Nyberg, Anna and Lindén, Börje (2008) Åkerbönor som förfrukt till vårsäd i ekologiskodling. [Faba beans as previous crop to spring cereals in organic farming.] Report, no. 15. SLU, Swedish University of agricultural sciences , Department of soil sciences.
![[thumbnail of porapp15.pdf]](/style/images/fileicons/application_pdf.png) |
PDF
- English
762kB |
Document available online at: http://www-mv.slu.se/po/pub/porapp15.pdf
Summary
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 gödslades 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 havrens 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 blandningar från de olika grödorna. Halm/jord blandningen bestämdes i förhållande till den biologiska 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 första 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. Första 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 efterverkansåret 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 kväveinnehållet 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 åkerbö-nor, 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 kväve-mineraliseringstillskotten 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 förfruktskväve under växtsäsongen), Nmd=Mineralkväve i marken (0-90 cm) vid fullmognad, Nmv=Mineralkväve i marken (0-90 cm) tidigt på våren. Beräknad nettomineralisering av kväve 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 kväveimmobilisering under inkubationstiden. Detta kan förklaras av den höga C/N-kvoten i halmen av havre och åkerböna, 43 respektive 80. Hos åkerbönorna upphörde nettoimmobiliseringen 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 mineralkväve efter förfrukt havre än efter de skördade åkerbönorna. Av både inkubationsstudierna och fältförsöken att döma tycks åkerbönornas och ärternas positiva N-efterverkan till den övervägande 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 ärternas 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.
Summary translation
Faba beans as previous crop to spring cereals in organic farming.
In eight 3-year field trials in south-west Sweden, 2002-2006, residual nitrogen effect of faba beans during two following years with spring cereals were investigated. In the first experimental year oats, faba beans (harvested) and faba beans (not harvested) were grown with three replicates in each trial. In three of the experiments also corresponding treatments with harvested and non-harvested field peas were included. The oats in the first experimental year was fertilised with 72 kg NH4-N per hectare, on average, as cattle slurry. The crop residues of the harvested crops and the whole not harvested crops were ploughed under in mid-October. In the second and third year spring barley and oats, respectively, were grown.
Grain yield of cereals, beans and peas were measured by combine harvesting in each plot. At GS 91-92 all above ground material were cut within three areas of each 0.25 m2 in each plot. Rations of straw, kernels, beans and peas were measured and analysed for total nitrogen content. In the straw total carbon content were determined to determine C/N-ratio. To determine total nitrogen content in spring barley and oats it was assumed that the nitrogen amount in the roots were 25% of the crops total nitrogen content (Hansson et al., 1987).
To determine soil mineral nitrogen (NH4-N and NO3-N) at different times, soil samples were taken to 90 cm depth. Soil samplings were performed at the following times: At full ripeness in each crop and at ploughing in autumn (mid October) in year 1 and in early spring (mid April) and at full ripeness GS 91-92 in year 2. In year 3, no soil samplings were carried out.
Two incubation experiments were performed to study the effect of the previous crops on nitrogen mineralisation and immobilisation from the harvest of these crops in year 1 until spring in year 2. For this, soil and straw from oats, faba beans and field peas were sampled shortly after harvest in year 1 in each of the main plots in three trials. A soil and a soil-straw mixture were incubated in plastic bottles. The straw/soil ratios were set in relation to the biological straw harvest in each crop and trail and assuming that straw was incorporated into a 7 cm thick soil layer. The bottles were placed in the topsoil of a field in west Sweden. They were covered with soil and equipped with a ventilation tube reaching about 30 cm above the soil surface. By placing the bottles in the field they were exposed to natural temperature variations. The incubation study was divided into two series, with soil and straw from two and one field experiments, respectively. The first series was performed during the period 10.10.2003-29.04.2004 and the second 8.10.2004-28.04.2005. The changes in soil mineral nitrogen in the bottles were determined at five times during the incubation period.
Year 1 the average yield of faba beans were 2710 kg dry matter (DM)/ha and of oats 3050 kg DM/ha. Spring barley yield after the preceding crops were largest after not harvested faba beans 4470 kg/ha (15% moisture content). Harvested faba beans yielded 3630 kg/ha and oats as preceding crop yielded 2980 kg/ha. There was significantly higher yield after harvested faba beans, 650 kg/ha (P=0.0021) and not harvested faba beans, 1490 kg/ha (P=0.000) compared to oats that is 20 to 50% higher yield. There were no significant differences in oats yield the third year.
In mid October, year 1, there were 29 kg N/ha in soil after oats and after faba beans harvested and not harvested 46 and 49 kg/ha, respectively. There was significantly more nitrogen in soil after faba beans, P=0.0330, and not harvested faba beans, P=0.0018, compared to oats. During the winter nitrogen content raised although nitrogen losses also must have occurred. In mid April nitrogen levels after oats were 40 kg N/ha. Harvested faba beans had 18 kg N/ha more, P=0.0025, and not harvested faba beans 29 kg N/ha more, P=0.0000. During the growing sea-son soil mineral nitrogen decreased to 22-24 kg N/ha after oats and harvested faba beans. In not harvested faba beans it remained 32 kg N/ha.
Nitrogen in spring barley, incl. roots 25%, at GS 91-92 were 74, 94 and 119 after oats, faba beans and not harvested faba beans, respectively. Residual nitrogen effect after faba beans harvested and not harvested were 20 and 45 kg N/ha larger than after oats.
Soil mineral nitrogen at spring and at GS 91-92 and nitrogen uptake by barley in the second year were used to calculate apparent net nitrogen mineralisation during the growing season using the formula (Lindén et al., 1992): Nnet =Nplant +Nmd -Nmv, where Nnet=net nitrogen mineralisation during the growing season, Nplant=Nitrogen in crop at GS 91-92, Nmd=Nitrogen in soil (0-90 cm) at GS 91-92 and Nmv=Nitrogen in soil (0-90 cm) in spring. After oats net nitrogen mineralisation during the growing season were 57 kg N/ha. For faba beans harvested and not harvested the mineralisation were 60 and 83 kg N/ha, respectively. The small difference in nitrogen mineralisation following oats and harvested faba beans indicated that the nitrogen effect of the bean crop were mainly caused by more soil mineral nitrogen present in early spring. In the third year with oats the nitrogen levels in crop, at GS 91-92, were evened out as there were no differences between oats or faba beans as preceding crop. In not harvested faba beans there was a small increase of 4 kg N.
The incubation studies revealed that both a mixture of straw from oats or faba beans in the soil caused net nitrogen immobilisation. This may be explained by the high C/N ratio in the oat and faba bean straw, 43 and 80, respectively. Nitrogen immobilisation seemed to stop first in the faba beans (as winter begun). Immobilisation was still taking place in oats at the end of the incubation study in April. This agrees with the larger amounts of soil mineral nitrogen in the spring in the field experiments after oats than with faba beans as preceding crop. The nitrogen immobilisation in the autumn, caused by the bean straw, implies that this straw should not have contributed to the larger amounts of soil mineral nitrogen in the field trials in late autumn following faba beans than after oats. This additional mineral nitrogen was present in the soil already during ripeness and harvest of the faba beans.
In conclusion, there were large residual effects on the nitrogen supply and yield of the spring barley in the treatment where the bean yield of the faba crop was incorporated into the soil. This effect corresponded to about 18% of the nitrogen content of the bean yield. The residual nitrogen effect was less following harvested faba beans. In this case, the effect seems to be due mainly to the extent to which the increased amounts of soil mineral nitrogen in the au-tumn remains in the rooting zone after the winter. No significant residual effects were found in the second year after the faba bean crops.
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | efterverkan, åkerbönor, faba beans, residual effects |
| Subjects: | Soil > Nutrient turnover Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds Farming Systems > Farm nutrient management |
| Research affiliation: | Sweden > Swedish University of Agricultural Sciences (SLU) > Department of Soil and Environment Sweden > Swedish Board of Agriculture SJV |
| Deposited By: | Nyberg, Anna |
| ID Code: | 13071 |
| Deposited On: | 15 Feb 2008 |
| Last Modified: | 12 Apr 2010 07:36 |
| Document Language: | Swedish/Svenska |
| Status: | Published |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
Repository Staff Only: item control page
Download Statistics
Download Statistics
