Hvor meget forårsnitrogen skal der påføres? Vejret før plantning kan give et fingerpeg

Med de stigende omkostninger til kvælstofgødning og dens indvirkning på luft- og vandkvaliteten, ønsker forskere fra University of Illinois at hjælpe landmænd med at træffe mere informerede beslutninger om gødningsmængde. Deres seneste modelleringsindsats har til formål at gøre det ved at undersøge, hvilken rolle vejr før vækstsæson spiller på jordens nitrogendynamik og slutningen af ​​sæsonens majsudbytte.

"Når landmænd planter majs om foråret, ved de allerede, hvad der skete i løbet af sæsonen før væksten, fra det foregående efterår til foråret. I modsætning til den kommende vækstsæson, som vi ikke kan forudsige pålideligt, kan vi bruge oplysninger før vækstsæsonen. at vejlede landmænd til at justere deres gødningstilførsel," siger Ziyi Li, doktorgradsforsker i Department of Natural Resources and Environmental Sciences (NRES) i Illinois og hovedforfatter på den nye undersøgelse offentliggjort i Field Crops Research .

Li's model fandt, at vådere før-vækstsæsoner reducerede jordens nitrogen gennem udvaskning. Uden tilsætning af gødning om foråret førte en stigning i nedbør før sæsonen til udbyttereduktioner på mellem 5 og 14 %. Men med forårsgødning tilført omkring 150 lb nitrogen pr. hektar, gennemsnitsraten i 2018 i Illinois, faldt kraftig nedbør før sæsonen stadig udbyttet med 1-3 %.

"I vores analyse fandt vi ud af, at anvendelse af mere gødning kan afbøde og endda eliminere udbyttetabet forårsaget af overskydende nedbør før vækstsæsonen. Baseret på vores model, hvis en landmand i Illinois anvender 150 lb nitrogen pr. hektar, vil de 1-3 % Udbyttetab kan forhindres ved at tilføje omkring 16 lb mere nitrogen," siger Li.

I koldere end normalt før vækstsæsoner faldt jordens uorganiske nitrogen – og udbyttet ved slutningen af ​​sæsonen – på grund af reduceret jord mikrobiel aktivitet og øget udvaskning. Men i dette tilfælde gør det måske ikke meget at tilføje ekstra gødning om foråret.

"Effekterne af kolde temperaturer før vækstsæsonen på udbyttet kan ikke elimineres ved at tilføje yderligere gødning," siger Li. "Det skyldes, at temperaturen ikke kun påvirker nitrogenindholdet i jorden, men også synes at begrænse tidlig vækst på måder, der påvirker udbyttepotentialet, selvom vejret vender tilbage til det normale senere."

Li brugte en avanceret agroøkosystemmodel, kendt som ecosys, til at forstå, hvordan temperatur og nedbør i præ-vækstsæsonen påvirkede jordens uorganiske nitrogenindhold og udbytte. Forskerholdet valgte ecosys-modellen på grund af dens avancerede evne til at simulere kulstof-, vand- og næringsstofkredsløb. Modellen bruger første principper og sofistikerede algoritmer til at simulere ledelsespraksis og deres effekter.

"Ecosys-modellen er blevet flittigt brugt til en masse forskellige sager for landbruget, og denne undersøgelse viser yderligere, at ecosys kan fungere godt til at simulere nitrogencyklusser. Det valideringsdatasæt, vi brugte, kom fra årtiers nitrogenforsøg udført af vores samarbejdspartnere i Illinois og andre Midtvestlige stater. Vi fandt ud af, at modellen faktisk kan reproducere disse mønstre, ikke kun Illinois-dataene, men mønstre fra det bredere Midtvesten," siger Kaiyu Guan, lektor i NRES, stiftende direktør for Agroecosystem Sustainability Center i Illinois, og hovedforsker af denne undersøgelse.

"Vi har lavet en meget omfattende valideringsindsats; det betyder meget, fordi man ønsker at stole på en model, der er blevet valideret, som er robust. Vi mener, at resultaterne i dette arbejde giver en vis begrundelse for overvejelserne om vejret før vækstsæsonen i bestemme forårets anvendelse af nitrogengødning," tilføjer Guan. "En af vores fremtidige undersøgelser vil undersøge disse faktorer i beslutningstagningsværktøjer for landmænd."

Guan og Li siger, at modellens resultater kan bruges til at forbedre nitrogenhastighedsberegnere, der er i brug. I mellemtiden siger Emerson Nafziger, emeritusprofessor i Institut for Afgrødevidenskab og medforfatter på undersøgelsen, at landmænd, der ønsker at justere deres nitrogenanvendelse, måske vil overveje stribeforsøg som en komplementær tilgang.

"Høje mængder af nitrogen har en tendens til at producere mørkegrøn majs, men lavere mængder kan også gøre det. Den eneste måde at vide, om du brugte for meget nitrogen, er at sammenligne den hastighed, du brugte med en lavere mængde i samme mark. En strimmel i marken med en lavere hastighed eller højere, hvis hastigheden i feltet er moderat [mindre end 200 lb per acre fra alle kilder], er en fantastisk måde at opnå tillid til at sænke kvælstofmængden i fremtiden. I det usandsynlige tilfælde højere rate producerer nok ekstra udbytte til at betale for sig selv, vi burde være i stand til at identificere den sandsynlige årsag til forskellen (for eksempel våd jord) og bruge det til at justere rater i fremtiden," siger Nafziger.