Mere præcise nitrogenanbefalinger for majs for at hjælpe landmænd, reducere forureningen

Forskere ved Penn State College of Agricultural Sciences har udviklet en vigtig komponent i et nyt system, som majsdyrkere kan bruge til at justere kvælstofgødningsapplikationer baseret på stedspecifikke målinger af dækafgrøder og organisk materiale i jorden.

Udviklingen er bemærkelsesværdig, fordi mens den brede brug af dækafgrøder i omdrift med majs i det sidste årti har resulteret i reduktioner i næringsstofforurening og sedimentering, introduktionen af ​​dækafgrøder har forvirret producenternes beslutningstagning med hensyn til, hvor meget kvælstofgødning, der skal tilføres for at opfylde deres behov for kontantafgrøder.

"Jorden rundt, vi har en masse kvælstofforurening fra landbruget, der kommer fra gødning eller gødningsforbrug, " sagde forsker Charlie White, adjunkt og udvidelsesspecialist i jordfrugtbarhed og næringsstofforvaltning. "Og det handler ikke kun om dårlig forvaltning af landmænd. Meget af det har at gøre med mangel på værktøjer til rådighed for landmændene til nøjagtigt at forudsige den korrekte mængde kvælstof, der er nødvendig til afgrøder i et givet år."

Den komplicerende faktor, Hvid tilføjet, er det i gennemsnit, halvdelen af ​​det kvælstof, der optages af majsafgrøden, kommer fra mineraliseringen af ​​kvælstof i jordens organiske stof. Tingene bliver endnu mere komplicerede for landmænd, der bruger dækafgrøder, fordi mængden af ​​kvælstof mineraliseret fra dækafgrøder afhænger af arten og hvordan den forvaltes. Sommetider, dækafgrøder binder endda nitrogen og kan kræve, at landmændene øger gødningen til den følgende majsafgrøde.

Indtil nu, det har været ekstremt svært at forudsige, hvor meget mineralisering der vil forekomme fra disse kilder, forklarede han, og derefter redegøre for denne mineralisering i en landmands beslutning om, hvor meget gødning der skal påføres.

"Det nitrogenanbefalingssystem, vi har brugt tidligere, er råt, " sagde White. "Dette er et problem, som agronomer, miljøforkæmpere og landmænd har været opmærksomme på i årtier. Vi mener, at vi har taget et vigtigt skridt i retning af at løse problemet med et nyt beslutningsstøtteværktøj, der krediterer nitrogenmineralisering fra dækafgrøder og organisk materiale i jorden."

Systemet - som inkluderer en prototype online-grænseflade, der er tilgængelig for landmænd og agronomer at teste på denne hjemmeside - inkorporerer biogeokemiske modeller, der forudsiger bidraget fra nitrogenmineralisering til at understøtte majsudbyttet. Modellerne er designet specifikt til at bruge jord- og dækafgrødemålinger, der er let tilgængelige for landmænd og agronomer, herunder koncentration af organisk stof i jorden, jordtekstur og dækafgrødens biomasse-nitrogenindhold.

Forskere kalibrerede modellerne til at forudsige ubefrugtet majsudbytte ved hjælp af et datasæt med 73 observationer kompileret fra ni eksperimenter udført på forskellige steder i Pennsylvania. Forskningen omfattede en række dækafgrødeforsøg udført i det centrale og sydøstlige Pennsylvania fra 2011 til 2014 på kommercielle gårde og på en forskningsstation i Penn State.

Forskere tog prøver af dækafgrødebiomasse i efteråret ved topvækst og i foråret lige før ophør ved at skære overjordisk biomasse i hvert parcel. De tørrede, vejet og bunddækkebiomasse og målte kvælstofkoncentrationer. Seks til otte jordkerneprøver blev indsamlet fra hvert plot, og nitrogenindhold blev testet.

Dækafgrødebehandlinger blev plantet i sensommeren og afsluttet det følgende forår, og majs blev plantet på hver mark som sommerafgrøde. Majskornsudbyttet i ugødskede flækker blev derefter målt i efteråret. Majsudbytte fra dækafgrødebehandlinger blev brugt til at kalibrere modellen for at forudsige nitrogentilførsel fra dækafgrøderester. Resultaterne af forskningen blev offentliggjort for nylig i Agronomi Tidsskrift .

"Mange af de kvælstoftab, som vi ser fra vores landbrugssystemer, opstår, fordi vi ikke ved, hvor meget gødning der skal tilføres i begyndelsen af ​​sæsonen, " sagde White. "Så, dette arbejde udfylder et stort hul i plantevidenskab, jordbundsvidenskab og agronomi i forhold til bedre at kunne forudsige det kvælstof, der vil blive tilført fra jord og dækafgrøderester. Det giver os en bedre fornemmelse af, hvor meget gødning vi rent faktisk har brug for."