Ekologisk växtodling
Kalium i ekologiskt lantbruk
Foto: G. Siman
Kalium i ekologiskt lantbruk Text: Anders Heimer, Hushållningssällskapet Värmland
Kalium i växten Kalium har en viktig uppgift i växten som katalysator vid ämnesomsättningen. Kalium ingår inte som byggstenar i växtens organiska material utan finns löst i cellsaften. Där stimulerar ämnet bildning av socker och stärkelse. Högre koncentration av socker leder till förbättrad vinterhärdighet. Vid ökad tillgång på kalium får växterna starkare stödjevävnader, vilket i praktiken leder till bättre stråstyrka hos stråsäd och mindre risk för stötskador hos potatis. Kalium bidrar även till att cellerna i bladytan bildar tjockare cellväggar. Detta motverkar infektion av svampsjukdomar.
Kalium i marken
och har därmed ett större kaliuminnehåll än äldre lerjordar. Lerjordar i norra Götalands och södra Svealands slättbygder är därför mer kaliumrika än motsvarande lerjordar i Skåne.
Kalium i markens kemiska jämvikt Kalium som frigörs vid vittring kan tas upp direkt av växterna eller bindas i utbytbar form på jordpartiklarna. Utbytbart kalium kan tas upp av växterna med hjälp av jonbyte. Figur 1. Samband mellan förekomstformerna för kalium 2.
Jonbyte 1
I jordskorpan är andelen kalium i medeltal 2,3 % . Huvuddelen är bundet i primära mineral, exempelvis fältspat eller ingår i sekundära lermineral som illit och glaukonit. I Sverige ingår kalium främst i mineralerna illit, biotit, muskovit och kaliumfältspat, se tabell 1. Lerjordar innehåller ofta över 4 % kalium. Illit utgör 60–70 % av leret i svenska odlade jordar och är den viktigaste naturliga kaliumkällan2. Undantaget är de baltiska moränerna i Skåne som innehåller 50–60 % illit och förhållandevis mycket montmorillonit. I mo- och mjälajordar dominerar fältspat, biotit, kvarts och hornblände.
Utbytbart kalium 1 % av totalhalten i jorden
Kalium i markvätska 1 % av mängden utbytbart eller ca 5 kg/ha i matjorden
Fixering Vittring
Vittring
Mineralkalium 99 % av totala K-förrådet 30–120 ton/ha i matjord
I vissa glimmermineral kan kalium fixeras och därmed läggas fast hårdare. Fixerat kalium frigörs lättare under fuktiga förhållanden. På jordar med nämn-
Tabell 1. Kaliuminnehåll i några primära och sekundära lermineral Mineral Kaliumfältspat Muskovit Biotit Illit Vermikulit Montmorillonit
Kaliuminnehåll (%) 3–12 6–9 5–8 3–6 0–1,6 0–0,4
Mulljordar har ofta lågt ler- och kaliuminnehåll. Den viktigaste kaliumkällan för växter som växer under naturliga och av människan opåverkade förhållanden är vittring av kaliumhaltiga mineral. Av de kaliumrika mineralen vittrar biotit och glaukonit lätt medan fältspat, muskovit och illit vittrar sakta2. Vittringshastigheten ökar ju mer finkornig jorden är.
Förråd i marken Den totala mängden kalium i marken ned till 50 cm djup är oftast mellan 100 och 200 ton per hektar12. Av detta är endast några hundra kg utbytbart kalium som växterna direkt kan ta upp. Några få ton upp till ett tiotal ton per hektar finns i form av förrådskalium. Lerjordar av yngre ursprung är mindre vittrade
2
Kraftig kaliumbrist i potatis. De nedre bladen vissnar med början från bladkanten. (Foto: Ghita Cordsen Nielsen)
kallt. Vittringstakten kan höjas med hjälp av hög biologisk aktivitet i marken, djupt utvecklade rotsystem och symbios mellan växt och mykorrhiza2, 3, 4. Bra kalktillstånd och luftförhållanden i marken påverkar den biologiska aktiviteten positivt och kan troligen påskynda vittringen.
Djupgående rötter tar upp kalium från alven
Kaliumbrist i vitklöver. I vitklöver, lusern och ärt ser man talrika vita prickar i en zon längs bladkanten. I rödklöver och alsikeklöver ser man liknande symptom, men prickarna är bruna. (Foto: Ghita Cordsen Nielsen)
da mineral sker fastläggning av kalium när jorden gödslas med kaliumsalter. Fixeringsförmågan ökar med stigande pH-värde. Fixerat kalium är inte direkt tillgängligt för växterna men kan långsamt övergå i utbytbart kalium. Gräs kan utnyttja detta kalium bättre än baljväxter, vilket förklarar varför gräs konkurrerar ut baljväxter vid situationer med kaliumbrist.
Vittring Vittring av markmineral kan ge ett betydande tillskott av kalium i ekologiskt lantbruk. Vittring är den process som frigör kalium från markens mineral och gör det tillgängligt för växterna. Mängden kalium som är bundet i mineral är mycket stor i de flesta jordar. Vittringshastigheten är därför betydelsefull för hur stor leveransen av växttillgängligt kalium blir. Markens förmåga att leverera kalium varierar kraftigt beroende på jordart och vilka markmineral som finns. Glimmermineral och fältspater är huvudkällor för markens vittring av kalium. Studier som har gjorts med utgångspunkt i långliggande fältförsök på olika platser i norra Europa12 visar att bidraget från vittring varierar mycket mellan olika jordar och klimatområden. Vittringen har beräknats till mellan 5 och 15 kg kalium per hektar och år i markens översta 40 cm i sand- och mojordar medan det i kaliumrika lerjordar kan frigöras mellan 50 och 100 kg kalium per hektar. Det är främst på lätta jordar och mulljordar som kaliumbrist kan bli ett stort problem.
Påverkan av klimat och markförhållanden Vittringsprocessen påverkas av fuktighet och temperatur12. I ett varmt klimat med god tillgång på vatten går vittringen snabbare än om klimatet är torrt och
En tanke som redovisats av Balfour16 är att odla växter som har ett djupt rotsystem i växtföljden för att anrika kalium i matjorden. Markens totala förråd av växttillgängligt kalium skulle därmed kunna öka eller åtminstone kompensera det som förs bort med skörden. Enligt Witter och Johansson11 krävs det att djuprotade grödor uppfyller följande krav för att de ska kunna ge ett nettobidrag av kalium till växtföljden: • Att grödan har ett stort upptag av kalium. • Att en stor andel av kaliumupptaget kommer från alven. • Att rötterna når djupare ned i alven än vad andra växtslag gör. • Att det är möjligt för rötterna att komma ned i alven utan stora problem med plogsula eller hög grundvattennivå. • Att det finns växttillgängligt kalium i alven. I en ny undersökning visar Witter11 att omkring hälften, 42–67 %, av det totala upptaget av kalium kommer från alven. I ett försök söder om Uppsala11 jämfördes upptagningen av kalium i olika grödor. För att få upp kalium från alven är grödor som blålusern, cikoria, rajgräs och rödklöver intressanta. Witters slutsats är att cikoria är den allra mest intressanta grödan eftersom den tar upp stora mängder kalium från alven. Cikoria är också en gröda med stort rotdjup som klarar sig relativt bra under torra perioder.
Växtens upptag av kalium Kalium tas snabbt upp ur markvätskan av växtens rötter som positiv jon (K+). Upptagningen sker med hjälp av en aktiv mekanism1. Kalium har därför konkurrensfördelar jämfört med kalcium, magnesium och natrium. Rötternas längd och mängden rothår på rötterna betyder mycket för olika arters förmåga att ta upp kalium. I lerjordar kan växten endast ta upp kalium som finns närmare rotytan än 1–2 mm. Vid låg lerhalt kan växten ta upp kalium inom en radie på 5–7 mm. Hög rottäthet ökar därmed möjligheterna för växten att ta upp det kalium som är tillgängligt. Balansen mellan mängden tillgängligt kalium och magnesium har betydelse för växternas förmåga att ta upp respektive näringsämne. Om kvoten K/Mg understiger 1 försvåras kaliumupptaget och tillförsel av kalium ger alltid en positiv effekt. Om kvoten överstiger 3 kan man räkna med en positiv effekt av magnesiumgödsling.
3
Kaliumflöde på gårdsnivå Olika grödor för med skörden bort olika mängd kalium från fältet. Vallgrödor för bort mer än 200 kg kalium per hektar enligt mätningar på bl.a. Öjebyns försöksgård i Norrbotten13. Potatis för bort omkring 120 kg kalium per hektar medan spannmål i form av korn endast för bort 20 kg per hektar. Fältbalanser från försöket på Öjebyn visar på ett underskott på i medeltal 10–45 kg kalium per hektar och år i det ekologiska systemet. Den största delen av den mängd kalium som finns i fodergrödor förs tillbaka till marken via stallgödsel och urin. En mindre mängd lämnar gården i form av mjölk och kött. I försöket på Öjebyn fördes i genomsnitt 14 kg kalium per hektar bort från gården i form av animalieprodukter.
Kaliumdynamik i vallodling Vallgrödor tar upp stora mängder kalium och kalium är betydelsefullt för grödans kvalitet. Riktvärdet för kaliumhalten är att den ska ligga mellan 2 och 3 % av torrsubstansen i vallgrödor. I fältförsök med ekologiska vallodlingssystem i Skåne14 redovisades relativt låga halter i skördarna. Halterna var mellan 1,7 och 2,7 % i de flesta prov. Andra studier visar liknande resultat. Trots att kalium återcirkuleras i hög grad med stallgödsel och urin på gårdar med djurhållning och vallodling finns det stor risk för kaliumbrist hos både vallgrödor och grödor som odlas därefter i växtföljden. Det är relativt vanligt med negativa kaliumbalanser både i ekologiska och konventionella odlingssystem. Detta beror på vallgrödornas stora upptagningsförmåga och att tillförseln med gödsel och vittring inte motsvarar bortförseln via skördeprodukter.
Förluster på lätta jordar Stora under- eller överskott på kalium uppstår vanligen på gårdar med vallodling. Det beror på svårigheterna att sprida stallgödsel och urin vid de tidpunkter i växtföljden då behovet av kalium är som störst. På lätta jordar, särskilt på sandjordar, är risken för utlakning stor. Förlusterna är oftast som störst efter vallbrott eller efter spridning av gödsel vid olämplig tidpunkt. Utlakningen varierar vanligen mellan 0 och 30 kg kalium per hektar och år under svenska förhållanden.
Praktiska råd Det är viktigt att anpassa gödsling eller tillförsel av jordförbättringsmedel till de förhållanden som råder på det aktuella fältet och de grödor som ska odlas. Markens innehåll av växttillgängligt kalium såväl som förmåga till vittring är av stor betydelse.
Bristsymtom Kaliumbrist visas inte direkt med synliga symtom. Allra först sjunker tillväxthastigheten och därefter uppträder intorkade bladfläckar på bladkanter och
4
Kaliumbrist i råg. I råg ser man sällan så kraftiga symptom som på bilden på grund av rågens kraftiga rotsystem. (Foto: Ghita Cordsen Nielsen)
bladspetsar. Vattenbalansen rubbas i växten, vilket innebär att plantor som lider av kaliumbrist lättare tappar bladspänsten vid torka. Plantorna får också ökad mottaglighet för svampangrepp och frostskador. Kaliumbrist är vanligast hos krävande grödor som vallväxter, sockerbetor och potatis. Vid odling av potatis bör strävan vara att uppnå en kaliumhalt i knölarna på minst 2,0 % för att minimera risken för mörkfärgning efter kokning. Fältförsök utförda i Värmland10 visar tydligt att problem uppträder direkt om kaliumhalterna sjunker ned mot 1,5 %.
Rekommendationer för gödsling Vid K-AL klass 3 rekommenderas att tillförseln av kalium ska motsvara bortförseln. Vid lägre kaliumklass bör tillförseln överstiga bortförseln. Vid högre kaliumklass kan man tillföra mindre mängd än den beräknade mängd som skörden innehåller. Hänsyn bör även tas till den mängd kalium som frigörs genom vittring. Det är mycket viktigt att ha en aktuell markkarta för att kunna bedöma vilken gödslingsnivå som är lämplig. En potatisgröda med förväntad skörd på 25 ton brutto kräver tillförsel med omkring 150 kg kalium per hektar. Om K-AL värdet är lägre än 8 mg/100 g jord, dvs. klass 1 eller 2, bör givan ökas till 200 kg kalium per hektar. För vallgrödor är behovet
5
Tabell 2. Rekommendationer för gödsling med kalium i konventionell odling Gröda
Skördenivå ton/ha
Kaliumbehov, kg/ha Kaliumklass K-AL I
II
III
IV
V
Stråsäd (1)
2 4 6
50 60 70
30 40 50
10 20 30
0 0 10
0 0 5
Oljeväxter
1 2 3
50 60 70
30 40 50
10 20 30
0 0 10
0 0 0
Ärter, åkerbönor och lupin
3 4
75 85
55 65
35 45
5 15
0 5
Potatis (2)
30 40
200 240
160 200
120 160
80 120
0 0
Färskpotatis
10 15
130 150
100 120
70 90
40 60
0 0
Sockerbetor (3)
45 55
90 110
65 85
40 60
20 40
0 20
Slåttervall I (ts)
4 6 8
90 130 170
50 90 130
10 50 90
0 0 40
0 0 0
Slåttervall II och äldre (ts)
4 6 8
140 180 220
100 140 180
60 100 140
20 60 100
0 0 40
Lusernvall
5
150
130
100
70
45
Betesvall
–
60
40
20
0
0
Ensilagemajs
8
160
135
110
85
60
(1) Vid halmbortförsel används K-AL klassen under. Dvs. med 4 ton/ha skördenivå, halmbortförsel och jord i K-AL klass II bör man tillföra 60 kg/ha kalium. (2) Kaliumgivan räcker till en efterföljande stråsädsgröda (3) Vid bortförsel av betblast bör man öka givan med 70 kg/ha kalium
normalt mellan 150 och 250 kg kalium per hektar och år. Behovet hos spannmålsgrödor är betydligt lägre, mellan 20 och 30 kg kalium per hektar och år. I tabell 2 anges de konventionella rekommendationerna av kaliumbehovet. De ska ses som riktvärde på vilka grödor som behöver mycket respektive lite kalium. I ekologiskt lantbruk bygger kaliumförsörjningen på små förluster till den yttre miljön och på ett litet nettouttag med produkter för avsalu. Detta är möjligt där man har balans mellan växtodling och djurhållning. På gårdar med kaliumfattiga jordar och litet djurantal i förhållande till åkerarealen finns det däremot ett stort behov av kalium. Avsaluproduktion av kaliumkrävande grödor som vall, potatis och rotfrukter kan öka underskottet i växtnäringsbalansen.
Kaliumbrist i korn. Bladspetsarna blir vita. Ofta bryts bladen så att bladspetsarna hänger slappt ned. (Foto: Ghita Cordsen Nielsen)
5
Tabell 3. Kaliuminnehåll i olika typer av stallgödsel6 Stallgödsel Kycklinggödsel Nötdjupströbädd Hästgödsel Hönskletgödsel Svindjupströbädd Nöturin Nötflytgödsel Nötfastgödsel Svinfastgödsel Svinflytgödsel Svinurin
Kaliumbrist i sockerbetor. Betorna får gula, vissna bladkanter. Övriga delar av bladen har ofta en fint mörkgrön färg. (Foto: Ghite Cordsen Nielsen)
Av de gödselmedel som är godkända för ekologisk odling är stallgödsel och urin de mest betydelsefulla resurserna (tabell 3). Utöver detta saluförs en rad godkända produkter baserade på rester från livsmedelsindustrin eller höns- och kycklinggödsel (tabell 4). Enligt KRAVs regler är det inte tillåtet att gödsla slåtter- och betesvall med gödselmedel baserade på köttmjöl. Priserna avser kr/kg produkt och är ca-pri-
Kaliumhalt (%) 15,0 11,3 10,6 5,0 4,6 4,3 4,3 4,1 2,5 1,6 1,2
ser från september år 2004. För att räkna ut priset per kg kalium bör värdet av övriga växtnäringsämnen också värderas. Biokali är liksom vinass en biprodukt från jästindustrin, som har studerats i fältförsök. Enligt försöken10 har medlet lika god effekt som kaliumsulfat ifråga om skörd och kvalitet i potatis. Försöksmaterialet är ännu begränsat. Kalium i Biokali är lättillgängligt för växterna och består till största delen av kaliumsulfat. Vid användning av mineraliska jordförbättringsmedel som biotit fordras mer än dubbel giva av kalium för att få godtagbara effekter. Denna typ av jordförbättringsmedel lämpar sig bättre som kaliumkälla i en hel växtföljd där det får verka under flera år jämfört med gödselmedel som ges direkt till en potatisgröda.
Tabell 4. Kaliuminnehåll i olika typer av specialgödselmedel samt pris per kg produkt 6 Produktnamn
Kaliumhalt (%) Råvara
Pris (kr/kg) produkt
Biofer 4-1-20
19,8
Kycklinggödsel + biprodukt från jästindustrin
3,16
Biofer 5-2-15
15,0
Köttmjöl + biprodukt från jästindustrin
3,10
Biofer Vall 2-1-15
15,0
Köttmjöl + biprodukt från jästindustrin
3,12
Biofer 6-3-12
11,9
Köttmjöl + biprodukt från jästindustrin
2,79
Vinass D 3,5-0-9
8,7
Biprodukt från jästindustrin
1,30
6,5–12
Biprodukt från jästindustrin
0,40
Vinass 4-0-6 Binadan 5-2-4
3,8
Kycklinggödsel
2,25
Biofer 8-4-3
3,4
Köttmjöl + biprodukt från jästindustrin
2,78
6
Litteraturförteckning 1. Mengel, K. & Kirkby, E.A. 1982. Principles of plant nutrition. International Potash Institute, Bern. 2. Wiklander, L. 1976. Marklära. Sveriges Lantbruksuniversitet, Institutionen för Markvetenskap, Uppsala. (Figur 1 på sidan 2 är skapad efter en förebild av denna referens.) 3. Vereijken, P. 1984. Maintenance of soil fertility on the bio-dynamic farm in Nagele. Abstracts. Fifth IFOAM Int. scientific conference. University of Kassel. 4. Mojallali, H. & Weed, SB. 1978. Weathering of micas by soybean plants. Soil Science Society of America Journal, 42, 2, 367–372. 5. Engström, M. & Rölin, Å. 2002. Gödslings- och kalkningsråd för ekologisk odling – Svealand och delar av Götaland 2002. Värmlands läs Hushållningssällskap, 660 50 Vålberg. 6. Nilsson, H. 2004. Din stallgödsel är värdefull – Sprid den vid rätt tidpunkt och med god teknik. Greppa Näringen. www.greppa.nu. 10. Heimer, A. 1999. Kaliumhaltiga jordförbättringsmedel i ekologiskt lantbruk. Värmlands läns Hushållningssällskap, 660 50 Vålberg. 11. Witter, E. & Johansson, G. 2001. Kalium från alven. Fakta Jordbruk Nr 18. Sveriges lantbruksuniversitet, Box 7070, 750 07 Uppsala. 12. Öborn, I., Holmqvist, J. & Witter, E. 2001. Vittring kan täcka kaliumbrist på vissa jordar. Fakta Jordbruk Nr 17. Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala. 13. Bengtsson, H., Öborn, I.; Jonsson, S., Nilsson, S.I. & Andersson, A. 2002. Field balances of some mineral nutrients and trace elements in organic and conventional dairy farming – a case study at Öjebyn, Sweden. European Journal of Agronomy. 14. Andrist, Y. & Öborn, I. 2003. Kaliumdynamiken i ekologisk vallodling. Sveriges lantbruksuniversitet, Box 7070, 750 07 Uppsala. 15. Simonsson, M. et al. 2003. Mineralvittringens bidrag till grödornas kaliumförsörjning, preliminär rapport. Sveriges lantbruksuniversitet, Box 7070, 750 07 Uppsala. 16. Balfour, E.B. 1975. The living soil and the Haughley experiment. New and revised edn. Faber, London.
7
Broschyren är en del i kurspärmen ”Ekologisk växtodling” 2004.
Jordbruksverket 551 82 Jönköping Tfn 036-15 50 00 (vx) E-post:
[email protected] Webbplats: www.jordbruksverket.se
P8:7
