Författaren är professor och förlängningsfoderspecialist vid University of Arkansas Division of Agriculture.
Baljväxter har använts som betesmark och högrödor genom historien. De är högkvalitativa foder som förbättrar boskapens viktökning, minskar problem med endofytsvingel, förlänger betessäsongen och minskar kvävegödseltillförseln på grund av kväve (N) fixering. Den unika associationen mellan baljväxter och rhizobia-bakterier för att fixera N är en ofta främjad men också allmänt missförstådd process.
Den totala mängden N som fastställs beror på baljväxtarten och populationen i fältet. Den rapporterade mängden N som fixerats från fulla bestånd av olika baljväxtarter varierar kraftigt. Till exempel sträcker sig N fixerad med hårig vicker från 50 till 150 pounds per acre och för alfalfa är det rapporterade intervallet 128 till 250 pounds per acre (tabell 1). Ettåriga baljväxter som röd eller pilklöver fixerar kväve i högre grad än fleråriga baljväxter, men längre växtsäsonger tillåter fleråriga baljväxter att fixera en högre total mängd kväve.
På grund av den höga potentiella mängden N som är tillgänglig från fixering främjas baljväxter som en källa till fritt N-gödselmedel. Arbete som utförts i Arkansas visade att foderavkastningen i fjäderklöverbestånd var likartad över flera kvävehalter av gödselmedel (tabell 2). Resultat som denna och liknande studier har lett till den vanliga felaktiga uppfattningen att baljväxter fixerar kväve och släpper ut det i jorden för användning av sällskapsgräs i blandningen. Baljväxter delar dock inte N fritt med gräs eftersom det skulle skapa mer konkurrens som skulle hota baljväxtväxtens överlevnad.
En dyr process
Symbiotisk N-fixering tillåter baljväxter att växa i en N-brist miljö. Kvävefixering är en biologiskt dyr process för både baljväxten och de rhizobiabakterier som är ansvariga för N-fixering. Bakterierna infekterar baljväxtrötterna, vilket gör att roten bildar en knöl där rhizobierna lever och gör sitt arbete.
Rhizobia-bakterierna fixerar N från luft som finns i jorden och baljväxtvinsterna drar nytta av det fixerade N. Baljväxten ger i sin tur kolhydrater och sockerarter från fotosyntesen till rhizobia. Varje organism får nödvändiga näringsämnen från föreningen. Kvävefixering främjar direkt baljväxttillväxt utan behov av N-gödsling. Förbättrad grästillväxt är bara en indirekt effekt av N-fixering.
Växter använder kväve från olika källor inklusive snö eller regn, vilket kan bidra med 5 till 10 pund kväve per tunnland årligen; organiskt material i jorden (OM), som kan bidra med 10 till 30 pund N per acre årligen för varje procentenhet av OM i jorden; gödningsmedel eller djurgödsel, som varierar beroende på spridningsmängden; och N fixerad av baljväxter.
När kväve tillförs genom djurgödsel eller gödsel, stängs kvävefixeringen eftersom baljväxter kommer att använda fritt kväve från andra källor precis som gräs gör. Gräs är dock mer konkurrenskraftiga för kväve än baljväxter. Baljväxter har i allmänhet horisontellt orienterade löv, medan gräs är mer vertikalt orienterade. När gräs blir högre på grund av tillsatt kväve, skuggar de baljväxterna. Tung nyans minskar också N-fixeringshastigheten.
Så tillsats av N har ingen direkt negativ inverkan på baljväxten, men nettoeffekten är större konkurrens från gräsen, som tränger ihop baljväxterna från gräsmarken. En studie från Arkansas visade att andelen klöver i en bermudagräs-klöver-torv sjönk med hälften för varje ytterligare ökning av N-gödselmedel som användes (tabell 3).
De flesta är i topptillväxten
Det är viktigt att notera att rotknölarna är fabriken, men inte N-lagret. Forskning gjord i Texas av Gerald Evers visade att upp till 90 % av kvävet finns i den högsta tillväxten av årliga baljväxter. I fleråriga baljväxter är cirka 70 % till 80 % av kvävet i växtens topptillväxt. Baljväxtens topptillväxt innehåller vanligtvis cirka 2,5 % till 4 % N, vilket motsvarar cirka 50 till 80 pund kväve per ton fodertorrsubstans (DM).
Arbete som utförts i Virginia visade att ett 53 % bestånd av rödklöver eller 59 % bestånd av alfalfa som odlats med hög svängel fixerad tillräckligt med kväve för en total skörd av DM på 4,7 respektive 5,8 ton per hektar. Topptillväxten av baljväxterna innehöll 2,8 % till 2,9 % N.
Tre överföringssätt
Om det fasta N finns i växttoppsväxten och inte delas fritt med sällskapsgräs i beståndet, hur når det gräs och andra växter i vall?
Det finns tre primära mekanismer för N-överföring. Den minsta av dessa tre vägar är genom rot-till-rot-kontakt och mykorrhiza-svampföreningar. De andra två primära vägarna är genom växt-djur cykling genom bete och genom växtförfall. Den överlägset största överföringsvägen är att cykla växtmaterialet genom betande djur, mestadels ovan jord, men också av växtätare under jord.
Endast en liten proportionell mängd av kvävet hålls kvar i det betande djurets kropp. Upp till 80 % till 90 % av det intagna N utsöndras i urinen och avföringen. Cirka 50 % av kvävet i urinen går förlorat genom förångning.
Det är uppenbart att systemet är något otät och inte allt fixerat N fångas upp i jorden. Vidare är användningen av det utsöndrade kvävet från gräs beroende av fördelningen av utsöndringen över betesmarken. Forskare har visat att endast cirka 14 % till 22 % av betesarealen täcks av denna överföring årligen.
Beteshantering och besättningsgrad påverkar fördelningen. Mer gödsel och urin tenderar att koncentreras nära vatten och skugga vid låga besättningar och i kontinuerliga betessystem. Mer av kvävet fördelas över betesmarken vid höga besättningar och i rotationssystem.
Det är annorlunda på slåtterfält
I hösystem avlägsnas det mesta av den N-innehållande toppväxten så att en sekundär överföringsmekanism kommer in i bilden. Den näst största vägen för N-överföring efter bete är genom växtnedbrytning. När växter betas eller skördas för hö, dör rötterna tillbaka vilket resulterar i utslitna knölar. Normal växtmognad och skador resulterar också i döda kronor, löv och stjälkar. Dessa växtdelar måste förfalla genom inverkan av bakterier och svampar för att frigöra kväve över tiden.
Denna väg kan vara en betydande N-källa i grässystem under varma säsonger där ett gräs som bermudagräs är översådd med ettåriga baljväxter. När den årliga baljväxten mognar och dör sent på våren, bryts växtrester ner och frigör kväve för användning av gräset under sommaren. En studie från Texas visade att en kombination av vinterklöver som översådd i bermudagräs gav lika mycket DM som bermudagräs gödslat med motsvarande 113 till 142 pund per hektar N.
Kvävefixering tar tid
Det finns en fördröjningstid efter plantering för att nodulation och N-fixering ska börja. Denna period är cirka tre veckor efter växtens uppkomst. Kvävefixeringen är lägst under etableringsåret för perenner och når över 90 % andra eller tredje året.
En studie i Arkansas visade att andelen klöver eller alfalfa ökade under fyra år när dessa baljväxter såddes in i bermudagräsbetesmarker. Ökningen av kalvens kroppsvikt per tunnland tenderade att förbättras eftersom baljväxtandelen ökade under loppet av den fyra år långa studien, särskilt för alfalfa, men ökningen var generellt lägre vid behandlingar utan baljväxter där N-gödselmedel applicerades. Intressant nog minskade ökningen av kalv per tunnland drastiskt under ett år med svår torka för N-gödselbehandlingarna men förblev stabilare över åren i baljväxt- och gräsbehandlingarna (figur 1 och 2).
Baljväxter är viktiga foder och minskar behovet av kvävetillförsel. Att veta hur N-cykling fungerar i fodersystem är avgörande för att effektivt kunna använda dessa foder. Ett viktigt koncept att förstå är detta:Att odla foder från N-fixering är en process, medan odling av foder från N-gödsling är en engångshändelse.
Den här artikeln publicerades i april/maj 2020-numret av Hay &Forage Grower på sidorna 6 till 8.
Inte en prenumerant? Klicka för att hämta den tryckta tidningen.
