Effekt av svovel på avling og kvalitet i hvete

Transkript

1 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) 319 Effekt av svovel på avling og kvalitet i hvete Bernt Hoel 1), Anne Kjersti Uhlen 2) / bernt.hoel@planteforsk.no 1) Planteforsk Apelsvoll forskingssenter, 2) Universitetet for miljø- og biovitenskap, Institutt for plante- og miljøvitenskap Sammendrag Karforsøk viste at svovelgjødsling har stor betydning for proteinkvaliteten i vårhvete når det samtidig blir gitt en relativt sterk gjødsling med nitrogen. Feltforsøk i vår- og høsthvete antyder at de S-mengdene som har vært vanlig å gi i praktisk dyrking de seinere årene er tilstrekkelig for å oppnå ønsket avlingsnivå og proteinkvalitet. Men det er nødvendig med flere forsøksår for å trekke sikre konklusjoner. Innledning Plantenes behov for svovel dekkes gjennom frigjøring fra reserver i jorda, svovelnedfall og gjødsling. S-nedfallet som skyldes lufttransportert forurensning er redusert kraftig de seinere tiår, og dermed er det grunn til å tro at behovet for S-gjødsling har økt. En er mest utsatt for S-mangel på lett jord i nedbørrike områder. S-mangel kan gi både avlingstap og nedsatt kvalitet i hvete. Svovel påvirker bakekvaliteten, fordi næringsstoffet inngår i ulike typer av viktige glutenproteiner. Ved dårlig S-tilgang vil det bli dannet større mengder av S-fattige glutenproteiner, mens det dannes mer av de S-rike når tilgangen er god. Siden disse proteinene bygger opp glutennettverket, vil variasjoner i S-tilgang påvirke deigegenskapene. Svovel er lite mobilt, sammenlignet med for eksempel nitrogen og fosfor, i kornplanta. Det vil si at omfordelingen av S fra strå og blad til kornet i kornfyllingsfasen er mindre effektiv enn for N, og det er derfor viktig å ha god S- tilgang i jorda gjennom store deler av vekstsesongen. På bakgrunn av dette må en anta at delgjødsling med S er en effektiv strategi. Forskning har vist at en kan få variasjoner i proteinkvalitet på grunn av variasjoner i S-tilgjengelighet selv der avlingsresponsen er liten. Dette betyr at det er viktig å ha fokus på effektive strategier for S-gjødsling også ut i fra kvalitetshensyn.

2 320 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) Materiale og metoder Betydningen av svovel for avling og kvalitet i hvete har blitt undersøkt gjennom karforsøk i veksthus, og gjennom to ulike forsøksserier i felt i perioden Forsøk I: Karforsøk med ulike nitrogen- og svovelmengder til vårhvete I karforsøket ble det brukt en svært skrinn jord bestående av næringsfattig sand og kvitmosetorv. Alle plantenæringstoffer, bortsett fra N og S, ble tilført i tilstrekkelige mengder til å unngå mangler. Det ble brukt en faktoriell forsøksplan med fire faktorer: 1) N-gjødsling (to nivå, lav og høy) 2) S i vårgjødsling (to nivå), 3) S i delgjødsling (tre nivå, inkludert null-ledd) 4) tidspunkt for delgjødsling (ved begynnende stråstrekning og begynnende aksskyting) Det ble brukt tre gjentak (potter), og forsøket ble gjentatt i tre år ( ). Resultatene fra 2002 og 2003 er ferdig analysert og gjengitt under resultater. Kornprøvene fra forsøket ble analysert for proteininnhold, N- og S- innhold, og N/S forholdet ble beregnet. Protein-kvaliteten ble analysert ved SDS sedimentasjonstest og deigen ble analysert reologisk med ekstensograf (SMS/Kieffer Dough and Gluten Extensibility Rig). Forsøk II: Delgjødslingstidspunkt og gjødselslag i vårhvete Kalksalpeter og Svovel-Kalksalpeter ble sammenlignet som gjødseltyper ved delgjødsling i vårhvete (Tabell 1). Dette for å studere effekten av S på avling, proteinkvalitet og innhold. En undersøkte også betydningen av tidspunkt for delgjødsling ved å sammenligne fire ulike tildelingstidspunkt. Det ble gjennomført ett felt på Vollebekk (Ås) og ett felt på Apelsvoll (Toten) i hvert av de tre forsøksåra , totalt seks felt.

3 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) 321 Tabell 1. Forsøksplan for feltforsøk i vårhvete, Ved vårgjødsling fikk alle forsøksledd 10 kg N pr. daa i en P- og K- rik fullgjødsel Forsøks- Kg N pr. daa Gjødseltype Utviklingstrinn ved ledd ved delgjødsl. ved delgjødsl. delgjødsling Kalksalpeter Z30-32, begynn. stråstrekn. 3 4 Kalksalpeter Z37-39, flaggbladutvikling 4 4 Kalksalpeter Z49-51, begynnende aksskyting 5 4 Kalksalpeter Z60-65, begynnende blomstring 6 4 Svovel-kalksalpeter Z30-32, begynn. stråstrekn. 7 4 Svovel-kalksalpeter Z37-39, flaggbladutvikling 8 4 Svovel-kalksalpeter Z49-51, begynnende aksskyting 9 4 Svovel-kalksalpeter Z60-65, begynnende blomstring Forsøk III: Svovelgjødsling til høsthvete Forsøksserien Svovelgjødsling til høsthvete ble startet våren Forsøksplanen er vist i Tabell 2. Vårgjødslinga ble på forsøksledd 1 og 6 utført med gjødseltypen Trippel 16 som kun inneholder næringsstoffene nitrogen, fosfor og kalium, på resterende ledd ble Fullgjødsel benyttet. Se ellers Tabell 2 for gjødslingstidspunkt og gjødseltyper. Tabell 2. Forsøksplan for forsøk med svovelgjødsling til høsthvete i 2004 Vårgjødsling v/vekststart Tidlig delgjødsl. v/begyn- Sein delgjødsl. v/begynnende stråstrekn., Z nende aksskyting, Z 49 Ledd Kg S Kg N Gjøds. type Kg S Kg N Gjøds. Kg S Kg N Gjøds. pr. daa pr. daa pr. daa pr. daa Type pr. daa pr. daa type Trippel KAS Ksp 2 2 1, KAS 0 4 Ksp 3 1, KAS 0,4 4 S-Ksp 3 4 1, , Ksp 5 1, , ,4 4 S-Ksp Trippel KAS 0 4 Ksp 7 1, KAS 0 4 Ksp 8 1, KAS 0,4 4 S-Ksp 9 1, , Ksp 10 1, , ,4 4 S-Ksp 1) Kalkammonsalpeter, 2) Kalksalpeter, 3) Svovel-kalksalpeter

4 322 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) S-gjødslinga ble variert fra ingen (ledd 1 og 6) til 2,9 kg pr. daa (ledd 10). Forsøksleddene 1 til 5 fikk totalt 17 kg N pr. daa, mens de resterende ledd fikk 21 kg N pr. daa. Sjansen for S-mangel er størst på lette jordtyper, og forsøksringene ble bedt om å finne slike lokaliteter. Resultater og diskusjon Forsøk I: Karforsøk med ulike nitrogen- og svovelmengder til vårhvete Avlingsnivået i karforsøket lå betydelig lavere ved svak enn ved sterk nitrogengjødsling. Ved lav N-gjødsling var det små utslag for S-gjødsling, både for avling og kvalitet (data ikke vist), og det ble relativt normale N/S forhold i kornet. Ved sterk N-gjødsling ble det derimot betydelige og signifikante variasjoner i kvalitet for ulike S-behandlinger, mens avlingsutslagene for ulik S-tilførsel var relativt små og ikke signifikante. Noen av resultatene fra forsøksleddene med sterk N-gjødsling er vist i Tabell 3. Sterk N-gjødsling ga høy avling og et høyt proteininnhold på rundt 15 %. S- behandlingene påvirket S-innholdet, men ikke protein- eller N-innholdet i kornet. Økt S-gjødsling ga dermed et lavere N/S-forhold. Ledd som kun fikk S ved såing fikk et svært høyt N/S forhold. S-gjødslinga påvirket bakekvaliteten som vist i tabellen ved SDS sedimentasjonsvolum og målinger av deigens ekstensibilitet, eller evne til å la seg strekke ut (målt ved Kieffer ekstensigraf). Høyt N/S forhold i kornet ga klart lavere SDS- tall og en betydelig lavere ekstensibilitet i deigen. Tabell 3. Effekt av S-gjødsling på innhold av N og S, N/S-forhold i kornet, og proteinkvalitet målt ved SDS sedimentasjonstest og Kieffer ekstensigram. Data er gjennomsnitt av to forsøksår, 2002 og Gjennomsnittsverdier etter tidlig og sein delgjødsling er presentert der det er delgjødslet S-gjødsling N innhold S innhold N/S SDS, ml Kieffer kg pr. daa 1 i korn, % i korn, % forhold i korn Ekstensibilitet, (mm) 1+0 2,22 0,097 22, ,1 1+0,8 2,24 0,132 17, ,4 1+1,6 2,16 0,137 15, , ,24 0,123 18, ,8 3+0,8 2,26 0,140 16, ,8 3+1,6 2,20 0,142 15, ,9 middelfeil 0,04 0,004 0,5 2,1 4,3 1 S-gjødsling i kg pr. daa ved såing og i delgjødsling gitt ved stråstrekning eller ved begynnende aksskyting.

5 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) 323 En ser at 1 kg S pr. daa tilført ved såing etterfulgt av delgjødsling med henholdsvis 0,8 kg eller 1,6 kg pr. daa ga lavere N/S forhold og bedre kvalitet enn 3 kg S pr. daa tilført kun ved såing. Siden omfordelingen av S fra strå og blad til kornet i kornfyllingsfasen er mindre effektiv enn for N, vil det være viktig å ha en god nok S-tilgang i jorda gjennom hele vekstsesongen. Delgjødsling med S kan da være en effektiv strategi for å sikre en god og stabil hvetekvalitet. Ved sterk N-gjødsling viser disse resultatene tydelig at variasjoner i S-tilgang kan gi variasjoner i kvalitet. Dette er kvalitetsvariasjoner som det ikke kan tas hensyn til ved dagens sortering av mathvete etter sort og proteininnhold og som derved kan gi uforutsigbare kvalitetsvariasjoner som mølle- og bakeindustrien har vanskeligheter med å takle. Disse forsøkene ble utført i veksthus for å få til en kontrollert næringsforsyning med N og S, og det ble brukt en jord som har svært liten evne til mineralisering av S gjennom vekst-sesongen. Det er derfor nødvendig å undersøke effekten av S-gjødsling i feltforsøk for å få bedre kunnskap om behovet for S for å sikre høye avlinger av god og stabil kvalitet. Forsøk II: Delgjødslingstidspunkt og gjødselslag i vårhvete Resultatene viste at det ikke var forskjell mellom delgjødsling med Kalksalpeter sammenlignet med Svovel-Kalksalpeter for noen av de undersøkte parametere (Tabell 4). 4 kg N pr. daa i Svovel-Kalksalpeter gir da heller ikke mer enn 0,4 kg S pr. daa, mens grunngjødslinga på våren bidro med 1,4 kg S pr. daa på alle forsøksledd. Manglende utslag for delgjødsling med S kan også skyldes at forsøkene ble utført på lettleire, som har relativt god evne til mineralisering av S. Avlingsresponsen for delgjødsling var, som forventet, sterkest ved begynnende stråstrekning (Z30-32). Meravlinga for delgjødsling ved flaggbladutvikling (Z37-39) ble ikke større enn om en ventet helt til blomstring (Z60-65) med å delgjødsle. Proteininnholdet økte med utsatt delgjødsling fram til begynnende aksskyting. SDS sedimentasjonsvolumet økte også noe med utsatt delgjødsling, men som for proteininnholdet var det ikke forskjell mellom de to siste delgjødslingstidspunktene.

6 324 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) Tabell 4. Ulike delgjødslingsstrategier i vårhvete, sammendrag seks felt, Ledd Delgjødsling* Avling Vann Protein SDS, ml kv Hl-vekt Type og stadium kg/daa % % g 1 Ingen ,7 11, ,7 78,9 2 Ksp 1 Z ,9 12, ,8 79,9 3 Ksp Z ,0 13, ,0 80,4 4 Ksp Z ,2 13, ,3 80,5 5 Ksp Z ,4 13, ,3 80,4 6 S-ksp 2 Z ,4 12, ,4 79,5 7 S-ksp Z ,8 13, ,8 80,4 8 S-ksp Z ,5 13, ,2 80,5 9 S-ksp Z ,5 13, ,0 80,3 P % <0,01 2 <0,01 <0,01 0,1 <0,01 LSD5% 12 0,7 0,4 4 0,9 0,5 * 4 kg N/daa ble gitt som delgjødsling på alle forsøksledd unntatt ledd 1 1) Ksp = Kalksalpeter, 2) S-ksp = Svovel-kalksalpeter Forsøk III: Svovelgjødsling til høsthvete Våren 2004 ble det satt i gang en ny forsøksserie i høsthvete der spørsmålene omkring svovelgjødsling undersøkes. Da det foreløpig bare er resultater fra ett forsøksår, vil det ikke bli trukket for bastante konklusjoner. Sammendraget for sju godkjente felt i 2004 (Tabell 5) viser at det var positive avlingsutslag for S-gjødsling, i forhold til leddene som ikke fikk svovel (ledd 1 og 6). Ekstra S gitt ved delgjødsling ga ingen meravling i forhold til mengden på 1,2 kg S pr. daa gitt om våren. Dette går igjen på alle enkeltfelt. Proteininnholdet økte med økende N-mengde, men var ikke påvirket av S- gjødsling. Det var en tendens til at SDS sedimentasjonsvolumet økte noe med stigende N-gjødsling. SDS var ellers signifikant lavere der det ikke var gjødslet med S, men SDS- tallene økte ikke med stigende S-mengder utover 1,2 kg S pr. daa gitt ved vårgjødsling. Med hensyn til hl- vekt og kornvekt var det ingen sikre forskjeller mellom forsøksleddene.

7 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) 325 Tabell 5. Svovelgjødsling til høsthvete. Sammendrag sju felt, 2004 Ledd Vann % Avling Relativ Protein SDS, ml Hl-vekt v/høsting kg pr.daa avling % kornvekt Ant. felt , , ,7 43,7 2 16, , ,2 41,8 3 17, , ,5 42,4 4 17, , ,1 42,4 5 16, , ,3 42,9 6 17, , ,5 43,4 7 17, , ,1 42,3 8 17, , ,9 42,1 9 17, , ,3 41, , , ,2 42,9 P % 0,6 1,4 <0,01 1,4 i.s i.s LSD 5% 0,5 32 0,3 4,4 Resultatene for 2004 i denne forsøksserien viste at det å utelate S-gjødslinga medførte sikker avlingsnedgang og signifikant lavere SDS, det vil si dårligere proteinkvalitet. Men en fant ingen ytterligere avlingsøkning eller kvalitetsforbedring for å øke S-gjødslinga utover moderate 1,2 kg S pr. daa gitt ved vårgjødsling. Det var ikke spesielt høyt avlingsnivå ( kg pr. daa) på feltene på lettere jordtyper, der S-gjødslingsbehovet er størst. Trolig vil en kunne få større utslag i et år med høyere avlinger.

8 326 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) Konklusjon Karforsøkene viste at svovelgjødsling og delt svovelgjødsling til vårhvete har stor betydning for proteinkvaliteten når det samtidig blir gitt en relativt sterk gjødsling med nitrogen. Det er grunn til å tro at variasjoner i S-tilgang kan gi variasjoner i proteinkvalitet som det er vanskelig å ta hensyn til i dagens sortering av hvete etter sort og proteininnhold. En balansert gjødsling med N og S kan være viktig for å sikre en god og stabil norsk hvetekvalitet. I feltforsøk i vårhvete på lettleire fant en ingen effekt på avling eller kvalitet av å delgjødsle med 0,4 kg S pr. daa i tillegg til vårgjødsling med 1,4 kg S pr. daa. Forsøkene i høsthvete, i 2004, viste både avlingsnedgang og dårligere proteinkvalitet dersom S-gjødslinga ble utelatt. Med tanke på avling og kvalitet var imidlertid en moderat S-mengde, 1,2 kg S pr. daa gitt om våren, tilstrekkelig på feltene i høsthvete i Feltforsøkene som er gjennomført hittil antyder at de S-mengdene som har vært vanlig å gi til hvete de seinere årene er tilstrekkelig for å oppnå ønsket avlingsnivå og proteinkvalitet. Men det er nødvendig med flere forsøksår for å trekke sikre konklusjoner. Frigjøringa av S fra reservene i jorda varierer mellom år og foreløpig har vi ikke hatt forsøksfelt med høyt avlingsnivå på lett jord.