Nye afgrøder i økologisk produktion større mangfoldighed for mindre sårbarhed og højere udbytter?

Transkript

1 Nye afgrøder i økologisk produktion større mangfoldighed for mindre sårbarhed og højere udbytter? Erik Steen Jensen Dyrkningssystemers økologi SLU Alnarp, Sverige Plantekongres 2019, Herning Indhold Faktorer som driver udviklingen af fremtidens økologiske dyrkningssystemer Økologisk intensivering højere udbytter Diversificering af dyrkningssystemet Afgrøder for større mangfoldighed i dyrkningssystemet Samdyrkning af bælgsæd og korn Efterafgrøder Flerårige kornarter Konklusioner 1

2 Faktorer som driver udvikling af fremtidens økologiske dyrkningssystemer Mindre sårbarhed for klimaforandringer Reducerede klima- og miljøpåvirkninger Mindre tilførsel af NYT N og P = bedre recirkulering Kontinuerlig bæredygtig udvikling af jordbrugssystemet Øget fokus på interessant plante-protein til fødevarer og mindre husdyrhold? Økologisk intensivering - højere udbytter? Økologisk intensivering (SLU perspektiv) Større udbytte fra samme areal med reducerede negative miljøeffekter Anvendelse af principper fra videnskaben økologi og økosystem tjenester Agroøkologiske dyrkningsmetoder og multifunktionalitet Udvikling af diversitet i dyrkningsystemet på flere niveauer (sædskifte, samdyrkning, efterafgrøder) Landmand-forsker samarbejde for udvikling af bæredygtige dyrkningssystemer Cassman KG 1999 Ecological intensification of cereal production systems: Yield potential, soil quality and precision agriculture. PNAS 96, Niggli, U Vision for an Organic Food and Farming Research Agenda to 2025, TPOrganics. 2

3 Diversificering et agroøkologisk princip Dyrkningssystem AØ dyrkningsmetoder Planlagt diversitet Fremmer Dyrkningssystem funktion (e.g. produktion, regulering af skadedyr og næringsstofkredsløb) Biodiversitet i de omgivende økosystemer Skaber betingelser som fremmer Tilknyttet biodiversity Fremmer Vandermeer, J et al 1998 Global change and multi species agroecosystems: Concepts and issues. Agric. Ecosys. Envir. 67, Diversifiering i tid = sædskifte Potentielle tjenester opnået via design af sædskiftet: Regulering af sygdomme, skadegørere og ukrudt Vedligeholdelse/forbedring af jordens frugtbarhed Forbedret jordstruktur og forebyggelse af erosion Fordeling af markarbejdet Reduktion af næringsstoftab N 2 fixation og mobilisering næringsstoffer Større biodiversitet Udbyttestabilisering 3

4 Diversifiering i rum Sortsblandinger Bælglante-græsblandinger Samdyrkning af enårige arter Skovlandbrug Blandinger af arter i efterafgrøder Markernes udformning og størrelse Læbælter og bufferstriber Samdyrkning planlagt afgrødediversitet i rum samtidig dyrkning af flere arter på samme mark, i det mindste i en del af vækstsæsonen 4

5 Fordele ved samdyrkning Et højere udbytte end de respektive renbestande Udnytter lys, vand og næringsstoffer bedre end renbestande Reducerer behovet for indsatsfaktorer: energi, gødning og pesticider Tilfører biologisk fikseret N til systemet med bælgplanter Kan gøre afgrøden mere modstandsdygtig overfor skadedyr og sygdomme Reducerer lejesæd og ukrudt sammenlignet med bælgsæd i renbestand Øger dyrkningssikkerhed via kompensation Øger biodiversiteten i landskabet Reducerer nettomineralseringen af N om efteråret of N- udvaskning sammenlignet med bælgsæd i renbestand Øger proteinkvaliteten af korn ved samdyrkning med bælgsæd Hvordan bestemmer man udbytteeffekten af samdyrkning? + =? 10 5

6 The Land Equivalent Ratio (LER) LER AB = U AB U AA + U BA U BB LER > 1: Fordel ved samdyrkning LER < 1: Fordel ved renbestande Samdyrkning ært( )-byg( ) i europæisk økologisk forsøg Renbestand P100 B100 Række samdyrkning P100B50 P50B50 90 pl. m pl. m pl. m pl. m -2 6

7 Udbytte af byg-ært samdyrkning i økologiske systemer i 5 europæiske lande. Gnms 3 år 400 g/m2= 4 t/ha 400 Kerneudbytte Grain yield (tørstof) (g DM m g/m2-2 ) DK GE P100 B100 P100B50 P50B50 UK IT P100 B100 P100B50 P50B50 Cropping FR Mean P100 B100 P100B50 P50B50 Pea Barley LER på søjler Jensen, E. S. et al Intercropping of cereals and grain legumes for increased production, weed control, improved product quality and prevention of N-losses in European organic farming systems. Final report EU-project INTERCROP, QLK5-CT Samdyrkning af bælgsæd og korn i europæisk økologiske landbrug (DK og France) Bedoussac, L. et al Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cerealgrain legume intercrops in organic farming. A review. Agronomy for Sustainable Development 35(3),

8 Udbyttevariation samdyrkning renbestand 54 exp. Korn- Korn Bælgsæd bælgsæd renbestand renbestand samdyrket Raseduzzaman and Jensen Eur. J. Agron Skåne Havre Ært Havre-ært samdyrket Foto: Raj Chongtham, SLU 8

9 N transfer fra bælgplante til korn? 0.5-1% of pea N transferred 2-6 % of barley N derived from N rhizodeposition. Direct 15 N labelling Jensen, 1996a 15 N enrichment barley IC N transfer N enrichment barley SC Jensen, 1996b Komplementær udnyttelse af kvælstofkilder ved samdyrkning af korn og bælgsæd Overjordisk N (kg N/ha) Legume N2 fixation Legume soil N Cereal soil N 0 Cereal SC Grain Legume SC Intercrop Jensen, E.S. and Haugaaard-Nielsen, H Intercropping: crop management for reduced inputs of reactive nitrogen and related GHG emissions? - prospects for a sustainable and climate smart agriculture. The Second Climate Smart Agriculture Global Science Conference UC Davis and World Bank, 22 April 2013 (unpublished) 9

10 Samdyrkning øger proteinkoncentrationen i økologisk dyrket korn Bedoussac, L., Journet, E. P., Hauggaard Nielsen, H., Naudin, C., Corre Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal grain legume intercrops in organic farming. A review. Agronomy for Sustainable Development 35(3), DOI /s Samdyrkning og plantesygdomme Eksempel: Sandy Bladplet loam soil i byg Net bloch incidence* 350 a b b bc b bc bc bc bc P: pea L: lupin F: fababean B: barley 0 B + L + F + P1 + P2 + FP1 + FP2 + LF Renbestand Cropping eller strategy samdyrket * Measured as Area Under Disease progress Curve (AUDPC). Different letters indicate significant (P<0.05) differences using the Kruskal-Wallis test. Hauggaard Nielsen, H., Jørnsgaard, B., Kinane, J., and Jensen, E.S Grain Legume cereal intercropping: The practical application of diversity, competition and facilitation in arable and organic croppiung systems. Renewable Agriculture and Food Systems: 23, LFP1 10

11 Ukrudtsbiomass ved modenhed - samdyrkning sammenlignet med renbestand af bælgsæd Bedoussac, L., Journet, E. P., Hauggaard Nielsen, H., Naudin, C., Corre Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal grain legume intercrops in organic farming. A review. Agronomy for Sustainable Development 35(3), DOI /s Samdyrkning af økologiske linser og korn Skåne ( ) 3-year average ( ) Grain yield / weed biomass, kg/ha average +/- SE (n=12) 6000 LER= Lentil Lentil/oat Oat Weed biomass Oat grain yield Lentil grain yield Georg Carlsson et al. SLU Unpublished 11

12 Udviklings- og forskningsbehov i samdyrkning Forædling og tilgængelighed af sorter egnet til samdyrkning Udvikling af forbedret høstteknologi og sorteringsudstyr Indpasning af samdyrkning i sædskiftet Holdninger og lock-in effekt i fødevaresystemer Betragtes af nogle som gammeldags dyrkningsteknik Grovvarehandlen ikke vant til at håndtere den høstede vare fra samdyrkede afgrøder Darnhofer, I & Strauss, A Organic farming and resilience. EU FP7 project, RETHINK 12

13 Delkonklusioner Bæredygtig/økologisk intensivering via samdyrkning af bælgsæd og korn øger oftest produktionen med mere end 20% og forbedrer udnyttelse af N, Samtidigt har samdyrkning en række andre positive effekter på produktkvalitet og miljø. Forskning og innovation er påkrævet vedr. design af sædskifte, langtidseffekter på jordens C/N dynamik, høstteknik, sortsvalg og drivhusgasemissioner. Innovation via deltagerdrevet forskning med landmænd og andre interessenter er nødvendig for øge integrationen af samdyrkning i bæredygtige fødevaresystemer Multifunktionelle efterafgrøder 13

14 Efterafgrøder kan levere mange tjenester: Reducere jorderosion Øge markens kulstoflagring og forbdre jordstrukturen Øge biodiversiteten (bakterier, insekter, fugle,.) Øge udbyttet af hovedafgrøderne Biomasse til foder eller bioraffinaderi, inkl. biogas og afgasningsrest Sanere for sygdomme Forbedre ukrudtkontrol og reducere behovet for jordbearbejdning Øge input fra biologisk N 2 fiksering Fastholde N i systemet och reducere kvælstofudvaskning Variation i markens total N (0-25 cm) på 10 ha 14

15 Forsøgsdesign ( og ) 2012 Ært Byg Olieræddike Vårvikke OR + VåV - Ingen EA Kløvergræs (undersået) Vinterrug Vintervikke VR + ViV 2013 Vårhvede Vinterrug og vintervikke Vækstanalyse april 2013 (t tørstof/ha) Vinterrug (VR) Vintervik (ViV) VR + ViV 1,4 1,3 1,0 VR 0,4 ViV 1,4 total LER: 1,02 1,1 1,3 0,5 VR 0,9 ViV 1,4 total LER: 1,14 Jensen, E.S Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems.final report.slu EkoForsk Research Program, 25p. 15

16 Kvælstofakkumulering i efterafgrøder kg N/ha i overjordisk biomase Ultimo oktober Primo april Forsøg Ært Ært Ært Byg Byg Byg Ært Ært Ært Byg Byg Byg VåV OR OR+VåV VåV OR OR+VåV ViV VR VR+ViV ViV VR VR+ViV Efterafgrøde N jord N2 fix Forfrugt Jensen, E.S Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems.final reportslu EkoForsk Research Program, 25p. Effekt af efterafgrøde på følgende vårhvede udbytte 2013 (t tørstof/ha ± se) 4,5 Vårhvede kerne (t/ha) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Forfrugt Ært Byg Vikker: +15% OR-VR: 0% Mix: +8% Jensen, E.S Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems.final report. SLU EkoForsk Research Program, 25p. 16

17 Konklusioner Multifunktionelle efterafgrøder ( ) Lavere andel vikker i efterafgrødeblandinger efter ært end efter byg pga af ræddike/vinterrugs bedre konkurrence ved højere rest N efter forfrugt Højeste total N og biomassetørstof i efterafgrøde blandinger Vintervikke øger N2 fiksering når der er mindre mineralsk N efter forfrugt. Vårvikke har ikke kapacitet. Renbestande og blandinger med vikker øger udbyttet af efterfølgende vårhvede med 8-15% og N-akkumulering med 17-22% Jensen, E.S Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems.final report. SLU EkoForsk Research Program, 25p. På vej mod flerårígt korn Forskning i økologisk dyrkning siden 2014 Kernza (Thinopyrum intermedium) Workshop 15 i samarbejde med The Land Agroecology Institute Forum Perennial grains - A good alternative for agroecology? Foto: L.-M. Mårtensson Foto: L.-M. Mårtensson 17

18 Foto: The Land Institute, USA Foto: L.-M. Mårtensson Foto: L.-M. Mårtensson Foto: R. Davidson 18

19 SAFE - SITES AGROECOLOGICAL FIELD EXPERIMENT, BLOCK 1 of 4 En ÅBEN ressource for forskning Kontakt: erik.steen.jensen@slu.se Tak for opmærksomheden Erik.Steen.Jensen@SLU.se AgroecologyDK@gmail.com