Leaching of nitrogen in barley, grass ley and fallow lysimeters

Abstract

Nelivuotisessa lysimetrikokeessa tutkittiin typen huuhtoutumista savi- ja hiesumaasta, karkeasta hietamaasta ja saraturvemaasta. Koekasveina olivat Kustaa-ohra ja timotei-nurminataseos. Puolet viljellyistä lysimetreistä lannoitettiin normaalin viljelykäytännön mukaisesti toisen puolen jäädessä lannoittamatta. Osa lysimetreistä pidettiin kesantona. Yhtenä koetekijänä oli myös sadetus. Lannoitetypen huuhtoutumisen ja kasvien lannoitetypen oton selvittämiseksi lisättiin osaan lysimetreistä ensimmäisenä koevuonna 15N-merkittyä ammoniumnitraattia. Kivennäismaiden ohran vuotuinen typpilannoitus oli koko kokeen ajan 100 kg/ha. Saraturpeen ohran typpilannoitus oli puolet kivennäismaiden ohran typpilannoituksesta. Timoteinurminata -nurmea, koevuodet 1984-1986, lannoitettiin kuten ohraa, mutta lannoitus annettiin molemmille sadoille samansuuruisena eli vuotuiseksi typpimääräksi tuli N 200 kg/ha kivennäismailla ja puolet tästä saraturvemaalla. Savi- ja hietamaan kesannosta huuhtoutui typpeä vuosittain yli 100 kg/ha. Hiesu- ja turvemaassa typen huuhtoutuminen kesannosta oli joinakin vuosina vain muutamia kiloja hehtaarilta. Voimakas kastelu lisäsi joinakin vuosina typen huuhtoutumisen kesannosta moninkertaiseksi kastelemattomaan verrattuna. Toisinaan kastelun vaikutus oli vähäinen. Sekä lannoittamattomat että lannoitetut viljelykasvit vähensivät tehokkaasti typen huuhtoutumista, nurmi enemmän kuin ohra. Sen sijaan erot typen huuhtoutumisessa lannoitettujen ja lannoittamattomien ohra- ja nurmilysimetrien lävitse olivat usein vähäisiä. Kastelemattomien savi-, hiesu- ja turvemaan ohra- ja nurmilysimetrien lävitse huuhtoutui typpeä vuosittain 0,5 kg:sta/ha 10,5 kg:aan/ha. Hietamaassa vastaavat luvut vaihtelivat 3,5 kg:sta/ha 45,6 kg:aan/ha. Kastelu lisäsi voimakkaasti huuhtoutuvia typpimääriä erityisesti kivennäismaissa, mutta myös useissa turvemaan koejäsenissä. Sadetus oli tässä kokeessa niin runsas, noin 300 mm kasvukauden aikana, ettei se käytännössä juuri tule kysymykseen. Tulos osoitti, että kasvukauden poikkeuksellinen sateisuus voi lisätä typen huuhtoutumista. Kokeen alussa, vuonna 1983, annetusta 15N-merkitystä lannoitetypestä huuhtoutui kokeen aikana vuosina 1983-1987 erittäin vähän. Eniten lannoitetyppeä huuhtoutui kastellusta hiedasta. Kun siinä viljeltiin neljänä peräkkäisenä vuotena ohraa, joutui ensimmäisen vuoden lannoitetypestä koko kokeen aikana 2,3 % eli 2,3 kg/ha valumaveteen. Turpeen lävitse huuhtoutuneista valumavesistä ei vuoden 1983 lannoitetyppeä löydetty juuri lainkaan. Lysimetrikoe osoitti selvästi, että kohtuullisen typpilannoituksen vaikutus typen huuhtoutumiseen viljelymaista on vähäinen. Sen sijaan kesantopellosta, jossa ei viljellä lainkaan kasveja, typen huuhtoutuminen saattaa olla runsasta. Lannoitetypestä vain noin puolet kertyi lannoitusvuonna ohran maanpäällisiin osiin lopun jäädessä pääosin maahan tai haihtuessa ilmaan. Lannoitetypen biologinen pidättyminen maahan ja sen siellä läpikäymä ilmeisen monimutkainen prosessi kaipaa tutkimustyötä. Epäselväksi jäi muun muassa se, kuinka monta vuotta lannoitetypen huuhtoutuminen kestää. Selvittämistä odottaa myös denitrifikaation vaikutus lannoitetypen kohtaloon suomalaisessa viljelymaassa.

The leaching of nitrogen from fallow, fertilized and unfertilized spring barley, and grass ley was studied in a 4-year lysimeter experiment carried out on clay, silt and sand soils, and Carex peat. The experimental factors included also irrigation and treatments where the nitrogen fertilizer was applied in the first year as 15N-labelled ammonium nitrate. During four years, 41-66% of the nitrogen applied in the first growing season was recovered in plants harvested. Most of it, 91-96%, was taken up in the year applied. Mostly, the water drainage was lowest in silt and sand soils. The irrigation increased clearly the leaching of nitrogen almost in all treatments. Crops decreased the drainage of water through the lysimeters and the leaching of nitrogen, grass more than barley. The effects of plants and irrigation were similar in all soils, but most marked in sand. The largest amount of nitrogen was leached in irrigated, fallowed sand, 440 kg ha-1 , during four years. The majority of the leached nitrogen was nitrate. Only in peat soil a significant amount of nitrogen was leached in some another form. The leaching of 15N-labelled fertilizer during four years was highest in sand, 2.3 kg ha-1 of N or 2.3% of the nitrogen applied in the first experimental year.