Feltforsøket er inndelt i to vekst-system, varig eng (20 forsøksruter), og åkervekster (20 forsøksruter).
Hver forsøksrute er 8 m x 3 m. Enga ble etablert i 2009 med korn som dekkvekst. Åkerdelen ble etablert våren 2011 ved å pløye av en del av enga fra 2009.
Åkerdelen pløyes hvert år, belgvekster brukes ikke, og alt plantemateriale over vanlig stubbehøyde fjernes.
Slik legger vi til rette for nedbrytning av organisk materiale i jorda, for at effekt av gjødselbehandling kan komme tydeligere fram og bli en kontrast til eng-systemet. I 2011 dyrket vi havre, i 2012 ble det sådd raigras midt i juni etter en mislykket etablering av fôrraps, og i 2013 dyrket vi vårhvete. Havre og hvete ble høstet som nek ved grønnmodning.
Innen hver del av forsøket (eng og åkervekster) er det fem behandlinger. Disse består av to gjødslingsnivå, høy (H) og lav (L) tilførsel av råtnerest (= blautgjødsel behandlet i biogassanlegg, forkortet D for «digested») eller vanlig blautgjødsel (forkortet U, «undigested»), og en kontrollbehandling uten gjødsling. Det er fire gjentak av hver behandling, tilfeldig fordelt innen fire blokker i hvert vekst-system. Det er høyere mold-innhold i engdelen enn i åkerdelen av forsøksfeltet.
I øvre jordlag (0-20 cm) var innholdet av organisk materiale målt som glødetap i gjennomsnitt 11,3 % i engdelen (= svært moldrik), og 6,6 % i åkerdelen av forsøket (= moldrik) da forsøket startet.
Feltforsøket er lagt på et jorde med siltig mellom-sand, med lavt næringsinnhold. Innholdet av ammo-niumacetat-laktat løselig fosfor (P-AL) var i gjennom-snitt 2,6 mg per 100 g tørr jord i 2011. pH var 5,9, K-AL var 5 og syreløselig K omlag 150 mg per 100 g jord (Løes m.fl. 2013).
Gjødselmengdene til eng er omlag 3 og 6 tonn gjødsel per daa og år (tilsvarer 11 og 22 kg total-N) og til åkervekster omlag 2,5 og 5 tonn per daa og år (8,5 og 17 kg N). Det er tillatt å kjøpe inntil 17 kg total-N per daa til en økologisk gård etter EU-reglene, og åker-systemet tilsvarer en økologisk gård uten husdyr.
Høyeste gjødselmengde til eng tilsvarer det som van-ligvis er tilgjengelig i konvensjonell melkeproduksjon på Nordmøre, mens laveste mengde tilsvarer praksis på Tingvoll gard, med økologisk melkeproduksjon.
Gjødsla måles opp og tilføres fra 10 liters kanner påmontert spredeplater (bilde 1).
Opprinnelig planla vi å tilføre sammenliknbare meng-der gjødsel ved å tilføre like mye P i råtnerest som i blautgjødsel. Imidlertid varierte P-innholdet betyde-lig mellom parallelle gjødselprøver der verdien var forventet å være lik. Siden N-tilførselen forventes å ha størst utslag på avlingsnivået valgte vi derfor
Korn å tilføre like mengder N per m2 med råtnerest og
med blautgjødsel. Volumet som tilføres hver forsøks-rute tilpasses N-innholdet som er målt med kjemisk analyse av total-N (tabell 1), og tilsettes vann slik at væskevolumet blir likt for hver gjødseltype.
Ved oppstart (før gjødsling) og i flere omganger seinere er jorda undersøkt og analysert for både jordfysikk, næringsinnhold, moldinnhold, meitemark,
spretthaler og mikrobiologi. Jordliv og karbonom-setning beskrives ved å måle akkumulert mikrobiell respirasjon, enzymaktivitet og fettsyreprofilering (phospholipid fatty acids, PLFA). Ulike typer mikroor-ganismer som sopp, bakterier og strålesopp (actino-myceter) kan identifiseres ved at de har spesifikke PLFA profiler. Alle detaljer om hvordan undersøkel-sene er gjort er beskrevet i Løes m.fl. (2013).
resultater
gjødslas egenskaper
Råtneresten lukter mindre skarpt og mer jordaktig enn blautgjødsel. Den flyter lettere, synker raskere ned i jorda når den spres på eng, og skummer lettere ved pumping og omrøring. Fargen er grågrønn, mens vanlig blautgjødsel er gulbrun. I 2011 ble råtnerest og blautgjødsel hentet fra UMB, og råtningen gjennom-ført i en 6 m3 biogassreaktor (Cambi) med hjelp fra Bioforsk Jord og miljø. I 2012 var anlegget på Tingvoll i funksjon, og siden da har vi tatt gjødsel derfra.
Bilde 1. Spredning av gjødsel på forsøksfeltet våren 2011.
Foto: Sissel Hansen.
Tabell 1. Næringsinnhold i blautgjødsel og råtnerest 2011-13. Gjennomsnittlige verdier for 4-6 prøver tatt under lagring og ved spredning. Variasjon i tørrstoffinnhold (TS) vist som laveste og høyeste andel i %. Næringsinnhold = kg per tonn gjødsel. Andel mineralsk N = NH4-N/Tot-N*100. Analyser fra Eurofins, Kristianstad, Sverige
gjødseltype
(antall prøver) tS, %
(min.-max.) ph
total-n andel
nh4-n, % P K mg Ca S aske,
%
Blautgjødsel 2011 (6) 6,5 (5,1-8,4) 7,6 2,7 63 0,50 3,1 0,45 0,83 -
-Råtnerest 2011 (4) 4,6 (2,6-6,4) 8,1 2,8 71 0,46 3,1 0,40 0,67 -
-Blautgjødsel 2012 (5) 3,9 (3,0-5,2) 7,8 2,2 61 0,39 2,5 0,36 0,83 -
-Råtnerest 2012 (6) 2,7 (1,5-4,5) 7,9 1,6 59 0,33 1,6 0,29 0,64 -
-Blautgjødsel 2013 (3) 4,8 (4,0-5,8) 7,3 2,4 61 0,43 2,8 0,39 0,92 0,24 1
Råtnerest 2013 (4) 3,1 (1,9-4,2) 7,5 2,1 67 0,33 2,6 0,31 0,80 0,17 0,82
Det er nær sammenheng mellom TS-innhold og inn-hold av total-N både i blautgjødsel og råtnerest. For 11 prøver av hvert gjødselslag, tatt fra henholdsvis samlekummen i fjøset og biogassanlegget på Tingvoll gard, forklarte TS-innholdet knapt 70 % av variasjonen i total-N for blautgjødsel og råtnerest. Innholdet av total-N kunne da beregnes gjennom TS-innholdet, der innhold av total-N i blautgjødsel i kg/tonn = 0,2549
x TS innholdet i % + 1,1096 (r2 = 0,69) og innhold av total-N i råtnerest = 0,2311 x TS + 1,2339 (r2 = 0,66).
Vi forventer at TS innholdet skal være noe lavere, mens andel mineralsk N skal være høyere i råtnerest, og dette stemmer bra for 2011 og 2013. For 2012 var det problem med omrøring av gjødsel i samlekummen slik at det var den mest tyntflytende delen av gjødsla
som gikk til biogassanlegget. Forskjeller i TS og andel mineral-N ble derfor små i 2012. For svovel (S) er et viktig å passe på at ikke dette næringsstoffet forsvin-ner som gass, eller felles ut som sulfider gjennom biogassprosessen og blir utilgjengelig for plantene. På Tingvoll har vi hatt en del H2S i biogassen. Det bekref-tes av at analyseverdiene er lavere for S i råtnerest enn i blautgjødsel (tabell 1). Høsten 2013 startet vi med innblåsing av små mengder luft i råtnetanken for å unngå at svovel skulle omdannes til H2S. Det er usikkert hvordan dette vil påvirke S-tilgjengeligheten i gjødsla, og dette må følges opp nærmere.
like god avling med råtnerest i eng I enga har vi fått en betydelig avlingsøkning ved gjødsling (tabell 2). Avlingene øker omtrent like mye med råtnerest som med blautgjødsel. Uten gjøds-ling ble avgjøds-lingene redusert fra ca. 0,7 til 0,5 tonn tørrstoff (TS) per dekar fra 2011 til 2013 (sum for to slåtter). Med lav gjødsling har sumavlingene ligget på 0,8-0,9 tonn, og med høy gjødsling 0,8 til 1,2 tonn.
Avlingsnivået ved gjødsling økte betydelig fra 2011 til 2012, og flatet ut i 2013.
Tabell 2. Avlinger i eng ved ulik gjødsling, sum av to slåtter vist som kg tørrstoff per dekar, og relative avlinger der kontroll-leddet (N) = 100. N= ingen gjødsling (kontroll), U = ubehandlet blautgjødsel, D= råtnerest («digested», dvs. anaerobt gjæret blautgjødsel), L = lav gjødselmengde, H = høy mengde. Innen hvert år er verdier fulgt av bokstavene a, b og c forskjellige med signifikansnivå P<0,05
2011 2012 2013
Behandling Kg tS./daa rel. Kg tS./daa rel. Kg tS./daa rel.
N 661a 100 542a 100 462a 100
UL 805ab 122 903b 167 911b 197
UH 878b 133 1045bc 193 1023b 221
DL 819b 124 895b 165 928b 201
DH 844b 128 1156c 213 1058b 228
Regner vi at 2,5 % av TS i høstet engavling er N i led-det uten gjødsling, har grasavlingene i sum for de tre årene fjernet 42 kg N per daa. Regner vi at 3,5 % av TS er N i gjødslede ledd, har enga også her fjernet betydelig mer N enn det er tilført; ca. 60 kg per daa ved lav gjødsling (tilført 33, fjernet ca. 90) og 40 kg ved høy gjødsling (tilført 66, fjernet ca. 105). N som ikke ble tilført i gjødsel kan være mineralisert fra jorda, eller bundet av kløveren gjennom biologisk N-fiksering.
gjødsling reduserer kløverandelen
Sammensetningen av flerårig eng, målt som andelen av tørrstoffavlinga som utgjøres av gras, kløver og ugras, varierer over tid og påvirkes av gjødsling og mange andre forhold. Ugrasandelen øker ofte over tid, og kan være en viktig grunn til at enga må for-nyes. Kløver er mer utsatt for vinterskader enn gras.
Samtidig vil sammensetningen være annerledes ved første slått enn ved andre slått. I forsøket her så vi at andelen av gras ble betydelig høyere, og andelen av kløver og ugras ble mindre, i alle ledd som ble gjødslet. Med sterkere gjødsling ble det lavere andel av kløver (tabell 3), spesielt ved bruk av råtnerest.
Korn
Tabell 3. Botanisk sammensetning av enga over tid med ulik gjødsling. Gjennomsnitt av fire målinger per behandling, vist som % av TS i gras (G), kløver (K), og ugras (Ug). Innen hvert år er verdier fulgt av bokstavene a, b forskjellige med signifikansnivå P <
0,05. Behandlinger er forklart i tabell 2
Behandling
2011, g/K/Ug
2. års eng 2012, g/K/Ug
3. års eng 2013, g/K/Ug
4. års eng
1. slått 2. slått 1. slått 2. slått 1. slått 2. slått
N 40/59/1 49/15/36 58/28/14 55b/35/10 61b/13a/26 74b/12a/14a
UL 50/48/2 57/12/31 59/26/15 56ab/34/10 75ab/7ab/18 86ab/7ab/7ab
UH 55/44/1 67/8/25 55/31/14 77a/15/8 77ab/6ab/17 96a/3b/1b
DL 41/59/0 55/15/30 77/19/4 70ab/26/4 75ab/8ab/17 85ab/9a/6ab
DH 41/58/1 51/11/38 69/14/17 74ab/18/8 86a/4b/10 87ab/2b/11ab
Åkervekster – en utfordring
I åkerdelen ble jorda pløyd og harvet, før gjødsla ble spredd og moldet ned for hånd med ei grov jernrive i 2011 og 2012. I 2013 brukte vi en horisontalfres til å molde ned gjødsla, og fikk da noe bedre utslag for gjødsling (tabell 4). I 2012 og 2013 var avlingsnivået svært lavt. Åkervekstene måtte konkurrere med økende mengder ugras, først og fremst linbendel og kveke, og fra høsten 2012 også tunrapp. Til tross for de lave avlingsnivåene er det interessant å se at vi i 2013 fikk bedre avlinger med råtnerest enn blaut-gjødsel. I gjennomsnitt for lav og høy gjødselmengde fikk vi 390 kg TS per daa av hvete (inkl. halm) med tilførsel av råtnerest, 350 kg med blautgjødsel og 300 kg uten gjødsling. Regner vi at 2 % av TS er N i høstet
avling uten gjødsling, og 3 % med gjødsling, er det i sum for tre år fjernet ca. 21 kg N per daa i kontroll-leddet, og ca. 10 i behandlinger med lav gjødsling (tilført ca. 26, fjernet ca. 35). I behandlinger med høy gjødsling er det sannsynligvis tilført noe mer N enn avlingene fjernet. 51 kg tilført mot 38 kg fjernet gir en differanse på 13 kg per daa. Uten kjemiske analyser av N-innholdet i avling er disse anslagene usikre, men det er sannsynlig at i åkerdelen av forsø-ket har en del N gått tapt som lystgass. Undersøkelser i 2012 viste akkumulerte lystgassutslipp fra 21. mai til 10. juli på 200 g N2O-N per daa for høy mengde råtnerest, 180 for høy mengde blautgjødsel og 110 fra ugjødsla jord (Serikstad m.fl. 2013).
Tabell 4. Avlinger av korn (strå + aks, havre i 2011, hvete i 2013) og raigras (sum av to slåtter i 2012) ved ulik gjødsling vist som kg tørrstoff per dekar, og relative avlinger der kontroll-leddet (N) = 100. Kolonnen «strål. cm» viser strålengde for havre i 2011.
Innen hvert år er verdier fulgt av bokstavene a, b forskjellige med signifikansnivå P < 0,05. Behandlinger er forklart i tabell 2
2011 2012 2013
Behandling Kg tS./daa rel. Strål. cm Kg tS./daa rel. Kg tS./daa rel.
N 535a 100 65a 223a 100 298a 100
UL 580a 108 69a 256a 115 322a 108
UH 598a 112 72ab 275a 123 383a 128
DL 560a 105 71ab 257a 115 380a 128
DH 611a 114 78b 264a 118 400a 134
Pløying reduserer moldinnholdet
Selv om to år er en kort periode for å måle endringer i jord, fant vi en nedgang i glødetap for tre av be-handlingene i åkerdelen (figur 1). I engdelen var det
ingen sikre endringer. Det var ikke tegn til at råtne-rest virket annerledes enn blautgjødsel med hensyn til moldinnhold i jorda.
mer P i jorda, mindre K
pH i jorda økte svakt i alle behandlingene, også der det ikke var tilført noe gjødsel (tabell 5). I gjødslede ledd kan pH stigningen forklares med tilførselen av gjødsel, men når dette også skjedde i ledd uten gjødsling er forklaringen kanskje heller at jorda var noe mer kald og fuktig ved prøvetaking i 2013 enn i 2011. Dermed kan red.-oks. forholdene ha bidratt til en høyere pH verdi i 2013, siden reduserende forhold
i jorda blir sterkere ved høyere vanninnhold og der-med dårligere lufttilgang. Under reduserende forhold vil pH stige fordi reduksjon «forbruker» hydrogenio-ner. Jordtemperaturen i 20 cm dyp ved prøvetaking var 7,4 °C i 2011, og 5,2 °C i 2013. Sum nedbør uka før prøvetaking var 3,4 mm i 2011, og dagen før prøvetaking var det ingen nedbør. I 2013 kom det 19 mm nedbør i uka før prøvetaking, og dagen før kom det 6,4 mm.
For de fleste av gjødselbehandlingene fant vi en svak økning i ammoniumacetat-laktat løselig P i øvre jordlag (tabell 5). Dette viser at det sannsynligvis er tilført noe mer P med gjødsel enn vi har fjernet i avlin-ger. Forutsatt et P-innhold på 0,4 kg per tonn gjødsel (tabell 1) er det i sum over tre år tilført 3 eller 6 kg P per daa i åker-delen av forsøket, og 3,5 eller 7 kg til engdelen (med lav og høy mengde gjødsel). Siden avlingene av eng var vesentlig høyere enn i åker-delen, er det litt overraskende at ikke P-AL verdiene steg mer i åkerdelen enn i engdelen av forsøksfeltet.
P-AL innholdet var imidlertid noe lavere på åkerdelen ved start, og ved såpass lave verdier kan det være behov for betydelige P-tilførsler for å heve verdiene.
For kalium (K) er det tydelig at det ble tilført mindre K med gjødsel enn plantene tok opp i avling. Det var nedgang i verdiene i de fleste behandlingene. Dette viser at selv med sterk gjødsling vil gode grasavlinger tære på jordas reserver av kalium.
0
Figur 1. Endringer i moldinnhold i øverste jordlag (0-20 cm) målt som glødetap (%) i de fem gjødselbehandlingene fra 2011 til 2013, i engdelen (grønn og brun søyle) og åkerde-len (blå søyler) av SoilEffects feltforsøket. Statistisk sikre endringer og tendens er vist som * når P < 0,05 og (*) når P <
0,1. Behandlinger er forklart i tabell 2.
Tabell 5. pH og næringsinnhold i øvre jordlag (0-20 cm) ved forsøksstart våren 2011, sammenliknet med verdier målt våren 2013 etter to vekstsesonger med tilførsel av gjødsel. Gjennomsnitt for fire gjentak per behandling, 10 stikk per rute målt inn på faste prøvepunkt. Konsentrasjoner av fosfor (P-AL) og syreløselig kalium (K-HNO3) i mg per 100 g tørr jord. Sikre endringer i parvis t-test vist som (*) når P < 0,1, * når P < 0,05 og ** når P < 0,01. Behandlinger er forklart i tabell 2
Vekst-system Behandling
ph P-al K-hnO3
2011 2013 2011 2013 2011 2013
Eng N 5,80 5,98 (*) 2,83 3,00 112 101
Korn
gjødsel - mest bra for meitemarken
Gråmeitemark (A. caliginosa) er den mest vanlig på feltet, men vi finner også en del stor meitemark (L.
terrestris), rosa meitemark (A. rosea), skogsmeite-mark (L. rubellus) og enkelte blåmeiteskogsmeite-mark (O.
cyaneum). Meitemarken tåler ikke ammonium i sterke konsentrasjoner, og rett etter gjødsling fant vi mye død og døende mark på overflata i engfeltet, spesielt i 2012. Slike mark vil raskt gå i oppløsning (bilde 2).
Tellinger i overflaten i 2013 viste at antall døde mark var flest i UH-behandlingen (19 mark per m2), fulgt av DH (11), DL (4), UL (2) og N (0). Dette tyder på at blautgjødsel på kort sikt virker minst like negativt på meitemarken som råtnerest. Over tid vil bestanden ta seg opp igjen, og gjødseltilførselen kan virke positivt både ved å øke mattilgangen for meitemarken
di-rekte, og indirekte gjennom økt avlingsnivå med mer rotmasse og visne bladrester. Gråmeitemark spiser seg gjennom jorda og lever av partikler med organisk materiale som er innblandet i jorda. I jordblokker som ble tatt ut ned til 20 cm dyp målte vi både antall mark og vekten av disse i 2011, 2012 og 2013 i ledd med ingen eller høy gjødselmengde, i 2013 også i UL og DL leddene (figur 2). Med unntak av våren 2013 holdt antall mark seg ganske stabilt i kontroll-leddet, på ca. 150 individ per m2. Dette er ikke spesielt høye verdier til å være i økologisk kløvereng. Med tilførsel av høy mengde blautgjødsel var antall mark jevnt over noe lavere enn i kontroll-leddet. Ved tilførsel av høy mengde råtnerest kan det se ut til at antall mark økte over tid, men endringene var ikke statistisk sikre.
Funn av sjelden spretthale
Spretthaler (collembola) er en gruppe jordboende dyr som vi kjenner lite til i og på dyrka jord (bilde 3). Vi har undersøkt disse i engdelen av forsøket, i kontroll-leddet og ledd med høy gjødsling. Til sammen fant vi 42 ulike arter av spretthaler i forsøksfeltet, og en av disse (Onychiurus edinensis) er tidligere ikke funnet i Norge (Land 2013). Antall individ per arealenhet ble tydelig negativt påvirket av gjødsling, men økte igjen utover sommeren (Pommeresche & Løes 2013).
0 50 100 150 200 250 300
N UH DH UL DL
Antall meitemark pr. kvadratmeter
Mai 2011 før gj Mai 2012 etter gj Mai 2013 før gj Sept. 2013
Figur 2. Antall meitemark per m2 i øvre jordlag (0-20 cm) i ulike behandlinger ved ulike tidspunkt. Behandlinger er forklart i tabell 2.
Bilde 3. Tre arter spretthaler av «jordboende type» fra SoilEffects-forsøksfeltet. Jordboende arter mangler hop-pegaffel og øyne, og har korte antenner. De to øverste er Protaphorura armata (typisk lengde 1,8 mm), de to i midten er Stenaphorura lubbocki (typisk lengde 1 mm) og de to nederste er Mesaphorura macrochaeta (typisk lengde 0,7 mm). Navnet «aphorura» betyr «uten hale». Foto Reidun Pommeresche.
Bilde 2. Meitemark som kommer i nærkontakt med bla-utgjødsel eller råtnerest utvikler hissige, røde flekker på kroppen, slutter å bevege seg og blir raskt deformert. Foto:
Reidun Pommeresche.
Konklusjon
Vi har så langt ikke funnet betydelige forskjeller mel-lom råtnerest og blautgjødsel med tanke på avlinger, jordegenskaper eller jordfauna. Enkelte resultat kan tyde på at råtnerest kan gi bedre avlingsutslag når den blandes godt inn i jorda, men at den også kan gi noe høyere utslipp av lystgass. Det ser også ut som kløver hemmes mer av råtnerest enn av blautgjødsel.
Forsøket har imidlertid bare pågått i tre vekstseson-ger, og må forlenges før vi kan trekke sikre konklusjo-ner.
referanser
Land, A. 2013. Ny spretthale art i Norge. Forskning.no 11. juni 2013. http://www.forskning.no/artikler/2013/
juni/359223.
Løes, A.-K., Sørheim, K. & Valde, K. 2011. Gårdsbasert biogassanlegg på Tingvoll til energiproduksjon og utprøving.
Bioforsk Fokus 6 (2), s. 142.
Løes, A.-K., Johansen, A., Pommersche, R. & Riley, H. 2013.
SoilEffects – start characterization of the experimental soil.
Bioforsk Report vol. 8 (96).
Serikstad, G.L., Løes, A.-K., Dörsch, P., Hansen, S., Johan-sen, A., Pommeresche, R., Riley, H. &
Rivedal, S. 2013. Råtnerest er under test. Økologisk landbruk 3: 30-32.
Pommeresche, R. & Løes, A.-K. 2013. Spretthaler i kløvereng gjødslet med blautgjødsel og råtnerest. Agropub 23. oktober 2013. http://www.agropub.no/id/11423.0.
Olje- og proteinvekster
Foto: Unni Abrahamsen