Planternes ernæring – hvem-hvad-hvor efter universitetsfusionerne?

1. Institut for Jordbrugsvidenskab

2. 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 Institut for Jordbrugsvidenskab Planternes ernæring – hvem-hvad-hvor efter universitetsfusionerne? Planteernæring Jordbunds- frugtbarhed Planters ernærings- fysiologi Afgrødekvalitet Mikronæringsstoffer Husdyrgødning Afgrøderester Plante-jord interaktioner Gødningsværdi og miljø Byernes affaldsstoffer N og P metabolisme og afgrødeudnyttelse

3. Institut for Jordbrugsvidenskab 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

4. Institut for Jordbrugsvidenskab Vækstkurven og næringsstofmangel Udbytte Normal (pot. udb.) Forgiftning Skjult (latent) mangel Synlig mangel - det er denne vi er for dårlige til at identificere i dag ! Ombytteligt næringsstof

5. Institut for Jordbrugsvidenskab P Hvordan bestemmer vi den plantetilgængelige koncentration af næringsstoffer i jord…? Plante optag Kvantitet Intensitet

6. Forskellige ekstraktionsmidler – uni-/ bi-elementar Mikronæringsstoffer med EDTA/DTPA Institut for Jordbrugsvidenskab Normal DK værdier for makronæringsstoffer

7. Institut for Jordbrugsvidenskab For de fleste mikronæringsstoffer er jordanalysen meget problematiskEks. Mn

8. Institut for Jordbrugsvidenskab 120 100 Fyn. Vestjylland 80 60 Kummuleret Frekvens (%) 40 20 0 10-11,9 12-13,9 14-15,9 18-19,9 18-19,9 16-17,9 18-19,9 0-1,9 2-3,9 4-5,9 6-7,9 8-9,9 >20 >20 Kalium-tal (Kt) Kt i danske jorde – den samme anbefaling for alle jorde? 51.258 prøver analyseret

9. Institut for Jordbrugsvidenskab 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

10. Institut for Jordbrugsvidenskab 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.

11. Institut for Jordbrugsvidenskab Vinterbyg, Stadium 30 Ringsted, Midtsjælland Mo B Zn Cu Mn Fe 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Koncentration i plantetørstof (µg/g) Den moderne planteanalyse er multi-elementar

12. 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 Institut for Jordbrugsvidenskab Lys PSII CP43 CP47 D1 NPQ Fluorescens Mn Mn Mn Mn O2 H2O Kulstof skeletter Hurtigdiagnostik af ernæringstilstand

13. Institut for Jordbrugsvidenskab X =PEU * PEU 95 - 100 Ingen Mn-mangel Ikke synlige symptomer PEU 90 – 94 Svag Mn-mangel PEU 75 – 89 Moderat Mn-mangel PEU 60 – 74 Stærk Mn-mangel Kloroser PEU 40 – 59 Meget stærk Mn-mangel PEU < 40 Extrem Mn-mangel Nekroser Klassifikation af Mn mangel Udsendelse af klorofyl a fluorescens under Mn-mangel…. 4500 4000 24 17 11 4 3500 3000 2500 Fluorescence (mV) 2000 1500 *: Plant Efficiency Unit 1000 500 0 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 Time (msec)

14. Institut for Jordbrugsvidenskab Hurtigdiagnostik kan sikre overvintring Forår 2006 Ult. okt. 2005 MnSO4 MnSO4 MnSO4 PEU=0.64 PEU = ? PEU = 70 PEU = 95 • Metoden detekterer altså skjult mangel • Metode er uhyre følsom - effekt af sprøjtning målbar efter 1-3 dage

15. Institut for Jordbrugsvidenskab Fra forskning til faktura…. • ….er et krav fra forskningsministeren! • Men vi samarbejder naturligvis gerne med erhvervet om videreudvikling 2005 Agro Business Parks Innovationskonkurrence

16. Institut for Jordbrugsvidenskab 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.

17. Institut for Jordbrugsvidenskab 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

18. Institut for Jordbrugsvidenskab Traditionelle analyser NIR spektroskopi CO2 Hemi- cell. Cellu- lose Lig- nin Solubles Mineral N Nye analyser af organiske restprodukter ? Karakteristika ved org. mat. Afgrøderester Husdyrgødninger Organisk affald Empiriske funktioner og multivariat statistik  Hurtig forudsigelse af biologisk relevante egenskaber

19. Institut for Jordbrugsvidenskab Hvedehalm fra 107 forskellige sorter NIR predikteret EFOS værdi (%) (Lindedam et al., 2007) Målt EFOS værdi (%) NIR prediktion af EFOS* for hvedehalm • 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 * EFOS = Enzym Fordøjeligt Organisk Stof

20. Institut for Jordbrugsvidenskab Variabilitet af gyllefibre (Foreløbige resultater 34 fiber prøver, K. Jørgensen, 2007, FIBCOFERT projekt) • Hvordan påvirker dette muligheder for at udnytte fiberen – gødningsmiddel, vækstmedie, jordforbedring, biogas, brændsel?

21. Institut for Jordbrugsvidenskab 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

22. Institut for Jordbrugsvidenskab Tak for opmærksomheden!