Optimized nitrogen fertilization of starch potatoes : analysis of guidelines when measuring petiole nitrate concentration

Denna studie bygger på en litteraturstudie och ett fältförsök. Vi har undersökt vilken som är den ekonomiskt optimala kvävegödslingen i stärkelsepotatis. Eftersom potatisens kväveupptag varierar mellan sorter, odlingsplatser och år så har vi också undersökt möjligheter att mäta upptaget för att anpassa gödslingen. Syftet med studien var att hitta lämpliga riktvärden för nitrathalten i bladskaft hos stärkelsepotatis vid olika tidpunkter under odlingssäsongen. Dessa riktvärden kan sedan användas som referens vid snabbmätning av potatisens kvävestatus, både för att se kompletteringsgödslingsbehov och för att korrigera gödslingsstrategin över tid. Målet var att finna mätbara och tillämpbara riktvärden så att precisionen i gödslingen kan ökas, kväveläckaget minskas och odlingsekonomin förbättras. Vi har analyserat data från ett kvävegödslingsförsök i Skåne från år 2012 med sex kvävenivåer (50, 100, 150, 200, 250 och 300 kg N/ha) och tre stärkelsepotatissorter (Kuras, Novano och Stayer). Nitrathalten i bladskaften har mätts fyra gånger under säsongen och dessa värden har analyserats för att finna optimala nivåer. I potatisplantan är kvävet viktigt för cellernas funktion, näringstransport och tillväxt. Får potatisen brist på kväve någon gång under säsongen så tar den inte igen det och den potentiella skörden sjunker kraftigt. Kvävet tas upp som joner genom rötternas vattenupptag och nitratjoner står för huvudupptaget. Potatisens kväveupptagningsförmåga är relativt låg i jämförelse med andra vanliga jordbruksgrödor och nitratjoner är lättrörliga i marken. Detta tillsammans med lätta jordar och bevattning leder till att potatisodling riskerar att orsaka kväveläckage. Både för litet och för stort kväveupptag påverkar skörden och dess kvalitet negativt och därmed också odlarens förtjänst. Helst ska tillgången ligga precis i nivå med behovet under hela växtsäsongen. Ett sätt att uppnå detta är att dela givan och styra andragivan efter plantans kvävestatus. Potatisblastens kvävekoncentration är högst tidigt och avtar sedan under hela växtsäsongen för att plana ut på slutet. I bladskaftens växtsaft förändras nitrathalten snabbast och tydligast. Bladskaftens nitrathalt är den bästa indikatorn på plantans kväveupptag och därmed mest lämpad att analysera. Det finns dessutom lättanvänd utrustning för att göra detta i fält som gör detta till en tillämpbar metod i större skala. Den ekonomiskt optimala kvävegivan är när det sista kilot kväve betalas av den merskörd det ger. Man måste därför ta hänsyn till aktuella priser. Vi fann att den ekonomiskt optimala kvävegivan ligger runt 150 kg N/ha (Kuras 153 kg N/ha och Stayer 148 kg N/ha i försöket) där 75 % ges vid sättning. Det finns tydliga skillnader mellan sorter, sorten Novano reagerade till exempel helt olikt de andra sorterna i försöket. Den optimala nitrathalten i bladskaften förändras under säsongen och följde i detta försök en kurva som redovisas i resultatet. Ur studiens resultat kan också utläsas att man inte behöver ta hänsyn till kväveprisets nivå eftersom den är så låg i förhållande till skördeintäkten och andra kostnader i odlingen. Vi kom också fram till att stärkelsehalten inte i detta försök påverkades negativt av ökad kvävetillgång. Vi tror att man med hjälp av snabbanalys av bladskaftens nitrathalt kan optimera sin kvävegödsling vid olika förhållanden och att detta är både lönsamt och ligger rätt i tiden.This study is based on a literature review and a field experiment. We have examined the economic optimum nitrogen fertilization rate for starch potatoes. Because of the differences in nitrogen uptake between different potato cultivars, locations and years, we have also studied the opportunities to measure the nitrogen uptake to optimize fertilization. The purpose of the study was to find petiole sap nitrate concentration guidelines for starch potatoes at different times during the growing season. These guidelines can be used as a reference for quick tests; to determinate the potato crops nitrogen status, to find out if complementary nitrogen is needed, to improve the fertilization strategy and management, to improve the nitrogen use efficiency, to decrease nitrogen losses to the environment and to increase the profit for the grower. We have analysed data from one nitrogen fertilization experiment in southern Sweden during 2012. In the experiment, six nitrate fertilization rates (50, 100, 150, 200, 250 and 300 kg N/ha) and three starch potato cultivars (Kuras, Novano and Stayer) were tried in a two-factor split-plot design. Petioles were analyzed for nitrate nitrogen concentration at four times (about 28, 40, 54 and 76 days after emergence) during the growing season. These petiole sap nitrate concentrations have been analyzed to find how the optimal levels vary with the crops maturity. Nitrogen is vital in the potato plant for the function of the cells, the nutrient transportation and the growth. If the potato plant suffers from a nitrogen deficiency at any time during the growing season, it will not fully recover and the potential yield will not be reached. Lack of nitrogen is worse the earlier it appears and especially bad during tuber initiation. Since the nitrogen is taken up as ions together with water through the roots, water supply is also important for nitrogen uptake. Nitrate nitrogen is for potatoes the most important source of nitrogen and nitrate ions moves easily with soil water. Because of its relatively small root volume, the potato plant also has a relatively low ability to take up nitrogen compared to other common crops. These things, together with sandy soils and irrigation, increase the risk of potato cultivation causing nitrogen leaking. Neither too big nor too small nitrogen uptake is good for the yield or its quality, and will cause less benefit for the grower. When it is optimal conditions the nitrogen supply just meets the plant nitrogen need throughout the whole growing season. One way to get closer to this is to split the nitrogen fertilization into two occasions and control supplemental fertilization rate after the plant nitrogen status. Potato plant nitrogen concentration is high early to decline throughout the growing season and even out on a constant low level after growing. The petiole sap nitrogen concentration changes both the most and most rapidly in the plant, making it the best indicator for plant nitrogen uptake. Petiole sap nitrogen concentration is fairly easy to analyze and it can be done with an in-field tester for quick results. This makes it applicable for big scale use. The economic optimum nitrogen fertilization rate is when the last unit of additional nitrogen is worth equal with the increase of yield it causes, which means that the economic optimum rate depends on the prices of nitrogen and potatoes. We found the economic optimum nitrogen fertilizer rate to be around 150 kg N/ha (Kuras 153 kg N/ha and Stayer 148 kg N/ha in this experiment) with 75 % applied at planting. There are obvious differences between cultivars; Novano for example reacted very different on more nitrogen than the others. The optimum petiole sap nitrate concentration changed with advanced maturity during the growing season, in this experiment as shown in our result. Our results also show that the price of nitrogen does not affect the total growing result very much, which means that one do not have to take it into account. It is too small compared to other costs and the harvested potato price. The result also shows that the starch content was not significantly affected by increased nitrogen fertilization in this experiment, unlike what others have found. We believe in quick tests for analyzing petioles for nitrate concentration as a useful tool to optimize ones nitrogen management in potato cultivation. It will give a good picture of the plants nitrogen status under different conditions, compared to standardized fertilization rates. It has the opportunity to be profitable, both for the growers and their surrounding environment

Fokusprojekt Lågriskmedel i växtskyddet

Fokusgruppens syfte har varit att definiera kunskapsluckor avseende den praktiska användningen och implementeringen av alternativa medel med låg risk för bekämpning av skadegörare och sjukdomar inom jordbruk, trädgårdsodling och skogsbruk. Vi har utgått från en bred definition av medel med låg risk, som har omfattat både allmänkemikalier och växtskyddsmedel med låg risk (enligt gällande EU-lagstiftning). Trots att det idag finns ett ökat behov av alternativa verktyg inom växtskyddet och politiska mål om minimerad användning av kemiska medel, så är användningen av alternativa bekämpningsmedel i fältodlade grödor mycket begränsad. • En viktig faktor som styr och begränsar tillgängligheten av alternativa medel är EU-lagstiftningen för godkännande av dessa medel. För att kunna registrera ett medel behövs en investering från det företag som ansöker om godkännande, vilket kan vara en anledning till att medel inte blir tillgängliga på marknaden. En annan lagteknisk begränsning är ogynnsamma skatteregler för dessa medel. • Från ett användarperspektiv är bristande kunskap om hur effektiva dessa medel är, hur man bäst applicerar dem samt hur de kan integreras i befintliga växtskyddsstrategier en bidragande orsak till att de inte används fullt ut. • Rådgivningen pekar också på en otydlighet om vilka medel som får användas speciellt i ekologisk produktion och att användningen missgynnas av höga priser i kombination med en osäkerhet om hur effektiva dessa medel är. • I Jordbruksverkets rapport ”Hinder för ökad användning av alternativa bekämpningsmedel” (SJV, Rapport 2019:3), som medlemmar av fokusgruppen har varit med att skriva, är ett av förslagen en utökad rådgivningsverksamhet. Detta eftersom informationsinsatser och aktiv rådgivning kan påverka hur snabbt odlare accepterar och börjar använda ett växtskyddsmedel, speciellt om det har nya egenskaper (och en ny verkningsmekanism). Forskning visar att en ny åtgärd/metod inte bara ska Sammanfattning och slutsatser 5 passa in i befintliga verksamheter utan också passa med attityd och värderingar hos användaren. • Från ett forskningsperspektiv kan vi se ett klart behov av tillämpningsnära forskning framför allt för att få en ökad kunskap om hur alternativa bekämpningsmedel kan integreras i befintliga växtskyddsstrategier. En utmaning är den begränsade mängd forskningsmedel som finns att söka för denna typ av forskning. • Forskningen är ofta väldigt uppdelad mellan agrikultur, hortikultur och skogsbruk. Här skulle man kunna dra nytta av kunskap inom respektive system eftersom vissa aspekter är generella mellan olika system, åtminstone för vissa grödor/träd. • Från ett internationellt perspektiv kan vi se vinster med ett bättre samarbete med närliggande länder, tex Plant Biologicals Network (PBN) som koordineras från Danmark, men även engagemang inom det vidare EUperspektivet (bla lagar). • Ytterligare en slutsats från fokusgruppens arbete är att växtskyddsforskningen på SLU behöver samordnas bättre, tex genom att knyta samman de kompetenscentrum som finns idag – CBC och CKB – med nya strukturer som skulle kunna fokusera på i) analys av växtskadegörare och ii) lågrisk-metoder och hur dessa kan spela en roll i integrerat växtskydd (IPM). • ygarbeta tillsammans för att få till en bra samverkan och kunskapsutbyte