Använd fånggrödor som mellangrödor för ökad produktivitet och minskade förluster av N och P

High nutrient use efficiency is important for competitiveness in plant production. This project investigates intermediate crops (IC), harvested as biogas substrate, for increasing productivity and nitrogen efficiency, while decreasing the environmental impact. Substantial nitrogen leakage after green peas and early potatoes can be decreased by growing ICs. During winter, there is a risk that nitrogen taken up by the IC is lost. This loss occurs through leaching of nitrate or as nitrous oxide, a potent greenhouse gas. Instead of soil incorporation, this project studies a system where fertilized ICs are harvested and digested and where the nutrient-rich residue is returned to a new main crop in the next spring. The hypothesis is that this system will result in lower nutrient losses than the system where all biomass is incorporated. The study uses field experiments where drainage water is collected and nitrous oxide emissions are measured, combined with a techno-economic assessment.

Hög växtnäringseffektivitet är viktigt för god konkurrenskraft i växtodlingen. I detta projekt undersöks mellangrödor för skörd och rötning, för att öka produktiviteten och kväveeffektiveten och samtidigt minimera miljöbelastningen. Tidigt skördade grödor t.ex. konservärter eller färskpotatis följs ofta av ett stort läckage, som kan bromsas av en mellangröda. En mellangröda kan växa bra vid tidig sådd, men det finns en risk att kväve som tagits upp ändå förloras genom läckage och gasformiga förluster under vintern, där lustgas är en särskilt potent växthusgas. I stället för att nedbruka mellangrödan, undersöker vi här ett system där gödslade mellangrödor skördas till biogas, och där växtnäringen återförs genom rötresten till en ny huvudgröda våren därpå. Hypotesen är att detta system ger mindre växtnäringsförluster än system med nedmyllning av mellangrödor. Försöken genomförs på försöksfält med uppsamling av dräneringsvatten och kombineras med lustgasmätning samt utvärderas ekonomiskt.

Odlingsmetoder för ökad produktivitet som kombinerar N-effektivitet och små förluster av N och P är viktiga för framtiden. Här studerades ett system med odling av gröna ärtor. Vid ärtskörd fås stora mängder odlingsrester och mycket N för efterföljande grödor. Stora mängder mineral-N i marken medför dock stor risk för N-förluster. Att kunna ta tillvara detta N genom odling av mellangrödor kan vara ett sätt att öka hållbarheten i systemet, både genom förbättrad ekonomi och genom minskade N-förluster. Försöket visade att odling av mellangrödor, oberoende om de skördas eller ej, är en lämplig strategi för att minska N-läckaget, medan P-förlusterna inte påverkas nämnvärt på lätta jordar, som i detta försök. Om mellangrödan gödslas är det viktigt att skapa goda förutsättningar för dess tillväxt, men efter konservärt finns troligen tillräckliga mängder N i marken även utan gödsling. N2O-mätningarna indikerar att skörd och bortförsel av en mellangröda kan vara ett sätt att minska emissionerna.

Att utveckla odlingsmetoder för ökad produktivitet som kombinerar hög kväveeffektivitet och små förluster av kväve (N) och fosfor (P) är viktigt i framtida hållbara odlingssystem. I detta projekt studerades ett system med odling av gröna ärtor (konservärtor). Vid ärtskörd fås stora mängder odlingsrester med stora mängder kväve för efterföljande grödor. En ökad tillgång på mineralkväve i marken medför dock också risk för kväveförluster. Att därför kunna ta tillvara på detta kväve för odling av mellangrödor kan vara ett sätt att öka hållbarheten i systemet, både genom förbättrad ekonomi och genom minskade kväveförluster. Mellangrödan kan sedan användas som biogassubstrat eller grovfoder.

De två åren som försöket genomfördes var vädermässigt väldigt olika, där 2016 var ett torrt år, medan 2017 var betydligt blötare. Efter ärtskörd var mängden mineralkväve i matjorden relativt liten, ca 20 kg N/ha (ca 40 kg i hela profilen), men ökade snabbt under den första månaden efter skörd. Särskilt under 2017 då den uppgick till över 200 kg/ha. Kvävet verkade också omvandlas till nitrat väldigt snabbt. Fram till september hände sedan inte så mycket, utom 2017 då regnet medförde att kvävet fördes nedåt i marken, under matjorden. Växtrester av ärter ger alltså snabb och stor ökning av mängden mineralkväve i marken, och det är högst motiverat att ha en snabbväxande gröda direkt efter ärtskörd. Den odlade mellangrödan gav vid försöket liknande tillväxt i alla led, oavsett gödslingsnivå, drygt 20 kg N/ha i ovanjordisk biomassa år 2016 och 25-30 kg år 2017. Dess potential verkade inte ha utnyttjats. En trolig anledning var användningen av ogräsmedlet Fenix i ärtorna som tros ha påverkat mellangrödans tillväxt negativt. Mellangrödan avbröts dessutom strax före mitten av oktober med jordbearbetning och sådd av rågvete, vilket innebar att dess tillväxtperiod inte var så lång som den kunde varit. Rågvetets tillväxt under hösten var liten. Trots sämre tillväxt än förväntat, stora mängder mineralkväve i marken och en begränsad tillväxtperiod minskade mellangrödan läckaget av kväve. Under 2016-2017 var N-utlakningen lägre i alla mellangrödeled jämfört med kontrollen. Under 2017-2018 hade ledet med 60 kg N/ha lika stor utlakning som kontrollen, men övriga led tenderade att ha lägre utlakning. Fosforutlakningen var liten båda åren. Under 2016-2017 var koncentrationerna vid flera tillfällen lägst i kontrolledet, men under 2017-2018 fanns inga sådana tendenser. Mellangrödan verkade alltså inte öka risken för fosforläckage från det som tagits upp i biomassan (4-6 kg P i ovanjordisk biomassa).

Lustgasemissionerna mättes under försöksår 1, som var torrt, och emissionerna hade sannolikt varit betydligt större om mätningar istället skett under försöksår 2, som var blötare. Det är troligt att vi då också sett större skillnader mellan behandlingarna. Att lustgasemissionerna var högre när mellangrödan lämnades kvar, jämfört med när den skördades, vid den högsta nivån av N-gödsling till mellangrödan, kunde inte kopplas till mängden mineralkväve i marken eller mängden N i mellangrödan, men det fanns en tendens till lägre markvattenhalt där mellangrödan bortförts, vilket kan ha lett till mindre lustgasproduktion via denitrifikation.

Försöket visar att odling av mellangrödor, oberoende om de skördas eller ej, är en lämplig strategi för att minska förlusterna av framförallt kväve i odlingssystemet, medan fosforförlusterna inte påverkas nämnvärt på lätta jordar som denna. Om mellangrödan ska gödslas är det viktigt att skapa goda förutsättningar för dess tillväxt, men efter konservärt finns troligen tillräckliga mängder kväve i marken även utan gödsling. Resultaten från lustgasmätningarna indikerade att skörd och bortförsel av en mellangröda kan vara ett sätt att minska emissionerna.