Joel, Abraham
Tillskottsbevattning för ökat skördeutbyte vid spannmålsodling
Efterfrågan på hållbara lösningar ökar i samhället vilket skapar nya möjligheter för företagens tillväxt. För att svenskt jordbruk ska kunna fortsätta vara långsiktigt hållbart betonar man i ett av Sveriges miljökvalitetsmål ”Ett rikt odlingslandskap” vikten av att förena god miljöhänsyn och god lönsamhet. Lagom med vatten och växtnäring är en grundförutsättning för goda skördar. Under torra år och på våren vid dåligt utvecklade höstsådda bestånd är tillskottsbevattning nödvändigt för att optimera produktionen. Till de redan högt ställda produktionskraven på växtodling, förväntas nya ännu högre krav på effektivare utnyttjande av vattenresurser, mindre näringsläckage, högre kvalitet och ekonomisk optimering. Detta innebär att ytterligare förbättringar med avseende på olika produktionsinsatsers effektivitet är nödvändiga.
Håller de svenska skördenivåerna på att plana ut eller minska? Har vi nått gränserna för vad biologi och teknik kan uppnå inom ramen för dagens odlingsteknik och odlingssystem? Det är några av de frågor som återkommande har tagits upp i svensk lantbrukspress de senaste åren, i samband med att minskande spannmålsskördar har redovisats. Relevansen för lantbruksnäringen med detta projekt är mycket stor eftersom projektet kommer att utreda frågan om hur vattenfaktor begränsar produktionen och ge förslag till lämpliga åtgärder för att minska de negativa effekterna av vattenbrist.
Att kunna följa graden av vattenstress är avgörande om man ska kunna optimera avkastningen vid bevattning. Detta kräver ofta ett stort antal sensorer för kontinuerlig och exakt övervakning av vattenstatusen i mark och gröda, vilket är svårt att tillämpa i praktiskt bruk. Mätning med IR termometer har utvecklats under senare tid till en idealisk metod för att övervaka stress därför att den är användbar i skalan från enstaka växter till hela fält och är billigare än många alternativa metoder. Bladverkets temperatur ökar när solstrålning absorberas, men kyls av när energin används för att avdunsta. En vattenstressad växt kommer att minska transpirationen och har vanligtvis en högre bladtemperatur än en icke stressad gröda. Colaizzi et al. (2012) visade att bladtemperaturbaserade algoritmer är starkt korrelerade till viktiga mätbara parametrar som avkastning, vattenanvändningseffektivitet, evapotranspiration, bladvattenpotential och storleken på bevattningsgivor.
Detta projekt har som målsättning att belysa de positiva effekterna som kan uppnås med tillskottsbevattning, samt att ta fram rekommendationer för kritiska perioder där bevattning kan väsentligt öka skördeutbytet. På kort sikt minskar en rätt anpassad bevattningsstrategi risken för produktionsbortfall på grund av vattenbrist och även läckage av näringsämnen genom ett ökat upptag i grödan. På lång sikt leder detta till ett effektivare resursutnyttjande, ett bärkraftigt jordbruk och bättre vattenkvalitet i recipienter. Projektets innovationsvärde bedöms som stort för näringen då det redan idag finns ett produktionsbortfall på grund av torkstress och nya metoder efterlyses för att motverka dessa effekter på ett rationellt sätt. Projektet kommer också att tillföra viktiga kunskaper för anpassning av dagens produktionssystem till förväntade klimatförändringar där återkommande torrperioder under växtsäsonger blir vanligare.
Det övergripande syftet med projektet är att ta fram rekommendationer som syftar till att optimera tidpunkter för tillskottsbevattning för spannmål. Denna typ av information är av stor betydelse när lantbrukare ska utvärdera möjligheterna för bevattning och bedöma nyttan mot behov av insatser. De faktorer som kommer att vägas in är grödans känslighet för vattenstress under olika utvecklingsstadier, klimat och jordens vattenhållande förmåga.
Förväntade resultat av projektet ska belysa vilka bevattningstidpunkter under odlingssäsongen som ger den största nyttan under svenska förhållanden. Kalibrerad IR-temperaturdata uppmätt på fältnivå kommer att användas för att förutse vattenstress. Strategier för tillskottsbevattning anpassade efter jordens vattenhållande förmåga kommer att utvärderas för att förebygga torkstress genom att beakta grödans behov vid olika utvecklingsstadier och klimatförhållande.
Resultaten kommer att tas fram genom undersökningar utförda i fält och genom datasimuleringar. Ett pilotförsök kommer att anläggas på en gård utanför Strängnäs med varierande jordartstyper. Försöket kommer att bevattnas med spridarbevattning. Försöken ska ingå i gårdens ordinarie odlingssystem. Det kommer att bestå av fyra randomiserade block i två grödor med tre bevattningsled; ett obevattnat, ett behovsbevattnat under känsliga utvecklingsstadier och ett tillskottsbevattnat led. Varje block är ett bevattningsdrag där behandlingar är slumpade längs draget. Bevattningstidpunkten kommer att bestämmas efter IR-temperaturmätningar. I fält kommer markfuktigheten att mätas före och efter varje avslutat bevattningstillfälle. Samband mellan IR-temperaturdata, bevattningstidpunkt och markvattenhalt ska analyseras. Grödans utvecklingsstadier och rotutveckling kommer att följas. Rotdjupsdata kommer att användas för uppskattning av det effektiva vattenmagasinet vid olika perioder under säsongen, information som ska användas för vattenbalansberäkning. Skördens storlek bestäms rutvis genom vägning av fyra rader à 12 meter i de mittersta raderna i varje ruta. Ett prov per ruta tas ut för bestämning av NIT och TKV. Jordprover kommer att samlas in för bestämning av jordens vattenhållande förmåga.
Den dagliga vattenbudgeten ska jämföras med framtagna vattenstressindex. Senare studier har använt obemannade luftfarkoster (UAV) med monterade infraröda värmekameror för att kvantifiera vattenstress. IR-mätningarna kommer att utföras både manuellt och med hjälp av UAV. En jämförelse ska göras av kvalitén på mätdata uppmätt med de två olika mätmetoderna. All insamlad information kommer att användas som indata vid körningar i dataprogrammet ”Effektivare växtodling” som är tänkt att utföras på ett stort antal gårdar i Sverige.
Under torra år och vid dåligt bestånd på våren är tillskottsbevattning nödvändig för att optimera produktionen. Målsättningen med projektet är att visa på positiva effekter av tillskottsbevattning. Genom att styra bevattningen till kritiska utvecklingsstadier kan man öka skördeutbytet. Denna typ av information har stor betydelse när lantbrukare ska väga nyttan med bevattning mot behovet av insatser.
Tre försök ingår i försöksserien L1-265 ”Tillskottsbevattning till spannmål” med sammanlagt tre försök utlagda år 2017. I försöken ingår jordprovtagning, två gånger per år, för analys av mineralkväveförråd. Under odlingssäsongen registreras odlingsåtgärder; gödsling, sådd och kemisk bekämpning. Observationer av utvecklingsstadier sker fyra gånger per säsong och skott- och axräkning en gång per säsong. Mätning av vattenhalten i marken utförs en gång per vecka i varje försöksruta med en Delta-T sond på sex djup (0-10 cm; 10-20 cm; 20-40 cm; 40-60 cm; 60-80; 80-100 cm) ned till 1 meters djup. Mätning av rotdjup sker i varje försöksruta två gånger under odlingssäsong. Gradering görs av sjukdomar, bristsymtom, ogräsförekomst, stråstyrka och grönskott vid skörd. Skörden mäts i skörderutor i varje försöksled och block.
Ett försök är utlagt på Helgegården, Skepparslöv. Jordarten i matjorden är en måttligt mullhaltig lerig sand. Efter jordprovtagning har följande kemiska analyser utförts i matjorden; pH: 8,2; P-AL: V (35,0 mg/100 g jord); K-AL: II (4,1 mg/100 g jord); K/Mg: 0,5. I försöket såddes höstvete (Mariboss) den 16 september 2016 med en utsädesmängd på 160 kg/ha. Försöket gödslades med totalt 170 kg kväve per hektar och skördades den 22 augusti. Ett andra försök är utlagt på Torslunda, Färjestaden. I försöket såddes höstvete (Mariboss) den 27 september 2016 med en utsädesmängd på 190 kg/ha. Försöket gödslades med totalt 142 kg kväve per hektar och skördades den 22 augusti. Det tredje försöket är utlagt på Stora Tollby, Visby. Jordarten i matjorden är en måttligt mullhaltig moig lättlera. Efter jordprovtagning har följande kemiska analyser utförts i matjorden; pH: 7,8; P-AL: III (5,5 mg/100 g jord); K-AL: III (13,1 mg/100 g jord); K/Mg: 0,5. I försöket såddes durumvete (Rosadur) den 7 april 2017 med en utsädesmängd på 325 kg/ha. Försöket gödslades med totalt 266 kg kväve per hektar och skördades den 29 augusti.
Försöken består av fyra randomiserade block med fyra bevattningsled. Totalt har försöken 16 försöksrutor. Alla behandlingar slumpas inom varje block. Bevattningen utförs med en bevattningsramp. Bevattningen styrs med hjälp av en markvattenbalans som är grundad på klimatdata uppmätt på försöksplatsen. Följande fyra försöksled ingår för att representera olika nivåer av vattenstress.
A. Obevattnat led, kontroll
B. Optimal bevattning, när 40 % av det växttillgängliga vattenförrådet har förbrukats
C. Tidig bevattning, 1-3 gånger, om behov finns vid dålig uppkomst annars från bestockning till stråskjutning med en giva på 20-30 mm per gång beroende på jordart.
D. Sen bevattning, 1-3 gånger, från axgång till blomning och från blomning till degmognad, med en giva på 20-30 mm per gång beroende på jordart.
Resultat
Resultaten från odlingssäsong 2017 visar att vid ett nederbördsunderskott under försommaren hade leden som fått en tidig bevattning fler skott och ax per m2 än en obevattnade led. I samtliga försök hade bevattnade led en högre skörd jämfört med obevattnade led (1-25 %). På Helgegården gav det optimalt bevattnade ledet en skördeökning på 7,6 kg per mm bevattning och det tidigt bevattnade ledet 7,1 kg per mm bevattning. Försöket bevattnades bara två gånger under odlingssäsongen vilket resulterade i att behandling av led B och led C blev samma med två bevattningar och led A och led D inte blev bevattnade. På Torslunda gav det optimalt bevattnade ledet en skördeökning på 23,0 kg per mm bevattning. Skördeökning för tidig och sen bevattning var 30,0 respektive 29,1 kg per mm bevattning. Variationen i skörd mellan blocken på Torslunda var större än i de två andra försöken. På Stora Tollby gav de bevattnade leden en skördeökning på 5,4 kg per mm bevattning motsvarande siffror för tidig och sen bevattning var 26,5 respektive 0,9 kg per mm bevattning. Resultaten visar att bevattning tidig på säsongen vid försommartorka är en viktig förutsättning för att få en bra skörd och ger det bästa skördeutbytet för bevattning.