Onderzoekers van Penn State's College of Agricultural Sciences hebben een belangrijk onderdeel ontwikkeld van een nieuw systeem dat maïstelers kunnen gebruiken om stikstofbemesting aan te passen op basis van locatiespecifieke metingen van bodembedekkers en organische stof in de bodem.

De ontwikkeling is opmerkelijk omdat, hoewel het wijdverbreide gebruik van bodembedekkers in rotaties met maïs in het laatste decennium heeft geleid tot een vermindering van nutriëntenvervuiling en sedimentatie, de introductie van bodembedekkers heeft de besluitvorming van telers vertroebeld over de hoeveelheid stikstofmest die moet worden toegepast om aan de vraag naar cashgewassen te voldoen.

"Rond de wereld, we hebben veel stikstofvervuiling door de landbouw afkomstig van meststoffen of mestgebruik, " zei onderzoeker Charlie White, universitair docent en voorlichter in bodemvruchtbaarheid en nutriëntenbeheer. "En het gaat niet alleen om wanbeheer van boeren. Veel heeft te maken met een gebrek aan tools waarover boeren beschikken om nauwkeurig de juiste hoeveelheid stikstof te voorspellen die nodig is voor gewassen in een bepaald jaar."

De complicerende factor, Wit toegevoegd, is dat gemiddeld de helft van de stikstof die door het maïsgewas wordt opgenomen, is afkomstig van de mineralisatie van stikstof in de organische stof in de bodem. Het wordt nog ingewikkelder voor boeren die bodembedekkers gebruiken, omdat de hoeveelheid stikstof die uit bodembedekkers wordt gemineraliseerd, afhangt van de soort en de manier waarop ermee wordt omgegaan. Soms, bodembedekkers leggen zelfs stikstof vast en kunnen boeren ertoe verplichten meer mest te geven voor de volgende maïsoogst.

Tot nu, het is buitengewoon moeilijk geweest om te voorspellen hoeveel mineralisatie uit die bronnen zal optreden, hij legde uit, en verklaar die mineralisatie vervolgens in de beslissing van een boer over hoeveel kunstmest hij moet toepassen.

"Het stikstofaanbevelingssysteem dat we in het verleden hebben gebruikt, is grof, " White zei. "Dit is een probleem dat agronomen, milieuactivisten en boeren zijn zich al tientallen jaren bewust. We denken dat we een belangrijke stap hebben gezet in de richting van het oplossen van het probleem met een nieuwe beslissingsondersteunende tool die stikstofmineralisatie van bodembedekkers en organische stof in de bodem toekent."

Het systeem - dat een prototype online interface bevat die boeren en agronomen kunnen testen op deze website - bevat biogeochemische modellen die de bijdrage van stikstofmineralisatie bij het ondersteunen van de opbrengst van maïs voorspellen. De modellen zijn specifiek ontworpen voor het gebruik van bodem- en bodembedekkingsmetingen die gemakkelijk toegankelijk zijn voor boeren en agronomen, inclusief de concentratie van organische stof in de bodem, bodemtextuur en stikstofgehalte van de biomassa van het gewas.

Onderzoekers hebben de modellen gekalibreerd om de opbrengst van onbevruchte maïs te voorspellen met behulp van een dataset van 73 waarnemingen samengesteld uit negen experimenten die op verschillende locaties in Pennsylvania zijn uitgevoerd. Het onderzoek omvatte een reeks experimenten met bodembedekkers die werden uitgevoerd in centraal en zuidoost Pennsylvania van 2011 tot 2014 op commerciële boerderijen en in een onderzoeksstation in Penn State.

De bemonsterde wetenschappers bedekken de biomassa van gewassen in de herfst bij piekgroei en in de lente net voor beëindiging door bovengrondse biomassa in elk perceel te snijden. Ze droogden, gewogen en bodembedekkers biomassa en gemeten stikstofconcentraties. Van elk perceel werden zes tot acht bodemmonsters verzameld en het stikstofgehalte getest.

Dekgewassen werden in de late zomer geplant en de volgende lente beëindigd, en op elk veld werd maïs geplant als het zomergeldgewas. Maïsopbrengsten in onbemeste split-plots werden vervolgens in het najaar gemeten. Maïsopbrengsten van behandelingen met bodembedekkers werden gebruikt om het model te kalibreren om de stikstofaanvoer van bodembedekkersresiduen te voorspellen. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in de Agronomie Journal .

"Veel van de stikstofverliezen die we in onze landbouwsystemen zien, ontstaan ​​omdat we niet weten hoeveel kunstmest we aan het begin van het seizoen moeten toedienen. " zei White. "Dus, dit werk vult een groot gat in de plantenwetenschap, bodemkunde en agronomie om beter te kunnen voorspellen welke stikstof uit de bodem wordt aangevoerd en gewasresten afdekken. Het geeft ons een beter beeld van hoeveel kunstmest we eigenlijk nodig hebben."