2019‐01‐15

1

”Nye” afgrøder i økologisk produktion– større mangfoldighed for mindre sårbarhed og højere udbytter?

Erik Steen JensenDyrkningssystemers økologi

SLU Alnarp, Sverige

Plantekongres 2019, Herning

Indhold • Faktorer som driver udviklingen af fremtidens

økologiske dyrkningssystemer• Økologisk intensivering – højere udbytter• Diversificering af dyrkningssystemet• Afgrøder for større mangfoldighed i dyrkningssystemet

• Samdyrkning af bælgsæd og korn• Efterafgrøder • Flerårige kornarter

• Konklusioner

2019‐01‐15

2

Faktorer som driver udvikling af fremtidens økologiske dyrkningssystemer

• Mindre sårbarhed for klimaforandringer

• Reducerede klima- og miljøpåvirkninger

• Mindre tilførsel af NYT N og P = bedre recirkulering

• Kontinuerlig bæredygtig udvikling af jordbrugssystemet

• Øget fokus på interessant plante-protein til fødevarer og mindre husdyrhold?

• Økologisk intensivering - højere udbytter?

Økologiskintensivering(SLU perspektiv)

• Større udbytte fra samme areal med reducerede negative miljøeffekter

• Anvendelse af principper fra videnskaben økologi og økosystemtjenester

• Agroøkologiske dyrkningsmetoder og multifunktionalitet• Udvikling af diversitet i dyrkningsystemet på flere niveauer

(sædskifte, samdyrkning, efterafgrøder)• Landmand-forsker samarbejde for udvikling af bæredygtige

dyrkningssystemer

Cassman KG 1999 Ecological intensification of cereal production systems: Yield potential, soil quality and precision agriculture. PNAS 96, 5952-5959. Niggli, U. 2008 Vision for an Organic Food and Farming Research Agenda to 2025 , TPOrganics.

Foto: ESJensen

2019‐01‐15

3

Diversificering – et agroøkologisk princip

DyrkningssystemAØ dyrkningsmetoder

Planlagtdiversitet

Skaber betingelsersom fremmer

Tilknyttetbiodiversity

Biodiversitet ide omgivendeøkosystemer

Dyrkningssystem funktion (e.g.produktion, regulering af skadedyr

og næringsstofkredsløb)

Fremmer

Fremmer

Vandermeer, J et al 1998  Global change and multi‐species agroecosystems: Concepts and issues. Agric. Ecosys. Envir. 67, 1‐22.

Foto: ESJensen

Diversifiering i tid = sædskifte

Potentielle tjenester opnået via design af sædskiftet:• Regulering af sygdomme, skadegørere og ukrudt• Vedligeholdelse/forbedring af jordens frugtbarhed • Forbedret jordstruktur og forebyggelse af erosion• Fordeling af markarbejdet• Reduktion af næringsstoftab• N2 fixation og mobilisering næringsstoffer• Større biodiversitet• Udbyttestabilisering

2019‐01‐15

4

• Sortsblandinger • Bælglante-græsblandinger• Samdyrkning af enårige arter• Skovlandbrug• Blandinger af arter i

efterafgrøder• Markernes udformning og

størrelse• Læbælter og bufferstriber

Diversifiering i rum

Foto: ESJensen

Samdyrkning – planlagt afgrødediversitet i rum – samtidig dyrkning af flere arter på samme mark, i detmindste i en del af vækstsæsonen

Foto: ESJensenFoto: ESJensen

Foto: ESJensen

2019‐01‐15

5

Fordele ved samdyrkning• Et højere udbytte end de respektive renbestande

• Udnytter lys, vand og næringsstoffer bedre end renbestande

• Reducerer behovet for indsatsfaktorer: energi, gødning og pesticider

• Tilfører biologisk fikseret N til systemet med bælgplanter

• Kan gøre afgrøden mere modstandsdygtig overfor skadedyr og sygdomme

• Reducerer lejesæd og ukrudt sammenlignet med bælgsæd i renbestand

• Øger dyrkningssikkerhed via kompensation

• Øger biodiversiteten i landskabet

• Reducerer nettomineralseringen af N om efteråret of N-udvaskning sammenlignet med bælgsæd i renbestand

• Øger proteinkvaliteten af korn ved samdyrkning med bælgsæd

Foto: ESJensen

Foto: ESJensen

10

+ = ?

Hvordan bestemmer man udbytteeffekten af samdyrkning?

2019‐01‐15

6

LERAB=UAB UBAUAA UBB

+

LER > 1: Fordel ved samdyrkningLER < 1: Fordel ved renbestande

The Land Equivalent Ratio (LER)

300 pl. m-290 pl. m-2

Samdyrkning ært(■)-byg(■) i europæisk økologisk forsøg

90+150 pl. m-2 45+150 pl. m-2

Renbestand

P100 B100

Række samdyrkning

P100B50 P50B50

2019‐01‐15

7

Udbytte af byg-ært samdyrkning i økologiskesystemer i 5 europæiske lande. Gnms 3 år

0

100

200

300

400

Cropping

P10

0

B10

0

P10

0B50

P50

B50

Gra

in y

ield

(g

DM

m-2

)

0

100

200

300

400P

100

B10

0

P10

0B50

P50

B50

P10

0

B10

0

P10

0B50

P50

B50

MeanITGE

FRUKDKPeaBarley

1.16 1.18

1.42

1.36

1.14 1.08

1.15

1.15

1.14

1.06

1.21

1.17

Jensen, E. S. et al 2006. Intercropping of cereals and grain legumes for increased production, weed control, improved product quality and prevention of N-losses in European organic farming systems. Final report EU-project INTERCROP, QLK5-CT-2002-02352

Ker

neud

bytte

(tø

rsto

f) g

/m2

400 g/m2=4 t/ha

LER på søjler

Foto: ESJensen

Samdyrkning af bælgsæd og korn i europæiskøkologiske landbrug (DK og France)

Bedoussac, L. et al. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal-grain legume intercrops in organic farming. A review. Agronomy for Sustainable Development 35(3), 911-935

Foto: ESJensen

2019‐01‐15

8

Udbyttevariation samdyrkning – renbestand – 54 exp.

Korn- Korn Bælgsædbælgsæd renbestand renbestandsamdyrket

Raseduzzaman and Jensen. 2017. Eur. J. Agron.

Havre-ært samdyrket

Ært

Havre

Foto: Raj Chongtham, SLU

2018 Skåne

2019‐01‐15

9

N “transfer” fra bælgplante til korn?

0.5-1% of pea N “transferred”2-6 % of barley N derived from N rhizodeposition.Direct 15N labelling

Jensen, 1996a

15N enrichment barley SC

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0

15N

enr

ichm

ent b

arle

y IC

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.01980198119821984

Jensen, 1996b

N transfer

0

50

100

150

200

250

Cereal SC Grain LegumeSC

Intercrop

Legume N2fixation

Legume soil N

Cereal soil N

Jensen, E.S. and Haugaaard-Nielsen, H. 2013. Intercropping: crop management for reduced inputs of reactive nitrogen and related GHG emissions? - prospects for a sustainable and climate smart agriculture. The Second Climate Smart Agriculture Global Science ConferenceUC Davis and World Bank, 22 April 2013 (unpublished)

Ove

rjord

isk

N (

kg N

/ha)

Komplementær udnyttelse af kvælstofkilderved samdyrkning af korn og bælgsæd

2019‐01‐15

10

Samdyrkning øger proteinkoncentrationen i økologisk dyrket korn

19

Bedoussac, L., Journet, E.‐P., Hauggaard‐Nielsen, H., Naudin, C., Corre‐Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal‐grain legume intercrops in organic farming. A review.Agronomy for Sustainable Development  35(3), 911‐935. DOI 10.1007/s13593‐014‐0277‐7

Samdyrkning og plantesygdomme

Cropping strategy

B

+ L

+ F

+ P

1

+ P

2

+ F

P1

+ F

P2

+ L

F

+ L

FP

1

Net

blo

ch in

cide

nce*

0

50

100

150

200

250

300

350 a

bb

bcb bc bc bc

bc

Sandy loam soil

* Measured as Area Under Disease progress Curve (AUDPC). Different letters indicate significant (P<0.05) differences using the Kruskal-Wallis test.

P: peaL: lupinF: fababeanB: barley

Renbestand eller samdyrket

Eksempel: Bladplet i byg

Hauggaard‐Nielsen, H., Jørnsgaard, B., Kinane, J., and Jensen, E.S. 2008. Grain Legume – cereal intercropping: The practical application of diversity, competition and facilitation in arable and organic croppiung systems. Renewable Agriculture and Food Systems: 23, 3‐12.

2019‐01‐15

11

Ukrudtsbiomass ved modenhed - samdyrkningsammenlignet med renbestand af bælgsæd

21

Bedoussac, L., Journet, E.‐P., Hauggaard‐Nielsen, H., Naudin, C., Corre‐Hellou, G., Jensen, E.S., Prieur, L. and Justes, E. 2015. Ecological principles underlying the increase of productivity achieved by cereal‐grain legume intercrops in organic farming. A review.Agronomy for Sustainable Development  35(3), 911‐935. DOI 10.1007/s13593‐014‐0277‐7

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Lentil Lentil/oat Oat

Gra

in y

ield

/ w

ee

d b

iom

ass

, kg/

ha

ave

rage

+/-

SE

(n

=1

2)

3-year average (2015-2017)

Weed biomass Oat grain yield Lentil grain yield

Georg Carlsson et al. SLU Unpublished

LER=1.34

Samdyrkning af økologiske linser og korn Skåne (2015-2017)

Foto: ESJensen

2019‐01‐15

12

Udviklings- og forskningsbehov i samdyrkning

• Forædling og tilgængelighed af sorter egnet tilsamdyrkning

• Udvikling af forbedret høstteknologi og sorteringsudstyr

• Indpasning af samdyrkning i sædskiftet

• Holdninger og lock-in effekt i fødevaresystemer

• Betragtes af nogle som gammeldags dyrkningsteknik

• Grovvarehandlen ikke vant til at håndtere den høstede vare fra samdyrkede afgrøder

Darnhofer, I & Strauss, A. 2015 Organic farming and resilience. EU FP7 project, RETHINK

2019‐01‐15

13

Delkonklusioner• Bæredygtig/økologisk intensivering via samdyrkning af

bælgsæd og korn øger oftest produktionen med mere end 20% og forbedrer udnyttelse af N,

• Samtidigt har samdyrkning en række andre positive effekter på produktkvalitet og miljø.

• Forskning og innovation er påkrævet vedr. design af sædskifte, langtidseffekter på jordens C/N dynamik, høstteknik, sortsvalg og drivhusgasemissioner.

• Innovation via deltagerdrevet forskning med landmænd og andre interessenter er nødvendig for øge integrationen af samdyrkning i bæredygtige fødevaresystemer

Multifunktionelle efterafgrøder

Foto: ESJensen

2019‐01‐15

14

• Reducere jorderosion

• Øge markens kulstoflagring og forbdre jordstrukturen

• Øge biodiversiteten (bakterier, insekter, fugle, …….)

• Øge udbyttet af hovedafgrøderne

• Biomasse til foder eller bioraffinaderi, inkl. biogas ogafgasningsrest

• Sanere for sygdomme

• Forbedre ukrudtkontrol og reducere behovet for jordbearbejdning

• Øge input fra biologisk N2 fiksering

• Fastholde N i systemet och reducere kvælstofudvaskning

Efterafgrøder kan levere mange tjenester:

Variation i markens total N (0-25 cm) på 10 ha

2019‐01‐15

15

Forsøgsdesign (2012-2013 og 2013-2014)

2012

Ært Byg

2013Vårhvede

Olieræddike Vårvikke OR + VåV

Vinterrug Vintervikke VR + ViV

Kløvergræs(undersået)

- Ingen EA

Vinterrug og vintervikkeVækstanalyse april 2013 (t tørstof/ha)

1,4 1,3 1,0 VR0,4 ViV1,4 total

LER: 1,021,1 1,3 0,5 VR

0,9 ViV1,4 total

LER: 1,14

Vinterrug (VR) Vintervik (ViV) VR + ViV

Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report.SLU EkoForskResearch Program, 25p.

2019‐01‐15

16

Kvælstofakkumulering i efterafgrøder

0

10

20

30

40

50

60

Ært Ært Ært Byg Byg Byg Ært Ært Ært Byg Byg Byg

VåV OR OR+VåV VåV OR OR+VåV ViV VR VR+ViV ViV VR VR+ViV

kg N/ha i o

verjordisk biomase

Efterafgrøde

N jord  N2 fix

Forsøg 2012‐2013

Ultimo oktober Primo april

Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final reportSLU EkoForskResearch Program, 25p.

Forfrugt

Effekt af efterafgrøde på følgendevårhvede udbytte 2013 (t tørstof/ha ± se)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Vår

hved

eke

rne

(t/h

a)

Ært

Byg

Vikker: +15%OR-VR: 0%Mix: +8%

Forfrugt

Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report. SLU EkoForskResearch Program, 25p.

2019‐01‐15

17

Konklusioner Multifunktionelle efterafgrøder (2012-13)• Lavere andel vikker i efterafgrødeblandinger efter

ært end efter byg pga af ræddike/vinterrugs bedre konkurrence ved højere rest N efter forfrugt

• Højeste total N og biomassetørstof i efterafgrøde blandinger

• Vintervikke øger N2 fiksering når der er mindre mineralsk N efter forfrugt. Vårvikke har ikke kapacitet.

• Renbestande og blandinger med vikker øger udbyttet af efterfølgende vårhvede med 8-15% og N-akkumulering med 17-22%

Jensen, E.S. 2015 Multifunctional cover crops for stockless organic farming systems .Final report. SLU EkoForskResearch Program, 25p.

Workshop 15Agroecology Forum

Perennial grains- A good alternative for

agroecology?

Foto: L.-M. Mårtensson Foto: L.-M. Mårtensson

På vej mod flerårígt korn Forskning i økologisk dyrkning siden 2014

Kernza® (Thinopyrum intermedium)i samarbejde med The Land Institute

2019‐01‐15

18

Foto: The Land Institute, USA

Foto: L.-M. Mårtensson

Foto: L.-M. Mårtensson

Foto: R. Davidson

2019‐01‐15

19

SAFE - SITES AGROECOLOGICAL FIELD EXPERIMENT, BLOCK 1 of 4

En ÅBEN ressource for forskningKontakt: erik.steen.jensen@slu.se

Tak for opmærksomheden

Erik.Steen.Jensen@SLU.se+46 76 786 98 99

AgroecologyDK@gmail.com+45 23 88 29 92