Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Forskning forbinder jordens nitrogenniveauer med majsudbytte og nitrogentab

Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain

Hvad er forholdet mellem jordens nitrogen præcist, majs udbytte, og nitrogentab? De fleste landmænd ville blive tilgivet for at antage et ligetil lineært forhold:mere nitrogen, mere kornudbytte, og måske, mere tab. Det er den antagelse, mange nitrogenhåndteringsmodeller er baseret på, men det viser sig, at der er meget lidt publiceret videnskab til at understøtte denne antagelse.

I arecent papirudnyttelse af et flerårigt datasæt fra 11 eksperimentelle plots og forsøg på gården rundt om i staten, Forskere fra University of Illinois etablerede definitivt forholdet mellem jordens nitrogen i forskellige vækststadier og majsudbyttet. Resultaterne giver mere præcise måder at styre nitrogen for kornudbytte og samtidig sænke kvælstoftabet.

"Teknologien bevæger sig i dag meget hurtigt. Der er en masse modelleringsværktøjer derude for at hjælpe avlere med at matche nitrogen til afgrødebehov, men meget få offentliggjorte data, der viser forholdet, " siger Giovani Preza-Fontes, doktorgradsforsker ved Department of Crop Sciences i Illinois og hovedforfatter på papiret. "Vores arbejde viser, at jordens kvælstof forklarer størstedelen (46-61%) af variationen i kornudbyttet. Det er en god forudsigelse."

Disse oplysninger kan supplere afgrødemodelleringsbestræbelser, men det skulle også hjælpe landmændene til at føle sig mere sikre på deres beslutninger om nitrogenhåndtering på kritiske tidspunkter.

"Når vi får meget regn, folk gætter ofte på, at noget nitrogen gik tabt fra jorden, og kan være tilbøjelig til at tage mere på. Vi lavede denne undersøgelse for at prøve at vise, hvor meget afgrøden skal have i jorden på forskellige vækststadier, " siger Emerson Nafziger, emeritus professor i afgrødevidenskab og medforfatter på undersøgelsen.

Forskere anvendte nitrogen i forskellige hastigheder, gange, og former, målte derefter mængden af ​​jordmineral nitrogen (SMN) for at se, hvor meget nitrogen der var tilgængeligt for planten over tid. De målte SMN flere gange i løbet af den første halvdel af vækstsæsonen, begyndende, da majs var omkring en fod høj og sluttede, da afgrøden nærmede sig bestøvning.

Interessant nok, de fandt, at mængden af ​​SMN, der var nødvendig for at maksimere kornudbyttet, ændrede sig over tid, efterhånden som afgrøden udviklede sig.

"I begyndelsen af ​​juni med planter omkring en fod høje, vi fandt ud af, at majs havde brug for mere nitrogen i jorden, end den senere skulle bruge. Ti til 14 dage senere, det nødvendige SMN-niveau for de bedste udbytter var faldet med omkring en tredjedel, og det forblev på det niveau i yderligere to prøveudtagningsperioder, i begyndelsen af ​​juli. Det er nok vores mest overraskende fund, " siger Nafziger. "Det er nogle af de første data, der er blevet offentliggjort om, hvordan jordens nitrogen faktisk ændrer sig."

"Vi ved, at planten optager sit nitrogen hurtigst i den periode, og det faktum, at jordens kvælstof ikke ændrer sig særlig meget, viser, at kvælstoffet kommer fra jordens organiske stof gennem mineraliseringsprocessen. Mineralisering er en mikrobiel proces, der begunstiges af de samme forhold, som fremmer hurtig afgrødevækst, så det er på sin maksimale hastighed i denne periode, " tilføjer han.

Med andre ord, tilførsel af mere nitrogen under hurtig vækst kan ende med at forårsage et overskud af jordens kvælstof, der kan føre til tab.

For bedre at kunne vurdere potentielle tab, forskerne beregnede en simpel nitrogenbalance (input som nitrogengødning minus output, fjernet i korn) for hvert sted og år.

"Vi bekræftede, at der er en afvejning mellem produktivitet og miljøpåvirkning. Vi fandt en stigning i udbyttet på 22 %, når SMN steg fra mangelfulde til optimale niveauer, men tilsætning af nok nitrogen øgede også sandsynligheden for miljømæssige nitrogentab, " siger Preza-Fontes. "Det er vigtigt ikke kun at fokusere på at øge produktiviteten, når man udvikler nye værktøjer til nitrogenhåndtering. Vi skal også tage højde for potentielle nitrogentab for at opfylde bæredygtighedsmålene i regionen."

Artiklen, "Sammenhænget mellem jordens nitrogenkoncentration i sæsonen med majsudbytte og potentielle nitrogentab, " er offentliggjort i Soil Science Society of America Journal .