Heinänurmien kasvutapa ja korjuustrategiat › portal › page › portal › mtt › mtt... · Bertrand ym. (2008) T °C IVTD Päivänpit uus Lämpötil a KA-sato IV-ka-sulavuus

Kirsi Pakarinen ja kumppanit MTT Maaninka, MTT Ruukki, Helsingin yliopisto NURFYS-hanke KARPE-hanke

Heinänurmien kasvutapa ja korjuustrategiat

1 © Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT Nautaparlamentti 26.7.2012 Oulu

Nurmikasvien jaottelua

Jako yhteyttämistavan perusteella: C3- ja C4-kasvit

Jako yksi- ja kaksisirkkaisiin Jako typensidonnan osalta:

palkokasvit ja muut nurmikasvit (pääosin heinäkasveja)

Jako yksi- tai monivuotisiin (Jako energiasisältötyypin

perusteella: kuitu- ja tärkkelyskasvit)

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT Nautaparlamentti 26.7.2012 Oulu 2

Kuva: MTT/Elina Juutinen

Mitä nurmen satofysiologiatutkimus on?

Nurmikasvuston kehitysjakso

Lehtien ilmestyminen ja kasvu

Kukinnot

Pseudokorsi

Kuihtuva ja kuoleva materiaali

Aitokorsi

Kasvuston ajallisen kehityksen ja ominaisuuksien vaihtelun yhteisvaikutusten selvittämistä

Kuinka nämä tapahtumat ajoittuvat?

Mikä merkitys näillä tapahtumilla on satomäärään?

Mikä merkitys näillä tapahtumilla on sadon

laatuun?

Merkityksellisten ilmiöiden

osoittamista ja kvantifiointia!

Versonta - tiheyden kehitys


Suomen kasvuolosuhteet ja niiden vaikutus nurmen kasvuun


5

Nurmi(heinä)kasvien vuosikierto

Lähde: Virkajärvi & Pakarinen (2010), Nurmirehujen tuotanto ja käyttö, Tieto Tuottamaan 132

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT Nautaparlamentti 26.7.2012 Oulu

6

Olosuhteet – 3 niittoa Eri niittokerroilla korjattavien satojen kasvujaksojen keskilämpötilat ja olosuhteet:

0

50

100

150

200

250

300

19.4. 9.5. 29.5. 18.6. 8.7. 28.7. 17.8. 6.9. 26.9.

PVM

Säte

ily W

m-2

-5

0

5

10

15

20

25

Läm

pötil

a, °C

; päi

vänp

ituus

, h

Keskilämpötila

Päivänpituus

Säteily 1. sato: noin + 10 ºC, kohoava lämpötila, pitenevä päivä, kasvava säteily

2. sato: noin + 17 ºC, kohoava lämpötila, lyhenevä päivä, vähenevä säteily

3. sato: noin + 12 ºC, vähenevä lämpötila, lyhenevä päivä, voimakkaasti vähenevä säteily

30

°

50°

15.9. 15.6.


Lämpötilan vaikutus timotein sadonmuodostukseen

Päivänpituus

Lämpötila Keskilämpötila

KA-sato IV-ka-sulavuus

ADL WSC

15 17/5 11 6.85 89.2 41.2 2715 22/10 16 7.06 85.9 39.2 23.915 28/15 21.5 5.41 83.7 43 50.7

17 17/5 11 8.97 88.1 32.3 27.3SEM 0.462 0.00075 1.68 4.12

P *** *** *** ***

Bertrand ym. (2008)

T °C IVTDPäivänpit

uusLämpötil

aKA-sato IV-ka-

sulavuusRV WSC

15/9 13.5 35.6 65.7 15.8 12.321/15 19.5 18.9 65.4 19.2 9.4

Norheim-Viken ym. (2009)

Optimilämpötila noin 17 ºC

Pitkä päivä lisää sadontuottoa, mutta ei laske sulavuutta

Lämpötilan noustessa metabolia nopeutuu ja sulavuus laskee

Ilmaston muutos ja rehuarvo?

Kaikki tulokset eivät kuitenkaan ole samankaltaisia


Versominen: tiheyden kehitys keväällä

Valon R/FR-suhde kasvuston alaosassa Kasvupisteen hormonaalinen säätely vähäisemmässä roolissa

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

23.5. 2.6. 12.6. 22.6. 2.7.

Date in year 1997

Num

ber

of ti

llers

per

m2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Tiller density of alltillers m-2

Tiller density ofvegetative tillers m-2Tiller density ofgenerative tillers m-2LAI

Lähde: Virkajärvi ym. (2003)

Varjostus kasvaa versolukumäärä laskee

Korrenkasvu vaatii paljon energiaa versominen tyrehtyy


Kuva: MTT/Perttu Virkajärvi

Versominen: sato nurmen vanhetessa Kolme koesarjaa (timotei, nurminata, ruokonata; ei rikkakasvien torjuntaa)

Lähteet: MTT Maaninka (julkaisematon); Nissinen & Hakkola (1994); Nissinen & Hakkola (1994); Niemeläinen (2004)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 1 2 3 4 5 6

Nurmen ikä

Kuiv

a-ai

nesa

to k

g/ha

/vuo

si

MTT Maaninka MTT Ruukki MTT Rovaniemi MTT Jokioinen

a) Rikkatorjunta ja täydennyskylvö (jo 2. nurmivuonna!), nurmen iän jatkaminen täydennyskylvöillä jopa 6-8 vuoteen

b) Nurmen uudistaminen 3. nurmivuoden jälkeen


Kaksi mahdollisuutta pitää tiheys kunnollisena:

Kasvupisteen (apex) kehitys timoteillä

Lähteet: Luokitus: Sweet et al. (1993) Grass and Forage Science. Kuvat: MTT/Kirsi Pakarinen

1 2 3

4 5 8 10

Vegetatiiviset eli kasvulliset kasvupisteet

Generatiiviset eli suvulliset kasvupisteet

Kukka-aihiot

10


Kasvupiste ja korren rakenne Kevätkasvu 11.-18.6.

Jälkikasvu 16.7.

Jälkikasvu 6.-13.8.

A1

A2

A4

A3

A5

A 9-14

Kasvupisteen (apex) kehitysvaihe (A1 – 14) ei säätele korren tukisolukon kehitystä

ilmeisesti kyse on mekaanisen tukisolukon kehityksen tarpeesta (korren pituus, tuuli, säteily…)

Lehtitupet saattavat sisältää enemmän ligniiniä ja siten sulaa heikommin kuin itse korsi!

esim. lehtitupet 120-140 g/kg ka, korsi 100 g/kg ka

Syyskasvussa korret tavallisesti täyttyneempiä ja siten sulavampia

Lähde: Seppänen et al. (2010) Annals of Botany 106(5):697-707; Kärkönen et al. (2012)


Kuvat: Mervi Seppänen & Lilia Sarelainen 2006

Nurmiheinien versotyypit


Timotein versotyypit

Vegetatiivinen verso (VEG) = vegetatiivinen kasvupiste, ei

aitokortta

Vegetatiivinen elongoitunut (ELONG) = aitokorsi

+ vegetatiivinen kasvupiste

Aito generatiivinen verso (GEN) = kukinto näkyy tai tuntuu +

aitokorsi


Kuvat: MTT/Perttu Virkajärvi

Versotyyppien erottelu 2. niitossa (IKI-timotei)



Sadon muodostuminen 1. ja 2. niitossa – versotyypit timoteillä ja ruokonadalla

Timotei (Tim): korrellisten versojen koon kasvu – korsiosuuden laatu tärkeää Ruokonata (TF): VEG koon kasvu (ja määrän nousu) , 2. sadossa vain VEG

Versoja per m2 Ve

rson

kok

o, m

g ka

/ver

so

Lähde: Virkajärvi et al. (2012) Crop Science 52:970-980

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 1000 2000 3000 4000Versotiheys, kpl m-2

Vers

on p

aino

, mg

DM

ver

so -1

Tim VEGTF VEGTim ELONGTF ELONGTim GENTF GEN

Niitto 2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 1000 2000 3000 4000Versotiheys, kpl m-2

Vers

on p

aino

, mg

DM

ver

so -1

Tim VEGTF VEGTim ELONGTF ELONGTim GENTF GEN

Nuoli= –ajan suunta

Niitto 1


Versojen merkitys kasvuprosessille Timotein (Iki) versojakauma 23.6.2005

VEG GEN ELONG

12 %



Versojen merkitys kasvuprosessille Nurminadan (Ilmari) versojakauma 20.6.2005

65 %

VEG ELONG GEN



Versojen merkitys kasvuprosessille Ruokonadan (Retu) versojakauma 20.6.2005

VEG ELONG GEN

90 %



Seuraus: jälkikasvukyky 10 vrk niiton jälkeen

GRINDSTAD (tim)

IKI (tim)

ILMARI (nn)

RETU (rn)



Versojen kasvun jatkuminen niiton jälkeen - ”emoversovaikutukset” vuosina 2006-2007

Timotei (Tammisto II) – 2. sato perustuu tytärversojen syntymiseen Vain hyvin harva 1. sadon vegetatiivisista versoista (VEG) jatkaa kasvuaan 1. sadon elongoituvat (ELONG) ja generatiiviset (GEN) tuottavat hyvin jälkikasvua 2. satoon muodostuu kaikkia eri versotyyppejä (VEG II, ELONG II ja GEN II)

Ruokonata (Retu) – 2. sato perustuu jo keväällä syntyneiden versojen kasvun jatkumiseen vahvat vegetatiiviset versot jo 1. niitossa – versot eivät kuole niitossa! 2. niitossa käytännössä kaikki versot vegetatiivisia (VEG II)

Lähde: Pakarinen ym. (2011) Proceedings of the 10th Research Conference of British Grassland Society

Jälkikasvu lähinnä uusia tytärversoja

1. sadon versot jatkavat

kasvuaan

Uusia tytärversoja


Jälkikasvuun vaikuttavat kasvustotekijät

Niitossa säilyvä lehtiala (LAI) = kasvin yhteyttämiskoneisto Kasvupisteet ja -vyöhykkeet

määrä ja aktiivisuus/lepotila, vegetatiiviset versot Hiilihydraattivarastot (vesiliukoiset WSC, ei-rakenteelliset TNC) Typpivarastot

vegetatiiviset varastoproteiinit (VSP), muut mahdolliset yhdisteet

Emoversotyyppien vaikutus jälkisadon versokokoon Kokonaispituus, ojennettu (mm) Ylimmän lehtitupen korkeus (mm)

n VEG I ELONG I GEN I SEM p VEG I ELONG I GEN I SEM p

Timotei, jälkisato 39 338 397 421 34,7 121 117 141 36,4

Ruokonata, jälkisato 50 551 475 267 93,8 0,059 108 86 34 25,7 0,065

Lähde: Pakarinen ym. (2011) Proceedings of the 10th Research Conference of British Grassland Society


Mitä merkitystä on kasvupisteen kehityksellä ja korrenmuodostuksella?

VEGETATIIVINEN VEGETATIIVINEN ELONGOITUVA

GENERATIIVINEN

Lehtien muodostus Tuottaa uusia lehtiaiheita Tuottaa uusia lehtiaiheita

Ei lehtiaiheita vaan kukka-aihioita

Lehtien kehitys ja fotosynteesi-kapasiteetti (FS)

Tupen sisällä, varjossa alhainen FS-kapasiteetti

Kasvuston yläosassa, valossa korkea FS-kapasiteetti

Kasvuston yläosassa, valossa korkea FS-kapasiteetti

Säteilyn absorbointi Lehdet varjostavat toisiaan Tehokas kasvuston rakenteen vuoksi

Tehokas kasvuston rakenteen vuoksi

Jälkikasvukyky Nopea: lähtee olemassa olevista meristeemeistä

Hidas: lähtee sivusilmuista

Hidas: lähtee sivusilmuista

Solukon aktiivisuus Lehtisolukon hengitys suurta Korsisolukossa alhainen metabolinen aktiivisuus mutta enemmän lehtisolukoita

Korsisolukossa alhainen metabolinen aktiivisuus

Lehtien kuolema Kilpailutilanteessa nopea? Kilpailutilanteessa hidas?

Kilpailutilanteessa hidas

Sulavuus Korkea eikä laske kovin nopeasti Suhteellisen korkea ainakin nuorella asteella

Alussa korkea mutta laskee nopeasti


Rehuarvon kehitys versoissa, versonosissa ja siten koko

kasvustossa


Korrellisten versotyyppien laatuerot

Versojen osuudet sekä laatuerot selittävät hyvin nurmisadon kehityksen etenkin jälkisadossa ELONG-versot = suht lehteviä, korsiosuus nuorta Huom! Versotyypit eivät selittäneet erilaisten timoteigenotyyppien laatueroja

Lähde: Pakarinen et al. (2008), Grassland Science in Europe 13


LWR = lehtiosuus

Timotein korren kehitys - poikkileikkaus

B) Johtojänteen puuosa puutunut (pun.), kuoren tukisolukko osittain puutunutta (kelt.). Floroglusinolivärjäys

A) Varhainen kehitysvaihe: johtojänteen puuosan protoksyleemi puutunut (pun). Floroglusinolivärjäys

C) Korsi vahvasti puutunut (pun.). Mäule-värjäys

• Merkityksellistä märehtijän sulatuksen kannalta • Kokonaismäärä, ristisidokset, hydrofobisuus

• Ligniinimäärää voitaisiin alentaa jalostuksella, mutta se johtaa helposti • lakoontumisen lisääntymiseen • tauti- ja tuholaiskestävyyden alenemiseen • matalampiin satoihin

• Lehtituppien ligniinimäärä on myös merkittävä!

Lähde: Kärkönen et al. (2010). Kuvat: Lilia Sarelainen 2006


a) 14.6.2005 b) 22.6.2005

Korsimateriaalin vastaava kemiallinen koostumus

Kuvat: Mervi Seppänen & Lilia Sarelainen 2006

c) 29.6.2005 pvm D-arvo

(g/kg ka) NDF (g/kg ka)

iNDF (g/kg ka)

Ligniini (g/kg ka)

iNDF/ ligniini-suhde

14.6. 639 705 79 28 2,9

21.6. 581 702 150 45 3,4

29.6. 559 674 176 42 4,2

Timotein korren kehitys – ligniini ja rehuarvo


Erot korren sulavuudessa lajikkeiden välillä


• Erot korren rehuarvoissa ovat hyvin selkeitä eri kehitysasteiden välillä (phenological stage)

• mutta myös eri tavoin sulavien jalostuslinjojen (digestibility group) välillä

Lähde: Kärkönen ym. (2012) Proceedings of the XVI International Silage Conference

Timotein ja ruokonadan sekä korren ja lehden erot: iNDF/ligniini-suhde ja anatomia

Timotein lehti Ruokonadan lehti Ruokonadan korsi ja lehtituppi

Kuvat: Mervi Seppänen & Lilia Sarelainen 2006 Timotein lehti hyvin sulavaa! Lehtituppi sulavuudeltaan enemmän korren kuin lehtilavan kaltainen

Pääsato JälkisatoTimotei SEM Ruoko-

nataSEM Timotei SEM Ruoko-

nataSEM

Korret 3.0 0.07 4.9 0.15 3.3 0.11 7.0 0.71Lehdet 0.8 0.03 3.7 0.2 1.0 0.04 3.9 0.28

iNDF/ligniini-suhde timotein ja ruokonadan korsissa ja lehdissä


Kasvuston kehitysvaihe ja D-arvo MTT Maaninka (julkaisematon)

Kasvuston keskimääräinen kehitysaste

(MSW, Mean Stage by Weight; Simon & Park 1981)

•21 = 1 lehtituppi pidentynyt •22 = 2 lehtituppi pidentynyt •… •31 = 1 solmu •32 = 2 solmua •37 = lippulehti juuri näkyvissä •39 = lippulehti täysin valmis •45 = tuppi turvonnut •50 = ylin 1-2 cm tähkästä/röyhystä näkyvissä •52 = 1/4 tähkästä esillä •jne

1 niitto

y = -0.42x + 84.4R2 = 0.85

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

0 10 20 30 40 50 60 70

Kasvuston kehitysvaihe (Simon & Park 1981)

D-a

rvo,

%

1997 1998 2009 Lin. (Kaikki)


Kasvuston kehitysvaihe ja D-arvo

Lippulehden kieleke näkyvissä (39)

Tuppi turvonnut (45)

Tähkä juuri 1-2 cm näkyvissä (50)

Tähkän tyvi näkyvissä, (58) – tähkän pää lippulehden tyven tasolla

Tähkän tyvi näkyvissä, (58) – tähkän pää lippulehden tyven tasolla

Tähkän tyvi näkyvissä, (58) – ylin korsinivel pidentynyt selvästi

D-arvo: 680 650 630 600 600 alle 600

Tutkimuksessa kehitysvaiheen määrittely kohtuullisen tarkkaa, mutta käytännössä edistyneimmät versot huomataan koko kasvuston D-arvo ei ole niin alhainen kuin tässä


MJ/ kg ka

Aika

Kasvuston kehitysvaihe ja sulavuus ruotsalaisten tutkimusten mukaan

Lähde: Gustavsson (2010)

Tähkälletulo on kriittinen vaihe, jonka jälkeen rehuarvon lasku nopeaa – korjuuseen aikaa 0-5 päivää vuodesta riippuen Syyt:

Uusia lehtiä ei muodostu Korteen ei muodostu uusia soluja olemassa olevien soluseinien paksuuntuminen ja lignifioituminen Korren funktio on ravinteiden ja veden kuljetus tähkään

Ilmiö ei näy erityisen hyvin suomalaisissa isoissa aineistoissa, mutta yksittäisissä kyllä (Nissinen ym. 2010)

Vuosi-vaihtelu; Laji, ja lajike-erot

11.5-12.0 MJ/kg ka 11.0-11.5 MJ/kg ka


D-arvo g/kg ka = MJ/0,016

Kuolleen solukon osuuden muutos kasvuajan pidentyessä - normaali niittokorkeus

Lehtien elinikä (Jokioinen 2002, Maaninka 2009, 2010 ja Siikajoki 2009)

Timotei Kevät: 36 vrk (n. 210 ºC vrk) Syksy 34 vrk (n. 290 ºC vrk)

Nurminata Kevät: 34 vrk (n. 230 ºC vrk) Syksy 48 vrk (n. 460 ºC vrk)

Lähteet: Kuoppala et al. (2008), Sairanen ym. (2010)

Lehtien elinikä ja kuolleen solukon osuuden kasvu näyttävät osuvan yksiin

Kuolleen solukon sulavuus on heikompi kuin elävän Kiinnittynyt kuollut -15% Irrallinen kuollut -30%

Lähde: Pakarinen ym. (2012)


1. sato: y = 0.013x - 3.0 R² = 0.55

2. sato: y = 0.033x - 10.4 R² = 0.59

3. sato: y = 0.046x - 6.2 R² = 0.63

0

5

10

15

20

25

30

35

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Kuo

lleen

sol

ukon

osu

us (%

)

Kasvuun vaikuttanut lämpösumma (°C vrk)

1. sato 2. sato 3. sato

Timotei ja nurminata

Käytännön korjuuaikavalinnat


Korjuuaikastrategia on tila- ja lohkokohtainen ratkaisu

Valintoihin vaikuttaa mm. Viljelyalue, paikallisilmasto, maalajit Tuotantosuunta Tuotostasotavoite (maitotuotos, lihatuotos) Pellon riittävyys Kasvilaji- ja lajikevalinnat Kone- ja työntekijäresurssit Sääolosuhteet


Kuvat: MTT/Elina Juutinen

Kuiva-ainesadot Ruukki ja Maaninka 2009-2011

Koko kasvukauden sato lisääntyi 60 – 200 kg ka/ha/pv, kun ensimmäistä niittoa myöhästytettiin

Ruukissa erot strategioiden välillä olivat suurempia Maaningalla typpi on ehkä rajoittanut kasvua (kivennäismaa)

3 niiton strategian satotasoja voisi nostaa oikeilla laji- ja lajikevalinnoilla!


ME-sadot Ruukki ja Maaninka 2009-2011

Ruukki Maaninka


Kolmella niitolla saadaan hyvin sulava kokonaissato lypsykarjan ja lihanautojen ruokinta helppoa

Erittäin myöhäisellä korjuulla hyvin eri tavoin sulavia rehuja (kivennäismailla) tai ”tasaisen heikko” sulavuus

vaatii enemmän ruokintaosaamista, jos tuotostavoitteet korkealla

Korjuustrategiat vaikuttavat koko tilan pellonkäyttöön ja ostorehujen määrään

Esimerkkitilana lypsykarjatila, jossa peltoa 1,2 ha/lehmä (sis. uudistuksen). Tuotostavoite 9000 ekm/v. Rypsi ostetaan

1.1 1.0 0.9 1.1

0.1 0.2 0.3

0.5 0.5 0.5 0.4

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

Aikainen Myöhäinen Erittäin myöhäinen

Kolme niittoa

ha

Ostovilja ha

Oma vilja ha

Säilörehu ha

Säilörehualantarve pienenee, kun korjuuaikaa myöhästytetään • Satotaso kasvaa • Heikommin sulavaa säilörehua syödään vähemmän ja koska sitä täydennetään korkeammalla väkirehumäärällä, vähentää tämä edelleen säilörehun syöntiä

Ostoviljan tarve ei käytännössä muutu, mutta valkuaisrehun ostotarve voi

muuttua enemmän


YHTEENVETO Kasvuston kehityksen tärkeimmät tapahtumat:

versominen, korren muodostus, kukinta, solukkojen kuolema versojen jälkikasvutapa

Eri nurmikasvilajit poikkeavat toisistaan kasvuprosessien osalta ja

nämä erot on hyvä tuntea Erot tuntemalla nurmien viljelyä on mahdollista hallita paremmin Kasvustojen tarkastelu on olennainen juttu! Timotei on kasvutavaltaan selvästi nadoista ja raiheinistä eroava laji

Kevään ja loppukesän kasvuolosuhteiden erojen merkitys ja sadonkorjuun ajoittaminen

Oman tilan korjuustrategiat ovat tila- ja lohkokohtaisia ratkaisuja


39

Kiitokset mielenkiinnosta!


Kuvat: MTT Maaningan kuva-arkisto

Documents

Heinänurmien kasvutapa ja korjuustrategiat › portal › page › portal › mtt › mtt... · Bertrand ym. (2008) T °C IVTD Päivänpit uus Lämpötil a KA-sato IV-ka-sulavuus