Welkom bij
Moderne landbouw
!
Zowel in onderzoeksproeven als op het bedrijf kan de reactie op stikstofbemesting nogal wisselend zijn. We hebben allemaal situaties gezien waarin, afgezien van een groenere plantkleur, het toedienen van stikstof weinig invloed had op de groei en opbrengst van het voer. Omgekeerd hebben we situaties opgemerkt waarin het toedienen van stikstof een enorme impact had op de productiviteit van de weide.
Stikstof is het essentiële element van eiwitten in plantaardige en dierlijke weefsels. Eiwit is nodig in een verscheidenheid aan moleculen om organismen effectief te laten functioneren, zoals enzymen en DNA. In alle planten is stikstof het belangrijkste element in de vorming en functie van chlorofyl, de essentiële verbinding die nodig is voor fotosynthese. Zonder koolstofdioxidefixatie uit de atmosfeer via chlorofyl zouden dieren niet bestaan en zouden we geen voedsel hebben van planten of dieren.
Milieu-afweging
Dus misschien moeten we gewoon meer dan genoeg stikstof op onze voedergewassen toepassen, en zou er geen dergelijke beperking zijn voor deze belangrijke voedingsstof. Dat zou kunnen werken, maar stikstof is duur en veel van onze waterkwaliteitsproblemen bestaan omdat er te veel stikstof in het grondwater is gelekt of in het oppervlaktewater is terechtgekomen en milieurampen heeft veroorzaakt.
We zouden onszelf niet moeten vergiftigen alleen om voedsel te produceren om te eten, toch?
Het dilemma met stikstof is bepalen hoeveel je moet toepassen om voldoende te zijn zonder milieu- en economische verliezen te veroorzaken. Natuurlijk zijn er ook veel andere belangrijke vragen:wanneer is de beste tijd om stikstof toe te passen voor het beste gebruik van de plant en het minste verlies voor het milieu? Welke vorm van stikstof is het meest kosteneffectief en geeft ons de beste efficiëntie van de opname door de plant? Waar in het bladerdak of bodemprofiel moet de stikstof worden toegepast om verliezen door uitspoeling, vervluchtiging en denitrificatie te voorkomen?
Als uw hooi- of voedergewas
2% stikstof (N) gehalte bij de oogst, en u bent van plan om elk jaar 5 ton per acre te oogsten, dan kan het zinvol zijn om ten minste 200 pond per acre toe te passen (10.000 pond x 2% =200 pond). Maar als slechts ongeveer 50% van de stikstof die u aanbrengt daadwerkelijk wordt opgenomen en gebruikt door het gewas, is er misschien 400 pond N per hectare nodig per jaar.
Waar gaat die andere 50% van de stikstof naartoe?
Een deel gaat verloren door vervluchtiging van ammoniak in de atmosfeer. Sommige kunnen worden gedenitrificeerd tot lachgas en verloren gaan in de atmosfeer. Sommige kunnen als nitraat onder de wortelzone worden uitgeloogd. Sommige kunnen van het bodemoppervlak worden weggespoeld naar nabijgelegen land of oppervlaktewater. Sommige kunnen door erosie met bodemdeeltjes worden weggespoeld en andere kunnen door bodemmicro-organismen worden opgenomen in nieuw vormend organisch materiaal. Dit zijn niet eens alle mogelijkheden.
Een rijke bron van stikstof
Dus wat heeft bodemkoolstof te maken met eiwit in je gras?
Het is een kwestie van organische stof in de bodem en micro-organismen in de bodem. Organische stof in de bodem bestaat voornamelijk uit koolstof; in feite is 58% van de organische stof in de bodem koolstof. Bodemmicro-organismen zijn de kleinste beestjes in de bodem die een microscoop nodig hebben om te zien - bacteriën, schimmels en actinomyceten. Natuurlijk zijn er ook veel zichtbare organismen in de bodem.
Organische stof in de bodem van landbouwpercelen bevat ook 4% tot 6% stikstof. Organische stikstof in de bodem is nauw gebonden en moet door bodemmicro-organismen worden gemineraliseerd tot ammonium en nitraat, de twee anorganische vormen van stikstof die gemakkelijk door planten worden opgenomen. Als een bodem 2% organische stof in de bodem had, dan zou er 800 tot 1200 pond N per acre in die bodem kunnen zijn. Als een bodem 5% organische stof in de bodem zou hebben, dan zou er 2.000 tot 3.000 pond N per acre kunnen zijn. Dat is veel stikstof in de bovenste 4 inch grond, en er kan nog een gelijke hoeveelheid zijn in de volgende 20 inch grond.
We kunnen een deel van die stikstof in de bodem gebruiken, maar het was moeilijk te voorspellen hoeveel er tijdens een groeiseizoen beschikbaar komt. Wetenschappers hebben die vraag intensiever bestudeerd vóór de industriële revolutie die leidde tot de ontwikkeling van synthetische stikstofmeststoffen. Toen ammoniumnitraat en ureum eenmaal beschikbaar kwamen, nam de nadruk op het begrijpen van stikstofmineralisatie uit organische stof sterk af.
Er is nu een hernieuwde interesse in het begrijpen van stikstofmineralisatie met de convergentie van stijgende stikstofmeststofkosten, inspanningen voor het opruimen van waterkwaliteit en interesse in bodemgezondheid. Dit is waar het begrijpen van koolstof in de bodem verband houdt met het eiwit in je gras.
Optimale stikstofhoeveelheden verschilden
In een reeks proeven met rietzwenkvoorraad op de boerderij in Noord-Carolina en de omliggende staten, werd de hoeveelheid stikstof afkomstig van mineralisatie van organisch bodemmateriaal vergeleken met de hoeveelheid stikstof die door ureummeststof wordt geleverd. Bodemmonsters werden verzameld aan het begin van de voorraadperiode (begin september) en geanalyseerd op bodemstikstofmineralisatie en biologische activiteit van de bodemtest.
Het hoogzwenkgras mocht ongeveer vier maanden tot december of januari ongehinderd groeien, toen de groei van het voeder en de voedingswaarde werden bepaald. Vleeskoeien werden vervolgens op deze weiden uitgezet, zoals typerend voor deze managementbenadering.
Tijdens de experimentele periode werd stikstof toegediend met 0, 40, 80 en 120 pond N per acre, en deze behandelingen werden vier keer herhaald voor een totaal van 16 plots bij elk van de 37 proeven die in de herfst van 2018 werden uitgevoerd. er waren ook resultaten beschikbaar van 55 onderzoeken die in 2015 en 2016 met een vergelijkbare aanpak werden uitgevoerd.
Gemiddeld over alle proeven, verbeterde de voeropbrengst met hogere doseringen stikstofkunstmest. Dit zou niet ongebruikelijk zijn, aangezien veel huidige aanbevelingen voor voedergewassen in de herfst 50 tot 100 eenheden stikstof per hectare vereisen. Het unieke aan deze studie was echter dat slechts 26 van de 92 proeven voldoende opbrengstrespons hadden om de kosten van toegevoegde stikstof te dekken.
Zesenzestig proeven (72%) hadden niet meer stikstof nodig dan wat al in de bodem aanwezig was om de productie te optimaliseren. De hoeveelheid resterende anorganische stikstof in de oppervlakte van 10 cm van de grond was laag, dus de meest redelijke bron van beschikbare stikstof was mineralisatie van organisch materiaal.
Waarom reageerden sommige velden wel op kunstmeststikstof en andere niet?
Het was niet vanwege de hoeveelheid resterende anorganische stikstof in het oppervlak van 4 inch grond, omdat er geen verschillen waren in bodemammonium en nitraat tussen responsieve en niet-reagerende velden. Het verschil werd veroorzaakt door de hoeveelheid stikstofmineralisatie uit organische stof in de bodem.
Het mineralisatiepotentieel van bodemstikstof onder ideale omstandigheden in het laboratorium bedroeg gemiddeld 131 pond N per acre in die proeven die helemaal niet reageerden op stikstof uit kunstmest. In die proeven die de meeste stikstofmeststof nodig hadden om de opbrengst te optimaliseren, was de mineralisatie van stikstof in de bodem significant lager met 93 pond N per acre. Proeven met een bemestingsbehoefte van 40 pond N per acre of minder om de opbrengst te optimaliseren, hadden een gemiddeld niveau van bodem N-mineralisatie van 119 pond N per acre.
Een meer praktische test
Deze resultaten waren verrassend voor veel boerenmedewerkers die ze voor het eerst zagen. Ze zijn echter logisch als we accepteren dat de gezondheid van de bodem kan worden veranderd door keuzes op het gebied van voer- en beweidingsbeheer op boerderijen. Bodems met een groter stikstofmineralisatiepotentieel hebben een groter vermogen om planten te voorzien van beschikbare stikstof. Helaas is voor het bepalen van het mineralisatiepotentieel van bodemstikstof in het laboratorium minstens twee maanden verwerkingstijd nodig, en het zou redelijkerwijs ongeveer $ 40 per monster kosten voor deze ene analyse.
Gelukkig is bij de start van het onderzoeksproject rekening gehouden met het praktische aspect van bodemonderzoek. Er werd ook een eenvoudige, snelle en meer economische schatting van de biologische activiteit van de bodem bepaald, samen met de schatting van het mineralisatiepotentieel van bodemstikstof.
We evalueerden de biologische activiteit van de bodemtest, die slechts ongeveer een week nodig heeft van de bemonstering tot het verzenden van het bodemtestrapport en die in een onderzoeksomgeving misschien slechts ongeveer $ 5 tot $ 10 per monster kost. Waarom biologische activiteit bij bodemonderzoek zelfs als een geschikt alternatief kan worden beschouwd, is omdat er een sterk verband bestaat tussen bodemstikstofmineralisatie en biologische activiteit bij bodemonderzoek. Deze associatie werd zowel in deze studie (zie figuur 1) als in andere waargenomen.
De impact van dit onderzoek is dat hooi- en voedertelers nu een bodemtest kunnen gebruiken om de biologische gezondheid van hun bodem te bepalen en redelijke, veldspecifieke bepalingen te maken over hoeveel kunstmeststikstof nodig zou kunnen zijn om de opbrengst te optimaliseren. Deze grondtest zou telers helpen om het winstpotentieel op korte termijn te verfijnen, de efficiëntie van geïnvesteerde kunstmestdollars te maximaliseren en bij te dragen aan de gezondheid van lokale stroomgebieden. Het optimaliseren van kunstmeststikstof verkleint ook de koolstofvoetafdruk van het landbouwbedrijf door koolstof vast te leggen in de organische stof in de bodem.
Als u de waarde van deze aanpak op uw boerderij wilt bevestigen, neem dan contact op met een laboratorium voor bodemonderzoek bij u in de buurt om te zien of zij biologische bodemonderzoeken aanbieden. Het kan in uw economisch en ecologisch belang zijn!
Dit artikel verscheen in het maartnummer van Hay &Forage Grower op pagina's 20 en 21.
Geen abonnee? Klik om het gedrukte tijdschrift te krijgen.
