Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Tema 5: Kvælstof (N)

Hovedpointer

  • Kvælstof er det mest udbyttebegrænsende næringsstof i økologisk planteavl.

  • N-fikserende helårsgrøngødninger og efterafgrøder kan bidrage med store N-mængder til jorden. Det opsamlede N kan dog tabes igen, hvis markerne er uden effektivt plantedække i vinterhalvåret.
  • N-udvaskningen fra lerjorde er væsentlig mindre end fra sandjorde. Det skyldes, at lerjordene har en større vandholdende evne, og at afgrøder på lerjorde kan udvikle dybere rodnet og dermed optage mere N end på sandjorde.

Frigivelse af N gennem jordbearbejdning 
Når jorden bearbejdes, kan der frilægges organisk stof, som har ligget skjult i mikroskopiske hulrum i jordpartiklerne og derfor beskyttet mod mikrobiel nedbrydning. Hvor hurtigt mikroorganismerne omsætter det organiske stof og frigør mineralsk N, er afhængig af C/N-forholdet i det ikke omsatte plantemateriale, af jordtemperaturen og af adgangen til ilt.  


N-former og balancer


N findes i mange former 
  • Frit kvælstof (N2): Optages kun af N-fikserende bakterier, der omdanner N2 til ammonium-N. Med 78% N2-indhold i atmosfæren har vi en ubegrænset N-ressource. Konventionelle N-gødninger er også produceret fra Nunder høj temperatur og stort tryk.  
  • Organisk bundet N: Stammer fra input af organisk stof indlejret gennem tiden. Jo friskere organisk stof og jo lavere C/N-forhold des større N-mængde kan der frigives gennem mikroorganismernes aktivitet. 
  • Ammonium-N (NH4+): Det organisk bundne N kan omsættes af mikroorganismer til NH4+ som er plantetilgængeligt. 
  • Nitrat-N (NO3-): Ammonium-N nitrificeres hurtigt til NO3- i jorden, hvis bakterierne ikke mangler ilt. NO3- findes opløst i jordvandet og optages let af planterne, men udvaskes også let. 
  • Lattergas (N2O): Dannes når der er letomsætteligt N-holdigt organisk stof i jorden kombineret med iltfattige lommer.
    → Se mere under tema 18.
  • Ammoniak (NH3): Fordamper fra husdyrgødning ved opbevaring og udbringning. Stort tab fra frie overflader og ved højt pH. I jord bindes NH3 hurtigt til jordpartiklerne som NH4+, der ikke fordamper.
    → Se mere under tema 10. 

Eksempel på N-balancer i to forskellige dyrkningssystemer (1)

a)Kløvergræsset høstet for produktion af afgasset ”gylle”.


N-udvaskning og fastholdelse af N


  N-udvaskning afhænger mest af markernes behandling om efteråret (2) 

  • Som gennemsnit af 3 lokaliteter og 3 rotationer var N-udvaskningen 20 kg/ha, når der indgik efterafgrøder og 55 kg/ha, når jorden blev holdt sort i efteråret i forbindelse med mekanisk bekæmpelse af rodukrudt.

  • Et dække af ukrudt/spildkorn kunne næsten halvere N-udvaskningen i forhold til den stubharvede jord, og det var mere effektivt end vintersæd.
  • Udvaskningen steg med stigende antal stubharvninger om efteråret. Ved at gå fra 1 til 4 stubharvninger steg N-udvaskningen med 8-17 kg/ha.
  • Hvor jorden var dækket af vintersæd i efteråret, var N-udvaskningen 5 kg/ha større, når vintersæden indgik i sædskifte med efterafgrøder i forhold til sædskifte uden efterafgrøder. Det skyldtes vintersædens lille N-optagelse i efteråret kombineret med den generelt højere jordfrugtbarhed i efterafgrødesystemet    

Størst N-udvaskning på grovsandet jord med ringe roddybde (2,3)
De største N-tab efter korn og bælgsæd fandt sted allerede i efteråret på Jyndevad, på et tidspunkt hvor eftergrødernes kapacitet for N-optagelse endnu ikke var nået. Her vil undersåning af efterafgrøder i foråret have en fordel frem for såning efter høst, hvor efterafgrøden først skal etablere sig. På Foulum var tabene størst omkring vinter og på Flakkebjerg størst i det tidlige forår.

Efterafgrøden skal være veludviklet for bedst effekt (4,5)
På Foulum skulle biomassen af efterafgrøden opnå en tørstofvægt på over 1-2 ton/ha for at reducere N-udvaskningen til et stabilt lavt niveau.

Lav N-udvaskning med kløver i efterafgrøden (4,5,6)
Målinger har vist, at efterafgrøder med iblandet kløver reducerede N-udvaskningen til samme niveau som ikke-fikserende efterafgrøder.                                                                             

Efterafgrøde i vårsæd var lige så effektivt som kløvergræs (5)



Data er gns. af tre år fra 5. rotation på Foulum. N-udvaskningen blev målt fra oktober til april. Efterafgrøden var en blanding af alm. rajgræs, cikorie, hvidkløver og rødkløver undersået forår.

  • Mest effektiv var kløvergræsset, når der blev høstet slæt.
  • Efterafgrøderne efter hestebønne var ikke så effektive som efter vårsæden. Det skyldes mere afledt N fra hestebønnerne koblet med en senere høst, som hæmmede efterafgrødernes vækst.

Meget N at holde på efter bælgsæd (7)

Figuren viser N i høstede frø/kerner samt i den overjordiske biomasse, der efterlades i marken efter høst. Gns. af lokaliteter og behandlinger fra 1997-2019. 

  • Der blev efterladt en stor N-mængde efter hestebønner og lupin.
  • I de bedste afgrøder var N-indholdet i de totale overjordiske biomasser dobbelt så højt som vist i figuren.

Tal på N-fiksering 


Knoldbakterier (Rhizobium) omdanner luftens kvælstof (N2) til ammoniak (NH3), som bælgplanten kan optage. I bytte får knoldbakterierne energi leveret fra bælgplantens fotosyntese.   

 Efterafgrøder på Aarslev (JB5) (8)

 Efterafgrøde på Foulum (9)

I et et-årigt forsøg på Foulum (JB4) udgjorde fikseret N i top af rødkløver 86 kg/ha plus 35 kg/ha i rødder. Rødkløveren var undersået i vårbyg om foråret. Tilnærmelsesvis samme N-fiksering blev målt i en blanding af rødkløver/rajgræs, mens fikseringen i vintervikke, sået efter høst, kun nåede op på i alt 78 kg/ha. 

 To-årige kløvergræsmarker på Foulum (JB4) (10)

Helårsgrøngødning fikserer omtrent dobbelt så meget som bælgsæd (11)



N-fiksering målt i 3. rotation
Grøngødningen bestod af alm. rajgræs, hvidkløver og rødkløver. 

  • Kløvergræs-grøngødningen fikserede i gennemsnit 300 kg N/ha på Jyndevad og Foulum.
  • I sædskiftet uden grøngødning var den N-fikserende hovedafgrøde ært/byg i et år og hestebønne i de efterfølgende tre år. Som gennemsnit var N-fikseringen 40-50% lavere end i helårs-grøngødningen.
  • Årsagen til lavere fiksering på Flakkebjerg er en lav nedbørsmængde.

N-fiksering                                   

Mangelfuld forekomst og/eller aktivitet af rodknolde kan have flere årsager

  • Højt N-indhold i jorden betyder, at bælgplanter optager N fra jorden i stedet for at udnytte N-fikseringen. Det sparer energi.
  • Aktiviteten af knoldbakterierne hæmmes ved lavt reaktionstal (Rt) og/eller lavt fosfortal (Pt) i jorden. Mangel på andre næringsstoffer kan forekomme, men det er sjældent.
  • Generelt har temperatur og vandindhold i jorden stor betydning for størrelsen af N-fikseringen. Derfor kan der være store forskelle mellem årene.
  • Nogle arter af rhizobium findes ikke i tilstrækkelig grad i jorden, hvorfor f.eks. lucernefrø skal podes forud for såning.                                                             

N-fikseringen er forsinket, så nye bælgplanter må optage start-N fra jorden

  • Knoldbakterierne skal først inficere bælgplantens rødder, og herefter går der 10-21 dage før de nyetablerede rodknolde leverer overskud i N-regnskabet.
  • Indtil da må den nyetablerede bælgplante dække sit behov for N og andre næringsstoffer fra ”madpakken” i frøet og fra jorden.
  • De nyetablerede bælgplanters vækst kan derfor være hæmmet, hvis der forud er nedpløjet store mængder halm, f.eks. efter gulerødder (se foto nedenfor).
  • Normalt vil der ikke være merudbytter for N-tilførsel ved såning af bælgplanter, når pløjelaget indeholder mere end 20 kg N/ha (12).

Lupiner sået efter halmdækkede gulerødder. Udbyttet blev dog godt uden ekstra N-tilførsel. Foto: Sven Hermansen                                                                                                                       

Tjek af rodknolde er bedst lige før blomstring
Her er N-fikseringer nemlig størst. Et årligt tjek kan give et indtryk af, hvor effektivt rhizobium bakterierne arbejder. Rodknolde er meget forskellige i form og størrelse. Når en rodknold skæres igennem, vil en rødlig farve vise, at knolden indeholder leghæmoglobin, og dermed er aktiv. En enkelt rodknold indeholder flere tusinde arbejdende rhizobium-bakterier.

Rodknolde fra hestebønner. Th. er to knolde skåret igennem. Foto: Karen Søegaard

Rodknolde fra lupin. Th. er de skåret igennem. Foto: Karen Søegaard


Jørgen Eriksen uddyber:


Forfattere:

Margrethe Askegaard

Sven Hermansen

Claus Østergaard


Alle resultater, som er knyttet til det langvarige sædskifteforsøg, er markeret med 


Andre forskningsresultater og forsøg er markeret med