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.
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 2001 2004. 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 (2002-2004). 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 2001-2003, totalt seks felt.
B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) 321 Tabell 1. Forsøksplan for feltforsøk i vårhvete, 2001-2003. 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 1 0 2 4 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 2004. 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 17-5-13 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 30-31 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 1 0 9 Trippel 16 0 4 KAS 1 0 4 Ksp 2 2 1,2 9 17-5-13 0 4 KAS 0 4 Ksp 3 1,2 9 17-5-13 0 4 KAS 0,4 4 S-Ksp 3 4 1,2 9 17-5-13 0,65 4 25-2-6 0 4 Ksp 5 1,2 9 17-5-13 0,65 4 25-2-6 0,4 4 S-Ksp 6 0 9 Trippel 16 0 8 KAS 0 4 Ksp 7 1,2 9 17-5-13 0 8 KAS 0 4 Ksp 8 1,2 9 17-5-13 0 8 KAS 0,4 4 S-Ksp 9 1,2 9 17-5-13 1,3 8 25-2-6 0 4 Ksp 10 1,2 9 17-5-13 1,3 8 25-2-6 0,4 4 S-Ksp 1) Kalkammonsalpeter, 2) Kalksalpeter, 3) Svovel-kalksalpeter
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 2003. 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 22,9 54 48,1 1+0,8 2,24 0,132 17,0 71 77,4 1+1,6 2,16 0,137 15,9 72 82,7 3+0 2,24 0,123 18,6 66 72,8 3+0,8 2,26 0,140 16,2 72 80,8 3+1,6 2,20 0,142 15,6 74 79,9 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.
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.
324 B. Hoel og A. K. Uhlen / Grønn kunnskap 9 (2) Tabell 4. Ulike delgjødslingsstrategier i vårhvete, sammendrag seks felt, 2001-2003 Ledd Delgjødsling* Avling Vann Protein SDS, ml 1000- kv Hl-vekt Type og stadium kg/daa % % g 1 Ingen 475 21,7 11,6 72 34,7 78,9 2 Ksp 1 Z30-32 532 21,9 12,8 78 34,8 79,9 3 Ksp Z37-39 513 22,0 13,4 82 36,0 80,4 4 Ksp Z49-51 506 22,2 13,8 85 36,3 80,5 5 Ksp Z60-65 505 22,4 13,8 85 36,3 80,4 6 S-ksp 2 Z30-32 520 21,4 12,9 79 34,4 79,5 7 S-ksp Z37-39 512 21,8 13,3 80 35,8 80,4 8 S-ksp Z49-51 511 22,5 13,7 84 36,2 80,5 9 S-ksp Z60-65 510 22,5 13,7 86 36,0 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 1000- kornvekt var det ingen sikre forskjeller mellom forsøksleddene.
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 1000- v/høsting kg pr.daa avling % kornvekt Ant. felt 7 7 7 7 4 7 7 1 17,3 587 100 13,6 84 80,7 43,7 2 16,8 634 108 13,5 90 80,2 41,8 3 17,2 621 106 13,5 88 80,5 42,4 4 17,2 619 105 13,3 86 80,1 42,4 5 16,6 618 105 13,3 88 80,3 42,9 6 17,4 612 104 14,0 85 80,5 43,4 7 17,2 648 110 14,1 90 80,1 42,3 8 17,4 640 109 14,2 91 79,9 42,1 9 17,3 644 110 14,2 92 80,3 41,6 10 16,9 637 109 14,0 89 80,2 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 (400-600 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.
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 2004. 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.