Nutrient uptake and biomass accumulation for eleven different field crops

Abstract

Tutkimuksen astiakokeessa kasvatettiin yhtenäisissä oloissa Suomessa vähän viljeltyjä, mutta ominaisuuksiltaan mielenkiintoisia viljelykasveja. Kasvit olivat öljyhamppu, (Cannabis sativa L.), kinua (Chenopodium quinoa Willd.), kitupellava (Camelina sativa (L.) Crantz), kumina (Carum carvi L.), värimorsinko (Isatis tinctoria L.), nokkonen (Urtica dioica L.), ruokohelpi (RCG) (Phalaris arundinacea L.), tattari (Fagopyrum esculentum Moench) ja öljypellava (Linum usitatissimum L.). Lisäksi tavanomaisista viljelykasveista kasvatettiin timoteita (Phleum pratense L.) ja ohraa (Hordeum ulgare L.). Kasvien biomassan muodostusta mitattiin kasvun aikana. Ravinteiden typpi, fosfori, kalium, kalsium ja magnesium kokonaisotto kasvin eri osiin mitattiin kasvukauden lopulla. Yksivuotiset kasvit öljyhamppu, kinua, kitupellava, tattari, öljypellava ja ohra peittivät nopeasti maan pinnan, mutta kasvattivat vain vähän juuristoa. Kaksi- tai monivuotisilla morsingolla, kuminalla, nokkosella, ruokohelvellä ja timoteilla juuret kasvoivat nopeammin ja kasvukauden lopulla niiden massa jopa ylitti maanpäällisen kasvuston massan. Tulosten mukaan maan eloperäisen aineksen määrää voidaan lisätä, eroosiota vähentää ja maan kasvukuntoa parantaa viljelemällä kaksi- tai monivuotisia kasveja. Yksivuotiset kasvit sen sijaan olisivat parempia kilpailussa rikkakasveja vastaan. Siemenissä oli paljon typpeä ja fosforia, kun taas vihreässä kasvustossa oli runsaasti kaliumia ja kalsiumia. Juurissa ja varsisadossa (hampun, öljypellavan, ruokohelven ja nokkosen korjattava varsisato) oli vain vähän ravinteita. Kinua ja kumina keräsivät erityisen paljon kaliumia ja fosforia, tattari fosforia, hamppu ja nokkonen kalsiumia ja kinua magnesiumia. Siemensadon mukana korjattiin eniten ravinteita, etenkin typpeä ja fosforia. Jos sadon lisäksi koko biomassa korjattaisiin, pellolta poistuisi huomattavasti suurempi määrä ravinteita, typen ja fosforin lisäksi etenkin kalsiumia ja kaliumia. Koska kasvit keräävät eri osiinsa ravinteita eri tavalla ja kasvattavat juuristoa ja maanpäällistä massaa eri tavoin, viljelykasvin ja korjuustrategian valinnalla voitaisiin vaikuttaa pellon ravinnetaseisiin ja kasvukuntoon sekä ravinteiden huuhtoutumiseen pellosta.

Oil hemp (Cannabis sativa L.), quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), false flax (Camelina sativa (L.) Crantz), caraway (Carum carvi L.), dyer s woad (Isatis tinctoria L.), nettle (Urtica dioica L.), reed canary grass (RCG) (Phalaris arundinacea L.), buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench), linseed (Linum usitatissimum L.), timothy (Phleum pratense L.) and barley (Hordeum vulgare L.) were grown under uniform conditions in pots containing well fertilised loam soil. Dry matter (DM) accumulation was measured repeatedly, and contents of minerals N, P, K, Ca and Mg at maturity. Annual crops accumulated above-ground biomass faster than perennials, while perennials had higher DM accumulation rates below ground. Seeds had high concentrations of N and P, while green biomass had high concentrations of K and Ca. Stems and roots had low concentrations of minerals. Concentrations of K and P were high in quinoa and caraway, and that of P in buckwheat. Hemp and nettle had high Ca concentrations, and quinoa had high Mg concentration. N and P were efficiently harvested with seed, Ca and K with the whole biomass. Perennials could prevent soil erosion and add carbon to the soil in the long term, while annuals compete better with weeds and prevent erosion during early growth. Nutrient balances in a field could be modified and nutrient leaching reduced by careful selection of the crop and management practices.