Optymalizacja Nawożenia

Transcript

Racjonalne nawożenie buraków cukrowych połączenie tradycji i „nowości” Dr inż. Witold Szczepaniak Katedra Chemii Rolnej i Biogeochemii Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Jak buraki cukrowe powinny tworzyć plon? Fazy krytyczne…. Dobrze rozwijającą się plantację cechują: - szybkie i wyrównane wschody, Kontrolować należy każdy czynnik zakłócający wschody i początkowy wzrost roślin. Zakłócenia wywołuje zarówno nadmiernie zagęszczona gleba, wolne tempo jej ogrzewania, niedobór wody, zły siew, jak i nagromadzenie soli w następstwie stosowania dużych dawek nawozów wiosną, bezpośrednio przed siewem. - szybkie zakrycie rzędów, Decyduje o tym zarówno temperatura, opady, jak i zasobność gleby w składniki pokarmowe (nawożenie zlokalizowane, dokarmianie dolistne). - dynamiczny wzrost roślin, Okres ten obejmuje przedział od zakrycia rzędów do …. - spadek masy liści z jednocześnie dynamicznym wzrostem masy korzenia, Spadek masy liści powinien rozpocząć się od 2 a najpóźniej od 3 dekady sierpnia (nie zawsze jest to możliwe - decyduje również pogoda). Model dojrzały tworzenia biomasy 70 czynnik krytyczny - woda pl on korzeni , t ha-1 60 50 40 korzenie liście 30 20 10 0 30 50 70 90 110 dni od siewu Grzebisz, 2011 130 150 170 Model młodociany tworzenia biomasy 60 plon korzeni, t ha-1 50 40 korzenie 30 liście 20 10 0 30 50 70 90 110 dni od siew u Grzebisz, 2011 130 150 170 ZAPAMIĘTAJ!!! 1.Prawidłowe nawożenie roślin jest tylko jednym z czynników, który decyduje o plonie i jego jakości!!! Pięć głównych - nadrzędnych czynników wzrostu rośliny uprawnej CO2 światło Temperatura woda Grzebisz 2008 azot!!!! Potencjał plonowania Potencjał plonotwórczy tej rośliny w krajach Europy Środkowej mieści się, przyjmując za kryterium: plon korzeni w zakresie od 110 do 140 t ha-1 2) plon cukru w zakresie 16-24 t ha-1 (Kenter i in., 2006). 1) Jak efektywnie nawozić azotem? - wysokość plonu; - jakość plonu; - produktywność azotu; - rachunek ekonomiczny; środowisko naturalne; Zbilansowane nawożenie roślin uprawnych W uprawie roślin wymagających, rolnik musi kontrolować plonotwórcze działanie azotu poprzez: A. Eliminację czynników w „minimum”: 1. 2. Regulację odczynu, Ustalenie optymalnego systemu nawożenia P i K; B. Optymalizację nawożenia azotem: 1. Racjonalne ustalenie dawki nawozowej azotu, 2. Zwiększanie efektywności plonotwórczej pobranego azotu nawozowego: bilansowanie azotu składnikami drugoplanowymi; profilaktyczne stosowanie mikroelementów. dawka N Optymalizacja N = -------------------------------------------pH, P K Ca Mg S Na B Mn Zn Cu Mo Fe Cl ochrona Przerośnięcie gleby korzeniami tzw. gęstość korzeni Gatunek rośliny uprawnej Fasola Ziemniak Burak cukrowy Rzepak ozimy Kukurydza Gęstość, cm cm3 0,2 – 2,0 1–2 1–2 4–5 3–4 Zboża 4 – 5(8) Trawy 3 – 20 Warunki uprawy a struktura gleby Skutki szkodliwego zagęszczenia gleby Wahania plonu i straty ! Podwyższone koszty uprawy i nawożenia Erozja wodna Powolne ogrzewanie się gleby Płytki profil glebowy Zastoiska wodne Słabe ukorzenienie Słabe napowietrzenie Nadmierna wilgotność Mało efektywne wykorzystanie „podglebia” Odczyn Optymalny zakres odczynu gleby dla wybranych roślin uprawnych Roślina uprawna Zakres pH Jęczmień Buraki cukrowe Rzepak ozimy Kukurydza Groch 6,5-7,0 6,0-7,0 (6,5-7,0) 6,0-7,0 6,0-7,0 6,0-7,0 Roślina uprawna Pszenica Pszenżyto Ziemniaki Owies Żyto Zakres pH 5,5-7,0 5,5-7,0 5,0-6,5 4,5-6,5 4,5-6,5 Cele wapnowania 1. Główny: 1. 2. Wzrost plonów roślin uprawnych!!! Zmniejszenie kosztów!!! 2. Cząstkowe:      Usunięcie toksyczności glinu, manganu i żelaza. Wzrost aktywności fizjologicznej rośliny. Poprawa struktury gleby. Uruchomienie składników mineralnych. Wzrost aktywności biologicznej gleby. Odczyn gleby (pH) a aktywność mikroorganizmów Nadmiar kwaśnych kationów w glebie zmniejsza aktywność mikroorganizmów: 1. Rozkładających resztki roślinne (amonifikacja); zmniejszenie szybkości uwalniania składników mineralnych z resztek roślinnych i nawozów naturalnych wprowadzanych do gleby; 2. Utleniających azot amonowy do azotanów (nitryfikacja); gorsze zaopatrzenie roślin uprawnych w azot i w rezultacie wolniejszy wzrost roślin; 3. Wiążących azot atmosferyczny (azotobakter, większość bakterii żyjących w symbiozie z roślinami wyższymi). Optymalne przedziały odczynu niektórych procesów i grup mikroorganizmów Procesy mikrobiologiczne, mikroorganizmy pH Amonifikacja 6,5 – 8,5 Nitryfikacja 6,9 – 8,0 Azotobakter 7,0 – 7,8 Buraki cukrowe a niski odczyn gleby (gleba lekka) Buraki cukrowe a niski odczyn gleby Terminy wapnowania w technologii uprawy i nawożenia buraków cukrowych dokarmianie N, Mg + mikroelementy nawożenie obornikiem nawożenie P, K, Mg, Na optymalny nawożenie P, K, Mg konieczny nawożenie N, P, K, Mg, Na nawożenie azotem ratujący plon nawożenie obornikiem przedplon uprawa pożniwna uprawa przedsiewna wegetacja Szybkość odkwaszania Dolomit Kreda polska Powiększenie x 100 Szybkość odkwaszania Dolomit Kreda polska Powiększenie x 2000 Szybkość odkwaszania Dolomit Kreda polska Powiększenie x 50 000 POTRZEBY POKARMOWE Pobranie składników pokarmowych przez buraki cukrowe - plon 60 t/ha Składniki pokarmowe, kg ha-1 Organ rośliny Korzenie Liście Pobranie całkowite Pobranie jednostkowe Pobranie względem N azot fosfor potas sód magnez wapń 84 50 144 25 20 21 156 40 246 95 34 39 240 90 390 120 54 60 4,0 1,5 6,5 2,0 0,9 1,0 (3,5-6,5) (1,2-2,0) (5-8) (1,2-2,5) (0,7-1,1) (0,8-1,5) 1 0,37 1,63 0,50 0,23 0,25 Pobranie składników pokarmowych przez buraki cukrowe, kg/t korzeni + liście Wartości stosunku N : K dla dwóch roślin plonujących na różnych poziomach Roślina Burak1 cukrowy Plon i pobranie składników t ha-1 N, kg ha–1 K2O ha-1 t ha-1 N, kg ha –1 K2O ha-1 40 180 180 60 240 320 N:K 1 GRZEBISZ, dane niepublikowane; 1:1 K:N 1 : 1,33 Akumulacja azotu i potasu w fazie 6-tego liścia a plony korzeni Zasobność gleby w potas Biomasa siewek g/m2 Zawartość N % Zawartość K % Stosunek N/K Plon korzeni t/ha Wysoka 23,2 4,15 6,09 0,68 62,3 Niska 12,6 3,62 4,69 0,77 50,3 1Musolf i in., 2004 Dynamika pobierania azotu i potasu przez burak cukrowy Wskaźniki dynamiki akumulacji potasu 14 12 600 10 500 8 400 6 300 4 2 200 0 100 absolutna szybkośc akumulacji potasu, ASA-K, kg K2O ha-1 d-1 akumulacja potasu, kg K2O ha-1 700 -2 0 -4 25 45 65 85 105 125 dni od wschodów 145 165 K2O ASA-K Woda, potas i plony buraków, 1998-2000 70 plony korzeni, t ha-`1 60 50 40 KK+ 30 20 10 0 warunki naturalne nawadnianie susza w lipcu warianty gospodarki wodnej Musolf, 2004 susza w sierpniu NAWOŻENIE POTASEM I FOSFOREM REGULACJA ZASOBNOŚCI GLEBY W POTAS I FOSFOR Klasy zasobności przyswajalnego fosforu i potasu w glebie, mg/100g gleby Klasa zasobności P2O5 K2O Kategoria agronomiczna gleb b. niska niska średnia wysoka b. wysoka <5,0 5,1-10 10,1-15 15,1-20 >20 b. lekkie lekkie średnie ciężkie <2,5 2,5-7,5 7,6-12,5 12,6-17,5 >17,6 <5,0 5,1-10 10,1-15 15,1-20 >20,1 <7,5 7,6-12,5 12,6-20 20,1-25 >25,1 <10 10,1-15 15,1-25 25,1-30 >30,1 Liczby graniczne i ocena zawartości przyswajalnego potasu w glebach mineralnych, mg K2O 100g gleby-1 - metoda Egnera-Riehma Ocena i klasa zawartości kategoria agronomiczna gleb bardzo lekkie lekkie średnie ciężkie bardzo niska - V do 2,5 do 5,0 do 7,5 do 10,0 niska - IV 2,5-7,5 5,1-10,0 7,6-12,5 10,1-15,0 średnia - III 7,6-12,5 10,1-15,0 12,6-20,0 15,1-25,0 wysoka - II 12,6-17,5 15,1-20,0 20,1-25,0 25,1-30,0 od 25,0 od 31,0 bardzo wysoka - I od 17,6 od 20,1 - przedział optymalny dla roślin liściastych - przedział optymalny dla zbóż Plony cukru, jako funkcja zasobności gleby w potas 120 plony cukru białego, % 100% - 11,5 t/ha 100 80 60 40 20 punkt krytyczny punkt optymalny 0 100 150 200 250 300 Zasobnośc gleby w potas przyswajalnych (glebowy + nawozowy) mg/kg gleby Wojciechowski, 2002 350 Wartość nawozów naturalnych i organicznych Przykładowy bilans nawozowy fosforu i potasu w zmianowaniu Elementy bilansu Składniki pokarmowe Fosfor, P2O5 Potas, K2O Potrzeby Dopływ Potrzeby Dopływ 308 56 (39) 840 567 (360) Buraki cukrowe, 55 t/ha korzenie liście 44 40 24 100 200 180 Jęczmień jary, 5 t/ha Ziarno słoma 45 10 5 (0) 25 110 99 (0) Kukurydza, 10, t/ha ziarno Słoma 60 30 15 50 200 180 Pszenica ozima, 7 t/ha Ziarno Słoma 55 24 12 (0) 35 120 108 (0) Potrzeby pokarmowe, suma Saldo bilansowe -252 (269) -273 (480) Potrzeby nawozowe 252 (269) 273 (480) Obornik 30 t/ha +67 +189 Potrzeby nawozowe netto 202 291 Dawka nawozowa azotu metoda Nmin DN = (P Nip) – [Nmin + Nk] DN = (P Nip) – 1,5-1,75[Nmin] gdzie: DN P Nip Nmin Nk - dawka azotu, kg N/ha; - plon korzeni, t/ha; - indeks pobrania azotu, kg N t korzeni + odpowiednia masa liści; - zawartość azotu mineralnego w glebie w warstwie 0-90 cm, przed siewem; - korekta dawki azotu. Obliczenie dawki azotu metodą Nmin Dane: 1. Zakładany plon korzeni, P = 60 t ha-1; 2. Pobranie jednostkowe azotu, PNj = 4 kg t-1; 5 kg; 3,5 kg 3. Zawartość azotu mineralnego w warstwie 0-90 cm, Nmin = 60 kg N ha-1; Obliczenia: a. DN = (60 4) - 1,5 60 = 240 - 90 = 150 kg N ha-1 b. DN = (60 4) - 1,75 60 = 240 - 105 = 135 kg N ha-1 Wyznaczanie dawki azotu dla buraków cukrowych metoda bilansową - plon korzeni 60t ha-1 Składniki bilansu Warianty bez obornika z obornikiem Pobranie azotu, kg N ha-1 240,0 240,0 Azot mineralny w glebie wiosną, kg N ha-1 -40,0 -40,0 Mineralizacja N glebowego, kg N ha-1 -90,0 -90,0 Azot uwolniony z obornika, kg N ha-1 0,0 -50,0 Suma wartości ujemnych (2+3+4) -130,0 -180,0 Saldo bilansowe (1-5), kg N ha-1 110,0 60,0 Współczynnik wykorzystania azotu 0,70 0,70 Dawka azotu - zaokrąglona (6:7), kg N ha-1 160,0 90,0 Grzebisz - 2009 modyfikacja Zawartość azotu w glebie Dynamika jego uwalniania Mineralizacja N organicznego a potrzeby nawozowe roślin uprawnych - dynamika Pobieranie N buraki Pobieranie azotu, (kg/ha) Pobieranie N rzepak ozimy Pobieranie N pszenica Mineralizacja N susza nadmiar wody III IV V VI VII VIII IX sezon wegetacyjny, kolejne miesiące X Potencjał gleby do mineralizacja azotu Przykład: 1) zawartość węgla organicznego w glebie, Corg = 1% (1,72% próchnicy)  0,1%N 3 000 000 kg · 0,001 = 3000 kg N/ha 2) tempo mineralizacji azotu organicznego gleby: a. 1,0%/rok  30 kg N/ha; b. 1,5%/rok (wartość średnia)  45 kg N/ha; c. 2%/rok (lata optymalne, wilgotne)  60 kg N/ha d. 3%/rok (lata optymalne, wilgotne)  90 kg N/ha. Zawartość próchnicy w glebach Polski (wg IUNG) Zawartość próchnicy, % Gleba wartości ekstremalne średnio Gleby bielicowe Gleby brunatne Gleby płowe Czarne ziemie Czarnoziemy Mady próchniczne Rędziny czarnoziemne 1,1 –2,0 0,7 – 5,0 0,7 – 3,6 1,1 – 10,2 1,7 – 5,3 1,8 – 8,0 2,0 – 7,3 1,5 1,8 1,7 3,2 2,6 3,7 3,6 Zależność między składem mechanicznym gleby a zawartością próchnicy (dane z kilkuset gospodarstw) skład mechaniczny gleby zawartość próchnicy, % piasek luźny, piasek słabogliniasty piasek gliniasty lekki piasek gliniasty mocny wzrost udziału cząstek spławialnych glina lekka glina średnia glina ciężka ił 1,36 1,52 1,79 1,98 2,56 3,04 4,56 Istnieje korelacja między zawartością cząstek spławialnych i zawartością próchnicy!!! Kontrola efektywności azotu Profilaktyka: magnez, siarka i mikroelementy Niedobór magnezu Niedobór magnezu Nawożenie magnezem a plony 70 68 - Mg 64 62 60 + Mg 58 56 54 50 Mean for Mg 0 60 120 180 Rate of N kg/ha 240 + Mg Mean for N 52 - Mg Yield of roots t/ha 66 Mean for N Nawożenie magnezem a plony 10 9 Foliar application: 8,5 8 - Mg 7,5 + Mg 7 6,5 6 Mean for Mg 0 60 120 Rate of N kg/ha 180 240 - Mg Yield of sugar t/ha 9,5 Dolistne dokarmianie buraka cukrowego magnezem a plony korzeni i cukru korzenie dt/ha 800 korzenie cukier dt/ha 110 cukier 750 100 700 90 650 80 600 70 550 60 500 50 kontrola I. 6-ty liść II. zwarcie rzędów* Terminy dolistnego nawożenia magnezem I. + II. Współdziałanie azotu i magnezu a plony korzeni i cukru Plon i jakość korzeni Yield and its quality Dawki azotu, N rates, kg N/ha 60 (+ Mg) Plon korzeni t/ha / Yield of roots Zawartość cukru % / Sugar content N -aminowy / Mmol/100 g miazgi K mmol/100 g miazgi Na mmol/100 g miazgi Straty % / Sugar losses Cukier technologiczny, % / Recoverable sugar Plon cukru t/ha / Recoverable sugar yield 52,94 18,36 1,86 4,05 1,02 2,12 16,24 8,597 180 (- Mg) 57,40 16,59 3,88 3,70 0,82 2,55 14,04 8,059 Klasy zasobności w magnez Klasa zasobności Kategoria agronomiczna Bardzo lekka Bardzo niska lekka średnia ciężka do 1,0 do 2,0 do 3,0 do 4,0 Niska 1,1 – 2,0 2,1 – 3,0 3,1 – 5,0 4,1 – 6,0 Średnia 2,1 – 4,0 3,1 – 5,0 5,1 – 7,0 6,1 – 10,0 Wysoka 4,1 – 6,0 5,1 – 7,0 7,1 – 9,0 10,1 – 14,0 od 6,1 od 7,1 od 9,1 od 14,1 5,0 5,0-6,0 6,0-8,0 8,0-10,0 Bardzo wysoka Wartość krytyczna Bieżący problem - siarka Ochrona środowiska wywołała problem nawożenia siarką; Potrzeby pokarmowe 0,6-0,8 kg S/tonę korzeni + liście Ilość kationów wprowadzona na hektar Czynnik NP Suma moli Suma kationów kg Dawka kationów, kg/ha K2O MgO Na - - - - - NPK1 3205 150,0 150,0 0,0 0,0 NPK2 3205 139,65 114,0 17,1 8,55 NPK3 3205 93,6 28,6 13,0 52,0 NPK4 3205 114,75 68,85 14,85 31,05 Plon korzeni, t/ha - Donatowo Plon technologiczny cukru, t/ha - Donatowo Plon korzeni, t/ha - Bodzewo Plon technologiczny cukru, t/ha - Bodzewo Mikroskładniki Działania profilaktyczne!!! interwencyjne??? Główne funkcje mikroelementów w roślinie - ogólne fotosynteza Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Cl choroby Fe, Mn, Cu, B, Zn mikroelementy gospodarka azotem Mn, Cu, Zn, Mo hormony Zn, Mn, Cu, B Elementy strategii nawożenia roślin mikroelementami: 1. Czynniki definiujące/kontrolujące dostępność mikroskładników z gleb uprawnych 2. Preferencje (wrażliwość) rośliny względem określonych mikroelementów; 3. Nawozy mikroelementowe; 4. Terminy i techniki stosowania nawozów. Czynniki kształtujące dostępność mikroelementów: 1. Glebowe  zawartość formy przyswajalnej (rozpuszczalnej)  zawartość materii organicznej  zawartość minerałów ilastych  odczyn  wilgotność gleby - dostępność a wymywanie (B, Mn, Mo)  antagonizm i synergizm z innymi jonami 2. Roślinne  wrażliwość roślin – gatunek/odmiana;  aktywność fizjologiczna korzeni roślin (zakwaszanie rizosfery - rzepak ozimy) 3. Agrotechniczne  zmianowanie  nawożenie (profil gospodarstwa  produkcja obornika)  współdziałanie ochrony roślin i nawożenia mikroelementami Preferencje poszczególnych gatunków Wrażliwość roślin na niedobory mikroskładników Roślina Mn Cu Zn B Fe Mo Pszenica 4 4 2 1 2 1 Jęczmień 4 4 2 1 2 1 Rzepak 3 2 2 4 3 2 Kukurydza 3 2 4 3 3 1 Ziemniaki 4 2 2 3 3 1 Buraki cukrowe 3 2 3 4 2 2 1. Wrażliwość bardzo niska - objawy w zasadzie nie występują 2. Wrażliwość mała - niedobory ujawniają się rzadko najczęściej w formie utajonej 3. Wrażliwość umiarkowanie duża - wyraźna reakcja roślin, lecz objawy rzadko widoczne (głównie w niekorzystnych warunkach) 4. Wrażliwość duża - bardzo silna reakcja, widoczne objawy niedoboru Czy wystarczy sam obornik? Wartość nawozowa obornika Składnik g/t ś.m. B 5,30 Cu 5,00 Mn 65,00 Mo 0,43 Zn 35,00 Buraki cukrowe Bor, mangan, cynk Deformacja liści Początkowe objawy zamierania liści sercowych Nawożenie buraków borem Termin: od fazy 4-5 liści do zwarcia rzędów (2 tyg. po...) Dawka: Buraki z plonem 60 t/ha pobierają: 600-1000g B Niedobór manganu Fot. K. Frąckowiak-Pawlak Niedobór manganu Fot. K. Frąckowiak-Pawlak Przybliżone pobranie mikroskładników przez buraki cukrowe, w g/1 tonę korzeni + liście B Mn Zn Cu 8,0-12,0 6,0-10,0 4,0-8,0 0,8-1,6 różne źródła - opracowanie własne Buraki cukrowe polepszacze glebowe, biostymulatory itp.???… Plon cukru w następstwie szczepienia gleby mikroorganizmami Wariant Średnia Lokalizacja Obra Nowa Dalewo Pogorzałki Bielawy Pogorzelskie NPK 8,37 8,96 9,44 10,09 9,215 NPK + Mi 9,87 9,53 10,52 11,69 10,402 1(KCHR, UP Poznań); Mi – gleba szczepiona mikroorganizmami Doświadczenia Testowane warianty Plon korzeni, t/ha Polaryzacja, % Plon cukru, t/ha kontrola 84,65 15,32 10,61 Bio 84,25 15,37 10,82 Testowane warianty Plon korzeni, t/ha Polaryzacja, % Plon cukru, t/ha kontrola 91,06 17,88 14,10 Bio I 91,77 17,84 14,30 Bio II 92,16 17,52 13,77 Dziękuję bardzo za uwagę!!!