Optymalizacja nawożenia

Zrównoważone nawożenie
jako element w integrowanej
produkcji roślinnej
Dr inż. Witold Szczepaniak
Katedra Chemii Rolnej i Biogeochemii Środowiska
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Zapamiętaj!!!
Celem nawożenia jest dostarczenie roślinom składników
pokarmowych w ilościach niezbędnych do uzyskania
wysokiego plonu (zależnego od warunków
glebowo-klimatycznych) o pożądanej jakości oraz
poprawa lub utrzymanie odpowiedniej żyzności gleby.
Uwaga:
Zrównoważone nawożenie ma na uwadze również dbałość o
bezpieczeństwo środowiska przyrodniczego.
ZAPAMIĘTAJ!!!
Prawidłowe nawożenie roślin jest tylko
jednym z czynników, który decyduje o
plonie!!!
?????
Naturalne i agrotechniczne czynniki
ograniczające i redukujące plony roślin
Materia
organiczna
żyzność
Urodzajność
Produktywność
Grzebisz 1996 - modyfikacja
HPP
Pięć głównych - nadrzędnych czynników
wzrostu rośliny uprawnej
CO2
światło
Temperatura
woda
Grzebisz 2008
azot!!!!
ZAPAMIĘTAJ!!!
Optymalizacja nawożenia wymaga od
rolnika przede wszystkim kontroli
plonotwórczego działania azotu!!!
Zrównoważone nawożenie roślin uprawnych
W uprawie roślin, 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 B Mn Cu Mo Fe Zn Cl ochrona roślin
Główne funkcje potasu i fosforu:
Prawidłowe odżywienie roślin potasem zapewnia:
-
efektywną gospodarkę azotem;
efektywną gospodarkę wodą;
wzrost odporności na choroby;
lepszą zimotrwałość.
Prawidłowe odżywienie roślin fosforem zapewnia:
-
efektywną gospodarkę azotem;
prawidłowy rozwój systemu korzeniowego;
lepszą zimotrwałość i szybką regenerację uszkodzeń pozimowych;
dobry wigor na wiosnę;
wzrost odporności na choroby;
dobre zawiązywanie nasion i ziarna.
Główne funkcje magnezu i siarki:
Prawidłowe odżywienie roślin magnezem zapewnia:
-
efektywną gospodarkę azotem;
zieloną barwę liści tj. dostateczną zawartość chlorofilu;
sprawną fotosyntezę (aktywator enzymów);
wzrost odporności na choroby;
dobre odżywienie innymi składnikami.
Prawidłowe odżywienie roślin siarką zapewnia:
-
efektywną gospodarkę azotem;
wzrost odporności na choroby;
sprawną fotosyntezę (aktywator enzymów);
dobre odżywienie innymi składnikami.
Główne funkcje mikroelementów w roślinie
fotosynteza
Fe, Cu, Mn, Zn
choroby
Fe, Mn,
Cu, B,
Zn
mikroelementy
gospodarka azotem
Mn, Cu, Zn, Mo
hormony
Zn, Mn, Cu, B
Bilansowanie P K Mg S
metodą kontroli azotu nawozowego
90
80
azot w plonie, %
70
85
60
50
78
40
30
63
57
20
10
0
NP.
NPK
NPK + Mg
warianty nawożenia
NPK + Mg + S
Hanninghof
Ochrona a nawożenie azotem
10
2
y = -0,0001x + 0,0402x + 6,3977
9,5
2
R = 0,9971
9
Plon ziarna, t/ha
8,5
8
7,5
kontrola
7
ochrona
2
y = -0,0001x + 0,0295x + 6,1201
6,5
2
R = 0,9993
6
5,5
5
0
20
40
60
80
100
120
140
Dawka azotu, kg N/ha
160
180
200
Nawożenie a zdrowotność roślin
wybrane przykłady
Stan odżywienia rośliny azotem i potasem
a podatność na atak przez patogeny
Poziom azotu
Patogeny i choroby
Niski
Wysoki
Poziom potasu
Niski
Wysoki
Pasożyty obligatoryjne
Mączniak prawdziwy, Erysiphe graminis
+
+++
++++
+
Rdze, Puccinia ssp.
+
+++
++++
+
Pasożyty fakultatywne
Alternaria ssp.
+++
+
++++
+
Fusarium oxisporum
+++
+
++++
+
1Marschner
(1986); stopień porażenia +, bardzo mały, ++ - mały, +++ - duży, ++++ - bardzo duzy,
Odżywienie pszenicy makroskładnikami a porażenie
rośliny przez rdzę źdźbłową (Puccinia graminis)
Składnik mineralny
Stopień porażenia,
%
Kontrola
N
P
K
NP
NK
PK
NPK
64,9
80,5
63,8
29,3
78,4
29,3
26,1
29,1
Perrenoud, 1993
Odżywienie potasem a reakcja roślin na patogeny
80
60
spadek porażenia
wzrost plonu
stopień reakcji,%
40
42
36
78
57
grzyby
insekty
w irusy
bakterie
-63
-41
-69
20
0
-20
-70
-40
-60
IPI
-80
grupy patogenów
Odżywienie fosforem a spadek porażenia
roślin przez patogeny, przykłady:
1. Pszenica - zgorzel podstawy źdźbła;
2. Kukurydza - zgnilizna korzeniowa;
3. Ziemniaki - zaraza ziemniaczana;
4. Rzepak – sucha zgnilizna kapustnych.
Przykłady wzrostu odporności roślin na niektóre
choroby jako efekt działania mikroelementów
ZIEMNIAKI
-Streptomyces scabies (parch zwykły) – Mn
- Phytophtora infestans
(zaraza ziemniaka) Mn, Cu, Zn
Bor
Początkowe objawy zamierania liści sercowych
sucha zgnilizna korzeni
Przykłady wzrostu odporności roślin na niektóre
choroby jako efekt działania mikroelementów
ZBOŻA
- Erysiphe graminis (mączniak prawdziwy) – Cu, Mn
- Puccinia ssp. (rdza) – Mn, Fe
Przykłady wzrostu odporności roślin na niektóre
choroby jako efekt działania mikroelementów
ZBOŻA
- Gaeumennomyces graminis (zgorzel podstawy źdźbła) Mn, Cu
Rola wybranych składników mineralnych
w kontroli chorób pszenicy
Choroba
Patogen
Reakcja odpornościowa rośliny
Wzrost
Zgorzel podstawy
źdźbła/take-all
Fuzaryjna zgorzel
korzeni/root rot
Korzeni
N-NH4
Gaeumannomyces
graminis v. tritici
Mn, Cu, Cl, P
Fusarium ssp.
Zn, Cl
Liści
K, S, Mn
Spadek
N-NO3
K
Mączniak prawdziwy
Erysiphe graminis
Rdza źdźbłowa
Puccinia graminis
K, S
Rdza brunatna
Puccinia recondita
f.sp. tritici
K, Mn, Cl
Cu
Septoria paskowana
Septoria tritici
K, Cl
P
Rdza żółta
Kłosów
Puccinia striiformis
K, Mn, Cl, B
Sporysz/Ergot
Claviceps purpurea
1 Datnoff
i in.,(2007)
Cu
N, Zn
Cu
Brak
Dom budujemy od fundamentu….
Regulacja odczynu
Wapnowanie!!!!
Dwutlenek węgla
Utlenianie azotu
amonowego i siarki
Mineralizacja materii
Oddychanie korzeni
roś lin
organicznej gleby
Gleba
H+ H+ H+ H+
H+ H+ H+ +
Wietrzenie gleby
Kwaśne deszcze
Wymywanie
kationów
źródła naturalne
źródła antropogeniczne
Pobieranie kationów
przez rośliny
Nawozy fizjologicznie
kwaśne
Udział gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych w Polsce
pomorskie
warmińsko-mazurskie
zachodniopomorskie
kujawskopomorskie
podlaskie
mazowieckie
lubuskie
wielkopolskie
łódzkie
lubelskie
dolnośląskie
opolskie
śląskie
świętokrzyskie
małopolskie
podkarpackie
% gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych
źródło: Hołubowicz-Kliza wg OSChR
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.
Kwasowość gleby a toksyczność jonów glinu
spadek odczynu gleby
Wpływ toksycznego glinu a rozwój systemu korzeniowego roślin uprawnych - jęczmień jary, faza strzelania w źdźbło
Fot. W. Szczepaniak
Schemat - Grzebisz i in., 2005
Odczyn gleby a dostępność składników pokarmowych
pH gleby
4,0
5,0
6,0
Schemat - Grzebisz i in., 2005
7,0
8,0
9,0
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
Wapń jako składnik pokarmowy
Pobranie jednostkowe Ca i Mg przez wybrane rośliny uprawne
(kg Ca, Mgּ1t-1 plonu głównego + odpowiednia masa plonu ubocznego)
Roślina
uprawna
Pobranie jednostkowe
Ca
Mg
Pszenica
ozima
5,0
2,5
Jęczmień
jary
6,0
Kukurydza
Roślina
uprawna
Pobranie jednostkowe
Ca
Mg
Ziemniaki
0,75
0,90
2,0
Groch
20,0
5,0
7,0
4,0
Bobik
30,0
5,0
Rzepak
ozimy
50,0
8,0
Łubiny
30,0
4,0
Burak
cukrowy
1,5
0,85
Koniczyna
czerwona
16,0
3,0
Burak
pastewny
1,5
0,60
Lucerna
20,0
4,0
Grzebisz i in., 2009
Główne funkcje plonotwórcze wapnia
1. Pobieranie wody i składników pokarmowych - wzrost korzeni
2. Produkcja suchej masy
3. Kontrola gospodarki wodnej – kontrola rytmu aparatów szparkowych
4. Ograniczenie skutków stresu termicznego
5. Zawiązywanie nasion
6. Akumulacja skrobi
7. Indukcja brodawek korzeniowych u roślin motylkowatych
8. Jakość plonów
9. Wzrost odporności na choroby!!!!
Strategia nawożenia, pytania:
1. Ile? - dawka azotu
2. Jaki nawóz? - forma, składniki towarzyszące
3. Kiedy? - termin, podział dawki
4. Jak? - technika stosowania
Strategia nawożenia:
1. Potrzeby pokarmowe uprawianej rośliny (roślin w zmianowaniu)
2. Zasobność gleby w przyswajalne i dostępne składniki pokarmowe
3. Wartość nawozowa nawozów organicznych i naturalnych
4. Dopływ składników z atmosfery (siarka)
5. Wykorzystanie składników pokarmowych z zastosowanych nawozów
(w pierwszym roku, sumaryczne)
6. Straty składników pokarmowych
7. Wyliczenie dawki nawozu (ów)
8. Wybór nawozu (ów) oraz terminu i techniki jego zastosowania
9. Fazy krytyczne, dynamika akumulacji SP i fizjologia plonowania
Dziękuję bardzo za uwagę!!!