Planternes ernæring – hvem-hvad-hvor efter universitetsfusionerne?

Institut for Jordbrugsvidenskab


Dias 2

Planters ernærings-fysiologi

Jordbunds-frugtbarhed

Plante-jord interaktioner

Byernes affaldsstoffer

HusdyrgødningAfgrøderester

N og P metabolisme og afgrødeudnyttelse

AfgrødekvalitetMikronæringsstoffer

Planternes ernæring – hvem-hvad-hvor efter universitetsfusionerne? • Stadig et fagområde – organisatorisk en del af faggruppen for

Plante- og Jordvidenskab, Inst. for Jordbrugsvidenskab, men nu KU• Hvad arbejder vi med:

• Hvem er vi - 2 professorer, 6 lektorer (faste), 4 post-docs/adj., 15 phd. stud., 8 lab. + kontor, i alt ca. 35

• Årlig forsknings omsætning på 10-15 mio. kr., financieret af EU, forskningsråd, minist.,priv. fonde, industri, DK & udviklingslande

• En række innovationsaktiviteter og erhvervssamarbejder• Undervisning på 4 BSc og 8 MSc uddannelser

Planteernæring

Gødningsværdi og miljø


Dias 3

Er vore jordanalyser gode nok ?

De fleste danske jordbundsanalyser er • Udviklet i 1930’erne • Ikke kalibrerede til danske jorde af i dag• Utidssvarende basis (P, Cu….)• Forældede analytiske principper (f.eks. ustabile

spektroskopiske P målinger)• Uni-elementar analyse, forskellige ekstraktionsmetoder


Dias 4

Vækstkurven og næringsstofmangel

Ombytteligt næringsstof

Udbytte

Skjult (latent)mangel

Normal (pot. udb.)

Forgiftning

Synligmangel

- det er denne vi er for dårlige til at identificere i dag !


Dias 5

Hvordan bestemmer vi den plantetilgængelige koncentration af næringsstoffer i jord…?

KvantitetIntensitet

Plante optag

P


Dias 6

Normal DK værdier for makronæringsstoffer

• Forskellige ekstraktionsmidler – uni-/ bi-elementar• Mikronæringsstoffer med EDTA/DTPA

Enhed Normal Intervallet

Kvantitet Kg ha-1

Ekstraktionsmetode Danmark

Fosfortal Pt mg P /100 g

jord

2-4 25 0.5 M HCO3-

pH= 8.5

Kaliumtal Kt mg K /100 g

jord

7-10 25 0.5 M CH3COONH4

Magnesiumtal Mgt mg Mg /100 g

jord

4-8 25 0.5 M CH3COONH4

Calciumtal (kalkfri jord):

Cat mg Ca /100 g

jord

? 25 1 M NH4Cl

Calciumtal (kalkholdig jord)

Cat mg Ca /100 g

jord

? 25 2 x 1 M NaCl

Natriumtal Nat mg Na /100 g

jord

3-5 25 1 M CH3COONH4


Dias 7

DTPA extraherbart Mn (mg Mn kg-1 jord)

1 2 3 4 5 6 7 8

Mn

kon

cent

ratio

n i b

ladv

æv

(µg

Mn

g-1 t

ørs

tof)

0

10

20

30

40

50

60

70

For de fleste mikronæringsstoffer er jordanalysen meget problematiskEks. Mn


Dias 8

Kt i danske jorde – den samme anbefaling for alle jorde?

Kalium-tal (Kt)

Ku

mm

ule

ret

Fre

kve

ns

(%)

0

20

40

60

80

100

120

Fyn. Vestjylland

18-1

9,9

>20

0-1,

92-

3,9

4-5,

96-

7,9

8-9,

910

-11,

9

12-1

3,9

14-1

5,9

16-1

7,9

18-1

9,9

>20

18-1

9,9

51.258 prøver analyseret


Dias 9

Er vore jordanalyser gode nok ?

De fleste danske jordbundsanalyser er • Udviklet i 1930’erne • Ikke kalibrerede til danske jorde af i dag• Utidssvarende basis (P, Cu….)• Forældede analytiske principper (f.eks. ustabile spektroskopiske P

målinger)• Uni-elementar analyse

Derfor er der behov forskning:• Er kalibreringerne af “normal-område” up-to-date?• Afprøvning af nye ekstraktionsmetoder – samme ekstraktionsmiddel til

alle næringsstoffer• Multi-elementar tilgang – alle essentielle næringsstoffer i samme

prøve – udnytte udvikling i analytik (ICP mm.)• Mikronæringsstofferne bør i højere grad inddrages


Dias 10

Den kemiske planteanalyse ?

Planteanalysen• Kan afsløre aktuel, latent mangel i planterne• Vise om næringsstofferne er i balance (antagonismer)• ….men er meget lidt anvendt i Danmark pga. manglende

tradtion, pris, svartid• Velunderbyggede DK tærskelværdier/intervaller foreligger

ikke, fastsat under udenlandske forhold• Analysepris og –tid er faldende (150 kr., 3 dage)• Analysemetoder anvendt i forskningen (ICP-MS, FT-IR, NIR

etc) er ikke velafprøvet under praktiske DK forhold.


Dias 11

Den moderne planteanalyse er multi-elementar

Vinterbyg, Stadium 30Ringsted, Midtsjælland

Koncentration i plantetørstof (µg/g)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Fe

Mn

Cu

Zn

B

Mo

Vinterbyg, stadium 30Gunderup Nordjylland

Koncentration i plantetørstof (µg/g)

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Fe

Mn

Cu

Zn

B

Mo


Dias 12

Hurtigdiagnostik af ernæringstilstand

Krav til den ideale metode…• Specifik og robust• Høj følsomhed • Hurtig, kort svartid• Skal helst kunne gennemføres

i marken • Billig

Eksempel: Mn• Mn har en central nøgle-funktion

i planters fotosyntese• Analyse af klorofyl a fluorescens

induktionen afslører om en plante har Mn-mangel

CP43CP47

D1

MnMnMnMn

H2O O2

PSII

Lys

Kulstofskeletter

NPQ Fluorescens


Dias 13

Flu

ores

cenc

e (m

V)

0,01 0,1 1 10 100 1000 100000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

241711 4

X =PEU *

Klassifikation af Mn mangel

Udsendelse af klorofyl a fluorescens under Mn-mangel….

Time (msec)

PEU 95 - 100 Ingen Mn-mangelPEU 90 – 94 Svag Mn-mangelPEU 75 – 89 Moderat Mn-mangelPEU 60 – 74 Stærk Mn-mangelPEU 40 – 59 Meget stærk Mn-mangel PEU < 40 Extrem Mn-mangel

Kloroser

Nekroser

Ikke synlige symptomer

*: Plant Efficiency Unit


Dias 14

MnSO4

PEU = 70PEU = 70 PEU = 95PEU = 95

MnSO4

PEU = ? PEU=0.64

Forår 2006

MnSO4

Ult. okt. 2005

Hurtigdiagnostik kan sikre overvintring

• Metoden detekterer altså skjult mangel

• Metode er uhyre følsom - effekt af sprøjtning målbar efter 1-3 dage


Dias 15

Fra forskning til faktura….

2005 Agro Business Parks Innovationskonkurrence

• ….er et krav fra forskningsministeren!

• Men vi samarbejder naturligvis gerne med erhvervet om videreudvikling


Dias 16

Den kemiske planteanalyse ?Planteanalysen

• Kan afsløre aktuel, latent mangel i planterne• Vise om næringsstofferne er i balance (antagonismer)• ….men er meget lidt anvendt i Danmark pga. manglende tradtion, pris,

svartid• Velunderbyggede DK tærskelværdier/intervaller foreligger ikke, fastsat

under udenlandske forhold• Analysepris og –tid er faldende (150 kr., 3 dage)• Analysemetoder anvendt i forskningen (ICP-MS, FT-IR, NIR etc) er ikke

velafprøvet under praktiske DK forhold.

Derfor er der behov forskning:• Fastlæggelse af DK tærskelværdier/intervaller for alle essentielle

næringsstoffer (multielementar analyse)• Nye, hurtige eller mere specifikke analysemetoder (ICP, FT-IR, Fluorescens

spektroskopi, NMR, NIR, mikro-array etc.) bør afprøves og udvikles til praktiske forhold.


Dias 17

Behov for nye analysemetoder for gødninger ?

Nye organiske restprodukter, nye anvendelsesmuligheder: • Fiber- og væske-fraktioner fra gylleseparation• Bioethanol, biogas, P-recirkulering, vækstmedier

Standardparametre (Tot./NH4-N, P, K) utilstrækkelige

• Biologisk relevante parametre (nedbrydelighed, gaspot., ledningsevne mm.)

• Variabiliteten er stor og ofte ukendt• Behov for hurtig-analyser, gerne on-line


Dias 18

Nye analyser af organiske restprodukter ?

Karakteristika ved org. mat.

CO

2

Min

era

l NNIR spektroskopi

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1000 1500 2000 2500

Weavelength (nm)D

etre

nded

Abs

orba

nce

Traditionelle analyser

C in fraction (% of total C)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1

2

3

SolublesHemi-cell.

Cellu-lose

Lig-nin

AfgrøderesterHusdyrgødningerOrganisk affald

Empiriske funktioner og multivariat statistik Hurtig forudsigelse af biologisk relevante egenskaber


Dias 19

NIR prediktion af EFOS* for hvedehalm

* EFOS = Enzym Fordøjeligt Organisk Stof

Hvedehalm fra 107 forskellige sorter

Målt EFOS værdi (%)

NIR

pre

dik

tere

t EFO

S v

ærd

i (%

)

(Lindedam et al., 2007)

• EFOS er oprindelig en fodermiddel-analyse, men:• Kan også bruges som et indeks for halmens nedbrydelighed i

relation til f.eks. bio-ethanol produktion – stor variabilitet!• Andre restprodukters kvalitet, f.eks. gyllefibre fra separation


Dias 20

Variabilitet af gyllefibre

Parameter Indhold

Tørstof 17-46 %

Aske 6-47 %

pH 5.5-9.1

Ledningstal 12-87 µS/cm

Total N 14-41 g/kg dw

NH4-N 2.6-23 g/kg dw(5-60 % af Total N)

Total P 5.6-52 g/kg dw

• Hvordan påvirker dette muligheder for at udnytte fiberen – gødningsmiddel, vækstmedie, jordforbedring, biogas, brændsel?

(Foreløbige resultater 34 fiber prøver,K. Jørgensen, 2007, FIBCOFERT projekt)


Dias 21

Behov for nye analysemetoder for gødninger ?Nye organiske restprodukter, nye anvendelsesmuligheder:

• Fiber- og væske-fraktioner fra gylleseparation• Bioethanol, biogas, P-recirkulering, vækstmedier

Standardparametre (Tot./NH4-N, P, K) utilstrækkelige• Biologisk relevante parametre (nedbrydelighed, gaspot., ledningsevne mm.)• Variabiliteten er stor og ofte ukendt• Behov for hurtig-analyser, gerne online

Derfor er der behov forskning:• Fastlæggelse af biologiske parametre centrale for nye anvendelser og disse

parametres variabilitet• Test af nye metoder til karakterisering af disse parametre, inkl.

spektroskopiske (NIR, FTIR, Py-MS)• Udvikling af udvalgte hurtigmetoder


Dias 22

Tak for opmærksomheden!

Documents

Planternes ernæring – hvem-hvad-hvor efter universitetsfusionerne?