Optimal styring af vandingen i majs og græs

Transkript

1 Bilag til Grovfoderseminar 2004 Arrangeret af Dansk Landbrugsrådgivning Optimal styring af vandingen i majs og græs Af Erik Sandal, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Planteavl - 1 -

2 Optimal styring af vandingen i majs og græs Forfatter: Konsulent Erik Sandal, Landscentret, Planteavl Optimal vandforsyning Ved optimal vandforsyning forstås, at jorden er så tilpas fugtig, at plantens fordampning svarer til den fordampning, der er fra en tæt kortklippet græsoverflade med fuld vandforsyning (potentiel fordampning). Når jorden tørrer ud kan planten ikke længere opretholde potentiel fordampning, og der sker følgende: Produktionen nedsættes fordi planternes læbeceller lukkes Planten kommer i tørkestress, og forsøger at overleve ved at abortere nogle af de allerede ansatte frø eller søge mod den reproduktive fase. I græs ses sidstnævnte ved at tørkestressede afgrøder danner flere stængler, mens majs reagerer ved kun at sætte få kerner i kolberne. Normalt kan man regne med, at planterne ikke længere kan opretholde potentiel fordampning, når halvdelen af jordens vandindhold er brugt. Vandbalancen Det centrale element i optimal styring af vandingen er den aktuelle vandbalance i jorden. Når jorden om foråret er fyldt op til markkapacitet er vandbalancen nul. Når afgrøderne begynder væksten sker der en fordampning og jorden tømmes langsom for vand. Når der falder nedbør fyldes jorden op igen. Den daglige vandbalance udgøres derfor at forskellen mellem fordampning og nedbør. Ved at holde regnskab med den daglige balance kan man følge med i hvornår underskuddet i marken bliver kritisk (når halvdelen af jordens vandindhold er brugt). Fordampningen afhænger helt af vejret, men varierer normalt mellem 1 og 5 mm pr. dag. (se Balancen kan aldrig være positiv fordi nedbøroverskud drænes væk. Man kan derfor se på vandbalancen et badekar, der tømmes (fordampning) og fyldes op (nedbør eller vanding), men badekarret kan aldrig indeholde mere vand end det er bygget til (jordens vandholdende evne). Den daglige fordampning kan følges via vejrtjenesten på planteinfo ( mens nedbøren bør måles lokalt. Kritisk underskud Som nævnt begynder afgrøderne at lide under tørke når halvdelen af jorden vandindhold er brugt. På grovsandet jord (JB 1) som normalt har et vandindhold på 60 mm svarer det til et underskud på cirka 30 mm, mens det på grov lerblandet sandjord (JB 3) svarer til et underskud på mm. I perioder med høj fordampning (4-5 mm pr. dag) tåler afgrøderne dog mindre udtørring, ligesom afgrøder der er i de mest tørkefølsomme faser (normalt ved blomstring og kernesætning) også tåler mindre underskud. I praksis betyder det at man under sådanne forhold skal vande ved mindre nedbørsunderskud

3 Vanding til markkapacitet Når der vandes bør markerne normalt vandes op til markkapacitet. Det vil sige at man ved et underskud på 35 mm bør tilføre 35 mm + ca. 10 % der kan henregnes som tab som følge af uensartet fordeling med videre. Hvis man vander med for små mængder vil afgrøden hurtigt igen komme i tørkestress. Det betyder at man ikke får optimalt udbytte af vandingen. Dette sker typisk, hvis man kommer for sent i gang med vandingen som figur 2 viser. Bemærk at man i figur 2 trods fem vandinger i det meste af perioden er under det kritiske underskud. I figur 1 hvor vandingen er begyndt rettidigt er man på intet tidspunkt under det kritiske underskud, og afgrøden har her mulighed for at producere optimalt. mm underskud Vanding Aktuelt underskud Maksimalt underskud Figur 1: Rettidig vanding med tilstrækkelige mængder - 3 -

4 mm underskud Vanding Aktuelt underskud Maks underskud Figur 2: For sen vanding med utilstrækkelige mængder Vandingsregnskab Formålet med et vandingsregnskab er at holde øje med vandbalancen i de enkelte marker. På baggrund af vandingsregnskabet træffes der således beslutning om, hvornår de enkelte marker skal vandes. Det er værd at bemærke sig at ingen af markerne på noget tidspunkt bør komme under det kritiske underskud. I praksis betyder det at man skal være færdig med at vande den dag den første mark kommer i kritisk underskud. Hvis man først begynder på dette tidspunkt vil alle andre marker blive vandet for sent. Vandingsregnskab kan føres på mange måder manuelt på papir, på tavler eller elektronisk via planteinfo. Den elektroniske metode som foregår på internettet er langt den bedste, idet man her dagligt automatisk får fordampningstallene og vejrprognoser. Desuden indeholder programmet en vurdering af den aktuelle fordampning i forhold til planternes udvikling. I figur 3 vises skærmbilledet fra vandingsregnskabet på planteinfo. Bemærk at landmanden kan få sin konsulent til at oprette marker med videre på planteinfo, og at det er muligt at indberette nedbør og vandinger til programmet via mobiltelefon

5 Figur 3: Skærmbillede fra Vandregnskab på planteinfo. Vanding af græsmarker Græs anses normalt som en afgrøde, der har stort behov for vanding. I gennemsnit af de gennemførte vandingsforsøg er der opnået merudbytter på godt FE pr. ha ved vandingen. Når græs har et stort vandingsbehov skyldes det dels, at afgrøden har en lang vækstsæson, dels at især kløvergræs har en begrænset roddybde. Dette forhold gør sig især gældende i reguleret storfold. For kløvergræs gælder endvidere at kvælstoffikseringen er afhængig af en vis jordfugt, og at væksten af hvidkløverens udløbere er betinget af at, der hele tiden er fugt til stede så udløberne kan slå rod. Græs der bliver tørkestresset sætter typisk mange stængler, men i modsætning fra andre enårige afgrøder kan græsset efter en lang tørkeperiode atter komme i fuld vækst. Forsøg har således vist at græsset har en evne til at kompensere i senere slæt hvis udbyttet i de første slæt har været begrænset af vandmangel. Se figur

6 Dette kan udnyttes ved vandingsprioriteringen, idet f.eks. slætgræs kan sættes ud af vandingsprioriteringen i perioder, hvor f.eks. korn har et stort behov FE pr. ha slæt 2. Slæt I alt Vandet Uvandet Figur 4. Udbytter af 1. og 2. slæt for henholdsvis vandet og uvandet kløvergræs. Der er vandet med 40 mm i første slæt, mens der ikke har været behov for vanding i 2. slæt. Hvor frisk kløvergræs indgår som et vigtigt led i den daglige forderforsyning bør disse marker derimod have den højeste prioritet, og her bør der generelt vandes ved et lidt mindre underskud end den generelle anbefaling. Udbyttetal fra forsøgsdatabasen Figur 5 viser sammenhængen mellem nedbør + vanding og udbyttet for forsøgene i forsøgsdatabasen. Græs ( ) Udbytte a.e pr. ha y = 0,1217x + 37,554 R 2 = 0, mm ialt maj-sept vandet uvandet Lineær (vandet) Figur 5: Sammenhæng mellem mængden af nedbør +vanding og udbyttet for græsforsøg - 6 -

7 I gennemsnit af 69 vandede forsøg er der opnået FE, mens der i gennemsnit af 23 uvandede forsøg er opnået FE. Figuren viser imidlertid også, at der er en del vandede forsøg som ikke har fået tilført tilstrækkelige mængder vand til sikre et højt udbytte. Fingerafstrømning På grovsandet jord er der i flere tilfælde fundet fingerafstrømning. Det vil sige at det tilførte vandingsvand på grund af at jordoverfladen er vandskyende samles i små pytter. Herfra siver vandet hurtigt igennem rodzonen uden at hele rodzonen bliver fugtet op. Vandingsvejledning for græs og kløvergræs (sandjord JB1) Kløvergræs til afgræsning. I maj juni vandes med 30 mm hver gang afgrøden har et underskud på 25 mm. I resten af sæsonen vandes med 35 mm hver gang afgrøden har et underskud på 30 mm. Græs til slæt. I maj-juni vandes med 35 mm hver gang afgrøden har et underskud på 30 mm. I resten af sæsonen vandes med 40 mm hver gang afgrøden har et underskud på 35 mm I perioder med hårdt brug for vandingsanlægget kan vanding undlades. Ved stærk udtørring fremskyndes slættidspunktet. Når marken atter skal vandes op bør det ske i to omgange f.eks 15 mm + 35 mm 3-4 dage senere. Vanding af majs Såvel danske som udenlandske erfaringer viser, at der under tørre forhold kan være særdeles god økonomi i markvanding af majs. På sandjord JB1 vil som gennemsnit næsten altid være økonomi i vandingen. Merudbytter på FE pr. hektar er sandsynlige, hvor nedbøren i juni-august er under 250 mm. De største merudbytter opnås når tørken indtræder under blomstring og kernefyldning. Der vil på lidt bedre jord (JB 3) også normalt kunne opnås rentable merudbytter ved vanding. Danske forsøg med vanding af majs Der er ikke gennemført vandingsforsøg i Danmark siden 1980, hvor der på St. Jyndevad blev afsluttet en femårig forsøgsserie, hvor fire forskellige vandingsstrategier blev afprøvet i forhold til uvandet. (Gregersen 1982). I gennemsnit af de fem år blev der opnået merudbytter fra FE. pr. ha til FE. pr. hektar afhængig af vandingsstrategien. Majs er mest tørkefølsom i blomstringsfasen Den internationale litteratur peger ensidigt på, at majsen er mest tørkefølsom omkring blosmtringsfasen, fra det tidspunkt hanblomsten kommer frem til kernerne er ansat og begynder at blive fyldt. Se figur

8 En tommelfingerregel siger at majsen i denne fase er 3-4 gange så følsom overfor tørke som før blomstring (Andersen 2002). Figur 6. Udbyttetab som følge af vandmangel i majs (McWilliams 2002) Vandmangel før blomstring påvirker især udbyttet af stængler, mens vandmangel i kernefyldningsperioden især påvirker udbyttet af kolbestørstof. Der er ikke ved læsning af den internationale litteratur refereret til undersøgelser, der kan vise at vanding under selve blomstringen (når pollen frigives) skulle kunne forhindre optimal bestøvning. Praktiske observationer i Danmark i 2003, har heller ikke kunnet bekræfte denne teori (Thomsen 2003). Estimering af udbyttetab under forskellige klimaforhold På baggrund af forskellige udbyttefunktioner er det muligt at beregne et forventet udbyttetab ved forskellige nedbørsunderskud i løbet af vækstsæsonen som det ses i tabel 1. Tabel 1. Beregning af vandingsbehov og sandsynlige merudbytter for vanding (Sandal 2004) Lokalitet, Nedbør JB 1 JB 3 juni-aug. Vandbehov mm Merudbytte FE pr. ha 1 Vandbehov mm Merudbytte FE pr. ha 1 Askov, normal Askov, tørt Foulum, normal Foulum, tørt , Grid , Grid Ved udbytte i vandet majs på FE

9 Når der tilsyneladende opnås større merudbytter i grid 1153 end 1674 på trods af større nedbør i juni-august skyldes det forskelle i hvornår nedbøren er faldet. I grid 1153 er der således kun faldet i alt 17 mm i majsens blomstringsperiode, mens der i grid 1674 er faldet 38 mm i samme. Omkostninger til vanding I håndbog for driftsplanlægning er vandingsomkostningerne beregnet til kr. pr. ha + 75 kr. pr. vanding + 4 kr. pr. mm. Heraf udgør de faste omkostninger som vedrører forrentning og afskrivning af anlægget. På ejendomme med anlæg kan der i første omgang ses bort fra disse omkostninger. Til ovenstående omkostninger skal der dog fratrækkes omkostninger til den afgrøde, der mistes i vandingssporet. Dette vil normalt være to rækker. Hvis den effektive bredde for vandingsmaskinen er 70 m, som normalt vil indeholde 93 rækker vil der derfor mistes ca. 2 % udbytte ved vanding. Dette svarer til en omkostning på ca. 216 kr. pr. hektar. Set i relation til de beregnede merudbytter i tørkeperioder bør dette ikke afholde nogen fra at vande. Dette tab er endvidere overestimeret, idet naborækkerne delvis vil kompensere for dette tab. Det vil derfor være rimeligt at antage, at den første vanding i majs koster cirka kr. pr. hektar, mens de efterfølgende koster kr. pr. hektar. Med en pris på 0,90 kr. pr. FE vil et merudbytte på FE. således dække omkostningerne på ejendomme, hvor man har vandingsanlæg. På JB 1 i områder, hvor der normalt kan forudses vandingsbehov, bør man etablere vandingsspor, ved at undlade såning i de to rækker, hvor vandingsmaskinen skal køre. Dette vil give den fordel, at man ikke skal køre majsen ned, og naborækkerne vil kompensere for det tabte udbytte i de manglende rækker. Vejledning for vanding af majs (sandjord JB 1). Før blomstring: Ved udsigt til 2 uger med underskud på mere end 40 mm skal majsen vandes. Lige før under blomstring og kernesætning: Ved underskud på over 30 mm og fortsat udsigt til tørt vejr skal majsen vandes. Majsen skal holdes optimalt vandet indtil kernefyldningen er begyndt. Under kernefyldningen: Kun ved udsigt til tørkeperioder på mere end 2-3 uger med underskud på mere end 40 mm er der grund til at vande majsen - 9 -

10 Vandingsundersøgelser Data fra praktiske udbytteopgørelser. Der er indberettet majsudbytter fra fire landbrugscentre (DSH- Løgumkloster, Midtjysk Rådgivningscetner i Grindsted, Sydvestjysk Landboforening i Varde og Hedens Agrorådgivning i Herning). Kvægbrugskonsulenterne er blevet bedt om, at finde majsmarker fra såvel vandede som uvandede marker. Der er indberettet oplysninger om jordbundstype, antal vandinger, udbytte og CHR-nummer. Det giver mulighed for, at finde frem til analyseresultaterne fra de enkelte landmænd. Der er i alt indsendt resultater fra 55 majsprøver. I tabel 3 ses en opstilling af resultaterne. Tabel 3. Resultater fra 55 indberettede majsprøver i 2003 Antal Udbytte f.e % tørstof % stivelse af tørstof Kg. Tørst pr. f.e Alle ,5 28,6 1,10 JB ,5 28,3 1,10 Andre jordtyper ,5 30,1 1,11 JB 1 uvandet ,5 27,1 1,10 JB 1-3 uvandet ,3 28,0 1,10 JB 1 vandet ,0 29,2 1,09 JB 1-3 vandet ,0 28,4 1,09 JB 1-3 vandet en gang ,5 29,5 1,10 Jb 1-3 vandet mere end en gang ,6 27,5 1,09 Det er lykkedes, at indsamle oplysninger fra i alt 50 majsanalyser. Det skal bemærkes at alle resultater er forbundet med stor usikkerhed, fordi det ofte har været svært at få nøjagtige oplysninger omkring vandingen og der i mange tilfælde har været flere marker i samme stak. Ovennævnte resultater skal derfor kun ses som en grov rette snor for året, men ved at se på udbytteresultaterne er det dog gået som forventet. Udfra udbytte resultaterne kan det bemærkes at: Udbyttet fra de bedre jordtyper er noget højere end fra sandjorden. Det laveste udbytte er opnået på uvandet JB 1, men vandet JB 1 og vandet JB 1-3 har kun givet lidt højere udbytte. De marker, vandet mere end en gang har givet et væsentlig højere udbytte end de der kun er vandet en gang. Ses på analyse resultaterne ses ikke de store forskelle inden for de enkelte grupper. Gregersen, 1982 fandt heller ingen forskelle i fordøjeligheden mellem vandede og ikke vandede parceller. Forklaringen er formentlig, at der i tørkeskadede afgrøder ikke sker samme grad af lignininficering som i afgrøder med fuld vandforsyning. Det er ikke let udfra ovenstående at drage en entydig konklusion, men meget tyder på, at en del af de vandede marker, ikke er vandet tilstrækkeligt eller også er de vandet for sent. Ovenstående resultater kan ses i sammenhæng med de teoretiske udbytter i tabel 1, hvor der blev beregnet merudbytter på f.e pr. hektar

11 Data fra forsøgsdatabasen I forsøgsdatabasen er alle majsforsøg ( ) på JB 1 og JB 3 undersøgt. Der er valgt de forsøg ud, hvor der indgår et standardled. Disse forsøg er opdelt efter vanding eller ej. Det har givet i alt 118 vandede forsøg og 107 uvandede forsøg. I gennemsnit af de vandede forsøg er der opnået et udbytte på FE pr. ha, mens de uvandede forsøg i gennemsnit har givet a.e pr. ha. Dette svarer til en forskel på a.e. Der er tale om en statistisk sikker forskel. En opdeling af materialet i de år, hvor der har været størst vandingsbehov (juni-august nedbørmindre end 200 mm ( ,2001,2003)) viser, at der i gennemsnit af 105 vandede forsøg er opnået FE, mens der i gennemsnit af 52 uvandede forsøg er opnået FE. Dette svarer til en forskel på a.e. Der har ikke været forsøg nok til at der kan foretages en opdeling af materialet på de enkelte år. I figur 7 er disse forsøgs udbytte vist i forhold til mængden af nedbør + vanding. Figuren viser at en del vandede forsøg ikke er tilført tilstrækkelige mængder vand for at dække underskuddet. Tørre år ( ,2000,2001,2003) udbytte a.e y = 0,2493x + 59,77 R 2 = 0,1824 y = 64,749Ln(x) - 234,05 R 2 = 0,1966 vandet Lineær (vandet) Log. (vandet) mm ialt juni-aug Figur 7: Sammenhæng mellem nedbør i juni-august + tilført vand med vanding i de vandede forsøg i årene , 2000, 2001, 2003 hvor nedbøren var i juni-august var under 200mm. Referencer Andersen 2002: Mathias N. Andersen: Irrigation from a holistic ressource perspective. Application for the research programme: Agriculture from a holistic perspective. Submittet to Directorate of Food, Fisheries and Agri Business Gregersen 1982: A.K. Gregersen. Vanding af majs Tidsskrift for Planteavl 86 ( McWilliams 2002 Denise McWilliams: Drought Strategies for Corn and Grain Sorghum. Cooperative Extension Service. Circular 580. College of Agriculture and Home Economics1. New Mexico State Univesity Sandal 2004 E. Sandal: Økonomien I vanding af majs. Landbrugsinfo 2004 ( Thomsen 2003 Peder Chr. Thomsen. Planteavlskonsulent Sydvestjysk Landboforening, Varde. Personlig kommunikation