1 Kvælstofreducerende tiltags effekt på kvælstofprognosen Finn P. Vinther og Kristian Kristensen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet NaturErhvervstyrelsen (NEST) har d. 12. juli bedt DCA Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug komme med en vurdering af, om kvælstofreducerende tiltag der er blevet sat i værk igennem de senere år, kan have en effekt på beregning af kvælstofprognosen. Indhold Baggrund... 1 Kvælstofprognosen i perioden 1995-... 2 Udvaskningsreducerende tiltag... 3 - Efterafgrøder... 3 - Forbud mod jordbearbejdning om efteråret forud for vårsåede afgrøder... 4 - Reduceret N-norm... 4 - Andel af vintersæd... 4 Udviklingen i N-min i perioden 199-... 5 Relationer mellem N-reducerende tiltag, N-min og N-prognose... 7 Opsamling/konklusioner... 8 Baggrund Som baggrund for bestillingen anfører NEST, at formålet med kvælstofprognosen ifølge gødskningslovens bemærkninger er, at udjævne og tage højde for nedbørsforholdene i det pågældende år, således at der i gødningsplanlægningen indgår, hvor meget kvælstof, der aktuelt er til stede i jorden når foråret starter. Det har imidlertid ved de sidste to års kvælstofprognoser ( og ) været vanskeligt at påvise sammenhængen mellem variation i nedbør i efterårs/vinterperioden (september-februar) og kvælstofindhold (N-min) i jorden målt i februar måned. Endvidere har prognosen tilsyneladende været overvejende positiv i de seneste 5-6 år. Det har derfor været diskuteret, hvorvidt der er tale om en generel udvikling hen mod et lavere kvælstofindhold i jorden som følge af de mange kvælstofreducerende tiltag der er blevet sat i værk igennem de senere år, og hvorvidt dette potentielt kan medføre, at prognosen i højere grad end tidligere vil være positiv.
2 Kvælstofprognosen i perioden 1995- Kvælstofprognosen angiver forskellen mellem N-min-indholdet i det aktuelle år og det gennemsnitlige N-min-indhold for samme område og jordtype i de foregående 11 år. Med som eksempel, er der i Tabel 1 vist, hvordan prognosen beregnes på landsplan. Det ses her, at på JB 1 og 3 er det gennemsnitlige N-min-indhold for 21- beregnet til 36,3 kg N/ha og gennemsnittet af alle målinger i februar på JB 1 og 3 er 36,6 kg N/ha, hvorved prognosen i på disse jorde bliver -,3 kg N/ha. Afrundet til hele 5 ere resulterer det i en prognose på. På samme måde kan der beregnes en prognose på 1 kg N/ha for JB 2 og 4 og jordtyperne over JB 4, således at den gennemsnitlige prognose for hele landet bliver 5 kg N/ha. Afhængig af den regionale fordeling af nedbøren kan der foretages en differentiering af dette landsgennemsnit, således at der bliver bedre overensstemmelse mellem prognosen og nedbøren i det pågældende område. I forbindelse med denne områdeinddeling kan det imidlertid i visse tilfælde være vanskeligt, at påvise en logisk sammenhæng mellem nedbør i efterårs/vinterperioden (september-februar) og kvælstofindhold (Nmin) i jorden målt i februar måned. Dette har været tilfældet i og. Set i bakspejlet foreslår vi derfor, at man fremover i sådanne tilfælde undlader at områdeinddele prognosen, og i stedet nøjes med at beregne en prognose, der er gældende for hele landet, idet der på landsplan har været en meget fin sammenhæng mellem nedbør og N-min, som det fremgår nedenfor. Tabel 1. Beregning af N-prognose på landsplan. Prognose : Målinger af N min Prognose Gennemsnit 21 afrundet JB 1 og 3 36,3 36,6,3 JB 2 og 4 4,4 3,6 9,8 1 Over JB 4 43,4 33,9 9,4 1 Gns jordtyper 4, 33,7 6,3 5 Af Figur 1 fremgår, at ud af den samlede periode på 18 år er der 11 år med positiv kvælstofprognose (større kvælstofbehov end "normalt"), 6 år med negativ prognose (mindre kvælstofbehov end "normalt") og et enkelt år med en neutral prognose. Som gennemsnit af alle år resulterer det i, at der på landsplan er givet ca. 8 tons N eller ca.,4 kg N/ha over det normale behov. Det skal dog her nævnes, at prognoserne i og rettelig skulle have været i begge år, og at de positive prognoser på hhv. 7. og 6.5 tons N skyldes en procedurefejl fra analyselaboratoriets side. N-min analyserne blev overtaget af det tyske laboratorium Agrolab i, men fejlen blev først opdaget i kort efter at prognosen var offentliggjort, jf. meddelelse fra Plantedirektoratet d. 3/4 1. 1 http://1.naturerhverv.fvm.dk/nyhedsvisning.aspx?id=9992&pid=121993&newsid=1238
3 Dvs., at når prognoserne tilsyneladende har været overvejende positive i de senere år, så skyldes det primært denne laboratoriefejl, og kan reelt ikke tilskrives udviklingen i jordens N-indhold. Var fejlen opdaget i tide ville prognoserne i og have været, og et gennemsnit af alle årene på landsplan ville reelt være ca. 5 tons N eller ca.,3 kg N/ha over det normale behov, og dermed være meget nær neutral som gennemsnit af alle år. 2 15 1 5 Tons N på landsplan -5-1 -15-2 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 gns -25-3 -35 Figur 1. Kvælstofprognosen på landsplan for årene 1995- vist i tons N pr. år. Yderst til højre er vist gennemsnittet af prognosen for alle 18 år. De positive prognoser i og (markeret med rødt) beror på en fejl fra analyselaboratoriets side og skulle rettelig have været i begge år; se tekst for yderligere forklaring. Udvaskningsreducerende tiltag Som bekendt er der i løbet af de senere år indført en række udvaskningsreducerende tiltag, som i større eller mindre grad vil medvirke til at reducere jordens indhold af uorganisk N (N-min) i efterår- og vinterperioden, og som dermed også kan have indflydelse for størrelsen af den beregnede N-prognose. Hvis kvælstofindholdet i jorden reduceres som følge af disse tiltag, vil det alt andet lige på sigt medføre, at N-min bliver lavere i de jordprøver, der udtages og analyseres i februar måned, og som udgør grundlaget for beregningen af årets prognose. Er N-min i disse prøver lavere end normalt bliver prognosen positiv, hvor der med normalt menes gennemsnittet af de foregående 11 år. Af udvaskningsreducerende tiltag eller ændringer af dyrkningspraksis, som måtte have indflydelse på N-min, kan der peges på følgende: - Efterafgrøder: Efterafgrøder optager kvælstof i løbet af efteråret og vil dermed reducere N-min. Efterafgrøder må pløjes ned efter d. 2/1, og vil på lerjord typisk blive nedpløjet umiddelbart derefter, hvorimod nedpløjningen på sandjord mere typisk finder sted i det tidlige forår. Det skal
4 her nævnes, at efterafgrøder formentlig har en begrænset indflydelse på N-prognosen, idet prognoseegnede jordprøver skal opfylde en række betingelser, herunder bl.a. at marken hvor prøven udtages skal være ubevokset og uden efterafgrøder eller med vintersæd i vinteren forud. - Forbud mod jordbearbejdning om efteråret forud for vårsåede afgrøder: Reduceret eller ingen jordbearbejdning om efteråret forventes at reducere N-mineraliseringen og vil formentlig resultere i lavere N-min om efteråret i forhold til hvis jorden blev pløjet. Hvorvidt et eventuelt lavere N-min om efteråret vil kunne registreres i jordprøver udtaget i februar er usikkert, og vil afhænge af de klimatiske forhold i løbet af vinteren, men alt andet lige må det forventes, at tiltaget har en reducerende effekt på N-min. - Reduceret N-norm: En stigende normreduktionsprocent (er steget fra ca. 1 til ca. 17%) i de seneste år har betydet, at N-normen til vinterhvede og vårbyg har været faldende (Fig. 2), og dermed at N-tilførslen til disse afgrøder er reduceret. For vinterhvede er der tale om et gennemsnitligt fald på ca. 1 kg N/ha/år og for vårbyg ca. 2 kg N/ha/år, med et lidt større fald på sandjord (JB 1-4) end på lerjord (JB 5-9). Figur 2. Udviklingen i N-normen til vinterhvede og vårbyg på sandjord (JB 1-4) og lerjord (JB >4) i perioden -. N-min i jorden i februar måned afhænger først og fremmest af de klimatiske forhold (nedbør og temperatur) i vinter og efterår, men det må alt andet lige forventes, at en reduceret tilførsel af kvælstof på sigt vil resultere i et lavere N-min indhold. - Andel af vintersæd: Figur 3 viser andelen af prøvepunkter med vintersæd, hvor det ses at andelen har været jævnt stigende igennem perioden, men er dog faldet igen i og, hvilket hænger sammen med den megen nedbør i august-september i begge de foregående år. Dette betød meget vanskelige høstforhold og gjorde det mange steder umuligt at så vintersæd. På et areal med vintersæd forventes N-min at være lavere end på et ubevokset areal, idet noget af kvælstoffet vil være optaget i afgrøden. En analyse af samtlige målinger viser, at som gennemsnit af jordtyper og år er N-min ca. 3,6 kg N/ha lavere med vintersæd end ubevokset. Hvis andelen med vintersæd har været stigende igennem perioden kan man alt andet lige forvente at N-min vil være faldende. Med en forskel mellem vintersæd og ubevokset på kun 3-4
5 kg N/ha og den forholdsvis lille ændring fra år til år i vintersædsandelen, så er det dog ikke sandsynligt, at dette vil kunne registreres i N-min målingerne. Figur 3. Udviklingen i andel af prøvepunkter med vintersæd Udviklingen i N-min i perioden 199- I forsøget på at undersøge om de ovenfor nævnte udvaskningsreducerende tiltag eller ændringer i dyrkningspraksis har haft en effekt på beregning af kvælstofprognosen og evt. kunne have betydet at prognoserne som følge heraf i højere grad end tidligere vil være positive, er der gennemført en række analyser af alle N-min-målinger foretaget af Videncentret for Landbrug i forbindelse med prognosearbejdet i perioden 199-. Det drejer sig om ca. 16. N-min målinger; dvs. 23 år med 175-2 målepunkter pr. år i 4 dybder. Figur 4 viser udviklingen i N-min i de fire dybder i perioden 199-. Der kan konstateres en betydelig variation med størst variation i det øverste jordlag, hvor N-min har varieret mellem 7,7 kg N/ha i 199 og 2,2 kg N/ha i 1996. Det ses endvidere, at der i løbet af perioden er en tendens til stigende N-min i de to øverste jordlag, hvorimod N-min synes at være faldende i de to nederste jordlag. Figur 4. Udviklingen i N-min (kg N/ha) per dybde i perioden 199-, inkl. lineær trend, hvor hældning er vist i parentes ved signaturforklaring.
6 Figur 5 viser udviklingen i N-min i hele dybden -1 cm i perioden 199-, hvor der ses den samme store variation mellem årene, hvor N-min har varieret mellem 28,5 kg N/ha i 1999 og 68,8 kg N/ha i 1996. Endvidere kan det konstateres, at den stigende tendens i de to øverste jordlag og den faldende i de to nederste udligner hinanden, således at tendens-linjen bliver meget nær vandret for hele dybden -1 cm (Fig. 5). 8 N-min, kg N/ha 6 4 2 y =,1x 213 23 22 21 2 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 199 1989 Figur 5. Udviklingen i N-min (kg N/ha) som gennemsnit af jordtyper i hele dybden -1 cm i perioden 199-, inkl. lineær trend (hældning:,1). Den primære årsag til variationerne mellem år skal findes i variationer i de klimatiske forhold i efterårs-vinter-perioden. Som det fremgår af Fig. 6, er der meget god sammenhæng mellem nedbørssum for perioden september-februar og N-min, - med en korrelationskoefficient på,67 ved lineær regression og,86 med et 2.-grads polynomium. Årene og er fremhævet i Fig. 6, idet det netop for disse to år har været vanskeligt at påvise sammenhængen mellem nedbør i efterårs/vinterperioden (september-februar) og kvælstofindhold (N-min) i jorden målt i februar måned. Det fremgår imidlertid, at som gennemsnit af alle målinger, dvs. for hele landet, så er der netop i disse to år en meget fin sammenhæng mellem nedbør og N-min. Vanskelighederne med at påvise sammenhængen skyldtes en meget skæv nedbørsfordeling, som gjorde det vanskeligt at foretage en fornuftig områdeinddeling. I nogle områder af landet kom der usædvanlig store nedbørsmængder i august måned, hvorfor det blev forsøgt at inddrage august-nedbøren for at øge forklaringsgraden.
7 Figur 6. Relation mellem nedbørssum for perioden september-februar og N- min målinger i februar måned. Røde punkter markerer og. Relationer mellem N-reducerende tiltag, N-min og N-prognose Figur 2 viste, at N-normerne til vårbyg og vinterhvede i de seneste år (-) er reduceret med hvad der i gennemsnit svarer til 1-2 kg N/ha/år. Hvis man ser på udviklingen i N-min i samme periode, vil man se, at N-min falder med i gennemsnit 1,2 kg N/ha/år (Fig. 7); altså i samme størrelsesorden som N-normen. Hvis alle andre faktorer (klimatiske og dyrkningsmæssige) havde været konstante i denne periode kunne man måske også forvente et mindre fald i N-min. Figur 7 viser netop for den samme periode et fald i N-min svarende til 1,2 kg N/ha/år, hvilket kunne antyde, at dette kvælstofreducerende tiltag kan have været medvirkende til det faldende N-min. Om faldet i N-min er en direkte følge af de reducerede N-normer er imidlertid tvivlsomt. Handelsgødning udbringes om foråret og N-min måles knapt et år senere i februar måned, og det forekommer ikke sandsynligt, at et lille fald i tildeling af kvælstof kan registreres i N-min målingerne knapt et år senere. Den væsentligste årsag til, at N-min falder i perioden - er, at der som følge af lav nedbør i (Fig. 8) blev målt et højt indhold af N-min dette år, og at N-normerne og N-min falder med samme størrelsesorden, må anses som værende lidt af en tilfældighed. 8 6 y = -1,2x N-min, kg N/ha 4 2 213 Figur 7. Udviklingen i N-min (kg N/ha) som gennemsnit af jordtyper i perioden -.
8 Hvis man alene ser på perioden - kunne konklusionen som nævnt være, at de reducerede N-normer har haft betydning for N-min og dermed for resultatet af N-prognosen. Betragtes derimod kun perioden - vil man imidlertid se en stigendende tendens i N-min, og det må konstateres, at det er nedbøren i efterårs- og vinterperioden, der langt overskygger den effekt, der måtte være af dette kvælstofreducerende tiltag. Hvis man endvidere betragter f.eks. perioden 1996-22 vil man også finde en tilsvarende eller endog større nedgang i N-min, hvorimod det modsatte er tilfældet for årene 22- (Fig. 5), hvilket ikke kan relateres til kvælstofreducerende tiltag. 6 Nedbørssum septemberfebruar, mm 5 4 3 2 1 213 Figur 8. Nedbørssum september-februar i perioden -. Det er umuligt at vide om nedgangen i N-min fortsætter i de kommende år, og vi mener derfor ikke, at man umiddelbart kan konkludere, at de seneste års nedgang i N-min indholdet alene kan tilskrives de kvælstofreducerende tiltag. Afslutningsvis skal det også nævnes, at når prognosen er baseret på løbende gennemsnit (seneste 11 år), som sammenlignes med det aktuelle år, så vil metoden automatisk regulere for en eventuel effekt af de kvælstofreducerende tiltag, da dette gennemsnit (over de seneste 11 år) efterhånden vil indstille sig på et lavere niveau og dermed vil differencerne også bliver mindre. Opsamling/konklusioner - Når det siges, at prognoserne i de senere år har været overvejende positive, så er det ikke helt rigtigt. De positive prognoser i og på hhv. 7. og 6.5 tons N skyldtes en procedurefejl fra analyselaboratoriets side og skulle rettelig have været i begge år. Dette kan derfor hverken tilskrives beregningsmetoden eller udviklingen i N-min. - Det har ikke været muligt at finde trends i datamaterialet, der peger i retning af en generel udvikling hen mod et lavere kvælstofindhold i jorden, som følge af kvælstofreducerende tiltag eller ændret dyrkningspraksis i form af stigende andel af vintersæd.
- Som gennemsnit af alle målinger, dvs. for hele landet, er der en fin sammenhæng mellem nedbør i efterårs/vinterperioden (september-februar) og kvælstofindhold (N-min) i jorden målt i februar måned, inkl. og. Vanskelighederne med at påvise sammenhængen i disse to år skyldtes en skæv nedbørsfordeling, som gjorde det vanskeligt at foretage en fornuftig områdeinddeling. Vi foreslår derfor, at man fremover i sådanne tilfælde undlader at områdeinddele prognosen, og i stedet beregner én prognose for hele landet. 9
1 Som supplement til Figur 5, hvor udviklingen i N-min som gennemsnit af jordtyper er vist, er der i figuren her vist udviklingen, hvor data er opdelt i de tre jordtypekategorier, som prognosen beregnes for. 8 JB 1 & 3 y =,22x N-min, kg N/ha 6 4 2 8 23 22 21 2 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 199 1989 JB 2 & 4 y =,9x 213 N-min, kg N/ha 6 4 2 8 23 22 21 2 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 199 1989 Over JB 4 y =,x 213 N-min, kg N/ha 6 4 2 213 23 22 21 2 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 199 1989 Udviklingen i N-min (kg N/ha) i dybden -1 cm i perioden 199- for de tre jordtype-kategorier, som N-prognosen beregnes for, inkl. lineær trend.