Su último esfuerzo de modelado tiene como objetivo hacer eso al examinar el papel del clima previo a la temporada de crecimiento en la dinámica del nitrógeno del suelo y el rendimiento del maíz al final de la temporada.
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Con el aumento del costo de los fertilizantes nitrogenados y su impacto en la calidad del aire y el agua, los investigadores de la Universidad de Illinois quieren ayudar a los agricultores a tomar decisiones más informadas sobre las tasas de fertilizantes.
«Cuando los agricultores siembran maíz en primavera, ya saben lo que sucedió durante la temporada previa al cultivo, desde el otoño anterior hasta la primavera. A diferencia de la próxima temporada de cultivo, que no podemos pronosticar de manera confiable, podemos usar la información previa a la temporada de cultivo para guiar a los agricultores a ajustar su aplicación de fertilizantes «, dice Ziyi Li, investigadora doctoral en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales (NRES) en Illinois y autora principal del nuevo estudio publicado en Field Crops Research .
El modelo de Li encontró que las temporadas previas al cultivo más húmedas reducían el nitrógeno del suelo a través de la lixiviación. Sin fertilizantes añadidos en primavera, un aumento de las precipitaciones antes de la temporada condujo a reducciones de rendimiento de entre el 5 y el 14 %. Pero con el fertilizante de primavera aplicado a aproximadamente 150 lb de nitrógeno por acre, la tasa promedio de 2018 en Illinois, las fuertes precipitaciones de pretemporada aún redujeron el rendimiento en un 1-3%.
«En nuestro análisis, encontramos que aplicar más fertilizante puede mitigar e incluso eliminar la pérdida de rendimiento inducida por el exceso de precipitación antes de la temporada de crecimiento. Según nuestro modelo, si un agricultor de Illinois aplica 150 lb de nitrógeno por acre, el 1-3 % la pérdida de rendimiento se puede prevenir agregando alrededor de 16 lb más de nitrógeno», dice Li.
En temporadas previas al crecimiento más frías de lo normal, el nitrógeno inorgánico del suelo y el rendimiento al final de la temporada disminuyeron debido a la reducción de la actividad microbiana del suelo y al aumento de la lixiviación. Pero en este caso, agregar fertilizante adicional en primavera puede no ser de gran ayuda.
«Los efectos de las temperaturas frías previas a la temporada de crecimiento en el rendimiento no se pueden eliminar agregando fertilizante adicional», dice Li. «Eso se debe a que la temperatura no solo afecta el contenido de nitrógeno en el suelo, sino que también parece limitar el crecimiento temprano de manera que afecta el potencial de rendimiento, incluso si el clima vuelve a la normalidad más tarde».
Li usó un modelo de agroecosistema avanzado, conocido como ecosys, para comprender cómo la temperatura y la precipitación en la temporada previa al crecimiento afectaron el contenido de nitrógeno inorgánico del suelo y el rendimiento. El equipo de investigación eligió el modelo ecosys debido a su capacidad avanzada para simular los ciclos del carbono, el agua y los nutrientes. El modelo utiliza primeros principios y algoritmos sofisticados para simular prácticas de gestión y sus efectos.
«El modelo ecosys se ha utilizado ampliamente en muchos casos diferentes para la agricultura, y este estudio demuestra además que ecosys puede funcionar bien para simular ciclos de nitrógeno. El conjunto de datos de validación que utilizamos proviene de décadas de pruebas de nitrógeno realizadas por nuestros colaboradores en Illinois. y otros estados del Medio Oeste. Descubrimos que el modelo en realidad puede reproducir estos patrones, no solo los datos de Illinois, sino también los patrones del Medio Oeste más amplio «, dice Kaiyu Guan, profesor asociado en NRES, director fundador del Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas en Illinois, y el investigador principal de este estudio.
«Hemos realizado un esfuerzo de validación muy completo; esto significa mucho porque desea confiar en un modelo que ha sido validado, que es sólido. Creemos que los hallazgos de este trabajo brindan alguna justificación para considerar el clima previo a la temporada de crecimiento en determinación de la aplicación de fertilizante nitrogenado de primavera», añade Guan. «Uno de nuestros estudios futuros investigará estos factores en las herramientas de toma de decisiones para los agricultores».
Guan y Li dicen que los resultados del modelo podrían usarse para mejorar las calculadoras de tasa de nitrógeno actualmente en uso. Mientras tanto, Emerson Nafziger, profesor emérito del Departamento de Ciencias de los Cultivos y coautor del estudio, dice que los agricultores que deseen ajustar su aplicación de nitrógeno pueden considerar los ensayos en franjas como un enfoque complementario.
«Las tasas altas de nitrógeno tienden a producir maíz verde oscuro, pero las tasas más bajas también pueden hacerlo. La única forma de saber si usó demasiado nitrógeno es comparar la tasa que usó con una tasa más baja en el mismo campo. Una tira en el campo con una tasa más baja, o más alta si la tasa en el campo es moderada [menos de 200 lb por acre de todas las fuentes], es una excelente manera de ganar confianza en la reducción de las tasas de nitrógeno en el futuro. una tasa más alta produce suficiente rendimiento adicional para pagarse por sí mismo, deberíamos poder identificar la causa probable de la diferencia (por ejemplo, suelos húmedos) y usar eso para ajustar las tasas en el futuro», dice Nafziger.
