460 T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) Effekt av kaliumgjødsling i eng på mineralinnhald og fôrkvalitet Tor Lunnan 1), Anne Falk Øgaard 2) / tor.lunnan@planteforsk.no 1) Planteforsk Løken forskingsstasjon, 2) Universitet for miljø- og biovitenskap Institutt for plante- og miljøvitenskap Samandrag Mineralinnhald, fôrkvalitet og avling ved ulik kaliumgjødsling er undersøkt i ein landsomfattande forsøksserie. Det var liten risiko for avlingstap når K/N-forholdet i graset var over 0,8. Gjødsling auka K-innhaldet i graset mykje, og innhaldet av andre kation som Mg, Ca og Na vart redusert. Klorinnhaldet auka mykje ved gjødsling med KCl. Svovel og nitrogen var lite påverka av gjødsling, men auka ved K-mangel. Stigande mengder K-gjødsel gav redusert tørrstoffinnhald i graset og redusert innhald av vassløyselege karbohydrat. Fordøyelegheita var lite påverka, mens NDF-innhaldet gjekk litt opp. Innleiing Opptaket av kalium (K) i eng er av same storleik som nitrogen. Normalt innhald er frå 1,5 til 3,0 % av tørrstoffet, høgast i ungt plantemateriale. Enga har stor evne til å ta opp meir K enn det som trengst til normal funksjon i plantane. Dette har små konsekvensar for planteveksten, men for dyrehelsa kan luksusopptak gje uheldige verknader ved at mineralsamansetjinga i fôret blir endra. Dyra treng mindre K enn plantane. For mjølkeku er kravet frå 0,9 til 1,0 % av tørrstoffet (NRC 2001), i tørrperioden er kravet enda lågare. Høgt innhald av K i fôret gjev lågare opptak av andre mineral, særleg kalsium (Ca), magnesium (Mg) og natrium (Na). Lågt opptak av Mg aukar risikoen for hypomagnesemi eller graskrampe (tetani). Mest utsett er beiting på ungt, sterkt gjødsla gras der magnesiuminnhaldet er lågt og innhaldet av K og protein høgt. Eit høgt kation/anionforhold aukar førekomsten av mjølkefeber. Opptaket av K er i stor grad avhengig av K-innhaldet i jorda. I distrikt med einsidig grovfôrdyrking er innhaldet av lettløyseleg K i jorda (K-AL) gjerne høgt i førsteårsenga etter bruk av husdyrgjødsel i åker og attlegg. Innhaldet
T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) 461 av lettløyseleg K blir raskt tappa ned når det blir tilført lite K, og gjødslinga må aukast etter kvart som enga blir eldre. Enga kan i stor grad nytte tungtløyselege K-fraksjonar (syreløyseleg K). Mykje av leirjorda har høgt innhald av syreløyseleg K, og lokalt kan også sandhaldig jord ha høgt innhald på grunn av mykje biotitt i opphavsmaterialet. For å få betre kjennskap til effekten av K-gjødsling på avling og fôrkvalitet, vart det starta ein landsomfattande forsøksserie i 1997. Foreløpige resultat er presenterte av Lunnan (2000) og utvikling i jordanalysar og avling av Øgaard et al. 2002. Her blir resultat for mineralinnhald og fôrkvalitet presentert, samt samanhengen mellom avling og K-innhald. Materiale og metodar 21 felt på mineraljord vart lagde ut som blokkforsøk i etablert eng i åra frå 1997-2000. Felta er forsøkshausta med to til tre slåttar i tre til seks år med gjentatt behandling på rutene. Felta hadde fire gjentak og fire ledd, 0, 6, 12 og 18 kg K/daa i KCl årleg med 50 % om våren og 50 % etter førsteslåtten. Alle ruter vart tilført 20 kg N, 3 kg P og 5 kg S pr. daa årleg med 5 kg N ekstra etter andreslåtten på felt med tre slåttar. Ein oversikt over jorda og analyseverdiar ved oppstart er gitt hos Øgaard et al. (2002). Mange felt hadde høge K-AL-verdiar, noko som i stor grad skuldast at dei fleste felta vart lagde ut i førsteårseng. I resultatdelen er felta delte inn i tre grupper leirjordsfelt med 40 til 265 mg syreløyseleg K/100 g tørr jord, sandjordsfelt med høg syreløyseleg K (64-118) og med låg syreløyseleg K (8-24). I utrekninga av samanhengen mellom relative avlingar og kaliumstatus er resultat frå 17 feltforsøk frå Vestlandet tatt med i tillegg. Fire av desse felta varte så lenge som 15-23 år (Håland & Bakken 2000). Forsøksplanen i desse felta var lik den nye serien, men med K-mengder på 0, 9, 18 og 27 kg/daa årleg, og med 2/3 gitt på våren og 1/3 etter førsteslåtten. Grasprøvene er analyserte ved hjelp av NIRS på Planteforsk Løken (Marum 1990) og med kjemisk analyse for ulike mineral ved Jordforsk Lab på Ås. Alle prøver er analyserte for K, Ca og Mg, og i tillegg er det analysert for klor, natrium og svovel på delar av materialet. Forholdet K/(Ca + Mg) er utrekna på ekvivalentbasis korrigert for atomvekter etter formelen K/39,1/(2*Ca/40,08+2*Mg/24,31). Kation/anionbalansen (CAB) er også rekna ut på ekvivalentbasis etter formelen CAB = Na/23 + K/39,1 Cl/35,5 2*S/32,1.
462 T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) Det er utført variansanalyse der effekten av gjødsling er testa mot samspelet felt x gjødsling. I tabellane er gjennomsnittstal presenterte saman med middelfeilen. Signifikansnivå er markert med stjerner: *** p<0,001, ** p<0,01, * p<0,05 og ns p>0,05. For samanhengen mellom avlingar og kaliuminnhald i graset er logistisk regresjon brukt etter følgjande modell: Relativ avling = 1 / (1 + e (a-bx), der X er K-innhald (% av tørrstoff) eller K/N-forholdet, og a og b er tilpassa frå forsøksdata ved hjelp av programmet NM (Nissen 1995). I relativ avling er avling ved aktuell gjødsling dividert med avling ved sterk gjødsling. Avling ved 18 kg K er sett til 1,0 i den nye forsøksserien. I serien frå Vestlandet er gjennomsnittet av 18 og 27 kg K sett til 1,0. Resultat og diskusjon Avlingane på leirjord og sandjord med store K-reservar var ikkje sikkert påverka av gjødsling, sjølv tre til seks år utan tilførsel av K (Øgaard et al. 2002). På sandjord med små reservar var det derimot utslag alt første forsøksåret, og utslaga auka med alderen. Det var sikker avlingsnedgang utan K i alle felt i denne gruppa. Resultata viser at graset har stor evne til å utnytte tungtløyselege reservar. Dette er også vist i andre norske forsøk, men det kan bli for lite K på lang sikt (Håland & Bakken 2000). Samanhengen mellom relativ avling og kaliumstatus var god (Figur 1). Avvika frå regresjonslina var større ved små- enn ved høge verdiar. Det kritiske K-innhaldet var høgare i andre- enn i førsteslåtten. Verdiar ved 1 %, 5 % og 10 % avlingsnedgang er gitt i tabell 1. Tabell 1. Kritisk K-innhald og K/N-forhold ved 1 %, 5 % og 10 % avlingsreduksjon ved bruk av regresjonslikningar Avlingsnedgang K-innhald, % av tørrstoff K/N-forhold 1. slått 2. slått 1 % 2,09 2,40 0,97 5 % 1,52 1,74 0,69 10 % 1,26 1,43 0,56
T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) 463 Relativ avling 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 RA=1/(1+e 1,0932-5,8259*K/N ) R 2 =0,750 n=675 0,2 0 0 0,5 1 1,5 2 K/N-forhold Figur 1. Relativ avling som funksjon av K/N-forholdet i graset Utviklingsstadiet betyr mykje for kritisk K-innhald ved at kravet er høgare på eit tidleg enn eit seint stadium. Relativ avling var betre korrelert med K/Nforholdet enn med K-innhaldet på grunn av at både K- og N-innhaldet begge går ned med aukande utvikling. K/N-forholdet kan derimot gje eit skeivt bilete når N-forsyninga ikkje er optimal. Kva ein vil bruke som kritisk verdi for K-innhald eller K/N-forhold, er avhengig av kor stor avlingsnedgang ein kan akseptere. Det er stor forskjell i verdiane mellom 1, 5 og 10 % avlingsnedgang på grunn av at avlingskurva er flat i dette området (Tabell 1). Under norske forhold skal det liten avlingsauke til for å dekkje gjødselkostnaden, og økonomiske kalkylar vil ligge mellom 1 og 5 % avlingsnedgang. Frå britiske forsøk sette Dampney (1992) kritisk N/K-forhold i gras til 1,3, som tilsvarar K/N-forhold på 0,77. Dette samsvarer godt med våre tal. Det er liten risiko for avlingstap når K/N-forholdet ligg over 0,8, eller når K-innhaldet i førsteslåtten ligg over 1,5-1,8 % av tørrstoffet, og andreslåtten over 1,7-2,0 %. Ved sein hausting og stor avling kan ein akseptere lågare verdiar enn ved tidleg hausting. Ved K-mangel var det også utslag i den botaniske samansetjinga på nokre av felta. På Løken var til dømes dette tydeleg ved at engkvein auka og timotei og engsvingel gjekk tilbake. Også løvetann gjekk sterkt ned ved mangel, og løvetanna her var lita og inntørka. Det er elles kjent frå litteraturen at kali-
464 T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) ummangel verkar sterkare på kløver og tofrøblada plantar enn på gras, som har eit meir effektivt rotsystem. Det var lite kløver på felta i denne serien. Innhaldet av kalium i graset auka i takt med gjødslinga (Tabell 2). Innhaldet var høgast på leirjord og K-rik sandjord. All auke i innhaldet her må reknast som utslag av luksusopptak, da det ikkje var avlingsutslag for gjødsling. På K-fattig sandjord vart det klar mangel og frå og med tredje engåret var innhaldet her i middel under 1,0 prosent av tørrstoffet. Responsen på gjødslinga var mindre første engåret enn seinare. Tabell 2. Verknad av gjødsling (kg K/daa) på K-innhald (% av tørrstoff) i årsavlinga Leirjord K-rik sandjord K-fattig sandjord År 1 2 3+ 1 2 3+ 1 2 3+ Tal felt 6 5 5 7 7 8 7 7 8 0 kg K 2,53 2,02 2,15 2,60 2,30 1,89 1,92 1,30 0,94 6 kg K 2,65 2,26 2,35 2,76 2,55 2,23 2,23 1,68 1,37 12 kg K 2,82 2,66 2,70 2,86 2,65 2,54 2,48 2,13 1,83 18 kg K 2,89 2,88 2,87 3,02 2,85 2,80 2,61 2,43 2,22 middelfeil 0,43 0,79 0,63 0,53 0,35 0,59 0,53 0,55 0,61 sign. ns *** *** *** *** *** *** *** *** Innhaldet av magnesium og kalsium i årsavlinga var lite påverka av gjødslinga første engåret, men det var klare negative utslag med aukande alder (Tabell 3). Utslaga var større på sandjord enn på leirjord og særleg store ved K-mangel på fattig sandjord. Dei små utslaga første året kan skuldast at opptaket av klor auka meir enn K-opptaket. Tabell 3. Verknad av K-gjødsling på innhaldet av Mg og Ca (% av tørrstoff) Mg K-fattig Ca K-fattig Leirjord K-rik sand sand Leirjord K-rik sand sand År 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ 1 2+ Tal felt 6 6 7 8 7 8 6 6 7 8 7 8 0 kg K 0,165 0,155 0,141 0,169 0,160 0,218 0,447 0,461 0,472 0,569 0,444 0,630 6 kg K 0,154 0,145 0,141 0,154 0,146 0,188 0,435 0,438 0,484 0,545 0,437 0,590 12 kg K 0,152 0,142 0,143 0,140 0,141 0,165 0,419 0,441 0,494 0,527 0,420 0,547 18 kg K 0,154 0,134 0,146 0,134 0,137 0,152 0,444 0,434 0,510 0,515 0,431 0,544 m.feil 0,004 0,003 0,002 0,004 0,004 0,006 0,011 0,007 0,007 0,009 0,012 0,011 p-verdi ns *** ns *** ** *** ns * * ** ns ***
T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) 465 Det er analysert for klor, svovel og natrium på eit utval av felta. Klorinnhaldet auka i takt med gjødslinga (KCl), med verdiar rundt 0,5 % av tørrstoffet på ugjødsla til rundt 1,5 % ved 18 kg K. Svovelinnhaldet var lite påverka av gjødslinga, men steig ved K-mangel, spesielt i andreslåtten. Natriuminnhaldet var generelt svært lågt med unntak av to felt i Rogaland. Her gjekk innhaldet mykje ned med aukande K-gjødsling. Forholdet mellom K og Ca+Mg på ekvivalentbasis auka med stigande gjødsling. Det var liten risiko for graskrampe med høgare verdiar enn 2,2 (Kemp & t Hart 1957) på K-fattig sand, men med sterk gjødsling første året hadde tre av felta høgare verdi i førsteslåtten. På leirjord og K-rik sandjord låg gjennomsnittsverdien rundt dette nivået ved 12 og 18 kg K/daa. Risikoen var høgare i første- enn i andreslåtten på grunn av lågare innhald av Ca og Mg. Kation/anion-balansen var derimot mindre påverka av gjødslinga, og verdien gjekk til dels ned med stigande gjødsling. På leirjord første året gjekk til dømes verdien ned frå 338 til 207 i middel ved 0 og 18 kg K/daa. Dette kom av at klorinnhaldet auka meir enn K-innhaldet der K-forsyninga frå jorda var høg. På K-fattig sand var det derimot ein auke frå og med andre forsøksåret med verdiar i middel på 29 utan K og 106 ved 18 kg K. Her var verdiane låge i utgangspunktet på grunn av K-mangel. Tala viser at det er høge K-reservar i jorda, og ikkje den årlege gjødslinga i handelsgjødsel, som gir høge verdiar for kation/anion-balansen. Fôrkvalitetsanalysane viser stort sett negative utslag av K-gjødsling, sjølv om fordøyelegheita var lite påverka (Tabell 4). Ein del av prøvene vart også analyserte for in vitro fordøyelegheit ved hjelp av ANKOM-metoden ved institutt for husdyrfag, NLH utan at det vart funne sikre forskjellar mellom forsøksledda. Energiverdien blir likevel lågare ved sterk K-gjødsling på grunn av at askeinnhaldet aukar. K og Cl har høg fordøyelegheit, men ingen energiverdi. Tabell 4. Effekt av K-gjødsling på tørrstoff (%) og fordøyelegheit, fiberinnhald (NDF) og vassløyseleg karbohydrat (VLK), alt i prosent av tørrstoff bestemt med NIRS. Middel av 21 felt Tørrst. % Fordøyelegheit Råprotein NDF VLK Slått 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 0 kg K 20,7 21,7 69,0 72,0 13,3 13,9 60,6 55,3 12,2 15,1 6 kg K 19,7 20,5 68,8 72,1 12,6 13,1 61,1 55,6 11,8 15,1 12 kg K 19,4 19,8 68,6 71,7 12,6 13,0 61,6 56,5 11,0 14,2 18 kg K 18,8 19,5 68,5 71,8 12,6 13,1 61,6 56,4 10,6 13,8 m.feil 0,13 0,11 0,09 0,14 0,10 0,15 0,16 0,17 0,12 0,17 sign. *** *** ns ns *** *** *** *** *** ***
466 T. Lunnan og A. Falk Øgaard / Grønn kunnskap 9 (2) Tørrstoffinnhaldet gjekk mykje ned med stigande gjødsling. Dette er ei ulempe for konserveringa av fôret. Proteininnhaldet var lite påverka, men på felt med K-mangel var det høgare innhald utan gjødsling som kan forklarast med ein fortynningseffekt når gjødslinga gir høgare avling. Sterk gjødsling førte til ein nedgang i innhaldet av vassløyselege karbohydrat og ein auke i NDF-innhaldet. Dette var uavhengig av jordart. Konklusjon Høgt kaliuminnhald i fôret er negativt for mineralbalansen i fôret, fôrkvaliteten og fôrkonserveringa. Det er liten risiko for avlingstap så lenge K/N-forholdet i graset er over 0,8. Graset utnytter tungtløyselege K-reservar i jorda godt, og gjødslinga bør tilpassast slik at ein unngår luksusopptak. K-gjødsling har klar negativ verknad på mineralbalansen i fôret slik at risikoen for graskrampe aukar. Kation/anion-balansen blir derimot lite påverka av gjødsling med KCl på grunn av at klorinnhaldet aukar i takt med kaliuminnhaldet. Referansar Dampney, P.M.R. 1992. The effect of timing and rate of potash application on the yield and herbage composition of grass grown for silage. Grass and Forage Science 47: 280-289. Håland, Å. & Bakken, A.K. 2000. Estimating the long-term K fertilizer requirement on four Norwegian soils by continuous experimental grass cropping. Planteforsk Rapport 19/2000, 20 pp. Kemp, A. & t Hart, M.L. 1957. Grass tetany in grazing milking cows. Netherlands Journal of Agricultural Science 5: 4-17. Lunnan, T. 2000. Kaliumgjødsling til eng. Grønn Forskning 2/2000: 265-272. Marum, P. 1990. Bestemmelse av kvalitet i fôrvekster ved hjelp av NIRS og metodens muligheter i engvekstforedlingen. Norsk landbruksforsking. Supplement No. 9 1990: 149-155. Nissen, Ø. 1995. Statistikkprogrammet NM. 23 s NRC 2001. Nutrient requirement of dairy cattle. Seventh revised edition. National Academic Press, Washington DC. 381 pp. Øgaard, A.F., Krogstad, T. & Lunnan, T. 2002. Ability of some Norwegian soils to supply grass with potassium (K) soil analyses as predictors of K supply from soil. Soil Use and Management 18: 412-420.