2002-01-10 Göte Bertilsson

INDIKATORER FÖR BEDÖMNING I EFTERHAND AV ODLINGENS KVÄVESTATUS.

En möjlighet till gårds- och fältspecifika korrigeringar?

En efterhandsbedömning kan inte användas för direkt styrning av en åtgärd, man den kan ge en bas för planering av kommande åtgärder. Exempel på en sådan indikator är grödans protein- eller kvävehalt. Hit kan också räknas kvävebalanser och nollrutor, vilka ger en uppfattning om mark-växtsystemets egen kväveleverans.

Värdet av sådana efterhandsindikatorer beror naturligtvis på deras förmåga att beskriva något som är av värde för kommande planering av åtgärder. Troligen kommer värdet att öka med upprepade bestämningar i tiden. Emellertid återstår att se vilken tillförlitlighet de har och vilken nytta de kan göra i gödslingsplaneringen.

Några av dessa parametrar får man så att säga till skänks. De bestäms ändå i den ordinarie verksamheten, som t.ex. brödspannmålens proteinhalt. I andra fall kan de bestämmas till en liten extrakostnad. Vad som behövs är att samla informationen och sätta den i ett system så den kan sammanfattas.

För studier, kalibrering, av efterhandsindikatorer kan man komma långt genom att använda befintliga försöksdata, data som skaffats för andra ändamål. Mycket finns att hämta i befintliga försöksdatabaser.

Här diskuteras kortfattat tre indikatorer av olika typ:

1. Proteinanalyser av skördeprodukter

2. Kvävebalanser

3. Nollrutor.

Proteinanalyser av skördeprodukter.

Proteinhalten definieras som skördeproduktens kvävehalt gånger en viss faktor (6,25 eller 5,7 beroende på gröda). Den speglar alltså direkt kvävehalten. Att det finns ett samband mellan proteinhalt och kväveförsörjning är därför nästan självklart. Men det finns komplikationer. Kväveutbudet, från mark och gödsling, i förhållande till grödans utveckling är också avgörande. En mark eller gödsling som ger god kvävetillgång sent på säsongen kan ge höga proteinhalter trots att grödan tidigare lidit av kvävebrist. Stark brist på en näringsämne ger ofta låg skörd men ändå höga halter, och det gäller också kväve. Det finns fallgropar om man bara ser på proteinhalter, men om man tar hänsyn också till skördens kvantitet och den gödsling som använts kan sådana tolkningsfel undvikas.

Säger proteinhalten tillräckligt för att kunna användas för praktiska tolkningar? Det var frågan i den pilotstudie som redovisas nedan. Databakgrund från Hydro Agri fältförsök.

Resultaten redovisas här i diagramform. Ett värde representerar ett försöksled i ett försök ett visst år. Alla värden är medtagna. Inget försök till matematisk förenkling har gjorts, utan värdena får tala för sig själva. Det bör betonas att ett enskilt värde för t.ex. kväveprofil (restkväve) eller proteinhalt oftast utgöres av mätningar i endast ett led (ibland parcell) på ett försök. Det är naturligt med en stor variation, och med tanke på detta är resultaten oväntat regelbundna.

En viktig tanke var att se om proteinhalten kan kopplas till gödslingens anpassning i skalan överoptimal – lagom – underoptimal. En ur miljösynpunkt överoptimal gödsling ökar restkvävet i marken.

Ett första steg var därför att se på sambandet mellan proteinhalt och restkväve. Detta gav överraskande tydliga resultat. Under en viss proteinhalt är restkväve nästan aldrig förhöjt. Men nu finns inte restkvävemätningar i så många försök. Däremot göres alltid skördemätningar. Det är därför av intresse att se på sambandet proteinhalt – skördeökning för ytterligare kväve. I diagrammen är det också tydligt och logiskt. Ju högre proteinhalten är desto lägre och osäkrare är skördeökningen för ytterligare kväve. Så länge man har en tydlig (ungefär ekonomisk) skördeökning ökar inte proteinhalten över det värde där restkvävet riskerar ökas. I så fall kan ju frågan utvärderas också med hjälp av enbart skördedata, utan restkvävebestämningar. Och då kan de flesta kväveförsök användas för utvärdering av proteinhalt (eller annan skördeparameter) som indikator av kvävestatus.

Vad som redovisas här är en liten pilotundersökning. De värden som anges är mycket provisoriska och ska ses mest som en indikation på möjligheter.

Höstvete.

Preliminärt kritiskt värde för möjlig miljöpåverkan: 12 % protein. Säker nivå 11%.

1979-81 drevs en omfattande fältförsöksserie i södra och mellersta Sverige med olika kvävenivåer till höstvete. Utöver skörde- och proteinbestämningar bestämdes kväve i markprofilen vid olika tidpunkter, också efter skörd. En förhöjning av mineralkväve i markprofilen efter skörd visar på en potentiell utlakningsrisk. Därutöver kan en ökad utlakning uppkomma genom senare mineralisering, och denna sekundära effekt av odlingsåtgärderna kommer inte med.

Kväve i markprofilen efter skörd har plottats mot proteinhalt i figur 1 (alla värden) och 2 (kontrollerna utan kvävegödsling uteslutna). I intet fall har förhöjda markkvävehalter registrerats om grödans proteinhalt var under 11% (figur 2). Också området 11-12% tycks ganska säkert. Försöken fördelades på kreaturslösa resp. kreaturshållande gårdar, och det sysn en viss skillnad mellan dessa kategorier. Kreatursgårdarna har oftare högre kvävemängder i markprofilen.

I figur 1 finns några punkter med förhöjda markkvävevärden också vid lägre proteinhalter. Dessa hör till ogödslade kontrollrutor på kreaturshållande gårdar. En möjlig förklaring kan vara att en sämre rotutveckling här har lett till ett sämre utnyttjande av det markkväve som mineraliserats under sommaren. Här uppstår naturligtvis en tolkningsfråga som antagligen kan lösas i det enskilda fallet genom att ta hänsyn till skörd och ev. nollrutor.

En kontroll av resultaten från 1979 har gjort med en mindre serie från 1999, med nyare sorter. Figur 3 visar dessa resultat, och de stämmer väl med de tidigare.

Figur 4 presenterar ett annat samband från de senare försöken: potentialen för skördeökning för ytterligare kvävegödsling vid olika proteinhalter. Vid proteinhalter över 11% ledde ytterligare kväve inte i något fall till skördeökning. Det kan noteras att detta motsvarar den nivå som bedömts miljösäker mot bakgrund av markkvävemätningar. Det visar på en möjlighet att använda kväveförsökens stegvisa skördeökningar för att tolka kvävestatusen när markkvävedata saknas.

Korn.

Preliminärt kritiskt värde för möjlig miljöpåverkan: 12 % protein. Säker nivå 11%.

För korn finns tillgängliga data för skördeökningar och proteinhalt. Figurer 5 och 6 visar dessa samband för två försöksserier. Visst finns variation, men ovan givna tolkning synes inte oberättigad. Värden blir desamma som för vete.

Höstraps.

Proteinhalten har här mätts i mjölet efter oljeextraktionen.

Preliminärt kritiskt värde för möjlig miljöpåverkan: 39 % protein i mjöl. Säker nivå 38%.

Endast få markkvävemätningar finns tillgängliga. Den kombinerade informationen från figur 7 och 8 ger ovanstående preliminära tolkning.

Vårraps.

Preliminärt kritiskt värde för möjlig miljöpåverkan: 48 % protein i mjöl. Säker nivå 47%.

Den kombinerade informationen i figur 10 och 11 har lett till ovanstående tolkning.

Diskussion.

Det måste betonas att detta ett pilotarbete med preliminära bedömningar och metoder. Det kritiska värdena har bestämts visuellt i diagrammen. Emellertid är datamaterialet förvånande homogent när man beaktar det faktum att varje punkt i diagrammen representerar en mätning (skörd, proteinhalt eller markkväve) för ett individuellt led på en viss försöksplats. Inget urval eller rensning i materialet har gjorts.

Det är troligt att sorten kan påverka resultaten, och detta måste kontrolleras. Emellertid har någon sortpåverkan inte varit tydlig i det material som hittills använts. Vidare bör fördelning av kväve och gödslingstidpunkter spela roll. Det får vidare utvärderas hur de påverkar den tolkning som här är aktuell.

Vad som kallas “kritiskt värde för miljöpåverkan” ska inte direkt sättas i samband med miljöproblem. Det indikerar i stället en möjlig risk eller en situation som kräver åtgärd i form av t.ex. fånggrödor. Emellertid tycks “säker nivå” kunna tolkas som ett värde under vilket kvävetillförseln till grödan inte lett till merutlakning utöver den långsiktiga bördighetskomponenten.

Det finns säkert avvikelser från den bild som kommit fram i denna pilotundersökning. Årsmåner, sorter och odlingsbetingelser som inte råkat bli representerade i de försöksserier som använts kan ge annat resultat. Det är också viktigt att man har perspektiv, att man ser inte bara på ett analysvärde utan sätter in det i sitt sammanhang.

Som nämnts finns underlag för utvidgad kalibrering lätt tillgänglig i befintliga försöksdatabaser.

Kvävebalanser.

Vad menas med en kvävebalans? Några olika typer.

Gårdsbalans.

Kväve som går in till gården jämfört med kväve i produkter ut. Om det går mer in än ut är det antingen förluster eller upplagring. Detta är ett viktigt diagnosinstrument, som kommer fram genom bl a dataprogrammet Stank.

Fältbalans, långsiktig.

Ett exempel visas i artikeln ”Kväve- från teori till praktiska frågor”, sid fig 2 .

Det är också en kartläggning av vad som går in resp ut. Alla mätbara eller beräkningsbara flöden är viktiga.

Grödbalans, ettårig.

Tillförsel till grödan är mineralgödsel, ammoniumkväve i stallgödsel plus årets mineralisering från stallgödsel, kväve från atmosfären (tas oftast med men egentligen är det tveksamt. Varför skall en korngröda belastas med kvävet i vintersnön?). Biologisk fixering framräknas och tas med.

Bortförsel är skördeprodukten, vilket ibland kan innefatta halm etc. Det är viktigt att definiera vad som tagits hänsyn till.

Grödbalans gödsling.

Tillförsel med gödsel resp bortförsel med skördeprodukt. Kan ge ett bra mått på gödslingens funktion när inte stallgödsel komplicerar bilden.

Vad säger kvävebalansen?

Ett par exempel på grödbalans gödsling.

I figur 11 och 12 visas grödbalans gödsling (gödsling minus bortförsel med frö) och sambandet med restkväve efter skörd i försöksserier med höst- resp vårraps. Det är uppenbart att kvävebalansen säger en del. Förhöjda restkvävemängder börjar uppträda i höstraps när balansen överstiger ungeför 80 kg N/ha och för vårraps vid ungefär 60. Men diagrammen visar också att restkväve kan vara lågt vid kvävebalanser nära 200. Sambandet är inte strängt. Det påverkas av mark och väder mm. Men nog är det tydligt att höga balanser ökar risken för kväveförluster.

Exempel på ettåriga grödbalanser.

Odling i Balans kartlägger växtnäringsflödena på gårdarna. Följande data är hämtade ur rapporten ”Tolkning av miljönyckeltal i växtodlingen” . För år 2000 är i denna rapport redovisat dels kväveutnyttjande grödvis, dels beräknad utlakning grödvis. Det är nu viktigt att komma ihåg att detta är medeltal för samma gröda på olika gårdar, vidare att t.ex råg finns mest på lättare jordar osv. Utlakningen gäller hela året och är beräknad med modellen SoilN (SLU, Avd för vattenvård). Kvävebalansen uttrycks alltså som kväveutnyttjande, dvs % av tillfört kväve som finns i skördeprodukten. Tillfört kväve definieras som i grödbalans, ettårig enl ovan.

Tabell 1 är sammansatt av data från diagram 7 och 10 i rapporten från Odling i Balans.

Tabell 1. Kväveutnyttjande och kväveutlakning, kg N/ha, för olika grödor, Odling i Balans.

Grödorna är rangordnade efter kväveutnyttjande.

Gröda	Kväveutn. %	Ber. utlakn.
Råg	100	34
Korn	98	17
Ensilage, 15% klöver	95	18
Vårvete	80	15
Höstraps	78	30
Höstvete bröd	74	15
Fabrikspotatis	70	32
Ensilage 20% klöver	65	14
Havre	65	15
Matpotatis	60	37
Purjolök	60	44
Oljelin	57	25
Sockerbetor	48	17
Vårraps	42	24
Änsgssvingel frö	30	12

Hade kväveutnyttjandet, kvävebalansen, varit utslagsgivande skulle de lägsta utlakningssiffrorna legat överst i tabellen och de högsta lägst. Men så är det inte. Grödan och vad som skördas ger mycket större utslag i kvävebalansen. Den kväverika sockerbetsblasten kommer inte med för den plöjs ned, gräsfrö ger inte så många skördade kilon men ängssvingelns berikning av marken med växtmassa och rötter är desto större osv. Dessutom betyder jordarten mycket för utlakningsberäkningen, vilket ger högt värde för råg och potatis.

Tabellen illustrerar att kvävebalanser måste tolkas med balans. Enstaka årsvärden säger inte så mycket, långsiktiga balanser desto mer. En serie balanser från t ex fältförsök kan ge indikation på kvävets funktion och förlustrisker och är ett viktigt utvärderingsinstrument för olika behandlingar.

Kvävebalanser som indikator.

Som nämnts ovan kan inte enstaka värden tillmätas stor betydelse. Men om man fältvis följer kvävebalansen, genom att t.ex. med hjälp av växtodlingsprogrammet ta fram en löpande kvävebalans, får man en djupare information om fältet. Om man t.ex. regelmässigt måste tillföra 50% mer än som tas bort och ändå har låga proteinhalter finns någon förlustpost eller upplagring att ta hänsyn till. Man får en sorts diagnos man kan arbeta vidare med. Eller omvänt, särskilt på stallgödselgårdar, man får kanske en indikation på att systemet innehåller mer kväve än man trodde, vilket kan tas hänsyn till.

Nollrutor.

Om mineralisering.

Markens organiska material bryts ned av markmikrober. Då frisläppes näringen den innehåller, bl.a. kväve. Detta brukar kallas mineralisering. Den organiska substansen blir mineralämnen.

Mineraliseringen beror naturligtvis både på markens egenskaper (mullhalt, mullegenskaper, biologisk aktivitet), vädret (fuktighet och temperatur) och den tid man räknar med. Tidigt korn som avmognar i juli får mindre del av mineraliseringen än betor som växer sent på hösten. Men det är klart att markens mineralisering fortsätter även efter kornets mognad, och det frisläppta kvävet löper stor risk att utlakas.

Mineraliseringen kan vara låg, 30 kg kväve/ha under säsongen, och den kan vara hög, över 100. Självklart bör detta påverka gödslingsbehovet. Gödslingsråden grundar sig på normalvärden (medel från försöken), ungefär 50 kg.

Hur kan mineraliseringen bestämmas?

Mycket arbete har lagts ned på att bestämma mineraliseringen. Mullhalten säger något, men det är ett grovt och osäkert mått. Man har provat extraktioner och kemisk analys, man har försökt med inkubation (lagring av prover under definierade förhållanden ) och mätning av hur mineralkvävet ökar. Någon bra och användbar metod har man emellertid inte fått fram.

Om man mäter vad grödan tar upp på en ogödslad yta fångar man ju upp mineraliseringen. Som bakgrund kommer också tillgängligt mineralkväve, men det gör ju ingenting, för grödan har nytta av det också. Det finns dock ett problem med nollrutan: den ger inte besked förrän sent på säsongen när det är för sent att justera gödslingen. Dessutom är det omständligt om man ska skörda den och skicka in prover för analys, vilket varit den gängse metoden.

En ny nollrutemetod.

En fråga är vilken precision i nollrutebestämningen som behövs. Och vilken precision ger skörd och analys av en liten skörderuta? Mineraliseringen beror också på väder och vegetationstid. Kanske inte kravet på precision ska överdrivas.

Det är ju uppenbart att man kommer en bit på väg bara genom att titta på nollrutan. Är den blek och grödan låg eller är den rentav så bra att den ogödslade rutan är svår att hitta? Men man kunde kanske på ett enkelt sätt komma ett steg längre.

Vi prövade följande:

1. Mätning av strålängden i kväveförsök med graderad gödsling från noll och uppåt.

2. Uppmätta strålängder sattes i relation till i försöket uppmätt skörd och kväveupptagning.

Ett resultat för korn framgår av diagram 13 . På den horisontella axeln finns relativ strålängd, nollrutans strålängd dividerat med normalbeståndets. På den lodräta mängden kväve i kärna, kg/ha.

Det är uppenbart att man med detta samband inte får en riktigt precis bestämning, men den kan räcka. I gengäld är metoden så enkel att man kan kosta på sig flera rutor på fältet och på det viset få en mycket bättre bild än man får av en noggrannare mätning på en ruta.

Vi har data för korn (se ovan) och höstvete. Sorten bör naturligtvis spela in, och metoden kanske ska inkalibreras för olika sorter. Men om man använder relativ strålängd som ovan, alltså nollrutans värde dividerat med värdet för omgivande normalt bestånd, minskar sortens påverkan. Hur man gödslar normalbeståndet påverkar också. Stor kvävetillförsel tidigt ger längre strå än en senare gödsling eller komplettering. Emellertid gör detta inte mer än kanske 15 kg N.

Ovanstående diagram ger följande samband för korn:

(kväve i kärnskörd)= -85 + (strålängd noll)/(strålängd normal) *200

Kväveskörden (kärna) i ogödslade kornbestånd ligger normalt kring 40 kg N. Värden över detta kan ses som extrakväve att korrigera för.

Utvärdering av strålängdsmätningar för korn och höstvete kan göras på www.hydroagri.se.

Hur göra?:

,

1. Etablera och märk ut en gödslingsmista.

Hur man gör det beror på vad för gödslingsmetod och -spridare man har. I de flesta fall kan man hitta en lösning. För centrifugalspridare kan man avskärma marken med en presenning el. dyl. Om rutan är minst 2 gånger 2 meter är man säker på att inte få påverkan av omgivningen, men i övrigt spelar formen ingen roll. Har man exaktspridare kan den vara mindre.

Se till att rutan märks ut, dels så man säkert hittar den, dels så att man inte gödslar över den vid ev. senare gödslingar.

2. När säden har slutat växa och börjar gulna, ta en tumstock och mät strålängden: från marken till axets nedre del.

Man kan antingen mäta ett 20-tal enskilda strån och ta medeltalet eller sätta sig på huk och syfta fram ett värde för beståndet. Gör detta dels på nollrutan, dels på omgivande riktigt gödslat bestånd.

Mätningen kan göras när som helst före skörd, bara beståndet har slutat växa.

3. På Hydro Agris hemsida fås en direkt utvärdering. www.hydroagri.se

4. Fortsätt med nollrutor årligen, men det är viktigt de inte ligger på samma ställe. Rutan ska spegla normaldriften. Det kan bli något olika värden på samma fält år från år vilket också ger intressanta perspektiv.

En samlad bedömning med hjälp av olika indikatorer.

De tre nämnda indikatorerna, proteinhalter, kvävebalanser och nollrutor, har liksom alla fältmässiga mätningar sina begränsningar. De påverkas av gröda och olika årsmånsomständigheter och är också utsatta för variation. En enstaka mätning har begränsat värde.

Men låt oss anta att t.ex. en svinproducerande gård över en period av några år har proteinhalter över 12%, positiva kvävebalanser fältvis på 60-100 kg och nollrutor som ger 50 kg N över det normala. Då har man ett bra underlag för att justera gödslingsplaneringen. Och man behöver inte dra det så långt. Redan ett par års proteinhalter säger en hel del.

Det viktiga är att tänka fältvis och ta vara på historien. Med små modifikationer bör växtodlingsprogrammen kunna användas för att hålla reda på och presentera också data från tidigare år.

Figurtexter.

Figur 1. Restkväve i markprofilen (0-90 cm) efter skörd vid olika proteinhalter. Data från individuella försöksled med olika kvävegivor. Försök i höstvete 1979-1981, serie S-7921. (Supra). Försöken styrdes till gårdar med resp utan stallgödsel.

Alla försöksled ingår.

Figur 2. Restkväve i markprofilen vid olika proteinhalter. Samma underlag som för figur 1, men utan de ogödslade leden.

Figur 3. Restkväve i markprofilen vid olika proteinhalter. Höstveteförsök H-9922.

Figur 4. Skördeökning för ytterligare kväve vid olika proteinhalter. Höstveteförsök H-9922.

Figur 5. Skördeökning för ytterligare kväve vid olika proteinhalter. Kornförsök H-8511.

Figur 6. Skördeökning för ytterligare kväve vid olika proteinhalter. Kornförsök H-9312 .

Figur 7. Restkväve i markprofilen vid olika proteinhalter (i mjölfraktion). Höstraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1978-93.

Figur 8. Skördeökning för ytterligare kväve vid olika proteinhalter (i mjölfraktion). Höstraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1989-93.

Figur 9. Restkväve i markprofilen vid olika proteinhalter (i mjölfraktion). Vårraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1978-93.

Figur 10. Skördeökning för ytterligare kväve vid olika proteinhalter (i mjölfraktion). Vårraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1989-93.

Figur 11. Restkväve i markprofilen vid olika kvävebalans (gödsling minus innehåll i frö). Höstraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1989-93.

Figur 12. Restkväve i markprofilen vid olika kvävebalans (gödsling minus innehåll i frö). Vårraps. Frö- och oljeväxtodlarna 1989-93.

Figur 13. Samband mellan kväve i kärnskörd och strålängdskvot (nollruta/normalbestånd). Korn. Varje punkt representerar ett försöksled.

Ett alternativ att överväga:

Figurer 1,2,3,7och 9 sättes samman till en figur.

Figurtext. Restkväve efter skörd som funktion av proteinhalt. Olika grödor och försöksserier.

Figurer 4,5,6,8 och 10 sättes samman.

Figurtext: Skördeökning för ytterligare kvävegödsling vid olika proteinhalter. Olika grödor och försöksserier.

Figurer 11,12 kan ev sättas samman.

Figurtext: Restkväve i markprofilen vid olika kvävebalans. Höstraps resp vårraps. Data från Frö- och Oljeväxtodlarna, försök 1989-93.