Nitrogen i grønnsaksjord gjennom vekstsesongen

Transkript

1 Nitrogen i grønnsaksjord gjennom vekstsesongen Forsker Erling Stubhaug, Bioforsk Landvik erling.stubhaug@bioforsk.no Innledning Frigjøring av nitrogen fra jorda kan være betydelig i sommermånedene. Denne er avhengig av jordart, moldinnhold, forkultur/planterester, gjødsling, temperatur og nedbør. I praktisk gjødselplanlegging har en ikke lagt så mye vekt på denne frigjøringen, og planene har derfor ofte gått ut fra at det meste av næringen skal tilføres grunngjødsling og delgjødslinger gjennom sesongen. Plantetilgjengelig nitrogen i jorda består av nitrat-nitrogen og ammonium-nitrogen der summen blir benevnt som Nmin (mineralisert nitrogen). Nitrat utgjør hoveddelen av plantetilgjengelig (mineralsk) nitrogen i jorda, og kan variere fra 50 til 95 prosent, avhengig av gjødsling og forholdene for mineralisering. Det er ikke gjort systematiske målinger av hvordan innholdet av plantetilgjengelig nitrogen (Nmin) blir påvirket av overnevnte faktorer og hvordan den utvikler seg gjennom vekstsesongen. Da en foretok målinger i salatforsøk i 2010 ble en overrasket av det høye innholdet av nitrogen i jorda etter høsting (dyrking på sort plast) der en kunne måle kg N/daa på jord som en antok var forholdsvis næringsfattig (moldholdig mellomsand). Senere måling av jord fra salatåkrer i Lierområdet viste Nmin-innhold på kg per dekar. Dette ga grunnlag for en mer systematisk kartlegging av nitrogeninnholdet i grønnsaksjord gjennom vekstsesongen. I samarbeid med NLR Viken og NLR Agder er det i perioden blitt foretatt systematiske uttak av jordprøver fra ulike grønnsaksskifte. Prosjektet er gjennomført med støtte fra SLF, FMLA Buskerud, samt ved bruk av Bioforsk sine egne midler. Målet har vært å få ny kunnskap om nitrogenfrigjøring fra jorda, som, kombinert med nye metoder for hurtigtesting av jorda i vekstsesongen skal gi bedre muligheter for optimal styring av gjødseltilførsel til grønnsaker i hele vekstperioden. I tillegg vil en også oppnå redusert risiko for tap av nitrogen ved avrenning til vassdrag. Det er blitt utarbeidet enkeltrapporter for de ulike uttaksteder og år (se vedlegg). Disse er blitt presentert i forsøksmeldingene til NLR Viken og NLR Agder. I denne rapporten gis en totaloversikt, samt forsøk på sammenstilling og konklusjoner. Metode Det ble foretatt ukentlige uttak av jordprøver på representative steder i ulike grønnsaksåkrer. Uttaket ble gjort på samme sted hver gang ved at det ble foretatt 8-10 stikk med jordprøvebor i cm dybde rundt en utsatt markeringsstikke. Uttakene skjedde på samme ukedag hver gang. Prøvene ble frosset ned i løpet av 1-2 timer, og analysene med Side 1

2 hensyn til plantetilgjengelig nitrogen (Nmin) ble utført ved Bioforsk Øst Apelsvoll i løpet av høsten. På to av uttakstedene ble det tatt ut enkeltprøver for «hurtiganalyse». Det finnes to ulike metoder som begge bare måler nitrat-nitrogen: Metode 1. En bestemt mengde jord løses i bestemt vannmengder som så filtreres og løsningen tilsettes ulike reagenser. Avlesing av ulik sjatteringer av lillafarge indikerer ulikt innhold, dess mørkere farge dess høyere nitratinnhold. Metode 2. En bestemt mengde jord løses i en bestemt vannmengde som så filtreres. En bruker så målestrips for direkte avlesing av nitratinnhold. I stedet for bruk av strips kan en bruke elektronisk måleutstyr, noe som gir større nøyaktighet. For registering av temperatur og nedbørsforholdene på de ulike stedene og år, ble det innhentet metrologiske data fra målestasjoner i umiddelbar nærhet, ved Foss gård i Lier og Bioforsk Landvik, Grimstad. I tillegg ble det gravd ned temperaturloggere i jorda på noen av uttakstedene. Prøveuttak, analyser og registeringer I perioden er det blitt gjennomført analyser av 615 jordprøver fra totalt 49 ulike kulturer, slik det framgår av tabell 1. Tabell 1. Oversikt uttak av Nmin prøver Ant. År Sted kulturer Ant. prøver Kulturer 2010 Lier (NLR Viken) 6 74 Salat (2), Blomkål, Kinakål (2), Knollselleri 2010 Grimstad (NLR Agder) Hodekål (2),Purre (2), Rødbeter (2), Gulrot (2), Potet, Kålrot, Agurk 2011 Lier (NLR Viken) 5 99 Knollselleri (2), Brokkoli, Spinat, Salat 2012 Lier (NLR Viken) 6 71 Knollselleri, Brokkoli (3), Salat (2) 2012 Grimstad (Bioforsk) Rødbeter, Hodekål (2), Løk, purre, potet, gulrot, brokkoli,salat, blomkål, kålrot 2013 Grimstad (NLR Agder) Frilandsagurk (3), Gulrot, Hodekål (3), Rødbeter (3) Det er viktig å fryse ned prøvene, eventuelt foreta hurtigtestene så snart som mulig etter uttak. I et tilfelle ble prøver fra et prøveuttak stående varmt en uke, og her kunne en måle mer enn fordobling av Nmin-verdiene. Dette indikerer også at temperaturforholdene i jorda er svært avgjørende for mineraliseringen. Det ble innhentet opplysninger om jordart, forkultur, dato for såing/planting, samt data for gjennomførte gjødslinger (mengder og tidspunkt). Uttak av prøver ble normalt avsluttet ved høsting, i noen tilfeller fortsatte en to uker ut over dette. Side 2

3 Resultater og diskusjon Lier 2010 Resultater og kommentarer til enkeltfeltene framgår av vedlegg 1. Her finner en også de metrologiske data for Lier (Foss gård). Disse viser at en hadde en temperaturtopp første del av juli (uke 27/28) og midt i august (32/33). Videre var det en kraftig nedbørsepisode sist i juli (uke 30) og uke 32. Uke 34 var også svært nedbørsrik. Hovedtendenser er at en har hatt god sammenheng mellom gjødseltilførsel og målte Nminverdier, samt at en har hatt lite nitrogen igjen fra sist i august (uke 34) og utover. Dette har trolig sammenheng med sterkt temperaturfall og mye nedbør. En registrerte likevel at temperaturøkning i enkeltuker i september har ført til mer frigjøring av nitrogen. Utover høsten foreligger mer av nitrogenet i ammoniumform enn i nitrat-form. Av enkeltresultater merket en seg at målinger fra salat på sort plast viser svært høye Nmin-verdier med cirka 50 kg N per dekar ved høsting. Generell kommentar er at en kunne fordelt gjødsla med noe mer utover mot høsting i forhold til tidlig i sesongen. Grimstad 2010 Resultater og kommentarer til enkeltfeltene samt metrologiske data for Landvik framgår av vedlegg 2. Middeltemperaturen for juli-august har vært mellom 15 og 20 grader, altså en forholdsvis kjølig sommer, med en periode i juni med spesielt låge temperaturer (uke 23-25). Låg temperatur fikk en også fra siste uke av august (uke 34) og utover. Det var ingen spesielt kraftige nedbørsepisoder med unntak av en svært fuktig uke 33. Videre ble det trolig også stor utvasking med nedbøren i uke 37. Generelt har en registrert rikelig med nitrogen første halvdel av vekstsesongen og mindre plantetilgjengelig nitrogen i slutten av sesongen. Det er tradisjon for å tilføre det meste av næringa før planting/såing. Tallene viser at det kanskje vil være mer hensiktsmessig å tilføre mer som delgjødslinger senere utover mot høsting. På enkeltskifter ble det målt til dels svært høye Nmin-verdier (50-70 kg N/daa). Mange av disse høye tallene ble registrert på felt det det hadde blitt tilført til dels store mengder husdyrgjødsel om våren. Men etter to måneder ser det ut til at mesteparten av nitrogenet i denne gjødsla er brukt opp/vasket ut. Hastigheten for frigjøring er avhengig av temperaturforholda. Generelt har en målt langt høyere verdier for Nmin i jorda enn det en skulle anta ut fra tilført gjødsel. Dette indikerer at de aller fleste jordarter har stort potensiale for frigjørelse av plantetilgjengelig nitrogen, spesielt i den varme delen av vekstperioden. Det ble også registert stor utvasking av nitrat-nitrogen etter den nedbørsrike uka 33, og her var det da hovedsakelig ammonium-nitrogen igjen i prøvene. Lier 2011 Resultater og metrologiske data for Lier (Foss gård) framgår av vedlegg 3. Det ble plassert ut temperaturloggere på prøvestedene, gravd ned ca. 10 cm. Målte jordtemperaturer viser stor overensstemmelse med lufttemperaturer målt på Foss gård. Det ble også foretatt hurtiganalyser ved hjelp av strips. Uke 23 (andre uke av juni) var det en temperaturtopp, med en ny topp siste uke av juli (uke 31). Ellers var det en forholdsvis kjølig vekstsesong Side 3

4 med mye nedbør mer eller mindre hele sommeren og utover høsten. En kan derfor anta at utvaskingen av nitrogen har vært stor. Fra uke 23 var det mye nedbør helt fram til siste uke av juni. For de to stedene der et ikke hadde vært en tidligkultur på forhånd, ble det registrert et dramatisk fall i Nmin-verdiene fra uke 25 til 26, noe som nok hadde sammenheng med både temperaturfall og ikke minst de store nedbørsmengdene. Senere delgjødslinger klarte ikke å heve nitrogennivået i jorda, der grunnen var mye nedbør kombinert med låg jordtemperatur utover sommeren/høsten. På de tre skiftene der en hadde dobbeltkuturer, og der det ble oppgjødslet før planting av ny kultur, har nitrogeninnholdet i jorda holdt seg høyere utover i vekstsesongen. En finner også god sammenheng mellom tilført nitrogen og målte verdier for Nmin. Det ble utført hurtigtest ved hjelp av strips på de aller fleste av de 99 målingen gjennom sesongen. Det er god sammenheng mellom disse målingene og de som senere ble målt ved analyser på lab. Mest nøyaktig er målinger gjort på jord med lite nitrogen. På jord med mye nitrogen, der det måtte gjøres fortynning av jord/vannløsning, ble det generelt målt lågere innhold ved hurtigtesten enn de riktige verdiene. Som en veiledning underveis i vekstsesongen gir disse hurtigtestene brukbart grunnlag for eventuelt justering av nitrogentilførselen, sjøl om de kun måler nitrat-nitrogen. Lier 2012 Resultater av enkeltfelt, metrologiske data for Lier (Foss gård) samt utarbeidet rapport gjort av NLR Viken 2012 framgår av vedlegg 4. Fra de 6 feltene ble det foretatt hurtigtester av nitrat-n hver uke slik at dyrkerne kunne ta hensyn til målt N-innhold ved senere delgjødslinger. Se vedlegg der det gis egne kommentarer var temperatur messig en litt kjølig normalsesong med jevn og god nedbør uten noen ekstremperioder. Det var en klar temperaturtopp rundt 25. mai (uke 21). Videre var det en varm periode første uke av juli (uke 27). Generelt er det en god sammenheng mellom N-gjødsling om målte verdier for Nmin. I ukene etter grunngjødsling/planting ble det målt høye verdier for nitrogen i jorda (15-20 kg N per dekar). Disse avtar fort utover i juli, noe som også kan ha sammenheng med en del dager på rad med rundt 15 mm nedbør. På tre av skiftene var det dobbeltkulturer. På feltet der det ble dyrket brokkoli som etterkultur etter tidlig kinakål var det passelig med nitrogen første 3-4 uker etter planting, men lite videre utover sommeren. Typisk her er at en de første ukene fant prosent av nitrogenet som nitratnitrogen, mens det utover høsten var lik mengde nitrat- og ammonium-nitrogen. Dette skiller seg sterkt fra der etterkulturene var salat plantet på sort plast, en med tidlig blomkål som forkultur og den andre med salat. Under plasten fant en det meste av nitrogenet som nitrat-n gjennom hele sesongen. En kunne observere sammenheng mellom temperturforholdene og målte verdier for Nmin. Generelt finner en mer nitrogen under plast enn på jord uten plast, noe som er en temperatureffekt. Likevel ble det på et av skiftene med plast målt låge nitrogenmengder, noe som kan ha sammenheng med fuktighetsforholdene under plasten. Mineralisering av organisk bundet nitrogen er avhengig av at jorda er fuktig. På et skifte der det ble dyrket et tredje hold med salat på plast (plantet uke 33), målte en svært høyt N-innhold i jorda uka etter (35 kg N/daa). Side 4

5 Analyse NO3-N kg/daa RAPPORT Nmin registeringer i grønnsaksjord Sammenheng mellom hurtigtester og analyser av nitrat-n Gjennom sesongen 2012 ble det i Lier gjennomført hurtigtester av nitrat-n med strips merket Merckoquant. De brukes i en vannlig løsning av jorda Sammenheng Analyse - Hurtigtest NO3 i jord y = 0,5471x R² = 0, Hurtigtest NO3-N kg/daa Som en ser av figuren ovenfor er sammenhengen god ved låge nitrat-verdier, det vil si opp til 10 kg nitrat-n per dekar. Ved høye verdier er usikkerheten stor, noe som kommer av at prøvene trolig her skulle vært fortynnet før bruk av strips og avlesing av farge. Likevel er konklusjonen at denne hurtigtesten vil være et godt hjelpemiddel til kontroll av tilstanden i dyrkingsjorda gjennom vekstsesongen, da sammenholdt med dyrkernes egne erfaringer og observasjoner i åkeren underveis. Spesielt nyttig kan metoden være siste del av vekstsesongen når nitrogennivåene gjerne er låge og det vil være behov for delgjødslinger. Grimstad 2012 Gjennom vekstsesongen 2012 ble det tatt ut 120 prøver fra 11 ulike grønnsaksskifter slik det framgår av tabell 1. Resultater fra enkeltmålingene samt de metrologiske data for målestasjonen på Landvik går fram av vedlegg 5. Temperatur og nedbørsforhold var gode gjennom hele vekstsesongen uten spesielle ekstremsituasjoner. Unntak er en særdeles varm pinse sist i mai (uke 21/22) og ellers en varm juli med temperaturtopp uke 30/31. En påfallende observasjon i tallmaterialet er de høye målte verdiene for Nmin i uke 31 spesielt, men også videre utover i august. En god forklaring her er de høye temperaturene, kombinert med jevn og forsiktig nedbør som startet i uke 30. På et skifte med purre der det var brukt store mengder hønsegjødsel, kunne en måle ekstra stor frigjørelse av nitrogen fra begynnelsen av august og utover høsten, noe som også kan forklares på samme Side 5

6 måte som nevnt ovenfor. Generelt er det mindre sammenheng mellom tilførte delgjødslinger utover sesongen og målte Nmin-verdier. Det ser ut til at jordtemperatur og nedbørsforhold, altså gunstige forhold for N-mineralisering i jorda, har større virkning på nitrogeninnholdet i jorda enn tilført gjødsel i delgjødslinger. For de aller fleste skifter er det målt til dels svært lågt N-innhold i jorda fra midten av august og utover. Dette kommer ikke av spesielle nedbørsforhold og utvaskinger, men kan mer forklares med synkende temperatur. Som en generell tilråding ut fra disse målingene kan en anbefale å forskyve noe av gjødslingene utover i sesongen i forhold til vanlig praksis. Grimstad 2013 Gjennom 2013 sesongen ble det tatt ut 107 prøver fra 10 ulike skifter (tabell 1). Uttakene ble gjort av NLR Agder. Det ble også tatt ut prøver for hurtigtesting med strips. Resultater fra enkeltmålinger samt de metrologiske data for Landvik går fram av vedlegg sesongen fikk en værmessig problematisk start med svært fuktig vår. Først siste uke av mai ble det gode forhold for våronn. Temperaturmessig var det en god sommer, spesielt fra begynnelse av juli og utover hele resten av sommeren. Det var da lite nedbør. Siste halvdel av juni var imidlertid ganske fuktig med nedbør nesten hver dag. Dersom en ser på målingene av enkeltprøvene kan en stille seg spørsmål om riktigheten av de ekstremt høye tallene for Nmin i juli, og da spesielt i uke 29,30 og 31. Det ble da på flere felt målt kg plantetilgjengelig nitrogen per dekar, altså flerdoblet av mengde tilført nitrogen med gjødsla. Men siden dette var tilfelle i stort sett alle prøvene i disse ukene, må mye av forklaringen ligge i temperatur og fuktighetsforhold i denne perioden. På alle felt ble det vannet ukentlig i løpet av den tørre juli, og da en fra siste uke av juli fikk jevn og moderat nedbør, i tillegg til svært høye temperaturer, ble det eksplosjon i mineraliseringen av bundet nitrogen. Disse forholdene har overskygget effekten av tilført nitrogen i delgjødslingene gitt i juli/august. Spesielt interessant er målinger gjort i frilandsagurk plantet på sort plast 1. juni der ene delen av åkeren fikk tilført 4 tonn bløtgjødsel storfe + normal mineralgjødsling, mens andre delen av åkeren kun fikk mineralgjødsel. I uka etter gjødsling/planting ble det målt høyest nitrogeninnhold i delen uten husdyrgjødsel (68 kg N/daa). I den kjøling perioden som følgde skjedde det tydeligvis lite omdannelse av organiske bundet nitrogen, helt fram til uke 29 da det ble en markant temperaturstigning. I ukene 29,30 og 31 ble det målt kg N/daa der det hadde blitt tilført husdyrgjødsel, og dette må utelukkende komme av ekstrem høy mineralisering av nitrogenet fra husdyrgjødsla. Side 6

7 Oppsummering og konklusjon I perioden ble det gjennomført analyser med hensyn til mineralisert nitrogen (Nmin) av 615 jordprøver fra 49 forskjellige grønnsakskulturer. Dette er første gang det er blitt gjort systematiske målinger gjennom hele vekstsesonger. I tillegg til analysering av jorda på laboratorium, som gir eksakte verdier for nitrat-n og ammonium-n, ble det gjort hurtigtester for nitrat-n ved hjelp av strips. En slik hurtigtest, enten med målinger ved bruk av strips, eller hurtigtest der en avleser elektronisk (nytt utstyr), er et godt hjelpemiddel for kontroll av tilstanden i dyrkingsjorda gjennom vekstsesongen, da sammenholdt med dyrkernes egne erfaringer og observasjoner i åkeren underveis. Spesielt nyttig kan metoden være siste del av vekstsesongen når nitrogennivåene gjerne er låge og det vil være behov for delgjødslinger. Det var overraskende at det ble registrert så høyt nitrogeninnhold i jorda og se hvordan det utviklet seg og varierte gjennom vekstsesongen, mange ganger ganske uavhengig av mengde tilført nitrogen. Det ble registrert en gjennomgående sterk økning i Nmin i perioder med høy temperatur og gode fuktighetsforhold, noe som tilsier at mineralisering av organisk bundet nitrogen er sterkt påvirket slike forhold. I kulturer som ble dyrket på sort plast målte en generelt høyere nitrogeninnhold i jorda. Der det ble tilført husdyrgjødsel ble det ekstra stor mineralisering, og i enda større grad påvirket av temperatur- og fuktighetsforhold. Målte verdier for mineralisert nitrogen varierer svært mye, men er generelt høyere enn det en tidligere har gått ut fra med ekstremverdier på kg N/daa. Videre er det en klar tendens til at det er lite nitrogen igjen i jorda utover høsten. Dette kan muligens ha betydning for eventuell lagringsevne til grønnsakene. En generell tilråding vil derfor være å forskyve noe av delgjødslingene til litt senere i vekstsesongen i forhold til vanlig praksis. Disse kunnskapene bør implementeres i praktisk gjødslingsplanlegging, og aller helst i kombinasjon med uttak av jordprøver og analyser ved bruk av hurtigtestings-metoder. Side 7