Crop production on arable lands: a long term single-farm case study
No Thumbnail Available
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Abstract
Description
The aim of the study was to analyze and evaluate changes in crop production conducted on arable lands of a farm (a case study) at the time of transition from multi-directional production profile (crop and livestock production) to unilateral crop production.
The study covered the period extending over 44 years (1967–2010) at the IUNG Experimental Farm Błonie – Topola (province of Lodz, central Poland). The soils belonged to wheat-growing complexes: very good and good (mainly rated as classes II and IIIa). The land under crops was divided into 8 crop rotation fields with a total area of 124 ha. The main source of data on crops, yields and fertilization on each field was provided by records data sheets run for each field. The records kept included cultural practices and treatments, labour inputs, operating assets (seeds, fertilizers, crop protection agents), yields.
The long-term analysis covered the following elements of crop production:
– cropping structure,
– fertilization,
– soil pH and nutrient content,
– nutrient uptake and nutrient removal with crops,
– NPK and organic matter balances.
Within the space of time under study specific periods occurred: prior to the onset of market-oriented economy, economic transformation, adjustment to changing market situation and to non-livestock management.
The changes brought about by the changing economic environment had a distinct impact on crop production and on agro-environmental indicators. In the period of transition from centralized to market-oriented economy the livestock production was phased down and ultimately abandoned, phosphorus and potassium fertilization rates were significantly reduced, and cropping structure was simplified. With time, a successive increase in N fertilization and in land productivity (expressed in cereal units) occurred with a concomitant decrease in the number of plant species cropped, consumption of fertilizer NPK per cereal unit, and net balances of phosphorus and potassium. At the beginning of the study period the diversity of crops produced on the farm was considerable (7–11 plant species) only to be reduced to 3–4 species during the non-livestock management period. In the last 4-year period covered by the study (2007–2010) there were only 3 crops: sugar beet (34%), spring wheat (22%) and winter wheat (41% of the area under crops).
The period of non-FYM management was disadvantageous due to negative net balances of phosphorus and potassium, and of organic matter. In spite of those negative fertilizer management indicators high land productivity was achieved which can be partly accounted for by adequate soil content of nutrients as a result of correct fertilizer management in previous years. However, continued negative nutrient and organic matter management must bring about a break-down of soil fertility and land productivity. In the period of non-livestock (no FYM) management an improvement of crop production indicators was partly achieved by soil incorporation of sideline crops and crop residues (wheat straw, sugar beet tops) and by plowing down stubble crops (white mustard).
Continued non-FYM crop management requires soil fertility status to be monitored and nutrient and organic matter balance sheets to be made in order to optimize fertilization and thus achieve satisfactory crop yields without compromising inherent soil fertility.
Celem badań była analiza i ocena zmian produkcji roślinnej na gruntach ornych w gospodarstwie rolniczym (studium przypadku) w okresie przechodzenia z profilu produkcji wielostronnej (roślinna i zwierzęca) na jednostronną roślinną (bezinwentarzową). Badania przeprowadzono w okresie 44 lat (1967–2010) w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym IUNG w Błoniu – Topoli (woj. łódzkie) gospodarującym na glebach kompleksów pszennych – bardzo dobrego i dobrego (głównie klasy II i IIIa). Areał gruntów ornych pod zasiewami został podzielony na 8 pól płodozmianowych o łącznej powierzchni 124 ha. Głównym źródłem danych i informacji o zasiewach poszczególnych roślin uprawnych, wielkości plonów i nawożenia były specjalne karty dokumentacyjne pól, na których prowadzono ewidencję zabiegów, nakładów pracy i środków produkcji (nasiona, nawozy, środki ochrony roślin) oraz wielkości zebranych plonów roślin. Analizą w ujęciu długookresowym objęto następujące elementy produkcji roślinnej: – strukturę zasiewów, – nawożenie, – odczyn i zasobność gleb w składniki pokarmowe, – plony roślin i produkcyjność gruntów ornych, – pobranie składników pokarmowych w plonach roślin, – bilanse nawożenia NPK i glebowej substancji organicznej. W analizowanym wieloleciu wystąpiły specyficzne okresy: przed urynkowieniem gospodarki w kraju, transformacji systemowej, dostosowywania do zmiennej sytuacji rynkowej i gospodarowania bezinwentarzowego. Zmiany zachodzące w profilu produkcji gospodarstwa pod wpływem otoczenia oddziaływały wyraźnie na kształtowanie wskaźników produkcyjnych i rolnośrodowiskowych. W okresie transformacji gospodarczej kraju i procesu urynkowienia ograniczano w gospodarstwie, a następnie zlikwidowano produkcję zwierzęcą, znacząco obniżono poziom nawożenia mineralnego fosforem i potasem oraz uproszczono strukturę zasiewów. Niezależnie od okresu oceny stwierdzono kierunkowe zmiany w produkcji roślinnej. Z upływem lat następowały sukcesywnie wzrost poziomu nawożenia mineralnego azotem i produkcyjności ziemi (wyrażonej w jednostkach zbożowych), a zarazem zmniejszenie: liczby gatunków roślin uprawnych w zasiewach, zużycia składników NPK z nawozów mineralnych na jednostkę zbożową oraz sald bilansu fosforu i potasu. Na początku okresu badawczego zasiewy na gruntach ornych cechowały się dużą różnorodnością, uprawiano wówczas 7–11 gatunków roślin, zaś w okresie gospodarki bezinwentarzowej zasiewy ograniczono do 3–4 gatunków. W ostatnim 4-leciu (2007–2010) w strukturze zasiewów były tylko trzy gatunki roślin – burak cukrowy (34%), pszenica jara (22%) i pszenica ozima (41% powierzchni). Okres gospodarki bezobornikowej był niekorzystny z powodu ujemnych sald składników pokarmowych fosforu i potasu oraz substancji organicznej. Mimo takich wskaźników w zakresie gospodarki nawozowej osiągano wysoką produkcyjność ziemi, co można częściowo tłumaczyć dobrą zasobnością gleby w składniki pokarmowe dostarczone do gleby w wyniku poprawnego nawożenia w latach poprzednich. Jednak dalsze gospodarowanie z ujemnym bilansem składników pokarmowych i substancji organicznej przez dłuższy okres będzie skutkować degradacją żyzności i obniżeniem produkcyjności ziemi. W okresie gospodarki bezinwentarzowej (bez obornika) poprawę wskaźników produkcji roślinnej osiągano częściowo poprzez przyorywanie w celach nawozowych plonów ubocznych roślin (słomy zbóż i liści buraków cukrowych) oraz uprawę i przyorywanie międzyplonu ścierniskowego (gorczycy białej). Dalsze gospodarowanie bez obornika wymaga monitorowania żyzności gleby oraz sporządzania bilansów składników pokarmowych i substancji organicznej w celu optymalizowania nawożenia umożliwiającego osiąganie zadowalających plonów roślin i zapobieganie degradacji żyzności gleby.
Celem badań była analiza i ocena zmian produkcji roślinnej na gruntach ornych w gospodarstwie rolniczym (studium przypadku) w okresie przechodzenia z profilu produkcji wielostronnej (roślinna i zwierzęca) na jednostronną roślinną (bezinwentarzową). Badania przeprowadzono w okresie 44 lat (1967–2010) w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym IUNG w Błoniu – Topoli (woj. łódzkie) gospodarującym na glebach kompleksów pszennych – bardzo dobrego i dobrego (głównie klasy II i IIIa). Areał gruntów ornych pod zasiewami został podzielony na 8 pól płodozmianowych o łącznej powierzchni 124 ha. Głównym źródłem danych i informacji o zasiewach poszczególnych roślin uprawnych, wielkości plonów i nawożenia były specjalne karty dokumentacyjne pól, na których prowadzono ewidencję zabiegów, nakładów pracy i środków produkcji (nasiona, nawozy, środki ochrony roślin) oraz wielkości zebranych plonów roślin. Analizą w ujęciu długookresowym objęto następujące elementy produkcji roślinnej: – strukturę zasiewów, – nawożenie, – odczyn i zasobność gleb w składniki pokarmowe, – plony roślin i produkcyjność gruntów ornych, – pobranie składników pokarmowych w plonach roślin, – bilanse nawożenia NPK i glebowej substancji organicznej. W analizowanym wieloleciu wystąpiły specyficzne okresy: przed urynkowieniem gospodarki w kraju, transformacji systemowej, dostosowywania do zmiennej sytuacji rynkowej i gospodarowania bezinwentarzowego. Zmiany zachodzące w profilu produkcji gospodarstwa pod wpływem otoczenia oddziaływały wyraźnie na kształtowanie wskaźników produkcyjnych i rolnośrodowiskowych. W okresie transformacji gospodarczej kraju i procesu urynkowienia ograniczano w gospodarstwie, a następnie zlikwidowano produkcję zwierzęcą, znacząco obniżono poziom nawożenia mineralnego fosforem i potasem oraz uproszczono strukturę zasiewów. Niezależnie od okresu oceny stwierdzono kierunkowe zmiany w produkcji roślinnej. Z upływem lat następowały sukcesywnie wzrost poziomu nawożenia mineralnego azotem i produkcyjności ziemi (wyrażonej w jednostkach zbożowych), a zarazem zmniejszenie: liczby gatunków roślin uprawnych w zasiewach, zużycia składników NPK z nawozów mineralnych na jednostkę zbożową oraz sald bilansu fosforu i potasu. Na początku okresu badawczego zasiewy na gruntach ornych cechowały się dużą różnorodnością, uprawiano wówczas 7–11 gatunków roślin, zaś w okresie gospodarki bezinwentarzowej zasiewy ograniczono do 3–4 gatunków. W ostatnim 4-leciu (2007–2010) w strukturze zasiewów były tylko trzy gatunki roślin – burak cukrowy (34%), pszenica jara (22%) i pszenica ozima (41% powierzchni). Okres gospodarki bezobornikowej był niekorzystny z powodu ujemnych sald składników pokarmowych fosforu i potasu oraz substancji organicznej. Mimo takich wskaźników w zakresie gospodarki nawozowej osiągano wysoką produkcyjność ziemi, co można częściowo tłumaczyć dobrą zasobnością gleby w składniki pokarmowe dostarczone do gleby w wyniku poprawnego nawożenia w latach poprzednich. Jednak dalsze gospodarowanie z ujemnym bilansem składników pokarmowych i substancji organicznej przez dłuższy okres będzie skutkować degradacją żyzności i obniżeniem produkcyjności ziemi. W okresie gospodarki bezinwentarzowej (bez obornika) poprawę wskaźników produkcji roślinnej osiągano częściowo poprzez przyorywanie w celach nawozowych plonów ubocznych roślin (słomy zbóż i liści buraków cukrowych) oraz uprawę i przyorywanie międzyplonu ścierniskowego (gorczycy białej). Dalsze gospodarowanie bez obornika wymaga monitorowania żyzności gleby oraz sporządzania bilansów składników pokarmowych i substancji organicznej w celu optymalizowania nawożenia umożliwiającego osiąganie zadowalających plonów roślin i zapobieganie degradacji żyzności gleby.
Keywords
crop production, cropping structure, fertilization, yields, NPK balances, organic matter balance, produkcja roślinna, struktura zasiewów, nawożenie, plony roślin, bilanse NPK, bilans substancji organicznej
Citation
Monografie i Rozprawy Naukowe, 34, ss. 63