Rosnąca rola nawożenia mineralnego w intensywnej produkcji polowej Dr inż. Witold Szczepaniak Katedra Chemii Rolnej i Biogeochemii Środowiska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Główne treści wykładu: 1. Nawożenie - najbardziej niedowartościowany czynnik produkcyjny. 2. Intensywne nawożenie jako realizacja potencjału plonotwórczego roślin. 3. Efektywne nawożenie a wiedza o jego realizacji.
Porównanie średnich plonów krajowych zbóż z plonami COBORU w 2011 r. Roślina Średnie krajowe COBORU a 1 a 2 dt/ha Pszenica ozima 42,4 77,6 87,7 Żyto 24,0 66,6 74,5 Jęczmień ozimy 37,7 74,7 83,8 Pszenżyto 34,0 76,9 86,2 Pszenica jara 32,4 61,5 71,8 Jęczmień jary 31,4 61,9 69,3 Owies 25,1 63,2 a 1 - przeciętny poziom agrotechniki a 2 - przeciętny poziom agrotechniki - zwiększone nawożenie azotem, dolistne preparaty wieloskładnikowe, ochrona przed wyleganiem i chorobami źródło: rolnictwo.agro.pl; coboru.pl
Eko-fizjologiczna klasyfikacja czynników produkcji roślinnej I. Czynniki definiujące plon: 1. Roślina: 1. fizjologia, fenologia, budowa; 2. odmiana; 3. agrotechnika - architektura łanu; 2. Światło II. III. 3. CO 2 4. Temperatura Czynniki ograniczające plony: 1. Woda, 2. Azot, czynniki warunkujące pobieranie i efektywność azotu: 1. odczyn, 2. fosfor, potas, pozostałe makro i mikroskładniki; 3. dawka azotu, podział dawki, terminy stosowania itp. Czynniki redukujące plony: 1. Zachwaszczenie 2. Choroby i szkodniki; 3. Zanieczyszczenie środowiska Grzebisz 2008
Naturalne i agrotechniczne czynniki ograniczające i redukujące plony roślin HPP żyzność Urodzajność Produktywność Produktywność
Kategorie plonów - na przykładzie pszenicy ozimej t ha -1 4 8 12 16 Absolutny potencjał plonowania - APP Hodowlany potencjał plonowania - HPP COBORU Plon ograniczony wodą plon maksymalny Plon rzeczywisty - PR?? utrata plonu Supit 2010 GUS
Czynniki stresowe wzrost i plony roślin uprawnych Biomasa 100% Fazy wzrostu: kwadratowy plony: osiągalne wykładniczy! liniowy! Ograniczone wodą Ograniczone składnikami mineralnymi Grzebisz 2008 T (czas)
ZAPAMIĘTAJ!!! 1.Prawidłowe nawożenie roślin jest tylko jednym z czynników, który decyduje o plonie!!! 2. Optymalizacja nawożenia wymaga od rolnika przede wszystkim kontroli plonotwórczego działania azotu!!!
Pięć głównych - nadrzędnych czynników wzrostu rośliny uprawnej CO 2 światło Temperatura woda azot!!!! Grzebisz 2008
Zbilansowane nawożenie roślin uprawnych W uprawie roślin wymagających, 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
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.
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 oraz terminu i techniki jego zastosowania 9. Fazy krytyczne, dynamika akumulacji SP i fizjologia plonowania
Potrzeby pokarmowe
Organy rzepaku Składniki pokarmowe, kg/t nasion N P 2 O 5 K 2 O Ca S Mg Nasiona 30 18 10 5 5 3 Słoma + łuszczyny 30 12 70 45 10 5 Łączne 60 (55-70) 30 (20-30) 80 (65-110) 50 (40-60) 15 (15-20) 8 (5-8) Pobranie względem N - 0,5 1,33 0,82 0,25 0,13
Pobranie w plonie jednostkowym pszenicy, kg/t N P 2 O 5 K 2 O Mg S 30 (28-32) 10 (8-11) 20 (16-26) 3,0 (2,0-3,5) 4,5 (3,5-5,0) 1,0 : 0,33 : 0,66 : 0,1 : 0,15
Zużycie NPK w Polsce na 1 ha użytków rolnych Lata NPK N P 2 O 2 K 2 O CaO 1997/1998 89,6 49,8 17,3 22,5 130,6 1998/1999 87,4 48,4 17,3 21,7 104,2 1999/2000 85,8 48,4 16,7 20,7 95,1 2000/2001 90,8 50,3 17,9 22,6 94,2 2001/2002 93,2 51,0 18,9 23,3 94,1 2002/2003 93,6 51,5 18,7 23,4 94,6 2003/2004 99,3 54,8 19,7 24,8 93,5 2004/2005 102,4 56,3 20,4 25,7 91,5 2005/2006 123,3 62,5 27,7 33,1 54,8 2006/2007 121,8 65,3 25,5 31,3 37,4 2007/2008 132,6 70,7 28,6 33,3 38,5 2008/2009 117,9 68,0 23,3 26,6 32,5 2009/2010 114,7 66,3 22,8 25,6 38,1 2010/2011 126,4 70,6 26,4 29,4 36,8 źródło: GUS 2011
źródło: GUS 2011 Zużycie NPK w Polsce na 1 ha użytków rolnych
źródło: GUS 2011 Struktura zużycia NPK, %
Gleby w Polsce Potencjał do dostarczania składników pokarmowych
Zawartość próchnicy w glebach Polski (wg IUNG) Gleba Zawartość próchnicy, % 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
Zawartość fosforu w warstwie ornej
Zawartość potasu w warstwie ornej
Procentowy udział przyswajalnych form makro- i mikroskładników w stosunku do ich zawartości całkowitej w glebie, wg Czuby Składnik Udział w % wahania P 13,0 10,0-20,0 K 0,8 0,1-1,3 Mg 3,0 2,0-3,5 B 10,0 7,0-14,0 Cu 25,0 15,0-40,0 Mn 10,0 7,0-14,0 Mo 19,0 16,0-24,0
Zasobność gleby P 2 O 5 ; K 2 O; Mg
Klasy zasobności przyswajalnego fosforu i potasu w glebie, mg/100g gleby Klasa zasobności P 2 O 5 K 2 O Kategoria agronomiczna gleb b. lekkie lekkie średnie ciężkie b. niska niska średnia wysoka b. wysoka <5,0 5,1-10 10,1-15 15,1-20 >20 <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 K 2 O 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 bardzo wysoka - I od 17,6 od 20,1 od 25,0 od 31,0 - przedział optymalny dla roślin liściastych - przedział optymalny dla zbóż
Klasy zasobności w magnez, mg Mg/100g gleby Klasa zasobności Kategoria agronomiczna Bardzo lekka lekka średnia ciężka Bardzo niska 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 Bardzo wysoka od 6,1 od 7,1 od 9,1 od 14,1 Wartość krytyczna 3,0 4,0 6,0 8,0
Zawartość azotu w glebie Dynamika jego uwalniania
Npot, kg N ha-1 Azot uwolniony z zasobów rodzimych gleby w sezonie wegetacyjnym 45 40 Stosunek C:N = 10:1 35 30 25 20 15 C = 1,5% 2% C = 1,5% 3% C = 2,0% 2% C = 2,0% 3% 10 5 0 4 5 6 7 8 9 10 ko le jne m ie s iące w ro ku kale ndarzo w ym C = 1,5% węgiel organiczny 2% - tempo mineralizacji N organicznego
Pobieranie azotu, (kg/ha) Mineralizacja N organicznego a potrzeby nawozowe roślin uprawnych - dynamika Pobieranie N rzepak ozimy Pobieranie N kukurydza Pobieranie N pszenica Mineralizacja N susza III IV V VI VII VIII IX X sezon wegetacyjny, kolejne miesiące
Ilość składnika, jaka może być dostępna na różnych stanowiskach - N min (źródło: Hanse Agro Journal) dla pszenicy Gleba Przedplon Piasek Piasek gliniasty Glina piasz. Glina Mursz (młody) Zboża 20 30 35 40 50 Rzepak 40 60 75 80 90 Ziemniaki* 0-30 20-40 30-50 30-60 50-80 Buraki cukrowe* 40 60 65 70 80 * bez obornika
Wartość nawozów naturalnych i organicznych
Słoma - źródło składników pokarmowych Przybliżona ilość składników pokarmowych wprowadzonych do gleby w słomie i nawozach naturalnych, w kg/ha Substancja* organiczna Składniki pokarmowe N P 2 O 5 K 2 O Mg Słoma zbóż 50 30 160 14 Słoma kukurydziana Słoma rzepakowa 100 40 200 20 120 60 300 40 Obornik 150 90 210 45 Gnojowica 125 60 123 18 *Wprowadzona ilość składników pokarmowych została wyliczona dla 10 t słomy, 30 t obornika i 30 tysięcy litrów gnojowicy
Średnie wykorzystanie składników w roku zastosowania Składniki pokarmowe Substancja organiczna N P 2 O 5 K 2 O Mg % kg % kg % kg % kg *Słoma zbóż 25 12 20 6 50 80 40 6 *Słoma kukurydziana *Słoma rzepakowa 25 26 20 8 50 100 40 8 30 36 20 12 50 150 40 16 Obornik 35 53 30 27 60 126 40 18 Gnojowica 70 88 30 18 60 74 40 7 * przy założeniu, że słoma była dobrze rozdrobniona i zastosowano azot przed jej przyoraniem
Zawartość podstawowych składników mineralnych Składniki pokarmowe kg/t lub m 3 Sucha masa % N P 2 O 5 K 2 O S MgO Obornik bydlęcy 20-25 4-6 3-4 6-7 0,3-0,6 1-2 Obornik świński 20-25 6-7 7-8 5-6 0,5-0,8 2-3 Obornik drobiowy (świeży) Obornik drobiowy (suchy) 18-25 10-15 6-9 6-7 1-1,5 1,5-2,5 45-55 20-25 15-20 12-14 2-3 4-6 Gnojowica bydlęca 6-10 3-5 1,5-2,5 3,9-6,5 0,3-0,5 0,6-1,0 Gnojowica świńska 3-9 2-8 1,7-5,0 1,7-5,0 0,3-0,7 0,5-1,5
Bilans składników pokarmowych w zmianowaniu
Elementy bilansu potasem zmianowanie : (B) rzepak ozimy pszenica ozima kukurydza jęczmień jary wariant 2. słoma zbóż zebrana z pól Fosfor, P 2 O 5 Składniki pokarmowe Potas, K 2 O Straty Dopływ Straty Dopływ Zmianowanie, suma 336 36 775 360 Rzepak ozimy 3,5 t/ha Nasiona Słoma Pszenica 7,0 t/ha Ziarno Słoma Kukurydza 10,0 t/ha Ziarno Słoma Jęczmień 5,0 t/ ha Ziarno Słoma 55 24 60 30 70 42 45 10 21 35 200 Saldo bilansowe - 300-415 Potrzeby nawozowe 300 415 1 średni poziom zasobności gleby w przyswajalny potas; 2 plony organu użytkowego; - - - 15 - - 35 120 50 200 25 110-180 - - - 180 - -
Elementy bilansu potasem Bilans P i K zmianowanie : (B) rzepak ozimy pszenica ozima kukurydza jęczmień jary wariant 1. słoma przyorana Fosfor, P 2 O 5 Składniki pokarmowe Potas, K 2 O Straty Dopływ Straty Dopływ Zmianowanie, suma 336 53 775 567 Rzepak ozimy 3,5 t/ha Nasiona Słoma Pszenica 7,0 t/ha Ziarno Słoma Kukurydza 10,0 t/ha Ziarno Słoma Jęczmień 5,0 t/ ha Ziarno Słoma 70 42 55 24 60 30 45 10 21 35 200 Saldo bilansowe - 283-208 Potrzeby nawozowe 283 208 1 średni poziom zasobności gleby w przyswajalny potas; 2 plony organu użytkowego; - 12-15 - 5 35 120 50 200 25 110-180 - 108-180 - 99
Dopływ składników z atmosfery siarka
Siarka z opadu atmosferycznego, kg ha-1
Uproszczony model źródeł i procesów przemian siarki w glebach uprawnych atmosfera SO 2 3 nawozy SO 2-4 S 0 2 H 2 S SO 4 2- źródła procesy; przemiany resztki roślinne nawozy naturalne nawozy organiczne 1 4 1 SO 4 2-7 SO 4 2-8 3 S 0 6 2 H 2 S 6 5 siarczki: FeS 2, FeS siarczany koloidy glebowe 9 związki organiczne S warunki tlenowe warunki beztlenowe gleba Grzebisz 2009
Niedobór S pszenica ozima
Niedobory siarki 2011
Wybór nawozu, techniki i terminu jego zastosowania Zależnie od sytuacji..
Zadania agrotechniczne w zakresie nawożenia - jesień Wapnowanie Nawożenie P, K Nawożenie N? Nawożenie Mg? Nawożenie B, Mn, Mo, Cu, Zn inne? Nawożenie S?
Zadania agrotechniczne w zakresie nawożenia - wiosna Wapnowanie?? Nawożenie N Nawożenie S Nawożenie Mg, K Nawożenie mikroelementami Nawożenie fosforem??
Technika stosowania nawozów 1. Rzutowy. 2. Zlokalizowany. 3. Dolistny.
Fazy krytyczne Dynamika akumulacji i fizjologia plonowania
t /ha Dynamika wzrostu i struktura rośliny rzepaku ozimego w okresie wegetacji 14 12 10 Nasiona B Nasiona A Łuszczyna B 8 6 4 Łuszczyna A Pędy B Pędy Liście 2 0 21-03 31-03 10-04 20-04 30-04 10-05 20-05 30-05 9-06 19-06 29-06 dni-miesiące
akumulacja, kg ha-1 Dynamika akumulacji makroskładników przez rzepak ozimy, plon = 3,75 t ha -1 300 250 BBCH 30 51 62 69 79 89 K N 200 150 100 50 Ca N P K Ca 0 21 46 66 88 119 132 dni od początku wiosennego ruszenia wegetacji Mg
Fazy rozwojowe zbóż Fazy krytyczne 2) 1) Winter wheat Redukcja pięterek
Pobranie azotu a plon pszenicy ozimej BBCH 30 BBCH 32/37 BBCH 65 BBCH 85 dt/ha kg N/ha % kg N/ha % kg N/ha % kg N/ha % 60 30-40 20 70-100 50 130-140 75 180 100 75 30-50 20 100-120 50 150-160 70 220 100 90 50-60 20 130-140 50 190-200 70 280 100 Hanse Agro
Dziękuję bardzo za uwagę!!!