Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Grain legumes can contribute to nitrogen self-sufficiency in northern cropping systems through symbiotic nitrogen fixation (SNF), yet knowledge of how nodulation and fixation respond to field conditions in Nordic environments remains limited. This study, conducted within the IMPULSE project, investigated nodulation and SNF in faba bean, soybean and narrow-leaved lupin grown under organic management at three Swedish field sites. Total nodule weight and the proportion of plant nitrogen derived from atmospheric fixation (%Ndfa) were assessed to evaluate species-specific responses to site conditions and weed treatment. Plant nitrogen status was additionally characterised through measurements of mass fraction N (%).
Species differed in nodulation characteristics and in the relationship between nodulation and nitrogen fixation. Faba bean did not show statistically significant site effects on total nodule weight or %Ndfa, although numerical variation among locations was observed. Soybean exhibited limited site-related variation in nodulation, but %Ndfa was assessed at only one site, restricting interpretation of site effects. Lupin displayed significant site-dependent variation in total nodule weight, whereas %Ndfa data were available from one site only. The presence or absence of weeds did not significantly influence nodulation or %Ndfa in any species. Across species, increases in total nodule weight were not consistently associated with higher %Ndfa.
Overall, species identity exerted a stronger influence than weed management on nodulation and SNF under the studied field conditions. Structural nodulation traits alone were not reliable predictors of fixation performance, underscoring the importance of species selection and environmental adaptation when integrating grain legumes into Nordic cropping systems.

Baljväxter kan bidra till ökad kvävesjälvförsörjning i nordiska odlingssystem genom symbiotisk kvävefixering (SNF), men kunskapen om hur nodulering och kvävefixering påverkas av fältförhållanden i nordiskt klimat är fortfarande begränsad. Studien genomfördes inom IMPULSE-projektet och undersökte nodulering och SNF i ekologiskt odlade åkerböna, sojaböna och smalbladig lupin vid tre svenska försöksplatser. Total nodulvikt och andelen växtkväve som härrörde från atmosfärisk fixering (%Ndfa) analyserades för att bedöma artspecifika responser på lokala förhållanden och ogräsbehandling. Växternas kvävestatus beskrevs även genom analys av massfraktion kväve (% N).
Arterna skilde sig åt i noduleringsmönster och i sambandet mellan nodulering och kvävefixering. För åkerböna påvisades inga statistiskt signifikanta platseffekter på total nodulvikt eller %Ndfa, även om numeriska skillnader mellan platser förekom. Sojaböna uppvisade begränsad variation i nodulering mellan platserna, men eftersom %Ndfa endast analyserades vid en plats var möjligheten att bedöma platseffekter begränsad. Lupin uppvisade signifikant variation i total nodulvikt mellan försöksplatserna, medan %Ndfa-data även här var begränsade till en plats. Förekomst eller frånvaro av ogräs påverkade varken nodulering eller %Ndfa i någon av arterna. En ökad total nodulvikt var inte konsekvent kopplad till högre %Ndfa.
Resultaten visar att artidentitet hade större betydelse än ogräsbehandling för variationen i nodulering och SNF under de studerade fältförhållandena. Strukturella noduleringsmått visade sig inte vara tillförlitliga indikatorer på funktionell kvävefixeringsförmåga, vilket understryker vikten av artval och anpassning till lokala miljöförhållanden vid integrering av baljväxter i nordiska odlingssystem.