Eftersom kostnaderna för kvävegödselmedel och miljöhänsyn ökar, är välgrundade beslut om gödselmedel viktigare än någonsin. Den senaste modelleringssatsningen från University of Illinois undersöker vilken roll vädret före-vädret har på markens kvävedynamik och-av-säsongens majsskörd.
Den nya studien, "Bedömning av effekterna av för-odling-väderförhållanden på markens kvävedynamik och majsproduktivitet i mellanvästern i USA", publicerades i Field Crops Research.
"När bönder planterar majs på våren vet de redan vad som hände under för-växtsäsongen, från föregående höst till våren", säger Ziyi Li, doktorandforskare vid U of I och huvudförfattare till den nya studien, i ett pressmeddelande. "Till skillnad från den kommande växtsäsongen, som vi inte kan förutsäga på ett tillförlitligt sätt, kan vi använda information från för-växtsäsongen för att vägleda lantbrukare att justera sin gödseltillförsel."
Li använde en avancerad agroekosystemmodell känd som ecosys för att förstå sambandet mellan temperatur och nederbörd under den för-växtsäsongen med innehåll av oorganiskt kväve i jorden och avkastning.
"Ecosys-modellen har använts flitigt för många olika fall för jordbruket, och den här studien visar ytterligare att ecosys kan prestera bra för att simulera kvävecykler", säger Kaiyu Guan, docent vid U of I och principiell utredare för studien, i ett pressmeddelande. "Verifieringsdatauppsättningen vi använde kom från årtionden av kväveförsök utförda av våra medarbetare i Illinois och andra delstater i Mellanvästern. Vi fann att modellen faktiskt kan reproducera dessa mönster, inte bara Illinois-data, utan mönster från den bredare Mellanvästern."
Lis modell fann ett ökat kväveläckage under blötare för-växtsäsonger, vilket ledde till en minskning av skörden med 5 till 14 % när ingen vårgödsel användes. Även när 150 lbs kväve per hektar applicerades, sjönk skörden i Illinois 2018 med 1 till 3 % på grund av kraftig nederbörd för-säsongen.
"I vår analys fann vi att användning av mer gödningsmedel kan mildra och till och med eliminera avkastningsförlusten som orsakas av överflödig nederbörd för-växande-", sa Li. "Baserat på vår modell, om en bonde i Illinois applicerar 150 lb kväve per hektar, kan skördeförlusten på 1-3% förhindras genom att tillsätta cirka 16 lb mer kväve."
Minskad mikrobiell aktivitet i marken och förbättrad urlakning minskade också jordens oorganiska kväve under kallare än normala förväxtsäsonger.-
"Effekterna av kalla temperaturer före-växtsäsongen på avkastningen kan inte elimineras genom att tillsätta ytterligare gödningsmedel," sa Li. "Det beror på att temperaturen inte bara påverkar kvävehalten i marken, utan också verkar begränsa tidig tillväxt på sätt som påverkar avkastningspotentialen, även om vädret återgår till det normala senare."
Li sa att modellen kan förbättra nuvarande kväveanvändningsräknare. Under tiden kan bönder som vill finjustera användningen av gödselmedel överväga tester med stripp, säger Emerson Nafziger, emeritusprofessor vid U of I.
"Höga nivåer av kväve tenderar att producera mörkgrön majs, men lägre priser kan också göra det," sa Nafziger i ett pressmeddelande. "Det enda sättet att veta om du använde för mycket kväve är att jämföra hastigheten du använde med en lägre hastighet i samma fält. En remsa i fältet med en lägre hastighet, eller högre om hastigheten i fältet är måttlig [mindre än 200 pund per hektar från alla källor], är ett utmärkt sätt att få förtroende för att sänka kvävehalten i framtiden."
