Exakt vad är förhållandet mellan markkväve, majsavkastning, och kväveförlust? De flesta jordbrukare skulle få förlåtelse för att anta ett enkelt linjärt samband:mer kväve, mer spannmålsskörd, och kanske, mer förlust. Det är antagandet många kvävehanteringsmodeller bygger på, men det visar sig att det finns väldigt lite publicerad vetenskap som stödjer det antagandet.

I arecent pappersutnyttjande av en flerårig datauppsättning från 11 experimentplaner och försök på gården runt om i staten, Forskare från University of Illinois fastställde definitivt förhållandet mellan markkväve i olika tillväxtstadier och majsskörd. Resultaten ger mer exakta sätt att hantera kväve för spannmålsavkastning samtidigt som kväveförlusterna minskar.

"Teknik går numera väldigt snabbt. Det finns många modelleringsverktyg där ute för att hjälpa odlare att matcha kväve till grödans behov, men väldigt lite publicerade data som visar sambandet, " säger Giovani Preza-Fontes, doktorand vid Institutionen för växtvetenskaper i Illinois och huvudförfattare på tidningen. "Vårt arbete visar att markkväve förklarar majoriteten (46-61%) av variationen i spannmålsskörd. Det är en bra prediktor."

Denna information kan komplettera grödamodelleringsinsatser, men det borde också hjälpa jordbrukare att känna sig mer säkra på sina beslut om kvävehantering vid kritiska ögonblick.

"När vi får mycket regn, folk gissar ofta att en del kväve försvann från jorden, och kan vara benägen att lägga mer på. Vi gjorde den här studien för att försöka visa hur mycket grödan behöver ha i jorden vid olika tillväxtstadier, " säger Emerson Nafziger, emeritus professor i växtvetenskap och medförfattare till studien.

Forskare använde kväve i olika hastigheter, gånger, och former, mätte sedan mängden jordmineralkväve (SMN) för att se hur mycket kväve som var tillgängligt för växten över tiden. De mätte SMN flera gånger under den första hälften av växtsäsongen, börjar när majs var ungefär en fot hög och slutade när grödan närmade sig pollinering.

Intressant, de fann att mängden SMN som behövdes för att maximera spannmålsutbytet förändrades över tiden när grödan utvecklades.

"I början av juni, med växter ungefär en fot höga, vi fann att majs behövde mer kväve i jorden än den behövde senare. Tio till 14 dagar senare, SMN-nivån som behövs för bästa avkastning hade sjunkit med ungefär en tredjedel, och den stannade på den nivån under ytterligare två provtagningsperioder, i början av juli. Det är förmodligen vårt mest överraskande fynd, " Nafziger säger. "Det är några av de första uppgifterna som har publicerats om hur markkväve faktiskt förändras."

"Vi vet att växten tar upp sitt kväve snabbast under den perioden, och det faktum att markens kväve inte förändras särskilt mycket visar att kvävet kommer från markens organiskt material genom mineraliseringsprocessen. Mineralisering är en mikrobiell process som gynnas av samma förhållanden som gynnar snabb tillväxt av grödor, så det är i sin maxhastighet under denna period, " han lägger till.

Med andra ord, tillsats av mer kväve under snabb tillväxt kan leda till ett överskott av markkväve som kan leda till förluster.

För att bättre uppskatta potentiella förluster, forskarna beräknade en enkel kvävebalans (inmatning som kvävegödsel minus produktion, avlägsnas i spannmål) för varje plats och år.

"Vi bekräftade att det finns en avvägning mellan produktivitet och miljöpåverkan. Vi fann en 22% avkastningsökning när SMN ökade från bristfälliga till optimala nivåer, men tillsats av tillräckligt med kväve ökade också sannolikheten för miljöförluster av kväve, " säger Preza-Fontes. "Det är viktigt att inte bara fokusera på att öka produktiviteten när man utvecklar nya verktyg för kvävehantering. Vi måste också ta hänsyn till potentiella kväveförluster för att nå hållbarhetsmålen i regionen."

Artikeln, "Släktet mellan säsongens kvävekoncentration i marken med majsskörd och potentiella kväveförluster, " publiceras i Soil Science Society of America Journal .