Effects of band placement and nitrogen rate on dry matter accumulation, yield and nitrogen uptake of cabbage, carrot and onion

Abstract

Typpilannoituksen optimoimiseksi tarvitaan tietoa eri satotasojen vaatimista typpimääristä ja typenoton rytmistä kasvukauden aikana. Viljoilla typen sijoittaminen on lähes ainoa levitystapa Suomessa, mutta typen sijoittamisen vaikutusta vihannesten kasvuun ei ole juurikaan tutkittu. Tutkimuksessa verrattiin vuosina 1993-1994 typpilannoitustason ja typen hajalevityksen sekä sijoittamisen vaikutusta maan mineraalityppipitoisuuksiin, kaalin (Castello), porkkanan (Narbonne) ja sipulin (Sturon) kuiva-ainetuotantoon, satoon ja typenottoon. Vuonna 1995 koekasvien kasvua ja typenottoa mitattiin vain lannoittamattomasta ja optimiksi arvioidusta typpilannoitustasosta. Kaali tarvitsi runsaasti typpeä hyvän satotason saavuttamiseksi. Sekä kerät että ulkolehdet sisälsivät typpeä 150 kg ha-1 60 t ha-1 satotasolla, eli kaalikasvusto otti tällä satotasolla yhteensä 300 kg ha-1 typpeä. Kaali oli kuitenkin tehokas maasta vapautuvan typen hyödyntäjä, minkä osoittivat typenotot lannoittamattomista käsittelyistä, 90 kg ha-1 vuonna 1993 ja peräti 159 kg ha-1 vuonna 1994. Porkkanan satotaso vaihteli 75-100 t ha-1, ja maanpäällisen kasvuston typenotto oli 135-178 kg ha-1. Porkkanan naateissa oli noin kolmannes koko maanpäällisen kasvuston sisältämästä typestä. Sipulin typentarve oli suurimmillaan 120 kg ha-1, joka saavutetaan nykyisillä 80-100 kg ha-1 typpilannoitussuosituksilla. Sipulin ottamasta typestä neljännes oli naateissa. Sipuli pystyi hyödyntämään maasta vapautuvaa typpeä heikosti, lukuunottamatta vuotta 1994, jolloin lannoittamattoman sipulikasvuston typenotto oli 81 kg ha-1. Kasvien typpipitoisuudet pienenivät kuiva-ainesadon lisääntyessä. Kaalin ja sipulin typpipitoisuudet olivat lannoittamattomissa kasveissa pienemmät kuin lannoitetuissa, ja aineiston perusteella voidaan arvioida kasvulle kriittistä typpipitoisuutta. Kaalin ja sipulin typenotto oli ensimmäisen kuukauden aikana vähäistä, mutta jatkui tämän jälkeen sadonkorjuuseen asti nopeana. Porkkanan nopea typenoton vaihe alkoi sitä vastoin vasta kahden kuukauden kuluttua kylvöstä ja jatkui sadonkorjuuseen asti. Kokeen tulosten perusteella porkkana hyödyntää hyvin maasta vapautuvaa typpeä, ja lannoitetypen tarve on vähäinen verrattuna muihin vastaavia typpimääriä tarvitseviin kasveihin kuten esimerkiksi sipuliin. Porkkanan typpilannoitusta voitaisiinkin todennäköisesti vähentää multavilla hieta- ja turvemailla. Kaalikasvustossa typen sijoittaminen aiheutti kasvukauden alussa typen puutetta ja heikentynyttä kasvua. Kasvukauden kuluessa erot vähenivät, mutta ensimmäisenä koevuonna tuoresato jäi sijoitetuissa käsittelyissä 6 % pienemmäksi kuin hajalevitetyissä. Typpi sijoitettiin 7,5 cm taimen sivuun ja 7 cm syvyyteen alapuolelle. Tämä oli ilmeisesti liian kaukana taimista, sillä taimien alkukehitys hidastui. Kuukauden kuluttua istutuksesta suurin osa 8 cm syvään pintakerrokseen hajalevitetystä typestä oli 0-5 cm:n syvyydessä, kun taas sijoitettu typpi oli lähinnä 5-10 cm:n syvyydessä. Typpilannoitus lisäsi kaalien typpipitoisuuksia, kuiva-ainetuotantoa ja typen ottoa. Vuonna 1993 kaalin sato ja kuiva-ainetuotanto lisääntyivät aina suurimpaan 250 kg ha-1 typpilannoitustasoon asti. Vuonna 1994 maan typen mineralisaatio oli niin voimakasta, että vain lannoittamattomien kasvustojen kuiva-ainetuotanto ja typenotto olivat vähäisempiä kuin muiden käsittelyjen. Kaalin sadonkorjuun jälkeen maan mineraalitypen määrä oli alle 25 kg ha-1. Typpilannoitus ei vaikuttanut porkkanan kuiva-ainetuotantoon ja sadonmuodostukseen. Porkkanan typpipitoisuus sen sijaan lisääntyi typpilannoituksen seurauksena. Suurin typpilannoitustaso lisäsi maan liukoisen typen määrää noin 20 kg ha-1 verrattuna lannoittamattomaan käsittelyyn. Typen sijoittaminen harjun sisään ei vaikuttanut porkkanan kasvuun tai typenottoon. Ilmeisesti kasvualustan typpipitoisuudet ovat tasaantuneet, kun porkkanan voimakas kasvu alkaa noin kahden kuukauden kuluttua kylvöstä. Koska lannoitusmenetelmien ja -tasojen välillä ei havaittu eroja, koetta jatkettiin vuonna 1994 vain eri lannoitustasoilla. Ensimmäisenä koevuonna sipuli kasvoi hyvin. Sekä typen sijoittaminen 5 cm istukkaiden sivulle ja 7 cm alapuolelle että runsas typpilannoitus nostivat sadon 45 t ha-1 tasolle. Toisena koevuonna sato jäi alle 35 t ha-1 tasolle, eivätkä käsittelyt vaikuttaneet kasvuun. Typen parempi saatavuus joko typen sijoittamisen tai runsaamman lannoituksen ansiosta lisäsi sen sijaan molempina vuosina sipulin typpipitoisuutta. Suurempi typpipitoisuus ei kuitenkaan välttämättä lisännyt kasvua. Kasvuston typenotto sen sijaan yleensä lisääntyi. Lannoitetypen näennäinen hyväksikäyttö oli koevuosina tehokasta. Sipulin lannoitetypen näennäinen hyväksikäyttö parantui ensimmäisenä koevuonna sijoituslannoituksen avulla ja väheni typpilannoituksen lisääntyessä. Toisena koevuonna käsittelyt eivät vaikuttaneet lannoitetypen hyväksikäyttöön. Hyväksikäyttö oli toisinaan yli 100 %, koska kohtuullinen lannoitus paransi maasta vapautuvan typen hyödyntämistä. Typen sijoittaminen tai hajalevitys eivät kokeen tulosten perusteella vaikuta ratkaisevasti kaalin, porkkanan ja sipulin sadontuotantoon. Hajalevitys takasi kaalille riittävästi typpeä kasvun alkuvaiheessa. Sipuli sitä vastoin hyötyi sijoittamisesta, kun kasvuolosuhteet olivat hyvät ja maan ravinnetila huono. Kaikki koekasvit todennäköisesti hyötyisivät typen sijoituslannoituksesta kuivissa olosuhteissa, joissa kastelua ei ole mahdollista järjestää.

Adequate nitrogen (N) nutrition is essential for producing high vegetable yields of good quality. Fertilizer N not taken up by the plants is, however, economically wasteful and can be lost to the environment. Therefore the efficient use of N fertilizer, involving accurate estimation of crop N demand, choice of application method and timing of N fertilization, is an important research area. The effects of band placement and rate of N fertilization on inorganic N in the soil and the dry matter accumulation, yield and N uptake of cabbage, carrot and onion were studied in a three-year field experiment between 1993 and 1995. The plants were sampled during the growing season to determine the dry matter accumulation and plant N concentration. The inorganic N in the soil was determined during the growing period and after harvest. The N uptake was 3.8 kg, 1.6 kg and 2.5 kg per ton of edible yield of cabbage, carrot and onion, respectively. At the highest yield levels the N uptake including crop residues was 300 kg ha-1, 150 kg ha-1 and 120 kg ha-1 in cabbage, carrot and onion, respectively. In cabbage, almost 50% of N was in crop residues, whereas in carrot and onion only about 30% of N was in crop residues. Nitrogen uptake from non-fertilized soil varied from 29 to 160 kg ha-1, depending on the growing season and the crop. Cabbage and carrot utilised soil N efficiently, usually taking up more than 100 kg ha-1 from non-fertilized soil. Onion, on the contrary, utilised soil N relatively poorly, usually less than 50 kg ha-1 from non-fertilized soil. The rate of N uptake was low with all crops in early summer. After one month, N uptake increased in cabbage and onion. This uptake continued until harvest, i.e. mid-August for onion and early September for cabbage. Nitrogen uptake by carrot started rapidly only two months after sowing and continued until harvest at the end of September. High N rates often resulted in high N concentrations and N uptakes, but growth was not necessarily increased. One month after fertilization, most of the N placed was still near the original fertilizer band and at the depth of 5-10 cm. At that time, broadcast N was at a depth of 0-5 cm. After harvest the soil mineral N content was generally low, i.e. below 25 kg ha-1 at the depth of 0-60 cm. Onion was an exception with poor growth in 1994, when soil mineral N after the highest N rate was 80 kg ha-1 at a depth of 0-60 cm after harvest. The placement distance in the cabbage experiment, 7.5 cm in the side and 7 cm below cabbage transplants, resulted in lower plant growth and N uptake than broadcasting of N at the beginning of the growing periods 1993 and 1994. Towards harvest differences between application methods decreased, although in 1993, placement of N still led to 6% lower cabbage yields than broadcasting of N. In 1993, high N rates increased cabbage dry weight and N uptake towards harvest, and this effect was more pronounced when N was broadcast. In 1994, soil N mineralisation was high, and only non-fertilized cabbages took up less N than fertilized plants. Carrot was remarkably insensitive to N fertilization. Carrot yields were similar with and without N fertilizers. Band placement and N rate did not affect carrot growth and N uptake. In 1993, band placement and high rates of N increased onion growth and bulb yield more than broadcasting. In 1994, onion growth was poor and treatments did not affect plant N concentrations or growth. Apparent recovery of fertilizer N was increased in 1993 by low N rates or band placement. This result that band placement of N does not much affect vegetable growth is in agreement with most previous studies. With onion, probably due to the sparse root system, positive effects of N placement are most likely to be found.