Utvärdering av teknik för beräkning av kvävemineralisering inom
ekologisk odling
KUNSKAP FÖR LANDETS FRAMTID
Bakgrund och syfte
Inom den ekologiska odlingen bygger kväveförsörjningen på olika typer av organiska
växtnäringskällor, växtföljdsrelaterat kväve från nedbrytningen av baljväxtrika förfrukter och gödselkväve från stallgödsel, biprodukter, mm. Gemensamt för alla dessa kvävekällor är att de innehåller en stor andel organiskt kväve som är svårt att veta när det kommer att bli tillgängligt för växten. Marknadens efterfrågan på ekologiska produkter ökar mycket starkt. Däribland efterfrågan på höstvete med tillräckligt hög proteinhalt för att användas som brödspannmål. Låga proteinhalter i höstvete är mycket vanligt i den ekologiska odlingen. Vi behöver bättre kunna bedöma vilka insatser som krävs för att uppnå en viss kvalitet.
Inom den konventionella odlingen har man kommit ganska långt med möjligheterna att årsanpassa kvävegödslingen till spannmål genom att mäta årets mineralisering och upptaget av kväve tillsammans med en bedömning av vad grödan kommer att avkasta. Den sista delen av årets kvävegödsling
anpassas med hjälp av denna information.
Nyckeln till att kunna bedöma kväveupptaget och mineralseringen är att kunna mäta mängden upptaget kväve i biomassan. Idag kan det genomföras med hjälp av tex handburen N-sensor. Jämfört med den konventionella odlingen finns det i den ekologiska odlingen större pooler av organiskt kväve att ta hänsyn till. De är olika snabba i sin nedbrytning beroende på sammansättningen av materialet.
Hastigheten påverkas också till stor del av årsmånen i form av temperatur och fuktighet. Genom mätningar av upptaget i grödan kan vi få en bild av hur mineraliseringen sker på det enskilda fältet.
I det här projektet har vi genomfört en pilotstudie för att testa ett upplägg med kvävemätning av ogödslade och gödslade rutor i fält med höstvete efter olika förfrukter. Vi genomförde studien på sju gårdar i Östergötland för att kunna bedöma hur väl tekniken fungerar för ekologisk odling.
Mål och syfte med projektet
Vi vill:
Mäta storleken och tidpunkten av mineraliseringen från kväverika förfrukter och tidig gödsling med organiska gödselmedel för att kunna göra en bedömning av behovet av ytterligare gödsling samt för att skapa kunskap om mineraliseringen på gården.
Genom att följa upp skörderesultatet med analys av proteinhalterna kunna avgöra vilka förutsättningar som krävdes för att uppnå brödkvalitet i höstvete.
Utvärdera om konceptet med att genomföra mätningar med handburen N-sensor i nollrutor och gödslade rutor på ekologiska gårdar kan ge den information som krävs och en tillräckligt bra bild av mineraliseringen för att kunna hjälpa lantbrukarna med att bedöma behovet av gödsling på det enskilda fältet.
Material och metod Försöksupplägg
Projektet genomfördes i höstvete på sju olika gårdar i Östergötland, se tabell 1. Gårdarna valdes så att flera olika växtodlingsstrategier och gödselmedel skulle vara representerade i studien. På varje gård har två upprepningar lagts ut, och dessa har så långt som möjligt lagts efter en kvävestark- och en kvävesvag förfrukt.
Tabell 1. Gårdarnas belägenhet och förfrukter
Försöken stakades ut i mars. I samband med detta gödslades upprepningarna hos Bivä AB, Nederlösa och Fröberga med kieserit, 100 kg/ha, för att tillgodose svavelbehovet. På övriga gårdar beräknades gödselmedlet ge tillräcklig svavelgiva för att denna parameter inte skulle påverka resultatet.
I försöket ingick tre led.
Led 1 ogödslat
Led 2 gårdens gödsling
Led 3 dubbla gårdens gödsling (dubbel giva valdes för att få en rimlig säkerhet i spridningen, två överfarter jämfört med att ändra givan på spridaren)
Led två gödslades i medeltal med 81 kg N/ha och led 3 i medel med 162 kg N/ha. För exakt gödsling på de olika gårdarna, se tabell 2. Undantag är Fröberga och Nederlösa. Fröberga har efter rödklövern endast led 1 och 2 och efter höstvetet är led 2 gödslat med hönsgödsel och led 3 med hönsgödsel och nötflytgödsel. I Nederlösa är två gödslingar gjorda på varje skifte. Där motsvarar led 2 första givan och led 3 första och andra givan vilket för skiftet benämnt Rocklers inte ger dubbel giva i led 3.
Gård Ort Förfrukt 1
Kvävestark
Förfrukt 2 Kvävesvag
Berga- Alorp Vikingstad Ärt Lin
Bivä AB Skänninge Höstraps Höstvete
Ekogården AB Motala Lusern Höstraps
Fröberga Söderköping Gröngödsling, rödklöver Höstvete
Högåsa Vreta Kloster Höstraps Höstvete
Nederlösa Skänninge Åkerböna Åkerböna
Olstorp Skänninge Lusern Höstraps
Tabell 2. Förfrukt, gödselmedel och gödsel- och N-giva (total-N för vinass, ammonium-N för övriga) Gård Förfrukt Gödselslag Spridningsteknik Giva led 2
(ton/ha)/
(kg N/ha)
Giva led 3 (ton/ha)/
(kg N/ha) Berga- Alorp Ärt 90% biogödsel
10%
hönsgödsel
Bandspridning 22,5/ 84 45/ 167
Lin 90% biogödsel
10%
hönsgödsel
Bandspridning 22/ 82 44/ 163
Bivä AB Höstraps Hönsflyt Släpslang med släpsko 20/ 76 40/ 152
Höstvete Hönsflyt Släpslang med släpsko 20/76 40/ 152
Ekogården AB
Höstraps Vinass Myllning med
Cameleon
3/120 6/ 240
Höstvete Vinass Myllning med
Cameleon
2/80 4/160
Fröberga Gröngödsling rödklöver
Hönsgödsel Bredspridning 8/ 67 -
Höstvete Hönsgödsel
och nötflyt
Bredspridning 7 höns/ 58 7höns+ 30 nöt/ 112
Högåsa Höstraps Biogödsel Bandspridning 30/96 60/192
Höstvete Biogödsel Bandspridning 30/ 96 60/ 192
Nederlösa Åkerböna Samelsson
Hönsflyt Släpslang med släpsko 17,8/ 59 35,6/ 117
Åkerböna Rocklers
Hönsflyt Släpslang med släpsko 21/69 31/102
Olstorp Lusern Biogödsel Bandspridning 25/80 50/ 160
Höstraps Biogödsel Bandspridning 30/ 96 60/ 192
Sorterna som användes i försöket var Festival på Berga-Alorp, Praktik på Olstorp, Mariboss på Nederlösa och Stava på Ekogården, Fröberga och Högåsa.
Datainsamling
Mätning med handburen N-sensor för att beräkna upptaget av kväve i den ovanjordiska biomassan utfördes vid tre tillfällen under säsongen. 12/5, 27-28/5 samt 2/6. Vid dessa tillfällen var grödan i snitt i DC 31, 37 respektive 41.
Skörden klipptes för hand den 5-6/8, och varje skördat led motsvarar 0,5 m2. I led med 25 cm
radavstånd klipptes 4 prover om 0,5 radmeter vardera. I led med 12,5 cm radavstånd klipptes 4 prover om 1 radmeter vardera. Proven tröskades i ett separat tröskverk. I samband med tröskningen räknades antalet ax. Proven vägdes och analyserades för protein och TKV.
Väderlek
Väderleken från sådd till skörd för höstvete hösten 2015-hösten 2016 var mycket torrt. Kurvan för nederbörd i Fornåsa ligger under normalkurvan för 1961-1990 för Malmslätt (figur 1) hela säsongen.
Figur 1. Nederbördsdata från Fornåsa från oktober 2015-augusti 2016.
Beräkningar
Inga analyser av växtnäringsinnehållet i de olika gödselmedlen har gjorts i denna studie. Beräkningar av kvävegivor är därför gjorda på schabloner för samtliga gårdar utom Bivä där en gödselanalys från gården använts.
Vid den ekonomiska beräkningen har gödselvärdet satts efter växtnäringsinnehållet
(ammoniumkväve, fosfor och kalium) för stallgödsel som producerats på gårdarna. Priset på de olika växtnäringsämnena sattes till 7 kr/kg N, 16 kr/kg P och 6 kr/kg K. För gödsel som köpts in, biogödsel, vinass och hönsgödsel, användes marknadspris. Spridningskostnaden sattes till 20 kr/ton för flytande gödselmedel och 40 kr/ ton för fasta gödselmedel. Priset för vinassmyllning sattes till 400 kr/ha.
Grundpriset på höstvetet sattes till 2,40 kr/ kg för foderkvalitet och 2,90 kr/kg för brödkvalitet. Till merbetalningen för protein användes Lantmännens skala.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug
Höst 2015‐2016 Normal 1961‐90
Resultat Kväveupptag
Kvävupptaget varierade kraftigt mellan de olika upprepningarna redan vid första mätningen. I nollrutorna från 11 kg/ha efter höstvete på Fröberga till 86 kg/ha efter raps hos Bivä. Vid tredje mätningen varierade upptaget mellan 23 kg/ha efter höstvete på Fröberga och 141 kg/ha efter rödklöver på Fröberga. Ett ökat kväveupptag vid gödsling jämfört med ogödslat har setts i alla upprepningar utom efter lusern på Olstorp, men effekterna av dubbel gödsling varierade, se figur 1.
Figur 2. Kväveupptag för samtliga fält och led vid de tre olika mättillfällena, 12/5, 27-28/5 och 2/6.
Avkastning
Avkastningen varierade i led 1 mellan 2300 - 9300 kg/ha, i led 2 mellan 3900 - 11200 kg/ha och i led 3 mellan 4800 - 10400 kg/ha, se tabell 3. Gödslade led har gett merskörd i alla fält utom efter lusern och ett fält efter åkerböna. I dessa upprepningar har gödslingseffekterna varit tvetydiga, men något ökad skörd i led 2, men minskad skörd i led 3 i förhållande till led 2, se figur 2.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Berga alorp, led 1 ff ärt Berga alorp, led 2 ff ärt Berga alorp, led 3 ff ärt Berga alorp, led 1, ff lin Berga alorp, led 2, ff lin Berga alorp, led 3, ff lin Fröberga, led 1, höstvete Fröberga, led 2, höstvete Fröberga, led 3, höstvete Fröberga, led 1, rödklöver Fröberga, led 2, rödklöver Högåsa, led 1, ff vete Högåsa, led 2, ff vete Högåsa, led 3, ff vete Högåsa, led 1, ff raps Högåsa, led 2, ff raps Högåsa, led 3, ff raps Olstorp, led 1, ff lusern Olstorp, led 2, ff lusern Olstorp, led 3, ff lusern Olstorp, led 1, ff raps Olstorp, led 2, ff raps Olstorp, led 3, ff raps Bivä, led 1, ff raps Bivä, led 2, ff raps Bivä, led 3, ff raps Bivä, led 1, ff höstvete Bivä, led 2, ff höstvete Bivä, led 3, ff höstvete Nederlösa, led 1, Samuelssons Nederlösa, led 2, Samuelssons Nederlösa, led 3, Samuelssons Nederlösa, led 1, Rocklers Nederlösa, led 2, Rocklers Nederlösa, led 3, Rocklers Ekogården, led 1, ff raps Ekogården, led 2, ff raps Ekogården, led 3, ff raps Ekogården, led 1, ff lusern Ekogården, led 2, ff lusern Ekogården, led 3, ff lusern
Kväveupptag ovanjordisk biomassa
Mätning1 Mätning 2 Mätning 3
Tabell 3. Avkastning (kg/ha)
Gård och förfrukt Led 1 Led 2 Led 3
Berga- Alorp Ärt 4250 6470 7860
Berga- Alorp Lin 4450 7750 8930
Fröberga Vete 3720 4490 4800
Fröberga Rödklöver 6300 7610
Högåsa Vete 2290 6890 7460
Högåsa Raps 3310 4986 5530
Olstorp Lusern 6220 6710 5980
Olstorp Raps 4140 5430 7170
Bivä raps 9220 10240 10440
Bivä vete 3360 3900 5000
Nederlösa Samuelssons 7800 8920 8540
Nederlösa Rockler 4800 7860 8610
Ekogården Raps 5200 5540 7820
Ekogården Lusern 9290 11240 9870
Figur 3. Avkastning (kg/ha) för olika platser och förfrukter.
R2-värdet för sambandet mellan kväveupptaget vid den första mätningen och skörden för ogödslade led blev 0,62, se figur 3 och tabell 4. De värden som sticker ut är de upprepningar med lusern som
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Avkastning (kg/ha)
förfrukt. Tas dessa bort från beräkningen kan avkastningen till 82 % förklaras av kväveupptaget vid första mätningen, se figur 4.
Figur4. Avkastning beroende av N-mineralisering i led 1 vid mätning 1 för samtliga förfrukter.
Tabell 4. R2-värden för sambandet mellan upptaget kväve vid N-sensormätning och skörd Led 1 Led 2 Led 3
Mätning 1 0,62 0,26 0,44
Mätning 2 0,77 0,50 0,62 Mätning 3 0,67 0,66 0,69
Figur 5. Avkastning beroende av N-mineralisering i led 1 vid mätning 1 för samtliga förfrukter utom lusern.
Meravkastningen för enkel gödsling var 3- 48 kg vara/kg N. Högst meravkastning gav två
upprepningar som gödslats med biogödsel, 40 respektive 48 kg meravkastning/kg N, samt ett led y = 75,829x + 2305,1
R² = 0,6222 0
2000 4000 6000 8000 10000
0 20 40 60 80 100
Avkastning (kg/ha)
N‐mineralisering (kg/ha) mätning 1
Avkastning beroende av kväveupptag led 1
y = 73,577x + 1987 R² = 0,8214 0
2000 4000 6000 8000 10000
0 20 40 60 80 100
Avkastning (kg/ha)
N‐mineralisering (kg/ha) mätning 1
Avkastning beroende av kväveupptag
led 1
gödslat med hönsflyt med 44 kg meravkastning/kg N. För led 3 låg meravkastningen på -2- 37 kg meravkastning/kg N. Högst meravkastning hade här samma upprepningar som i led 2, se tabell 5.
Tabell 5. Meravkastning per kg kväve för de olika upprepningarna i led 2 och 3
Gård Meravkastning
led 2 (kg/kg N)
Meravkastning led 3 (kg/kg N)
Berga‐ Alorp Ärt 27 22
Berga‐ Alorp Lin 40 27
Fröberga Vete 10 10
Fröberga Rödklöver 20
Högåsa Vete 48 27
Högåsa Raps 17 12
Olstorp Lusern 6 ‐2
Olstorp Raps 13 16
Bivä raps 13 8
Bivä vete 7 11
Nederlösa Samuelssons 19 6
Nederlösa Rockler 44 37
Ekogården Raps 3 11
Ekogården Lusern 24 4
Protein
De led som fick en proteinhalt över 10,5% var samtliga led med lusern eller rödklöver som förfrukt, gödslade led med ärt som förfrukt, tre av fyra upprepningar av led 3 med förfrukt raps (Bivä, Ekogården och Högåsa) samt en upprepning av led 2 med förfrukt raps (Bivä). Övriga led hamnade under 10,5 %.
Ekonomi
För varje led och upprepning har den ekonomiska vinsten per kilo gödslat kväve beräknats. Högst vinst blev det efter ärt på Berga-Alorp, både i led 2 och led 3. Bivä med förfrukt höstvete och Ekogården med förfrukt raps gav minusresultat i led 2. Även Olstorp med lusern som förfrukt gav mycket lågt netto i led 2. I led 3 gav Olstorp med förfrukt lusern, en av upprepningarna på Nederlösa och Ekogården efter lusern minusresultat, se tabell 6.
Tabell 6. Vinst i kr per kg tillfört kväve för de olika upprepningarna i led 2 och 3
Led 2 Led 3
Berga‐ Alorp Ärt 106 70
Berga‐ Alorp Lin 78 46
Fröberga Vete 50 15
Fröberga Rödklöver 28
Högåsa Vete 99 49
Högåsa Raps 52 33
Olstorp Lusern 2 ‐23
Olstorp Raps 14 20
Bivä raps 11 33
Bivä vete ‐4 5
Nederlösa Samuelssons 23 ‐8
Nederlösa Rockler 85 50
Ekogården Raps ‐33 14
Ekogården Lusern 50 ‐39
Diskussion och slutsatser Avkastning
Avkastningsmässigt urskilde sig två upprepningar jämfört med övriga. Upprepningen efter raps på Bivä samt upprepningen efter lusern på Ekogården. Dessa upprepningar avkastade i ogödslat led 9220 kg/ha respektive 9290 kg/ha. Detta beroende på en kombination med bra förfrukt och god
grundmineralisering. Hos Bivä var grundavkastningen 5860 kg mer med raps som förfrukt än med vete som förfrukt. Förfrukt innan rapsen var svartträda, vilket också kan ha haft en avgörande roll. Att skillnaden i avkastning skulle bli stor sågs redan vid första mätningen med N-sensor på våren då höstvetet efter raps hade tagit upp 86 kg N medan motsvarande siffra med höstvete som förfrukt var 23 kg N. Ekogården har mark som är känd för att ha hög mineralisering, och där grundavkastningen i försöken brukar vara hög. Tillsammans med en bra förfrukt gav det en mycket hög avkastning.
R2-värdet för sambandet mellan upptaget kväve vid första mätningen och skörden var 0,62. Detta tyder på att kvävet till stor del har mineraliserats och tagits upp redan under hösten och vintern.
Nederbördsmängderna var små under på höst, vinter och vår (figur 1), vilket bör ha minimerat kväveförlusterna genom både utlakning och denitrifikation. Om upprepningarna med lusern som förfrukt togs bort från beräkningen ökade sambandet till 0,82. Att lusern som förfrukt avviker från övriga förfrukter tyder på att mineraliseringen av denna har gått långsammare än för andra förfrukter.
Lusernen bildar mycket kväve men har också en högre C/N-kvot än tex. klöver (Båth 1997). Klöver ligger kring 12-14 medan lusern har en C/N-kvot på 15-20. Lusern har också ett mycket kraftigt rotsystem. Rötter bryts ner långsammare än övriga plantdelar. Sammantaget kan det förklara en långsammare mineralisering, som sker under en längre period.
Sambandet mellan upptaget kväve och skörd har beräknats för samtliga led och mättillfällen, men det är första mättillfället som det har gjorts flest beräkningar på. För att kunna anpassa kvävegivan med hjälp av information från N-sensormätningarna måste dessa göras tidigt. Inom ekologisk odling läggs i regel enbart en giva gödsel, och denna läggs i många fall tidigt på säsongen. Att sambandet mellan
ökat protein. Väderleken påverkar flera av faktorerna vi studerat och mer nederbörd under både höst, vår och sommar hade troligen påverkat sambanden.
Gödslingseffekter
Klart högst meravkastning gav två upprepningar som gödslats med biogödsel, 40 respektive 48 kg meravkastning/ kg N, samt en upprepning med hönsflyt med 44 kg meravkastning/ kg N. Både biogödseln och hönsflytgödseln har låg ts-halt och hög andel ammoniumkväve. Resultaten tyder på att dessa parametrar har gett ett bättre kväveutnyttjande, vilket stämmer bra överens med årets
förutsättningar med torr väderlek, men det kan inte ses på samtliga upprepningar. Det finns ingen analys på flytgödseln på Nederlösa, men lantbrukarens bedömning är att den har lägre ts-halt än den flytgödsel som använts hos Bivä, vilket stärker teorin om att ts-halen har haft påverkan på
kväveutnyttjandet. I led 2 var meravkastningen högre i båda upprepningarna på Nederlösa än hos Bivä. I led 3 hade en av upprepningarna på Nederlösa större meravkastning än upprepningarna på Bivä.
Protein
Gränsen för brödkvalitet på ekologiskt vete ligger idag på 10,5 %. Denna gräns är det endast de kvävestarka förfrukterna, lusern och rödklöver, som gått över i alla led. Raps som förfrukt gav höga proteinhalter i led 3, medan ärt gav det i både led 2 och led 3. Övriga förfrukter gav inte tillräckligt med N för att uppnå brödkvalitet ens i de dubbelgödslade leden. Detta skulle kunna förklaras av den torra sommaren som gjort att mineraliseringen av gödselmedlen inte varit lika hög som normalt. Höga skördenivåer ger också en utspädning av kvävet vilket ger lägre proteinhalter.
I Nederlösa gav inget av leden eller upprepningarna brödkvalitet vilket var väntat då det var Mariboss, som är ett fodervete, som odlades.
Ekonomi
Jämförs led 2 med led 3 har led 2 gett bättre ekonomisk resultat per kilo kväve än led 3. Högst ekonomisk vinst per kilo kväve gav led 2 med förfrukt ärt i Berga Alorp. Denna upprepning gav både ökad avkastning och brödkvalitet i jämförelse med led 1. Andra upprepningar som gett högt resultat är led 2 på Högåsa efter vete och led 2 på Nederlösa på skiftet benämnt Rockler. Dessa upprepningar har inte gett ökad kvalitet, men de har gett en stor meravkastning per kg kväve. Resultaten tyder på att det behövs en hög avkastningsökning eller en kombination av ökad avkastning och förbättrad kvalitet för att den ekonomiska avkastningen per kilo kväve ska bli hög. Enbart ökad kvalitet är ej tillräckligt.
Referens:
Båth B., 1997 Gröngödsling och hushållsavfall i frilandsodlade grönsaker. Jordbruksinformation nr 10, från Jordbruksverket
