Nyberg, Anna
Åkerbönor i ekologisk odling: inverkan på efterföljande grödors kvävetillgång och avkastning, på ekonomin i odlingen och på kväveutlakningsriskerna
I Sverige gjordes under tidigare årtionden undersökningar i konventionell odling av merskörden av stråsäd efter åkerbönor i jämförelse med stråsäd, men dessvärre är dessa resultat av flera skäl icke tillämpbara i ekologiskt jordbruk. Det finns dessutom få och tyvärr mycket divergerande resultat från svenska undersökningar av kväveefterverkan av åkerbönor i ekologisk odling. Dessa utgör ett alltför svagt underlag för rådgivning med avseende på N-efterverkan. Efter ärter uppkommer ökad N-mineralisering redan under hösten efter ärtskörden, vilket kan medföra större kväveutlakningsrisk. Det är inte känt när ökad kvävefrigörelse sker efter åkerbönor, varför undersökningar av detta fordras för att belysa kväveutlakningsrisker och kväveefterverkan. Avsikten med det planerade projektet är: 1) jämföra åkerbönor med stråsäd (havre) vad gäller skörden av dessa grödor och deras inverkan på kvävetillgång och avkastning hos efterföljande stråsädesgrödor (under det första och det andra efterverkansåret), 2) värdera dessa effekter ekonomiskt, 3) bestämma när det kväve som upptagits i åkerbönor mineraliseras (tidsförloppet för mineraliseringen) efter det att dessa grödor mognat, skördats och deras växtresterna plöjts ned, 4) bestämma hur tidsförloppet för kvävemineraliseringen efter baljväxter påverkar efterföljande grödors N-försörjning, 5) studera riskerna för stigande N-utlakning till följd av ökad N-mineralisering och dess tidsfördelning efter dessa trindsädesslag och 6) studera det nämnda a) efter tröskning (skörd) av åkerbönorna samt b) efter det att bönskörden plöjts ned på hösten (som fallet är där vädret hindrat skörd.
Treåriga fältförsök anläggs med åkerbönor i jämförelse med havre år 1, efterverkan i vårkorn år 2 och andra årets efterverkan i havre år 3. Tre fältförsök av detta slag startades våren 2003 med sådd av åkerbönor och havre. Efterverkan studeras 2004 och 2005. År 2004 påbörjades ytterligare tre försök, som avslutas 2006. De totalt sex försöken placerades i Västergötland, Småland (Jönköpings län), Bohuslän och Värmland. Kväveefterverkan bestäms inte bara i form av skördeökning utan även renodlat i kg N/ha. Detta behövs i rådgivningssyfte. Härtill avses att jämföra de tre förfrukternas inverkan på odlingens ekonomi under de tre odlingsåren genom att beräkna täckningsbidrag. År 1 bestäms avkastningen av de olika grödorna och deras totalkväveinnehåll, det senare inte bara i kärna och bönor utan även i de övriga, kvarvarande växtdelarna genom provtagning av allt ovanjordiskt växtmaterial vid fullmognad. Vidare bestäms kolhalten för uträkning av kolkvävekvoten för att belysa, om nettomineralisering eller immobilisering av kväve kan uppkomma vid nedbrytning av de nedbrukade växtresterna från ärterna och åkerbönorna. Kornets och havrens avkastning år 2 resp. år 3 fastställs genom försöksmässig tröskning. Bestämningar av mineralkväve i marken (0-90 cm) vid mognad, på senhösten och under tidig vår år 1-2 utförs för att belysa kväveutlakningsrisken efter bl.a. åkerbönorna. Kvävemineraliseringens tidsförlopp efter skörden av ärterna och åkerbönorna i jämförelse med havre fastställs likaså genom återkommande mineralkväveprovtagningar och genom bestämning av eftergrödornas kväveupptag.
Åkerbönor som förfrukt till vårsäd i ekologiskodling
I åtta 3-åriga fältförsök i Västsverige, 2002-2006, har åkerbönors förfruktseffekt undersökts i två års efterföljande vårsäd. Det första året odlades havre, åkerböna som skördades och åkerböna som ej skördades utan hela grödan plöjdes ned. I två fältförsök fanns även motsvarande led med skördad och inte skördad ärt, dessa användes vid inkuberingsförsöket. Havren göds-lades det första året med 72 kg NH4-N/ha i form av flytgödsel. Grödresterna av den skördade grödan och hela den inte skördade grödan plöjdes ned i mitten av oktober. Under det andra året odlades vårkorn och det tredje havre.
Skördarna i alla försöksrutor mättes genom försökströskning. Vid mognad DC 91-92 klipptes tre 0,25 m2 stora ytor i varje ruta. Ur den klippta grödan bestämdes förhållandet mellan halm och kärnor, bönor eller ärtor. I dessa fraktioner analyserades kväveinnehållet samt för halm även kolinnehållet för beräkning av kol/kväve-kvoten. För beräkning av vårkornets och hav-rens totala kvävemängd antogs att kväveinnehållet i rötterna var 25% av grödans totala kväve-innehåll (Hansson et al., 1987).
Markens kväveinnehåll ner till 90 cm djup bestämdes vid fyra olika tillfällen. Första året när grödorna var fullmogna och innan plöjning vid mitten av oktober. År två i mitten av april samt vid vårkornets mognad. Under det tredje året togs inga kväveprofiler.
Två inkubationsstudier utfördes för att studera förfrukternas effekt på kvävemineralisering och immobilisering från skörd av förfrukterna år 1 till våren år 2. Jord- och halmprover togs ut rutvis strax efter skörd i tre försök. I plastflaskor inkuberades jord och jord-halm bland-ningar från de olika grödorna. Halm/jord blandningen bestämdes i förhållande till den biolo-giska halmskörden i varje gröda och försök med antagandet att halmen blandades in i ett 7 cm tjockt jordlager. Plastflaskorna placerades i ytlagret på ett fält i Västsverige och täcktes med ett jordlager. Varje flaska hade ett ventilationsrör som mynnade ca 30 cm ovanför markytan. Genom placeringen i fält utsattes flaskorna för den naturliga temperaturvariationen. I den för-sta inkuberingen ingick material från två fältförsök och i den andra endast från ett. Den första inkuberingen genomfördes 2003-10-10 till 2004-04-29 och den andra 2004-10-08 till 2005-04-28. Jordens kväveinnehåll i flaskorna bestämdes vid fem olika tidpunkter under inkubationsperioden.
Medelskördarna av åkerbönor och havre år 1 var 2710 kg ts/ha respektive 3050 kg ts/ha. För-sta efterverkansåret var skördarna av vårkorn störst efter den inte skördade åkerbönan, 4470 kg/ha (15% vattenhalt). Skörden efter den skördade åkerbönan var 3630 kg/ha och med havre som förfrukt 2980 kg/ha. Det var signifikant större skörd, 650 kg/ha, efter skördade åkerbönor och efter inte skördade åkerbönor, 1490 kg/ha, i jämförelse med efter havre. Det andra efter-verkansåret fanns det inga signifikanta skillnader i havreskörden.
Kväveinnehållet i marken var i mitten av oktober, år 1, 29 kg N/ha efter havre, 46 kg N/ha efter skördade åkerbönor och 49 kg N/ ha efter de inte skördade åkerbönorna. Det var signifikant mer kväve i jorden efter åkerbönorna i jämförelse med havre. Under vintern ökade kvä-veinnehållet fastän det även bör ha skett förluster. I mitten av april var kväveinnehållet efter havre 40 kg N/ha. Jämfört med havren var det signifikant mer kväve efter skördade åkerbönor, 18 kg N/ha, och efter inte skördade åkerbönor, 29 kg N/ha. Under växtodlingssäsongen minskade markkvävet till 22-24 kg N/ha efter havre och skördade åkerbönor medan det efter inte skördade åkerbönor fanns 32 kg N/ha kvar.
Mängden kväve i vårkornet inklusive 25% i rötterna vid DC 91-92 var för havre 74 kg, skördade åkerbönor, 94 kg och för inte skördade (nedplöjda) åkerbönor, 119 kg. Kväveefterverkan efter de skördade åkerbönorna blev alltså 20 kg N/ha och efter de inte skördade 45kg N/ha i jämförelse med havre.
Mineralkvävebestämningarna på våren och vid fullmognad (DC 91-92) år 2 samt grödprov-tagningen vid det senare tillfället utnyttjades för att beräkna förfrukternas inverkan på kvävemineraliseringstillskotten under växtsäsongen enligt följande formel (Lindén et al., 1992): Nnet=Nväxt+Nmd-Nmv, där Nnet=Beräknad nettomineralisering av kväve under växtperioden (tidig vår – full- mognad), Nväxt=Kväve i grödan vid fullmognad (= utnyttjbart jord- och för-fruktskväve under växtsäsongen), Nmd=Mineralkväve i marken (0-90 cm) vid fullmognad, Nmv=Mineralkväve i marken (0-90 cm) tidigt på våren. Beräknad nettomineralisering av kvä-ve under växtperioden var efter havre, 57 kg N/ha, efter skördade åkerbönor 60 kg N/ha och efter inte skördade åkerbönor 83 kg N/ha. Den lilla skillnaden i kvävemineralisering efter havre och skördade åkerbönor tyder på att kväveeffekten av åkerbönsgrödan huvudsakligen berodde på att mer övervintrat mineralkväve var tillgängligt i marken. Under år 3 odlades havre och kväveinnehållet i grödan vid DC 91-92 visade inte på några skillnader beroende av havre eller åkerböna som förförfrukt.
Inkuberingsstudien visade att inte bara havre- utan även åkerbönshalmen gav upphov till kvä-veimmobilisering under inkubationstiden. Detta kan förklaras av den höga C/N-kvoten i hal-men av havre och åkerböna, 43 respektive 80. Hos åkerbönorna upphörde nettoimmobilise-ringen vid tiden för vinterns ankomst. Hos havren pågick kvävefastläggning, uppenbarligen ända fram till inkubationsperiodens avslutning i slutet av april. Detta var i överensstämmelse med mineralkväveförrådens storlek i fältförsöken på våren, där det fanns mindre mineralkvä-ve efter förfrukt havre än efter de skördade åkerbönorna. Av både inkubationsstudierna och fältförsöken att döma tycks åkerbönornas och ärternas positiva N-efterverkan till den övervä-gande delen bero på större mineralkväveförråd i marken på våren än med havre som förfrukt. Skillnaderna i mineralkvävemängderna uppkom i hög grad redan vid åkerbönornas och ärter-nas mognad och under hösten.
Sammanfattningsvis var det stora efterverkans effekter på kvävetillgången och skörden av vårkorn där hela åkerbönsgrödan plöjdes ned. Kväveefterverkan motsvarade ungefär 18% av kvävet i den nedplöjda åkerbönskörden. Det var mindre kväveefterverkan efter de skördade åkerbönorna. Dessa båda baljväxtgrödors kväveefterverkan är därför avhängig av, i vilken utsträckning mineralkvävet finns kvar inom rotzonen under den efterföljande våren. Det fanns inga signifikanta skillnader i efterverkan det andra efterverkansåret.
Resultaten har presenterats vid Mat i nytt klimat-konferensen i Norrköping 2007 samt i avdelningens rapportserie. Är redan uppbokad för att prata om åkerbönors efterverkan 2008