เนื่องจากต้นทุนปุ๋ยไนโตรเจนและความกังวลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้น การตัดสินใจเกี่ยวกับอัตราปุ๋ยอย่างมีข้อมูลจึงมีความสำคัญมากกว่าที่เคย ความพยายามในการสร้างแบบจำลองล่าสุดจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ตรวจสอบบทบาทของสภาพอากาศก่อน-ฤดูกาลปลูกต่อพลวัตของไนโตรเจนในดินและ-ผลผลิตข้าวโพดปลาย-
การศึกษาใหม่ "การประเมินผลกระทบของสภาพอากาศก่อน-การปลูก-ต่อการเปลี่ยนแปลงของไนโตรเจนในดินและผลผลิตข้าวโพดในเขตมิดเวสต์ของสหรัฐอเมริกา," ตีพิมพ์ในงานวิจัยพืชไร่
"เมื่อเกษตรกรปลูกข้าวโพดในฤดูใบไม้ผลิ พวกเขารู้อยู่แล้วว่าเกิดอะไรขึ้นในช่วงก่อน-ฤดูปลูก ตั้งแต่ฤดูใบไม้ร่วงครั้งก่อนจนถึงฤดูใบไม้ผลิ" Ziyi Li นักวิจัยระดับปริญญาเอกที่ U of I และผู้เขียนหลักของการศึกษาใหม่กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ "ต่างจากฤดูปลูกที่กำลังจะมาถึง ซึ่งเราไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ เราสามารถใช้ข้อมูลก่อน-ฤดูปลูกเพื่อเป็นแนวทางให้เกษตรกรปรับเปลี่ยนการใช้ปุ๋ยได้"
Li ใช้แบบจำลองระบบนิเวศเกษตรขั้นสูงที่เรียกว่าระบบนิเวศเพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและการตกตะกอนในช่วงก่อน-ฤดูปลูกที่มีปริมาณไนโตรเจนอนินทรีย์ในดินและผลผลิต
“แบบจำลองนิเวศน์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกรณีต่างๆ มากมายสำหรับการเกษตร และการศึกษานี้ยังแสดงให้เห็นว่าระบบนิเวศสามารถทำงานได้ดีในการจำลองวัฏจักรไนโตรเจน” Kaiyu Guan รองศาสตราจารย์ของ U of I และผู้ตรวจสอบหลักสำหรับการศึกษา กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ "ชุดข้อมูลการตรวจสอบที่เราใช้มาจากการทดลองไนโตรเจนหลายทศวรรษที่ดำเนินการโดยผู้ร่วมมือของเราในรัฐอิลลินอยส์และรัฐอื่นๆ ในแถบมิดเวสต์ เราพบว่าแบบจำลองนี้สามารถสร้างรูปแบบเหล่านี้ได้จริง ไม่เพียงแต่ข้อมูลของรัฐอิลลินอยส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปแบบจากมิดเวสต์ที่กว้างขึ้นด้วย"
แบบจำลองของ Li พบว่าการชะล้างไนโตรเจนเพิ่มขึ้นในช่วงก่อน-ฤดูปลูกที่เปียกชื้น ส่งผลให้ผลผลิตลดลง 5 ถึง 14% เมื่อไม่มีการใส่ปุ๋ยในฤดูใบไม้ผลิ แม้ว่าจะใช้ไนโตรเจน 150 ปอนด์ต่อเอเคอร์ แต่ผลผลิตของรัฐอิลลินอยส์ในปี 2018 ก็ลดลง 1 ถึง 3% เนื่องจากมีฝนตกหนักในช่วงก่อนฤดู-
"ในการวิเคราะห์ของเรา เราพบว่าการใช้ปุ๋ยมากขึ้นสามารถบรรเทาและกำจัดการสูญเสียผลผลิตที่เกิดจากการตกตะกอนที่มากเกินไปก่อนฤดูปลูก-" Li กล่าว "จากแบบจำลองของเรา หากเกษตรกรในรัฐอิลลินอยส์ใช้ไนโตรเจน 150 ปอนด์ต่อเอเคอร์ ก็สามารถป้องกันการสูญเสียผลผลิตได้ 1-3% โดยการเติมไนโตรเจนอีกประมาณ 16 ปอนด์"
กิจกรรมของจุลินทรีย์ในดินที่ลดลงและการชะล้างที่เพิ่มขึ้นยังช่วยลดไนโตรเจนอนินทรีย์ในดินในช่วงที่เย็นกว่า-ฤดูกาลก่อนปลูกปกติ
"ผลกระทบของอุณหภูมิก่อนฤดูปลูก-ในฤดูหนาวที่มีต่อผลผลิตไม่สามารถกำจัดได้โดยการใส่ปุ๋ยเพิ่มเติม" หลี่กล่าว “นั่นเป็นเพราะอุณหภูมิไม่เพียงแต่ส่งผลต่อปริมาณไนโตรเจนในดินเท่านั้น แต่ยังดูเหมือนว่าจะจำกัดการเติบโตในช่วงต้นในลักษณะที่ส่งผลต่อศักยภาพของผลผลิต แม้ว่าสภาพอากาศจะกลับสู่ภาวะปกติในภายหลังก็ตาม”
หลี่กล่าวว่าแบบจำลองนี้สามารถปรับปรุงเครื่องคำนวณการใช้ไนโตรเจนในปัจจุบันได้ ในขณะเดียวกัน เกษตรกรที่ต้องการปรับแต่งการใช้ปุ๋ยอย่างละเอียดอาจต้องการพิจารณาการทดลองแบบไม่ใช้ปุ๋ย Emerson Nafziger ศาสตราจารย์กิตติคุณของ U of I กล่าว
“อัตราไนโตรเจนที่สูงมักจะทำให้เกิดข้าวโพดสีเขียวเข้ม แต่อัตราที่ต่ำกว่าก็อาจให้ผลเช่นนั้นเช่นกัน” นาฟซิเกอร์กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ "วิธีเดียวที่จะทราบได้ว่าคุณใช้ไนโตรเจนมากเกินไปหรือไม่คือการเปรียบเทียบอัตราที่คุณใช้กับอัตราที่ต่ำกว่าในสนามเดียวกัน แถบในสนามที่มีอัตราต่ำกว่าหรือสูงกว่าถ้าอัตราในสนามอยู่ในระดับปานกลาง (น้อยกว่า 200 ปอนด์ต่อเอเคอร์จากทุกแหล่ง) เป็นวิธีที่ดีในการเพิ่มความมั่นใจในการลดอัตราไนโตรเจนในอนาคต"
