Sojabönor bildar ett naturligt samarbete med bakterier som koloniserar växtens rötter. I utbyte mot socker omvandlar bakterierna atmosfäriskt kväve till en form som växten kan använda, och tillför mycket av det kväve som behövs för tillväxt och spannmålsutveckling.
Det har historiskt sett accepterats att denna tillgång, tillsammans med kväve från marken, möter växtens kvävebehov, men den ständigt ökande avkastningspotentialen väcker frågan om så fortfarande är fallet, säger forskare vid Institutionen för växtvetenskaper och Illinois Extension ; båda enheterna är en del av College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) i Illinois.
Högavkastande sojabönor väcker frågor om behovet av kvävegödsel
Sojabönor är en proteinrik gröda, och protein är inte billigt. Kväve är en nyckelkomponent i aminosyror, som är byggstenarna i proteiner. När skörden av sojabönor ökar behöver plantan producera mer protein, vilket i sin tur kräver mer kväve. Därför tror vissa forskare och bönder att tillsats av kvävegödsel hjälper växten att möta denna ökade efterfrågan.
"Fortlöpande genetiska förbättringar ökade stadigt sojabönans avkastningspotential och behovet av kväve, vilket väcker frågor om att komplettera utbudet med gödselmedel", säger Emerson Nafziger, professor emeritus i växtvetenskap. "Folk undrade om inte sojabönor skulle kunna leverera all energi för höga skördar samt energin som behövs för att fixera en så stor mängd kväve."
Denna uppfattning stimuleras av mycket publicerade "rekord" skördar som ofta tillskrivs intensiva metoder inklusive kvävegödsel, säger Nafziger. Dessa anekdotiska påståenden backas inte upp av tillgänglig forskning och är delvis det som fick Nafziger och hans kollegor Giovani Preza Fontes och Joshua Vonk att ta itu med problemet.
Fältförsök tyder på minimal utbyte av kvävetillämpningar
För att testa om sojabönor svarar på extra kväve, genomförde U. of I.-teamet nio fältförsök på fyra platser i Illinois mellan 2014 och 2017. De tittade på skörden av sojabönor när kvävegödselmedel applicerades i vart och ett av fyra tillväxtstadier: plantering, blomning , kapselsättning, fröfyllning och i alla dessa fyra stadier.
Forskarna fann att tillförsel av kväve på grödan i alla fyra stadierna ökade avkastningen i de flesta fall, men inte tillräckligt för att täcka kostnaden för gödselmedlet. Nafziger betonar att avkastningsförbättringarna de såg från upprepade appliceringar inte är en rekommendation för jordbrukare att följa efter.
"Även om denna ökning från upprepade applikationer var intressant, är varje behandling som kostar två till tre gånger värdet av den extra produktionen ett säkert sätt att förlora pengar", sa han. "Människor som försöker sätta avkastningsrekord kan göra det ändå, men det bör aldrig göras i normala produktionsfält."
Under alla år och platser var skörden av sojabönor bra till enastående, oavsett kvävetillförsel. Det fanns ingen konsekvent utbyte av enstaka kväveappliceringar under blomning, baljsättning eller fröfyllning.
"Vi hittade lite respons på att applicera kväve i individuella reproduktionsstadier, allt från blomning till fröfyllning, trots att dessa täcker den period då efterfrågan på grödor är hög när baljor bildas och fröfyllning börjar. Detta tydde på att kvävetillgången under kritiska stadier av Skördebildning var inte en betydande begränsning av skörden, säger Preza Fontes, biträdande professor i växtvetenskap.
Undantag finns i specifika jordar och planteringsförhållanden
Det fanns dock ett undantag. En enda kväveapplicering vid plantering ökade avsevärt sojabönavkastningen på två av tre år i en lerjord på en bondes åker nära Chillicothe, Illinois. Detta var oväntat eftersom andra studier har funnit att när kväve appliceras under plantering investerar växten mindre i sitt symbiotiska förhållande med kvävefixerande bakterier, vilket ibland leder till brister senare under säsongen.
Nafziger tillskriver delvis denna avkastningsökning till webbplatsens lättare jordstruktur och lägre organiskt material, vilket kan ha varit mindre gynnsamt för tidig tillväxt jämfört med de andra platserna. Under ett av de två åren verkade den enstaka kvävebehandlingen också minska symptomen på plötslig död, en jordburen svampsjukdom.
"Vi kan inte räkna med detta för sjukdomskontroll, men i det här fallet verkade det vara en del av anledningen till att det ökade avkastningen," sa Nafziger. "En liten boost tidigt på säsongen kan ha varit tillräckligt för att få plant- och rottillväxt framåt och hålla dem framåt resten av säsongen."
En enda applicering vid plantering skulle kunna hjälpa jordar med begränsad tillgång på näringsämnen under tidig säsong, men i de flesta fall kan bönder lita på att kvävefixerande bakterier gör sitt jobb. Fritt levande jordbakterier kan också bidra till tidig tillväxt genom att frigöra kväve från markens organiska material, vilket kan förklara varför tidigt tillfört kväve hade liten effekt i jordar med mer organiskt material.
"Kvävegödsel bör endast övervägas i områden där grödan ofta får en långsam start på grund av markfaktorer. Det är en praxis som vi inte tycker att folk ska rusa in i," sa Nafziger. "Faktum är att de med lättare jordar kan applicera kvävegödsel för hand på en liten tomt och se om grödan växer bättre där. Om den inte gör det, så gjorde gödselmedlet ingen nytta.
"Vi behöver kväve för höga majsskördar, men en av de saker som gör sojabönor till en så stor del av växtföljden på de flesta gårdar i Illinois är att den ger höga skördar utan kostnad och miljökonsekvenser av att använda kvävegödsel."
Författare inkluderar Joshua Vonk, Emerson Nafziger och Giovani Preza Fontes.
Mer information:Joshua Vonk et al, Sojaböns svar på kvävegödselmedel i olika jordar,Skörda, foder & gräs(2024). DOI: 10.1002/cft2.20304
Tillhandahålls av College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences vid University of Illinois Urbana-Champaign
Denna berättelse publicerades ursprungligen på Phys.org. Prenumerera på vårt nyhetsbrev för de senaste uppdateringarna inom vetenskapsteknik.
