2010-12-30
Regional jordbruksforskning för norra Sverige
c/o LRF
Bollsta herrgård
873 30 Bollstabruk
Slutrapport av projektet "Kvävefixering hos ärt odlad i blandning med havre", som 2009
tilldelades 200 000 kronor (Dnr RJN 12/2009).
Med vänlig hälsning,
Georg Carlsson
Fil Dr
SLU, Institutionen för Jordbruk –
odlingssystem, teknik och produktkvalitet
Box 104
230 53 Alnarp
Kerstin Huss-Danell
Professor
SLU, Institutionen för norrländsk
jordbruksvetenskap
901 83 Umeå
Kvävefixering hos ärt odlad i blandning med havre
I vår ansökan om projektmedel angav vi följande mål: (i) att få information om
kvävefixeringens storlek i en vanligt förekommande ärt/havre-blandning som odlas till
grönfoder, (ii) att kvantifiera mängden fixerat kväve som hamnar i olika fraktioner under
en odlingssäsong (bortfört med skördat foder, kvar i stubb och rötter, överfört till
samodlad havre), (iii) att jämföra resultaten med vad vi tidigare funnit i klöver/gräsblandningar och (iv) att utifrån våra resultat dra slutsatser om hur utnyttjandet av
kvävegödsling och kvävefixering kan optimeras i de studerade grönfoderodlingarna.
Vi har genomfört ett tvåårigt fältförsök vid två försöksstationer i norra Sverige, baserat
på målbeskrivningen ovan. Det genomförda försöket har inkluderat både grönfoder
(ärt/havre) och vall (rödklöver/timotej). Försöket ingick i ett projekt där vi studerar hur
snabbt och hur långt kväve kan röra sig mellan växter i fält (kväveöverföring). Regional
Jordbruksforskning för Norra Sverige, RJN, beviljade 2009 ett anslag på 200 000 kr för
kompletterande analyser av materialet från fältförsöket för att få en detaljerad
beskrivning av kvävefixeringen i de studerade grönfoderodlingarna.
Genomförande
Fältförsöket genomfördes vid SLUs försöksstationer i Umeå (Västerbotten) och Ås
(Jämtland). Försöksfälten i Umeå ligger på en kustnära slätt med en finkornig
sedimentjord medan Ås är en lokal i inlandet med grövre jordar och något högre pH i
jorden. Våren 2007 såddes 24 försöksytor (1,5 x 1,5 m) på båda lokalerna, med en
kommersiell blandning av havre av sorten Cilla och ärt av sorten Capella. Våren 2008
anlades 24 nya ytor med samma havresort men med ärt av sorten Clara. Det första året i
2
Umeå låg försöksytorna på ett ekologiskt skifte, och gödslades på våren 2007 med 30 m 3
flytgödsel per ha. På våren 2008 anlades ytorna i Umeå på ett konventionellt skifte, och
gödslades med 200 kg PK 11-21. I Ås gödslades ytorna med 235 kg NPK 17-4-13 per ha
på våren 2007 och 200 kg PK 11-21 samt 148 kg N27 per ha på våren 2008.
Plantor som hade gödslats med 15N-berikad gödsel planterades i ett antal av försöksytorna
för att kunna detaljstudera kväveöverföring. Plantor på olika avstånd från de utplanterade
15
N-inmärkta plantorna insamlades vid upprepade tillfällen under de två
odlingssäsongerna. Efter analys (masspektrometri) av 15N-innehållet i de insamlade
plantorna med har vi beräknat hur mycket av ärtens kväveinnehåll som kommit från
kvävefixering (pNdfa, proportion of Nitrogen derived from atmosphere) enligt den så
kallade 15N naturlig abundans-metoden (Amarger et al. 1979, Carlsson et al. 2006, HussDanell & Chaia 2005).
Resultat och diskussion
Den totala biomassaskörden i ytorna motsvarade 5 ton ts per ha i Umeå 2007, varav
ärterna utgjorde drygt 4 ton ts per ha. Under andra året i Umeå motsvarade skörden 5,4
ton ts per ha varav 4 ton ärter. I Ås motsvarade skörden på ytorna nästan 7 ton ts per ha
varav drygt 6 ton ärter 2007, och 2008 motsvarade skörden 4,6 ton ts per ha varav 2,4 ton
ärter. Den andel av ärternas kväveinnehåll som kom från kvävefixering (figur 1)
varierade mellan 40 och 70 % på båda försöksplatserna. Mängden fixerat kväve per
planta ökade under säsongen i takt med biomassaproduktionen, och det allra mesta av det
fixerade kvävet återfanns i skördade växtdelar (figur 1).
Ovan stubbhöjd (> 5 cm)
Rötter och stubb (< 5 cm)
100
Ås
Andel N från kvävefixering (%)
Andel N från kvävefixering (%)
Umeå
80
60
40
20
0
07
20
3
-2
07
07
20
08
08
07
20
08
22
7-0
08
20
18
08
20
08
Ovan stubbhöjd (> 5 cm)
Rötter och stubb (< 5 cm)
100
80
60
40
20
0
15
07
20
5
-2
07
07
20
08
06
07
20
08
30
Ovan stubbhöjd (> 5 cm)
Rötter och stubb (< 5 cm)
7-0
08
20
22
08
20
08
11
Ovan stubbhöjd (> 5 cm)
Rötter och stubb (< 5 cm)
Umeå
Ås
200
mg fixerat kväve per planta
mg fixerat kväve per planta
200
150
100
50
0
23
7-0
07
0
2
08
8-0
07
0
2
22
8-0
07
0
2
18
7-0
08
0
2
15
8-0
08
0
2
150
100
50
0
25
7-0
07
0
2
06
8-0
07
0
2
30
8-0
07
0
2
22
7-0
08
0
2
11
8-0
08
0
2
Figur 1. Kvävefixering hos individuella ärtplantor provtagna vid olika tidpunkter på de två
försökslokalerna. Varje stapel visar medelvärde och standardavvikelse för 6 - 10 plantor.
3
Det är ett generellt fenomen att klöver som odlas tillsammans med gräs har en högre
självförsörjningsgrad med avseende på kväve än klöver som odlas i renbestånd (Carlsson
& Huss-Danell 2003). Däremot verkar inte samodlingen med havre i vårt försök ha ökat
ärternas självförsörjning av kväve lika markant. Våra resultat ligger nämligen nära
värden uppmätta i ärter i renbestånd (Huss-Danell och Carlsson, data under bearbetning),
och lägre än vad som uppmätts i ärter samodlade med korn i Danmark (Jensen 1996).
Våra försöksytor gödslades antingen med flytgödsel eller med upp till 40 kg
mineralkväve per ha. Det är möjligt att dessa kvävegivor tillsammans med markens
kvävelevererande förmåga var tillräckliga för att tillgodose havrens kvävebehov och
dessutom ge ett litet överskott till ärterna så att de inte behövde skaffa allt sitt kväve
genom kvävefixering.
I Umeå bortfördes 2007 ca 50 kg fixerat N per ha med skördad biomassa, och 2008 var
motsvarande bortförsel av fixerat N ca 60 kg per ha. I Ås fördes ca 60 kg fixerat N per ha
bort med skördad biomassa, och 2008 ca 30 kg per ha. Endast omkring 2-3 kg fixerat N
per ha lämnades kvar i stubb och rötter efter skörden i miten av augusti. Detta motsvarar
en dryg tiondel av vad som uppmätts i rötter och stubb hos rödklöver efter skörd i augusti
av rödklöver-gräsvallar i Umeå (Huss-Danell et al. 2007). Vårt försök har ingått i en
större studie där även överföring av kväve mellan samodlade växter har mätts. Både
ärtplantor och havreplantor tog upp kväve som kom från en annan planta på 10 cm
avstånd, vilket innebär att en del av ärternas fixerade kväve blir tillgängligt för ärternas
grannar redan under växtsäsongen. Detta betyder att förutom de 2-3 kg per ha som
lämnas i stubb och rötter kommer extra tillskott av fixerat kväve att lämnas kvar i marken
och i samodlade havre-rötter. Vi har ännu inte kunnat kvantifiera mängden fixerat kväve
per ha som förs över till samodlade havreplantor men resultatbearbetning pågår.
Kostnader
Hela anslaget på 200 000 kr har använts. I enlighet med vår ansökan är kostnader för
teknisk personal för provberedning och kostnader för analyser av 15N och kvävehalt i
växtmaterialet dominerande utgiftsposter (mer detaljer ges i ekonomisk redovisning som
sänds separat till RJN).
Relevans för lantbruksnäringen, miljökonsekvenser
Vårt försök har visat att ärt samodlad med havre till grönfoder i norra Sverige fixerar upp
till 60 kg N per ha. Endast en bråkdel av det fixerade kvävet, 2-3 kg N per ha, lämnas
kvar i ärternas stubb och rötter efter skörd, men vi har även funnit att en del av det kväve
som fixerats av ärt blir tillgängligt för samodlade plantor redan under växtsäsongen.
Ärtsorten Capella tycks inte ha haft en högre självförsörjningsgrad med avseende på
kväve i vårt samodlingsförsök med havre än i andra försök där sorten Capella odlades i
renbestånd; det är dock vanskligt att göra sådana jämförelser då gödsling och årsmån inte
varit desamma i de olika försöken.
Publiceringsplan
Resultaten är under fortsatt bearbetning för att leda till minst en vetenskaplig publikation,
minst en populärvetenskaplig rapport, samt minst ett konferensbidrag.
4
Litteratur
Amarger N, Mariotti A, Mariotti F, Durr JC, Bourguignon C & Lagacherie B 1979
Estimate of symbiotically fixed nitrogen in field grown soybeans using variations in
15
N natural abundance. Plant Soil 52, 269–280.
Carlsson G & Huss-Danell K 2003 Nitrogen fixation in perennial forage legumes in the
field. Plant Soil 253, 353–372.
Carlsson G Palmborg C & Huss-Danell K 2006 Discrimination against 15N in three N2fixing Trifolium species as influenced by Rhizobium strain and plant age. Acta
Agric. Scand., Sect. B – Soil Plant Sci. 56, 31–38.
Huss-Danell K & Chaia E 2005 Use of different plant parts to study N 2 fixation with 15N
techniques in field-grown red clover (Trifolium pratense L.). Physiol. Plantarum
125, 21–30.
Huss-Danell K, Chaia E & Carlsson G 2007 Nitrogen additions above and below ground
from N2 fixation in red clover-grasslands. Plant Soil 299, 215–226.
Jensen E S 1996 Grain yield, symbiotic N2 fixation and interspecific competition for
inorganic N in pea-barley intercrops. Plant Soil 182, 25-38.