Berglund, Kerstin

Precisionsodling: Förbättrat växtnäringsutnyttjande genom gödsling anpassad till inomfältsvariationer i växttillgängligt vatten och skördenivå.

Eftersom grödornas optimala N-behov är starkt beroende av uppnåbar skördenivå, som är bördighets- och klimatbetingad, är det viktigt att fastställa skillnader i avkastningsförmåga mellan olika fältdelar, vilket ju kan ske med en GPS-tröska. Men det gäller även att finna orsakerna till skördevariationerna och t.ex. fastställa om förbättringar av markförhållandena är möjliga, eller om det i praktiken är opåverkbara faktorer (såsom jordart och topografi) som är orsak till den låga avkastningsnivån. Grödornas vattentillgång, som i hög grad påverkas av jordart och topografi, är ofta en sådan opåverkbar faktor, till vilken gödslingen bör anpassas, särskilt inom torkkänsligare fältdelar. Eftersom vattentillgången i hög grad påverkar avkastningsnivån, styr vattenfaktorn även gödselkvävebehovet. I projektet studerades samband mellan växttillgängligt vatten i marken, avkastningsnivå och optimal N-gödsling som underlag för en N-gödslingsmodell baserad på inomfältvariationer i vattentillgång och skördenivåer.

Undersökningarna genomfördes i Västergötland i anslutning till ett pågående AGROVÄST-projekt för utveckling av ”precisionsodling”. I projektet användes ett fält på gården Ribbingsberg som tidigare skördekarterats med GPS-utrustad skördetröska. I ett antal försök med stigande N-givor studerades hur skördenivåerna påverkas av tillgången på kväve och relaterades dessutom till mängden växttillgängligt vatten och dess variationer beroende på markförhållandena. Resultaten utvärderades på basis av studier av mark- och skördevariationer på omgivande delar av fältet.

SLUTRAPPORTSJV2003.pdf

Fältresultat enskilda år
1998 var ett nederbördsrikt år. Någon påtaglig vattenstress uppstod inte på någon del av fältet. Däremot gjorde regnet en del skada under skördeperioden. Bitvis låg säden ner på den del av fältet som har lättlera, och där skedde en del fältgroning. Några stora skillnader i skörd uppmättes inte detta år och inte heller några stora skillnader i optimal kvävegiva. Endast en av de fem försöksplatserna skiljde sig signifikant från övriga. Denna plats hade ett mindre rotdjup och högre svamptryck än övriga.

1999 odlades korn och det var inte riktigt lika regnigt som 1998, men första halvan av säsongen var ändå relativt nederbördsrik. Dessutom var grundvattenståndet ovanligt högt vid säsongens start. Därför blev det för mycket vatten på delar av fältet, vilket verkade ge upphov till syrebrist och denitrifikation. Både uppkomst och tillväxt var markant högre på den torkkänsliga delen av fältet. Skörden blev dock inte höge här än på lättleran, förutom den del av lättleran där plantorna gulfärgats av kvävning.

2000 odlades höstvete. Även detta var ett nederbördsrikt år utan vattenstress och med mycket små skillnader i optimal kvävegiva mellan försöksplaterna. Variationen i kväveleverans hade liksom de föregående åren ett visst samband med mull och ler. Mönstret liknade kväveleveransen 1998 mer än 1999, troligtvis p.g.a. av liknande väderförhållanden och vattenhalter i marken.


Möjligheter att producera jordartskartor med begränsade mätdata

Inom precisionsodlingen finns ett stort behov av att kunna bestämma olika markvariabler till en låg kostnad. Det är i allmänhet inte ekonomiskt möjligt att provta tex jordarten så tätt som det egentligen behövs för att göra en tillförlitlig jorartskarta. Försöksfältet vid Ribbingsberg användes för att studera möjligheterna att använda variationen i en variabel som är lätt och billig att bestämma för att upprätta kartor över en annan variabel där man har begränsade mätdata, i dett fall mullhalt, pH och lerhalt.

Material och metoder
En elektromagnetisk sensor (EM38) användes för att bestämma markparametrarnas variation. Sensorn, som registrerar ledningsförmågan i marken, framfördes med ca 20 m mellan varje kördrag. På de 34 extensivytorna och de 5 intensivytorna vid Ribbingsberg gjordes bestämningar av lerhalt, mullhalt och pH.

Resultat
Ledningsförmågan mätt med EM38 korrelerade väl med lerhalten men inte med pH och mullhalt. Med geostatistiska metoder kunde lerhaltskartans tillförlitlighet avsevärt förbättras med hjälp av den uppmätta variationen i ledningförmåga medan mullhalts- och pH-kartornas tillförlitlighet inte gick att förbättra

Inomfältsvariationer i kvävemineralisering och kvävegödslingsbehov

Stora skördevariationer uppmätta inom stråsädesfält har väckt frågan om inte också gödslingsbehovet varierar inom fältet. Kvävegödslingsförsök med bestämning av ekonomisk optimal kvävegiva på flera platser inom samma fält har därför utförts på några skiften med skördemätning. Det platspecifika behovet av kvävegödsling bör förutom av skörd, även påverkas av eventuella inomfältvariationer i växttillgängligt kväve, vilket i sin tur bör påverkas av variationer i markegenskaper. Detta undersöktes i fältstudier på försöksfältet vid Ribbingsberg utanför Vårgårda 1998-2000.
Material och metoder
Ekonomiskt optimal kvävegiva på olika platser inom fyra stråsädesfält beräknades utifrån gödslingsförsök med flera kvävegödslingsnivåer. Förutom fältet på Ribbingsberg utanför Vårgårda lades försök ut på två fält på Bjertorp (skifte 18 och 21) utanför Kvänum i Västergötland och på ett fält på Kvarnbo gård utanför Uppsala. Resultaten från varje försök har plottats i diagram där y = skörd och x = kvävegödslingsnivån. Den optimala kvävegivan har sedan räknats fram genom att i anpassade tredjegradsekvationer identifiera den punkt där kurvans lutning överensstämmer med priskvoten mellan kvävegödsel och spannmål.

Mängden växttillgängligt markkväve under odlingssäsongen bestämdes på de 34 småytorna vid Ribbingsberg genom att mäta grödans kväveupptag i rutor som ej gödslats med kväve. I dessa rutor mättes även mineralkväve i marken vår och höst, för att kunna uppskatta nettomineraliseringen, dvs nettotillskottet av mineralkväve under odlingssäsongen. Även jordarts- och markkarteringsanalyser samt årliga skördemätningar har gjorts i anslutning till dessa ytor. 1998 odlades höstvete, 1999 vårkorn och 2000 höstvete.
Resultat och diskussion
Variationen i optimal kvävegiva mellan de kvävegödslingsförsök som lagts ut inom samma fält har varit begränsad. Av detta kan vi dock inte dra slutsatsen att variationen generellt är liten. Skördevariationen var ganska begränsad på samtliga fält. På skifte 18 vid Bjertorp varierade skörden inte mycket mer än +/- 1 ton och på skifte 21 vid Bjertorp och på Ribbingsberg +/- 2 ton under de år försöken pågick. Det var relativt nederbördsrika år under försöksperioden och orsaken till de jämna skördekartorna kan bero på att annars lågavkastande områden kan tänkas ha gett högre skörd när de inte utsatts för torka.
Resultaten från gödslingsförsöken på Ribbingsberg visade ett starkt samband mellan ekonomiskt optimal kvävegödsling, växtens upptag av markkväve och skörd vid optimal kvävegiva (r2 = 0.80***). De år skillnaderna i optimal kvävegiva trots allt varit ganska stora, trots en relativt jämn skörd, kan förklaras med variation i markens kväveleverans.
Nettomineraliseringen varierade på Ribbingsberg både inom fältet och mellan år. Variationen i nettomineralisering kan alla åren delvis förklaras av variationen i mullhalt. Ingen annan uppmätt markparameter, såsom pH, lerhalt eller topografi, kunde förklara resten av variationen. Olikheterna i mönstret mellan år indikerar att resten av variationen bör bero på variabler som varierar olika mellan år. En tänkbar variabel är vattenhalt i marken. Vädret 1998 och 2000 var relativt likartat med soligt väder i maj och regnigt under sommaren, medan det 1999 stod vatten på en stor del av fältet i början av säsongen och torkade upp först mot slutet av sommaren. Sambandet mellan nettomineraliseringen 1998 och 2000 är också större än mellan 1998 och 1999 samt 1999 och 2000.
Uppenbarligen kan inomfältvariationer i växttillgängligt kväve variera betydligt och det platsspecifika kvävebehovet påverkas i hög grad av detta. Tyvärr verkar dock nettomineraliseringen av kväve och därmed kvävebehovet svårt att förutsäga från enbart egenskaper hos marken. Ett alternativ för att bedöma inomfältsvariationen i kvävegödslingsbehov är att använda sig av optiska mätmetoder i grödan, t.ex. Hydro’s N-sensor.


Inomfältsvariationer i gödselkvävets effekt på grödans proteinhalt

En grödas skörderespons på tillfört gödselkväve kan variera inom ett enskilt fält på grund av variationer i växttillgängligt kväve och potentiell skörd. Avkastningen kan i sin tur kan påverkas av exempelvis vattentillgång, sjukdomstryck och ogräskonkurrens. Proteineffekten kan också variera på grund av skiftande vattentillgång i marken och olika grader av beståndsutveckling vid gödslingstillfället. Med platsspecifik kvävegödsling avser man att optimera gödslingen inom varje fältdel för att få maximalt skördeutbyte samt god och jämn kvalitet. Då är det av betydelse att känna till hur dessa variationer kan se ut.

Material och metoder
Vid försöksfältet på Ribbingsberg studerades hur kvävegödslingens inverkan på skörd och kvalitet hos stråsäd kan variera inom ett fält.Studierna pågick under 1998 till 2000. Med hjälp av ettåriga fältförsök med sju olika kvävegivor på fem platser inom fältet skapades responskurvor för sambandet mellan kvävegödslingsnivå och kärnskörd. Från dessa beräknades ekonomiskt optimal kvävegiva och skörd. Leverans av växttillgängligt markkväve och vattenhalt i marken under växtodlingssäsongen mättes och inventering av ogräs och sjukdomar gjordes för att härleda orsakerna till eventuella skillnader i respons mellan platser. Grödans tillväxt och kväveupptag mättes under växtodlingssäsongen för att se vid vilket stadium skillnaderna uppträdde.

Skörderespons
Skillnaderna i skörd vid ekonomiskt optimal kvävegiva var små, förmodligen p.g.a. tillräcklig nederbörd för att uppnå tillräckligt hög vattenhalt även på torkkänsliga platser. I det fall skörden och därmed även kvävegivan vid ekonomiskt optimum var signifikant lägre på en plats (1998), kunde detta härledas till svampangrepp. Skillnader i ekonomisk optimal kvävegiva fick vi även då det fanns signifikanta skillnader i växttillgängligt markkväve (1999). Dessa berodde framförallt på höga vattenhalter förmodligen skapade syrebrist och därmed kväveförluster i form av denitrifikation på en del platser. Inom den fältdel som var värst drabbad av för mycket vatten blev även skördestegringen per kg tillfört kväve lägre än på övriga platser.

Proteinrespons
Kvävegödslingen hade ingen tydlig inverkan på proteinhalterna under 1998 och 1999, men 2000 fanns en positiv respons. 1998 blev proteinhalten och tusenkornvikten låg vid högre gödslingsnivåer på den plats där svampangrepp orsakat lägre potentiell skörd. Upptaget av kväve var mindre på denna plats, troligtvis p.g.a. stråknäckare som kan ha infekterat kraftigare vid högre gödslingsnivåer. Att inte proteinhalten påverkades kan bero på kallt och regnigt väder som gynnat vegetativ tillväxt framför proteininlagring. 1999 blev proteinhalten högre där markens kväveleverans var större men påverkades inte nämnvärt av gödsling. Detta kan bero på att tidig gödsling och begränsad tillgång på kväve gjorde att allt kväve gick åt för att öka skörden. 2000 blev inverkan på proteinhalten mindre på en plats än på övriga, trots mycket lika skörderespons. Att proteinhalten redan var hög vid lägre gödslingsnivåer berodde sannolikt på större kväveleverans från marken. Att den sen inte steg så mycket vid högre gödslingsnivåer kan ha haft samband med större grönmassa.

Slutsatser
Den potentiella skörden kan, trots stora jordartsvariationer, vara ganska jämn inom ett fält under år med tillräcklig nederbörd, om inte lokala sjukdomsangrepp uppträder. Ekonomiskt optimal kvävegiva kan trots detta variera kraftigt p.g.a. skillnader i markens kväveleverans. Platsspecifik gödsling optimerat efter skörd påverkar inte alltid proteinhalten om väderlek och gödslingstidpunkt är ogynnsamma.


Publicering inom precisionsodlingsprojektet

Svenska konferensartiklar och posters

1. Delin, S. 2000. Inomfältsvariationer i kvävegödslingsbehov på ett stråsädesfält. Jordbrukskonferensen 2000, 6-7 november 2000, SLU Uppsala.

2. Delin, S. 2001. Inomfältsvariationer i kvävegödslingsbehov, föredrag vid Regional växtodlings- och växtskyddskonferens i Uddevalla 2001.

3. Delin, S., Jonsson, A. och Stenberg, B. 2002. Inomfältsvariation av kvävemineralisering - möjlig att förutsäga och styra gödslingen efter? Jordbrukskonferensen, 19-20 november 2002, SLU Uppsala.

4. Delin, S., Lindén B. och Berglund, K. 2002. Verkan av gödselkväve till stråsäd på olika platser inom ett fält. Jordbrukskonferensen 19-20 november 2002, SLU Uppsala.


Internationella konferensartiklar och posters

5. Delin, S. 1999. Within-field variations in plant-available soil nitrogen - relationships with different factors, NJF XXI kongres, Ås, Norge, 28 juni - 1 juli 1999. Nordisk jordbrugsforskning nr. 2/1999, s 138.

6. Delin, S and Lindén B. 2001. Within-field variations in plant-available soil nitrogen - possibilities to predict and impact on optimum nitrogen fertilization. Proceedings of the 5th Intenational Conference on Precision Agriculture, July 16-19, 2000, Bloomington, MN.

7. Delin, S. and Söderström, M. 2002. Performance of different methods for mapping soil data from a small dataset using soil electrical conductivity as an ancillary variable. Proceedings of the 6th Intenational Conference on Precision Agriculture, July 14-17, 2002, Bloomington, MN.

8. Delin, S and Lindén B. 2002. Variations in net nitrogen mineralization within an arable field. NJF seminar no. 336, Implementation of Precision Farming in Practical Agriculture, 10-12 June 2002, Skara, Sweden.

9. Delin, S. and Söderström, M. 2002. Performance of different methods for mapping soil data with soil electrical conductivity. NJF seminar no. 336, Implementation of Precision Farming in Practical Agriculture, 10-12 June 2002, Skara, Sweden.

10. Delin, S. 2003. Within-field variations in and relations between grain protein content, grain yield and plant-available soil nitrogen. In: Proceedings of the 12th N Workshop, 21-24/9 2003, Exeter, UK.

11. Karlsson, T, Delin, S. and Kätterer, T. 2003 Managing spatial variability of N-mineralization within a field. In: Proceedings of the 12th N Workshop, 21-24/9 2003, Exeter, UK.

12. Karlsson, T, Delin, S. and Kätterer, T. 2003 Managing spatial variability of N-mineralization within a field. In: Proceedings of the NJF:s 22nd Congress “Nordic Agriculture in Global Perspective”, July 14, 2003, Turku, Finland.


Accepterade artiklar i internationella tidskrifter med referee-granskning

13. Delin, S. and Lindén B. 2003. Relations between net nitrogen mineralization and soil characteristics within an arable field.. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B. 52, 2, 78-85.

14. Delin, S. och Söderström, M. 2003. Performance of soil electrical conductivity and different methods for mapping soil data from a small dataset. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B. 52:127-135.

15. Delin, S. Within-field variations in grain protein content – relationships to yield and soil nitrogen and consistency in maps between years. (Accepterad för publicering i Precision Agriculture i oktober 2003)


Övriga publicerade skrifter med anknytning till projektet

16. Delin, S. och Lundström, C. 2002. Experiences of education in precision agriculture at the Department of agricultural research, Skara, Sweden. NJF seminar no. 336, Implementation of Precision Farming in Practical Agriculture, 10-12 June 2002, Skara, Sweden.


Publikationer i manus eller under bearbetning

17. Delin, S., Lindén, B. and Berglund, K. Yield and protein response to fertilizer nitrogen in different parts of a cereal field: potential of site-specific fertilization. (Inskickad till European Journal of Agronomy i december 2002, reviderad oktober 2003)

18. Delin, S. and Berglund, K. Yield prognoses based on maps of plant available water. (Under bearbetning)