Sadetuksen vaikutus kevätvehnän typenkäytöntehokkuuteen

Abstract

Water deficiency limits the growth of cereals and the utilization of nutrients worldwide. In Finland, the problem is lack of rain during vegetative growth in the spring. At that time plants are most sensitive to stresses. Irrigation in spring could improve yields and the utilization of nutrients in cereals. The aim of this study was to investigate whether spring irrigation affects the nitrogen use of spring wheat (Triticum aestivum L. emend Thell ’Amaretto') and what are the possible effective mechanisms. Study was conducted in the greenhouse as a completely randomized split-plot experiment where the main plot was irrigation (0 or 32 mm) and the sub-plot was nitrogen fertilization (0 and 150 kg/ha). The rate of photosynthesis, leaf area index (LAI), stomatal conductance, leaf temperature and SPAD value were measured from the crop. At flowering stage leaf area was measured and the numbers of fertile and sterile flowers were counted and plant nitrogen content was analysed. At maturity stage the yield components and nitrogen content of the grains were determined. The components of nitrogen use of wheat was investigated by calculating nitrogen use efficiency (NUE), uptake efficiency (UPE), utilization efficiency (UTE), agronomic efficiency (AE), grain accumulation efficiency (GAE), internal efficiency (IE), nitrogen harvest index (NHI) as well as nitrogen fertilizer partial factor productivity (PFP) and nitrogen fertilizer recovery (FNR). Biomass production efficiency (BPE) and harvest index (HI) were also calculated. Irrigation increased NUE, UPE and UTE. The NUE of irrigated wheat was 35 whereas the NUE was 25 without irrigation. The increase of NUE due to irrigation was explained for the most part by UTE which was 40 with irrigation and 35 without irrigation. Irrigation increased also the uptake of nitrogen by approximately 20 kg/ha. Additionally, FNR was 60 % and 40 % with and without irrigation, respectively. However, phytomass increased more than nitrogen uptake as a consequence of the irrigation and vegetative mass increased more than grain mass. Furthermore, it was observed that both the photosynthesis and the stomatal conductance became more effective and LAI was higher as a consequence of the irrigation. In conclusion, NUE of wheat can be increased by irrigation. One explanation for this could be that irrigation intensifies netphotosynthesis and stomatal conductivity.Vedenpuute rajoittaa viljojen kasvua ja ravinteiden hyödyntämistä maailmanlaajuisesti. Suomessa ongelmana on sateiden vähyys orasvaiheessa keväällä, jolloin kasvi on herkimmillään stresseille sadonmuodostuksen kannalta. Keväisellä sadetuksella voitaisiin mahdollisesti parantaa viljojen ravinteiden hyödyntämistä sekä satoa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää vaikuttaako keväinen sadetus kevätvehnäkasvuston (Triticum aestivum L. emend Thell ’Amaretto') typen käyttöön ja mihin vaikutus perustuu. Tutkimus toteutettiin kasvihuoneessa täydellisesti satunnaistettuna osaruutukokeena, jossa päätekijä oli sadetus (0 tai 32 mm) ja osatekijä typpilannoitus (0 tai 150 kg/ha). Kasvustosta mitattiin fotosynteesi, lehtialaindeksi (LAI), ilmarakojen johtavuus, lehden lämpötila ja SPAD-arvo. Kukintavaiheessa mitattiin lehtiala ja laskettiin fertiilien ja steriilien kukkien lukumäärä sekä määritettiin kasvin typpipitoisuus. Tuleentuneesta kasvustosta määritettiin satokomponentit ja jyvien valkuaispitoisuus. Kasvuston typen käyttöä tutkittiin jakamalla se typen käyttöön vaikuttaviin laskennallisiin komponentteihin typenkäytöntehokkuus (NUE), otontehokkuus (UPE), hyödyntämisen tehokkuus (UTE), agronominen tehokkuus (AE), kertyminen jyviin (GAE), sisäinen tehokkuus (IE), satoindeksi (NHI) sekä typpilannoitteen käytön tehokkuus (PFP) ja lannoitetypen hyödynnys (FNR). Näiden lisäksi laskettiin myös biomassantuotannontehokkuus (BPE) ja satoindeksi (HI). Sadetus lisäsi vehnän NUE:ta, UPE:ta ja UTE:ta. Sadetetun kasvuston NUE oli 35, kun ilman sadetutusta NUE oli vain 25. NUE:n lisääntymistä sadetuksen seurauksena selitti eniten UTE, joka oli sadetetussa kasvustossa 40 ja sadettamattomassa 33. Sadetus lisäsi myös kasvuston typen ottoa noin 20 kg/ha. Lisäksi FNR oli sadetetuissa kasvustoissa 60 %, kun se sadettamattomissa oli 40 %. Fytomassa runsastui sadetuksen seurauksena kuitenkin suhteessa enemmän kuin typen otto. Toisaalta vegetatiivinen massa runsastui enemmän kuin jyvämassa. Lisäksi havaittiin, että sekä fotosynteesi että ilmarakojen johtavuus tehostuivat sekä LAI oli suurempi sadetuksen seurauksena. Vehnän NUE:ta voidaan lisätä sadettamalla kasvustoa. Sadetuksen nettofotosynteesiä ja ilmarakojen johtavuutta tehostava vaikutus saattaa olla yksi vehnän typen käyttöä parantava tekijä