Mjölkbönder i nordost kan förbättra vattenkvaliteten och öka lönsamheten för sin verksamhet genom att ändra tidpunkten och metoden för att applicera gödsel på sina åkrar på hösten, tillsammans med att plantera råg som täckgröda mellan majsgrödor - eller genom att dubbelodla råg och majs, enligt Penn State-forskare.

I en tvåårig studie vid Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center, forskare jämförde effekterna på kvävebevarande av tre fälthanteringsalternativ som skulle kunna implementeras av jordbrukare, för att avgöra om nya strategier skulle ge miljö- och växtodlingsvinster.

I ett "trefaktorsfaktoriellt experiment, "Forskare jämförde att injicera gödsel i jorden med att sprida den på ytan; plantera råg som vintertäckgröda mot att låta rågen växa längre på våren och skörda den som foder; och att applicera gödsel innan täckgrödan planteras i september— efter skörden av majs för ensilage – kontra att vänta till november med att lägga ut gödseln i den etablerade råggrödan.

Resultaten indikerar att mjölkbönder kan dra fördel av win-win-möjligheter, enligt Heather Karsten, docent i växtodlingsekologi. Genom att införliva några förändringar i sin verksamhet, de kan producera mer foder till sin boskap och minska mängden kväve som förloras från sina åkrar.

Karsten, vars forskargrupp vid College of Agricultural Sciences genomförde studien, påpekade att forskningen är förankrad i både praktiska och miljömässiga överväganden:Mjölkbönder är vanligtvis begränsade till sex månaders gödsellagring, kräver att de applicerar gödsel våren till hösten. Men på hösten det finns en högre risk för försämrad vattenkvalitet om gödsel sprids på barmark och kan spolas ut i bäckar genom nederbörd.

"Höstgödseltillförsel är särskilt oroande i Chesapeake Bays dränering, där jordbrukskällor har identifierats som en primär bidragsgivare av fosfor och kväve till viken, orsakar hypoxiska tillstånd som hotar vattenlevande organismer, och övergripande vattenkvalitet, ", sa Karsten. "För att följa de totala maximala dagliga lastgränserna som fastställts för bukten av U.S. Environmental Protection Agency, bönder måste minska avrinning av kväve, fosfor och sediment."

Resultaten av forskningen, nyligen publicerad i Agronomy Journal, föreslår att de bästa miljömässiga och ekonomiska resultaten kan uppnås tillsammans.

Enligt huvudforskaren Rachel Milliron, en magisterstudent när studien genomfördes, nu en utbildare i Penn State Extension specialiserad på agronomy, forskningen identifierade flera strategier som bönder kan använda för att producera foder med höstgödsel och skydda vattenkvaliteten. Hon förklarade att två metoder och kombinationer av metoderna konsekvent steg till toppen – att skörda rågen för foder jämfört med att sluta för täckning och injicera gödsel kontra ytsändning.

Att låta råg växa 10 till 11 dagar längre på våren resulterade i tre till fyra gånger större rågbiomassa för foder, och två till tre gånger mer gödselkväve i rågbiomassan som tas bort i fodret. Trots försenad plantering av den efterföljande majsgrödan, systemet med dubbelgröda rågfoder/majsensilage producerade också mer totalt foder— rågfoder och majsensilage— än systemet med rågtäcke/majsensilage när gödseln spreds i september.

När gödsel lämnas kvar på markytan, kväve kan gå förlorad som förflyktigad ammoniakgas, men gödselinjektion kan bevara detta kväve i jorden. Forskarna fann att injicering av gödsel kontra ytsändning i september bevarade gödselkväve för att producera mer efterföljande majsensilage efter en täckskörd av råg. När rågen skördades för foder, Injektion av gödsel i september ökade också skörden av rågfoder och kväve i rågen, och producerade mer totalt foder – rågfoder och majsensilage.

Dock, för att få det bästa scenariot att fungera, Mjölkbönder måste ha tillgång till och ha råd med utrustning för insprutning av gödsel. Och – som med alla strategier relaterade till jordbruk – kan vädret omintetgöra de bästa planerna för bevarande av kväve, Karsten varnade. Den dubbla skörden, fältförvaltningsstrategin inkluderar snäva fönster för bönder att skörda en gröda och plantera nästa.

"Så, mycket regn vid kritiska skördetider kan göra leriga fält otillgängliga, och skulle kunna förbjuda dubbelbeskärningsstrategin, " sa hon. "Men, med att växtsäsongerna förlängs, vi tror att den här strategin kan vara en verklig tillgång för mjölkbönder i nordöstra delen av landet."