Optymalizacja nawożenia

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!!!