester komposteras (tillsammans med organiska restprodukter) Eller: Blanda ner växtrester i jorden (tomat 100 kg N ha -1 yr -1 ) Material från beskärning lämnas i växthuset (tomat 166 kg N ha -1 yr -1 ) eller kompostera
% av totala upptaget Cirkulera växtnäringen 80% 70% 60% 50% 40% 30% K Ca N Exempel växthusgurka Exempel gurka skörd: 125 fr/m2, 42 kg/m2 N K P kg/ha kg/ha kg/ha Upptag 724 1045 111 Frukt 421 635 73 Beskärning 57 66 8 Stammar 46 104 10 Blad 200 240 20 40 % N K P 20% 10% 0% Fruit Leaf Shoot Stem Nutrient P Total bortförsel 724 1045 111 Att recirkulera (potential) 303 410 38 Kan recirkuleras Under odling Under odling 57 66 8 Växtrester Växtrester 246 344 30 Frukt Blad Skott Stam
Steg 2 Växtnäringsbalans Räkna ut totala behovet för grödan (år) Skörd förväntad Relation skörd upptag (linjär) Paprika
Exempel beräkning Förväntad skörd Innehåll kg/ha Växtnäringsbalans kg/m2 N P K Tomater 50 1019 282 1745 Växtrester 89 7 113 Material beskärning 166 42 348 netto bortförsel 764 233 1284
Steg 3 Organiskt material Odlaren väljer utifrån sina egna mål Viktigaste målen Bibehålla mullhalten Källa för växtnäringsämnen (N) Förbättra jordstrukturen Förebygga och bekämpa sjukdomar... andra skäl
Steg 3 Organiskt material Odlaren väljer utifrån sina egna mål Typer: Stallgödsel Maximalt med stallgödsel (EU: 170 kg N ha -1 yr -1 ) Gödsel från ekologisk djurhållning Kompost Specific compost (resilient) Andra källor (tillgång) Beräkna tillförsel Behåll mullhalten Reparera struktur
Exempel: val av organiskt material skörd mål uppskattat behov kg/ha Växtnäringsbalans Ton/ha N P K Sallat 30 105 26 161 Tomat 400 823 225 1445 Totalt växtnäringsbehov 928 251 1605 Ton/ha Från djur mjölkprod stallgödsel 23 170 58 184 Kompost grönkompost 17 81 26 94 Lusernhalm 1 27 6 18 Total organiskt material jordförbättring 278 90 297
Steg 4: Komplettera med kväve Denitrifikation Immobilisering Läckage Totalt behov (minus växtdelar beskärning) 100 Oundvikliga förluster 10 + 110 Jordens innehåll mineralkväve 10 Mineralisering SOM Organiskt material i jorden 5 Växtrester (föregående gröda/år) 5 Tillförsel m stallgödsel (working coefficient) 10 Tillförsel m kompost (working coefficient) 15 35 45 - Att tillföra med (organiska) gödselmedel 65 Jordanalyser Modell
Steg 5: Finjustera N särskilda gödselmedel för tilläggsgödsling som balanserar övriga växtnäringsämnen Summera totalt behov av N, P, K, (Mg) Välj tilläggsgödselmedel upprepa beräkning Flaskhalsar: N : P : K önskvärda relationer jämfört med tillgängliga K-gödselmedel
Resultat Växtnäringsbalans N P K Behov 928 148 1407 Total tillförsel gödselmedel 929 175 1025 Tillgängligt Växtrester 71 18 149 Buffert i jorden 54 ++ 150 Mineralisering Tidigare års gödsling 98 Organiskt material i jorden 129 Grundgödsling 327 141 616 Tilläggsgödsling 320 35 310 Tillgängligt 998 194 1223 överskott / brist 69 18 199
Resultat Sumary balance N P K Required 928 148 1407 Total input fertilisers 929 175 1025 Available Crop residuals 71 18 149 Soil buffer 54 ++ 150 Mineralisation Historic fertilsation 98 Soil organic matter 129 Base dressing 327 141 616 Top dressing 320 35 310 Available 998 194 1223 surplus / shortage 69 18 199
Steg 6: Tidpunkter för tillförseln synkronisera tillförsel och upptag Expertbedömning Erfarenhet Avancerade metoder Standardkurvor för frigörelse/mineraliseringsförlopp Jordanalyser (snabbtest) Beslut baserade på modeller
kg/ha N-tillgång under odlingssäsongen 1200 Crop demand Total available Grödans behov Totalt tillgängligt 1000 800 överskott surplus shortage brist 600 400 200 0-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 w eeks from planting Veckor efter plantering
N -min kg / ha Variationer i mineralkvävehalten i jorden 700 tomat år 1 paprika år 2 tomat år 3 600 500 400 300 200 100 0 Jan Apr Jun Sep Dec Mar Jun Sep Dec Mar Jun Sep Mineralkväve (kg ha -1 ); 0-25 cm 25-50 cm
Resultat från försök med finjusterad tillförsel veckonummer
Modell för metoden Plan Förväntad skörd Beräkning N P K behov Databas Grödans behov Önskvärda organiska gödselmedel Kompost Stallgödsel Andra gödselmedel kvantitet Beräkning Tillförsel Databas gödselmedel Bevattningsstrategi Jämförelse Tidigare års gödsling Jordens egenskaper Mullhalt % Mineral N Beräkning Mineral N Mineralisering immobilisering Restriktioner i regelverk Denitrifikation rekommendation
Exempel Rekommenderad tilläggsgödsling Bodem o.s Komkommer rest Verenmeel Groencompost Meststof mullhalt i jorden växtrester gurka fjädermjöl grönkompost gödselmedel
Flaskhalsar Jordanalyser Endast markvätskan (mineral-n), inga uppgifter om frigörelse Ca S Inga speciella Ca-gödselmedel finns (Utom kalkstensmjöl) gips?/cw Tillräckligt från kompost, stallgödsel (bevattningsvatten) I överskott från Mg och K gödselmedel, inga alternativ! Mikronäringsämnen Källa, jord (Mn, Mo, Zn, Fe) Tillförsel kompost/stallgödsel(b, Cu) Tillgänglighet (ph) Gödsling med mikronäringsämnen är tillåtet Bladgödsling?
Fosfor buffring och mättnadsgrad Tillförsel av P i överskott (tidigare) P mättnadsgrad i jorden
Kommande krav och restriktioner 1) Ersätter maximal tillförsel av N och P? Emission (läckage) mål för N och P Under utveckling Mål 2027 noll emission (inget läckage) N emission? Kg/ha/yr 2010 2019 2027
Salthalter Om vi siktar på ingen utlakning Då: Na, Cl and SO 4 ackumuleras Stallgödsel + kompost + gödselmedel > Bevattningsvattnets kvalitet
Ytterligare flaskhalsar på väg?...växter skall huvudsakligen ges näring genom markekosystemet I praktiken innebär det att i växthusodling ska: Maximalt 50% av växtnäringsämnena får ges efter plantering. Maximalt 25 % of gödningen får tillföras i flytande form. Alla växtnäringsämnen? eller N? Totalt eller tillgängligt? IFOAM position paper organic greenhosue feb 2013 170 kg N är max för tillförsel med stallgödsel Kommer att resultera i stora kompostgivor Ingen kompost som tilläggsgödsling!
Sammanfattning strategier för markbördighet i växthusgrödor: Omgärdat av många krav och begränsingar Saknar växtföljd med gröngödsling/baljväxter Höga gödselgivor, stor risk för förluster Some treads?: Höga salthalter, Regelverk (EU stallgödsel), P-mättnadsgrad Trots allt Mer kontroll över processen