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 HPP Materia organiczna żyzność Urodzajność Produktywność Grzebisz 1996 - modyfikacja
Pięć głównych - nadrzędnych czynników wzrostu rośliny uprawnej CO 2 światło Temperatura woda azot!!!! Grzebisz 2008
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. Regulację odczynu, 2. 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 hormony Zn, Mn, Cu, B gospodarka azotem Mn, Cu, Zn, Mo
azot w plonie, % Bilansowanie P K Mg S metodą kontroli azotu nawozowego 90 80 70 60 85 50 78 40 63 30 57 20 10 0 NP. NPK NPK + Mg NPK + Mg + S warianty nawożenia Hanninghof
Plon ziarna, t/ha Ochrona a nawożenie azotem 10 9,5 9 y = -0,0001x 2 + 0,0402x + 6,3977 R 2 = 0,9971 8,5 8 7,5 7 6,5 6 y = -0,0001x 2 + 0,0295x + 6,1201 R 2 = 0,9993 kontrola ochrona 5,5 5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Dawka azotu, kg N/ha
Nawożenie a zdrowotność roślin wybrane przykłady
Stan odżywienia rośliny azotem i potasem a podatność na atak przez patogeny Poziom azotu Poziom potasu Patogeny i choroby Niski Wysoki Niski Wysoki Pasożyty obligatoryjne Mączniak prawdziwy, Erysiphe graminis + +++ ++++ + Rdze, Puccinia ssp. + +++ ++++ + Pasożyty fakultatywne Alternaria ssp. +++ + ++++ + Fusarium oxisporum +++ + ++++ + 1 Marschner (1986); stopień porażenia +, bardzo mały, ++ - mały, +++ - duży, ++++ - bardzo duzy,
Odżywienie pszenicy makroskładnikami a porażenie rośliny przez rdzę źdźbłową (Puccinia graminis) Składnik mineralny Kontrola N P K NP NK PK NPK Stopień porażenia, % 64,9 80,5 63,8 29,3 78,4 29,3 26,1 29,1 Perrenoud, 1993
stopień reakcji,% Odżywienie potasem a reakcja roślin na patogeny 80 60 spadek porażenia wzrost plonu 40 42 36 78 57 20 0 grzyby insekty w irusy bakterie -20-70 -63-41 -69-40 -60-80 IPI 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 Spadek Brak Korzeni Zgorzel podstawy Gaeumannomyces N-NH 4 N-NO 3 źdźbła/take-all graminis v. tritici Mn, Cu, Cl, P Fuzaryjna zgorzel Fusarium ssp. Zn, Cl K korzeni/root rot Liści Mączniak prawdziwy Erysiphe graminis K, S, Mn N, Zn Rdza źdźbłowa Puccinia graminis K, S Rdza brunatna Puccinia recondita K, Mn, Cl Cu f.sp. tritici Septoria paskowana Septoria tritici K, Cl P Kłosów Rdza żółta Puccinia striiformis K, Mn, Cl, B Cu Sporysz/Ergot Claviceps purpurea Cu 1 Datnoff i in.,(2007)
Dom budujemy od fundamentu. Regulacja odczynu Wapnowanie!!!!
Dwutlenek węgla Utlenianie azotu amonowego i siarki Mineralizacja materii organicznej gleby Oddychanie korzeni ro ś lin Wietrzenie gleby Gleba H + H + H + H + H + H + H + + Pobieranie kation ó w przez ro ś lin y Kwa ś ne deszcze Wymywanie kationów Nawozy fizjologicznie kwaśne źródła naturalne źródła antropogeniczne
Udział gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych w Polsce zachodniopomorskie pomorskie kujawskopomorskie warmińsko-mazurskie podlaskie lubuskie wielkopolskie mazowieckie dolnośląskie łódzkie lubelskie opolskie śląskie świętokrzyskie małopolskie podkarpackie % gleb bardzo kwaśnych i kwaśnych źródło: Hołubowicz-Kliza wg OSChR
1. Główny: Cele wapnowania 1. Wzrost plonów roślin uprawnych!!! 2. 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 7,0 8,0 9,0 Schemat - Grzebisz i in., 2005
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, Mg 1t -1 plonu głównego + odpowiednia masa plonu ubocznego) Roślina uprawna Pszenica ozima Pobranie jednostkowe Roślina Pobranie jednostkowe Ca Mg uprawna Ca Mg 5,0 2,5 Ziemniaki 0,75 0,90 Jęczmień jary 6,0 2,0 Groch 20,0 5,0 Kukurydza 7,0 4,0 Bobik 30,0 5,0 Rzepak ozimy Burak cukrowy Burak pastewny 50,0 8,0 Łubiny 30,0 4,0 1,5 0,85 Koniczyna czerwona 16,0 3,0 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!!!