Kartlegging av N-mineralisering Prosjektrapport for 211 Bernt Hoel Bioforsk Øst, 29. februar 212
Sammendrag Kartlegging av N-mineralisering Dette prosjektet er et samarbeid mellom Bioforsk Øst og Norsk Landbruksrådgiving (NLR), enhetene NLR SørØst og Romerike Landbruksrådgiving. Målet er riktig og tilpasset N-gjødsling til beste for avlingsmengde, -kvalitet og miljø. Prosjektet finansieres av Statens landbruksforvaltning. Kunnskap om dyrkingsjordas evne til å forsyne plantene med nitrogen (N) er viktig for å optimalisere N-gjødslinga. Bidraget med nitrogen fra jordas reserver kan variere betydelig fra sted til sted og år til år. Gjennom målinger av nitrogenopptak på nullruter (ingen N-gjødsling) i vekstsesongen, får man et mål på jordas evne til å levere nitrogen. Dette kan gjøres både med jord- og planteprøver som analyseres på laboratorium, men også med hjelpemidler som er enklere og raskere å anvende. NLR- enhetene SørØst og Romerike valgte ut 15 feltverter med høsthvete i hvert av fylkene Østfold og Akershus. På hvert skifte ble det anlagt tre nullruter, det vil si uten N-gjødsling. På disse rutene ble det, ved vekststart og i vekstsesongen, utført flere analyser av jord og planter. Dette omfattet blant annet analysering av jordprøver for N-min (plantetilgjengelig nitrogen). Det ble gjort målinger med Yara N-Tester ved begynnende stråstrekning og ved flaggbladutvikling. I tillegg skulle det vært utført målinger med håndholdt N-sensor. Denne måtte først til oppgradering i Tyskland. Diverse uheldige omstendigheter, knyttet til post og toll, gjorde imidlertid at instrumentet ikke var i funksjon tidsnok til å få tatt målingene ved riktig utviklingsstadium i 211. Ved modning ble det gjennomført avlingsregistreringer av korn og halm. Det ble også gjort diverse kvalitetsanalyser av kornet etter høsting. Viktige krav til en metode som skal brukes til å gi generelle gjødslingsråd, er at den må være enkel å bruke, gi pålitelige svar raskt, samt at målingen må skje så tidlig i vekstsesongen at en har mulighet til å sette inn eventuelle gjødslingstiltak. Resultatene fra 211 viser en relativt god sammenheng mellom N-Testermålinger utført ved begynnende stråstrekning og tørrstoffavling av korn og halm på nullrutene. Tilsvarende godt samsvar ble også funnet mellom N-Testermålinger og N-innhold i kornet ved modning. Innhold av plantetilgjengelig N i jordprøver viste imidlertid svak sammenheng med avlingsvariasjonene i 211. N-Testermålinger på nullruter er relativt enkle å utføre, gir raskt svar og begynnende stråstrekning er tidlig nok til at gjødslingstiltak kan settes inn ved behov. Dermed tilfredsstiller denne metoden flere av kravene som settes. Det videre prosjektarbeidet vil vise om metoden er pålitelig nok til å ha en verdi med tanke på generell gjødslingsrådgiving. I tillegg skal målinger med håndbåren N-sensor inkluderes i 212. Dette er et mer avansert instrument enn N- Tester, og svenske erfaringer tilsier at metoden har et interessant potensial i denne sammenheng. 1 Mål Riktig og tilpasset N-gjødsling til beste for avlingsmengde, -kvalitet og miljø. Årlig informasjon til dyrkerne om jordas nitrogenbidrag. 2 Bakgrunn Nedlegging av N-prognosene skapte behov for nye aktiviteter som fremmer behovstilpasset nitrogengjødsling. Dyrkingsjordas evne til å forsyne plantene med nitrogen har stor betydning for optimalisering av N-gjødsling. Bidraget med nitrogen fra jordas reserver varierer fra sted til sted og år til år. I N-prognosene ble dette kartlagt på våren ved hjelp av analyser av jordprøver hentet fra et stort antall skifter. Slike resultater gir et øyeblikksbilde av mengde plantetilgjengelig N i jorda etter
høsten og vinteren, men de sier lite om potensialet for mineralisering i vekstsesongen. Gjennom målinger av nitrogenopptak på nullruter (forsøksruter som ikke er gjødslet med N) i vekstsesongen, vil man få et sikrere mål på jordas evne til å levere nitrogen. Dette kan gjøres både med jord- og planteprøver som analyseres på laboratorium, og med hjelpemidler som er enklere og raskere å anvende. At man allerede har startet et slikt prosjekt i Sverige (i regi av Jordbruksverket), er en klar fordel. Det gir oss muligheter til å utvikle et system der vi tar hensyn til svenskenes erfaringer. Det svenske systemet er basert på anlegg av nullruter i høsthvete, og måling med håndbåren N-sensor. Resultatene fra Sverige viser god sammenheng mellom refleksjonsmålinger med N-sensor og det målte N-opptaket i plantebestandet. Ettersom man skaffer erfaringsmateriale fra utvalgte områder, får man informasjon om tilstanden det enkelte år sammenlignet med en normaltilstand. Med dette som grunnlag kan konkrete gjødslingsanbefalinger utarbeides. Prosjektet gjennomføres av Bioforsk Øst i samarbeid med Norsk Landbruksrådgivning, enhetene NLR SørØst og Romerike Landbruksrådgiving. Rådgivningsenhetene har ansvar for utvelgelse og oppfølging av feltverter, de fleste prøveuttak og registreringer, samt at de har en viktig rolle i forbindelse med formidlingsarbeidet. Bioforsk har prosjektledelsen, som blant annet inkluderer ansvar for planlegging, bearbeiding av tallmaterialet og rapportering. 3 Metoder og framgangsmåte Det ble vurdert som hensiktsmessig å starte i få og relativt konsentrerte områder for å gjennomføre nødvendig metodeutvikling og skaffe egne erfaringer. NLR- enhetene SørØst og Romerike, valgte ut 15 feltverter i hvert av fylkene Østfold og Akershus. I tillegg ble det anlagt tre nullruter i høsthvete på Apelsvoll. A. Vår: 1. På hvert skifte ble det merket ut tre nullruter (3 m x 5 m) 2. Før vårgjødsling ved vekststart ble det dekket til med presenning for å etablere nevnte nullruter 3. Jordprøver for standard kjemisk analyse og N-min ble tatt ut fra matjordlaget (-25 cm) 4. Notater ble gjort for å beskrive plantebestandet ved vekststart 5. Nullrutene ble gjødslet med OPTI-PK -5-17 for å dekke behovet for andre næringsstoff enn N Ansvar: NLR og Feltverter B. Begynnende stråstrekning (Vekststadium BBCH 3-31): 1. Måling med Yara N-Tester ble utført på nullruter 2. Måling med Yara N-Tester ble utført i åker utenfor nullruter Ansvar: NLR C. Flaggbladutvikling (Vekststadium BBCH 37-39): 1. Måling med Yara N-Tester ble utført på nullrutene 2. Måling med Yara N-Tester ble utført i åker utenfor nullruter 3. Planteprøver for laboratorieanalyse av N-innhold ble tatt ut på nullruter 4. Jordprøver for bestemmelse av N-min ble tatt ut på nullruter Ansvar: NLR Ved vekststadium BBCH 37-39 skulle også måling med håndholdt N-sensor vært utført. Den håndholdte N-sensoren ble dessverre ikke klar i tide. Den ble sendt fra Apelsvoll til oppgradering i
Tyskland i månedsskiftet april/mai. Det ble imidlertid, tross gjentatte purringer, store forsinkelser i post og toll. Sensoren kom ikke tilbake i oppgradert stand før i slutten av juni, 3-4 uker etter at måling skulle vært utført. For å prøvekjøre N-sensoren og teste målemetodikken, ble det i juli likevel målt hos fem feltverter på Romerike. På grunn av for seint måletidspunkt har verdiene som ble registrert liten nytte i forhold til målene med prosjektet. Metodikken fungerte imidlertid bra og utstyret er dermed ferdig oppgradert og testet og det ligger til rette for at fullstendig måleprogram kan utføres ved riktig stadium i 212. D. Høsting 1. Korn og halm ble høstet på nullruter Ansvar: NLR E. Etter høsting 1. Innhenting av dyrkingsopplysninger fra feltvertene Ansvar: NLR 2. Analyser av plantemateriale og jord 3. Bearbeiding av tallmaterialet 4. Rapportering Ansvar: Bioforsk 4 Resultater Målingene skal gi informasjon om jordas leveringsevne for nitrogen til plantene, nivået vil variere fra sted til sted og fra år til år. Målet på sikt er å utarbeide konkrete gjødslingsanbefalinger. Anbefalingene må ferdigstilles så raskt at det fortsatt vil være respons på å sette inn gjødslingstiltak. Målsettingen er at anbefalingen ikke bare skal gjelde for prøvegårdene, men også for større områder og også for andre vekster (f.eks vårkorn) enn indikatorveksten. I boka Jord- og Plantekultur 212 beskrives forholdene for høstkorn på Østlandet i 211 som generelt vanskelige. På grunn av sein høsting og relativt mye nedbør i siste halvdel av september 21 ble mye høstkorn sådd seint. Tidlig vinter ga små planter før innvintring. På Sør-Østlandet fikk en tining/frysing og relativt tjukt isdekke i en del områder langs Oslofjorden. Dette ga utgang over relativt store partier og svekka planter der de klarte seg. Svært lite nedbør i slutten av april og begynnelsen av mai gjorde at de svake plantene som klarte seg, ble ytterligere svekket og hadde vanskelig for å komme i gang. Uten gjødsling ble påkjenningen ekstra tøff, og mange nullruter hadde meget svak vekst. Med nedbør i siste halvdel av mai tok plantene seg opp, men på en del ruter kan man stille spørsmål om i hvilken grad plantene hadde vekstkraft nok til å gi et riktig bilde av N-mineraliseringen i jorda. 4.1 Jorda Nullruter ble etablert i høsthvete på 15 skifter, henholdsvis i Østfold og på Romerike, samt på ett skifte hos Bioforsk Øst Apelsvoll. Den dominerende jordarten på skiftene var leire. To skifter i Østfold og ett på Romerike hadde siltjord, alle de andre lå på leirjordstyper. Mellomleire ble oppgitt som jordart på til sammen 14 av de totalt 31 skiftene. I tabell 1 presenteres middelresultater fra jordprøveanalyser for henholdsvis Østfold og Romerike. Det er også tatt med standardavvik for den enkelte parameter. Det ble tatt en jordprøve pr. skifte til standard kjemisk analyse (ph, P-AL, K-AL og glødetap). Glødetap er et mål på innholdet av organisk
materiale. Jordprøver for N-min analyse (mineralsk N, dvs nitrat og ammonium) ble tatt på alle nullruter. Alle jordprøver ble tatt i matjordsjiktet (-25 cm). Tabell 1. Middelresultater for jordprøver, nullruter 211 i Østfold og på Romerike. Standard jordprøver (-25 cm) Jordprøver N-min (-25 cm) Region ph P-AL K-AL Glødetap Vår BBCH 37-39 g/daa g/daa Østfold 6,2 13,5 17,8 5,8 353 251 Standardavvik,33 1,8 4,9 1,2 132 216 Romerike 6,2 9 16,3 5,2 371 279 Standardavvik,19 3,9 3,6 1,1 146 275 Begge områder hadde gjennomsnittlig ph i jorda på 6,2. Gjennomsnittsverdiene for P-AL, K-AL og glødetap var noe høyere på skiftene i Østfold enn på Romerike. Mens innholdet av plantetilgjengelig N i jorda (N-min) på våren og ved flaggbladutvikling var litt høyere på Romerike enn i Østfold. I begge distriktene sank innholdet av mineralsk N med om lag 1 g/daa fra våren til flaggbladutvikling. For ph, P-AL, K-AL og glødetap viser standardavviket at det var noe større variasjon mellom skiftene i Østfold enn på Romerike. For N-min analysene var omvendt, der var variasjonene størst på Romerike. 4.2 N-Tester og avlinger N-Testerverdier og avling av korn (tørrstoff og ved 15 % vann) og halm (tørrstoff) i gjennomsnitt for henholdsvis Østfold og Romerike er vist i tabell 2. N-Testeren gir et mål på bladenes klorofyllinnhold som samsvarer bra med plantenes N-status. Halm og kornavling ble registrert ved høsting av nullrutene. Tabell 2. Middelresultater for N-Testermålinger og avlingsregistreringer, nullruter 211 i Østfold og på Romerike. N-Testermåling Avlinger, halm og korn Region BBCH 3-31 BBCH 37-39 Halm Korn, tørrstoff Halm + korn, tørrstoff Korn, 15 % vann Kg ts/daa Kg ts/daa Kg ts/daa Kg/daa Østfold 327 388 127 125 252 147 Standardavvik 62 68 41 53 91 63 Romerike 388 442 19 196 386 231 Standardavvik 73 71 8 14 181 122 N-Testerverdiene var i gjennomsnitt 327 i Østfold og 388 på Romerike ved begynnende stråstrekning (BBCH 3-31). Fram til flaggbladutvikling økte N-Testerverdiene i begge områder (+61 enheter i Østfold, +54 enheter på Romerike). N-Testerverdiene på nullrutene varierte betydelig, både fra skifte til skifte og mellom nullrutene innen det enkelte skifte. Dette indikerer at det er et klart potensial for at en slik kartlegging kan gi nyttige bidrag i arbeidet med å tilpasse N-gjødslingen til et varierende behov. Avlingene av korn og halm på nullrutene var i gjennomsnitt høyest på Romerike. Både for N-Testerverdiene og særlig avlingstallene viser standardavviket at det var større variasjoner mellom skiftene på Romerike enn i Østfold.
Tørrstoffavling, korn + halm, kg/daa Halm kg ts/daa Som ventet var det god sammenheng (r 2 =,88) mellom tørrstoffavling korn og tørrstoffavling halm på de enkelte ruter (figur 1). Det vil si at halmavlingene økte med økende kornavling. Korn- og halmavlingene var om lag like store på de enkelte ruter. 5 4 3 r² =,88 2 1 1 2 3 4 5 6 Korn, kg ts/daa Figur 1. Sammenheng mellom tørrstoffavling av korn og halm på de enkelte nullruter, 211. 4.3 Sammenhenger I det følgende er det vist hvordan sumavling av korn og halm, samt N-innhold i kornet, varierte med verdiene for N-min og N-Tester. Gode sammenhenger indikerer at måleparameteren har potensial til å fungere som et hjelpemiddel til å beskrive jordas bidrag til plantenes nitrogenforsyning. N-min og avling I figur 2 er vist sammenhengen mellom N-min- verdier i jordprøver tatt ut ved vekststart om våren og tørrstoffavling av korn og halm. 1 8 6 r² =,9 4 2 2 4 6 8 1 N-min ved vekststart, g/daa Figur 2. Sammenheng mellom innhold av plantetilgjengelig N i jorda ved vekststart og tørrstoffavling av korn og halm i høsthvete, nullruter 211.
Tørrstoffavling, korn+halm, kg/daa Tørrstoffavlingene på nullrutene økte svakt med økende N-min innhold ved vekststart. Men sammenhengen var svak, forskjellene i innhold av plantetilgjengelig N om våren forklarte bare 9 % av variasjonene i tørrstoffavling. Figur 3 viser at det ikke var noen sammenheng mellom N-min- verdier i jordprøver tatt ut ved flaggbladutvikling og tørrstoffavling av korn og halm. Utover forsommeren vil en ha mineralisering av nitrogen, det vil si at organisk nitrogen frigis som mineralsk N (ammonium og nitrat). Mengdene som frigjøres vil avhenge av innholdet av organisk materiale og forholdene for omdanning, særlig temperatur og fuktighet. Hvor mye av det frigjorte nitrogenet som en finner igjen i jordprøver avhenger av eventuell utvasking/nedvasking samt hva plantene har tatt opp. Det er flere faktorer som kan bidra til svak sammenheng. Ved lave N-min verdier kan det både være ruter med lite planteog rotmasse som har gitt lav avling, men også ruter med relativt bra plantebestand og rotutvikling som har vært i stand til å tappe jorda for plantetilgjengelig N. Ved høyere N-min kan det også være betydelige forskjeller i plantebestand som dermed har gitt avlingsvariasjoner. Oppsummert tyder resultatene på at N-min analyser av jorda ved flaggbladutvikling på nullruter er til liten hjelp for å si noe om gjødslingsbehov. 1 8 6 4 r² =,1 2 5 1 15 N-min ved BBCH 37-39, g/daa Figur 3. Sammenheng mellom innhold av plantetilgjengelig N i jorda ved flaggbladutvikling og tørrstoffavling av korn og halm i høsthvete, nullruter 211 N-Tester og avling Figur 4 viser sammenhengen mellom N-Testermålinger ved begynnende stråstrekning og tørrstoffavlinger av korn + halm. Disse resultatene viser en forklaringsgrad på 31 %, det vil si at N- Testermålingene ved begynnende stråstrekning forklarer 31 % av variasjonene i tørrstoffavling. Med tanke på alle forhold som påvirker veksten i perioden fra stråstrekning (i slutten av mai) fram til høsting i august/september må denne sammenhengen vurderes som god.
Tørrstoffavling, korn + halm, kg/daa Tørrstoffavling, korn+halm, kg/daa 1 8 r² =,31 6 4 2 1 2 3 4 5 6 N-Testerverdi ved BBCH 3-31 Figur 4. Sammenheng mellom N-Testermålinger ved begynnende stråstrekning og tørrstoffavlinger av korn + halm, nullruter 211. Figur 5 viser sammenhengen mellom N-Testermålinger ved flaggbladutvikling og tørrstoffavlinger av korn + halm. Disse resultatene viser en forklaringsgrad på 21 %, det vil si at N-Testermålingene ved flaggbladutvikling forklarer 21 % av variasjonene i tørrstoffavling. Denne sammenhengen er litt svakere enn den som ble funnet i figur 4. I tidligere forsøk har en heller ikke funnet at N-Tester forutsier avlingsnivået bedre ved flaggbladutvikling enn ved begynnende stråstrekning. Skal instrumentet brukes for å gi en prognose knyttet til gjødslingsbehov tyder resultatene på at treffsikkerheten i prognosen er minst like bra ved begynnende stråstrekning som ved flaggbladutvikling. Og det er bedre jo tidligere slik informasjon kan innhentes, med tanke på mulighetene for å sette inn eventuelle gjødslingstiltak. 1 8 6 r² =,21 4 2 2 4 6 8 N-Testerverdi ved BBCH 37-39 Figur 5. Sammenheng mellom N-Testermålinger ved flaggbladutvikling og tørrstoffavlinger av korn + halm, nullruter 211. N-Tester og N-innhold i kornet Figur 6 viser sammenhengen mellom N-Testermålinger ved begynnende stråstrekning og N-innholdet i kornet ved modning. Figuren viser en forklaringsgrad på 32 %, det vil si at N-Testermålingene ved
N-innhold i modent korn, kg/daa begynnende stråstrekning forklarer 32 % av variasjonene i N-innhold i kornet ved høsting. N- Testermålingene på forsommeren gir altså en brukbar indikasjon på hvor mye plantene klarer å ta opp fra N-reservene i jorda. 12 1 8 6 4 2 r² =,32 1 2 3 4 5 6 N-Testerverdi ved BBCH 3-31 Figur 6. Sammenheng mellom N-Testermålinger ved begynnende stråstrekning og N-innhold i kornet ved modning, nullruter 211. N-Testermålinger ved BBCH 37-39 predikerte N-innhold i kornet dårligere (r 2 =,23, data ikke vist) enn det N-Testermålinger ved BBCH 3-31 gjorde. Altså tilsvarende det som ble funnet for tørrstoffavling (figurene 4 og 5) N-min og N-innhold i kornet Det ble også sett på sammenheng mellom N-min i jordprøver og N-innhold i korn. N-min-innholdet i jordprøver tatt om våren forklarte om lag 11 % (data ikke vist) av variasjonen i N-innhold i korn. Mens det ikke ble funnet noen sammenheng mellom N-min i jordprøver tatt ved BBCH 37-39 og N- innholdet i kornet. 5 Formidling Prosjektet skaper gode arenaer for markdager/fagmøter. I 211 ble opplegget presentert på markdager i Østfold 18. mai og på Apelsvoll 11. august, samt på markvandringer hos Romerike Landbruksrådgiving. Prosjektet er også omtalt i landbruksrådgivningens medlemsskriv og årsmeldinger.
6 Budsjett og Regnskap Kostnadsted og type Budsjett, kr Regnskap, kr Bioforsk Øst, personal 225 28 895 Bioforsk Øst, analysekostnader 8 51 78 Reiser 5 825 Materiell og diverse andre kostnader 1 13 153 Bioforsk Øst, totalt 32 274 581 Norsk Landbruksrådgivning SørØst 9 9 Romerike Landbruksrådgivning 9 9 NLR, totalt 18 18 Totalt 211 5 454 581 Overført til 212 45 419 Midlene overført til 212 har blitt benyttet til gjenstående tallbehandling og rapportering.