Cultivar improvement and environmental variability in yield removed nitrogen of spring cereals and rapeseed in northern growing conditions according to a long-term dataset

Abstract

The balance between applied and harvested nitrogen (yield removed nitrogen, YRN %) is a recognized indicator of the risk of N leaching. In this study we monitored the genetic improvements and environmental variability as well as differences among crop species (spring cereals and rapeseed) in YRN in order to characterize changes that have occurred and environmental constraints associated with reducing N leaching into the environment. MTT long-term multi-location field experiments for spring cereals (Hordeum vulgare L., Avena sativa L. and Triticum aestivum L.), turnip rape (Brassica rapa L.), and oilseed rape (B. napus L.) were conducted in 19882008, covering each crops main production regions. Yield (kg ha-1) was recorded and grain/seed nitrogen content (Ngrain, g kg-1) analyzed. Total yield N (Nyield, kg ha-1) was determined and YRN (%) was calculated as a ratio between applied and harvested N. A mixed model was used to separate genetic and environmental effects. Year and location had marked effects on YRN and Nyield. Average early and/or late season precipitation was often most advantageous for Nyield in cereals, while in dry seasons N uptake is likely restricted and in rainy seasons N leaching is often severe. Elevated temperatures during early and/or late growth phases had more consistent, negative impacts on YRN and/or Nyield for all crops, except oilseed rape. In addition to substantial variability caused by the environment, it was evident that genetic improvements in YRN have taken place. Hence, YRN can be improved by cultivar selection and through favouring crops with high YRN such as oat in crop rotations.;"Sadon mukana poistuneen typen suhde lannoitteena annettuun typpeen (%) on tärkeä ja helposti määritettävä typen käytön mittari. Arvon ollessa 100 annettu typpilannoitus vastaa puintien mukana pellolta poistuneen typen määrää, kun taas mitä pienemmän arvon suhde saa, sitä enemmän typpeä jää peltoon. Tämä hyödyntämätön typpi altistuu pääosin syksyn ja talven aikana huuhtoutumiselle. Typen poistuminen pellolta sadon mukana onkin viljelijälle yhä tärkeämpää niin ympäristön kuin talouden kannalta. Typpi on ""kallis"" tuotantopanos, katsoo sitten hintaa, huuhtoumien aiheuttamia ympäristövaikutuksia tai valmistuksen tuottamia kasvihuonekaasujen päästöjä. Nämä tekijät kannustavat mutta myös velvoittavat valjastamaan typen yhä tehokkaammin kasvien hyötykäyttöön. Arvioimme tässä tutkimuksessa kevätvilja- ja öljykasvilajien, lajikkeiden sekä sääolosuhteiden vaikutuksia sadon mukana poistuneeseen typpeen MTT:n virallisissa lajikekokeissa viimeisen 20 vuoden aikana. Tutkimus tehtiin osana MYTVAS 3 -hanketta, jossa seurataan laajasti maatalouden ympäristötukitoimenpiteiden vaikuttavuutta."Eri kevätviljojen sekä rypsin ja rapsin väliset erot sadon mukana poistuneen typen osuudesta olivat huomattavia. Myös sääolot aiheuttivat suurta vaihtelua kasvuston kykyyn hyödyntää typpeä kasvuun ja ohjata sitä jyviin. MTT:n kokeissa vertailukelpoisilla maalajeilla viljellyn kauran ja ohran sadossa typpeä poistui pellolta enemmän kuin kevätvehnällä. Kauralajikkeiden keskiarvo oli jopa yli sata. Tämä paljasti, että kaura otti annetun typen ohella hanakasti myös maasta vapautuvaa typpeä. Kaura on tätäkin kautta eduksi viljelykierroissa. Tutkittu ohralajikkeisto vei sadossaan keskimäärin 94 prosenttia annetusta typestä, kevätvehnä 82 prosenttia sekä öljykasvit alle 70 prosenttia, rapsi näistä selvästi rypsiä tehokkaammin. Lajikkeella oli kuitenkin suuri vaikutus ja erityisesti nykylajikkeisto päihitti kirkkaasti edeltäjänsä. Parempi satoisuus oli keskeinen nykylajikkeiden paremman sadon mukana poistuneen typen selittäjä, mutta myös valkuaispitoisuudella oli merkitystä erityisesti kauralla ja vehnällä. Tutkimuksemme perusteella vaihtamalla vanhentuneet lajikkeet uusiin, viljelijä voi vähentää kasvustolta käyttämättä jäävää typpeä jopa 20 kilolla annettua sataa typpikiloa kohti. Ajastaan jääneet lajikkeet rasittavatkin tarpeettomasti ympäristöä, mutta kielivät myös lajikkeen kyvyttömyydestä käyttää annettua typpeä sadon rakentamiseen