Com o aumento do custo do fertilizante de nitrogênio e seus impactos na qualidade do ar e da água, os pesquisadores da Universidade de Illinois querem ajudar os agricultores a tomar decisões mais informadas sobre a taxa de fertilizantes. Seu mais recente esforço de modelagem visa fazer isso examinando o papel do clima da pré-estação de crescimento na dinâmica do nitrogênio do solo e no rendimento do milho no final da safra.
"Quando os agricultores plantam milho na primavera, eles já sabem o que aconteceu durante a pré-estação, do outono anterior à primavera. Ao contrário da próxima safra, que não podemos prever com segurança, podemos usar informações de pré-estação para orientar os agricultores a ajustar sua aplicação de fertilizantes", diz Ziyi Li, pesquisador de doutorado no Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais (NRES) em Illinois e principal autor do novo estudo publicado na Field Crops Research .

O modelo de Li descobriu que as estações de pré-crescimento mais úmidas reduziram o nitrogênio do solo por meio da lixiviação. Sem fertilizantes adicionados na primavera, um aumento na precipitação na pré-temporada levou a reduções de rendimento entre 5 e 14%. Mas com o fertilizante de primavera aplicado a cerca de 150 lb de nitrogênio por acre, a taxa média de 2018 em Illinois, a forte precipitação de pré-temporada ainda reduziu o rendimento em 1-3%.

"Em nossa análise, descobrimos que a aplicação de mais fertilizantes pode mitigar e até eliminar a perda de rendimento induzida pelo excesso de precipitação pré-estação de cultivo. Com base em nosso modelo, se um agricultor de Illinois aplica 150 libras de nitrogênio por acre, o a perda de rendimento pode ser evitada adicionando cerca de 16 libras a mais de nitrogênio", diz Li.

Em estações de pré-crescimento mais frias do que o normal, o nitrogênio inorgânico do solo – e o rendimento no final da estação – declinaram devido à redução da atividade microbiana do solo e maior lixiviação. Mas, neste caso, adicionar fertilizante extra na primavera pode não fazer muito.

"Os efeitos das temperaturas frias da estação de pré-crescimento no rendimento não podem ser eliminados pela adição de fertilizantes adicionais", diz Li. “Isso ocorre porque a temperatura não afeta apenas o teor de nitrogênio no solo, mas também parece limitar o crescimento inicial de maneiras que afetam o potencial de rendimento, mesmo que o clima volte ao normal mais tarde”.

Li usou um modelo avançado de agroecossistema, conhecido como ecosys, para entender como a temperatura e a precipitação na estação de pré-crescimento impactaram o teor de nitrogênio inorgânico do solo e o rendimento. A equipe de pesquisa escolheu o modelo ecosys devido à sua capacidade avançada de simular ciclos de carbono, água e nutrientes. O modelo usa primeiros princípios e algoritmos sofisticados para simular práticas de gestão e seus efeitos.

"O modelo ecosys tem sido amplamente usado para muitos casos diferentes para a agricultura, e este estudo demonstra ainda que o ecosys pode ter um bom desempenho para simular ciclos de nitrogênio. O conjunto de dados de validação que usamos veio de décadas de testes de nitrogênio conduzidos por nossos colaboradores em Illinois Descobrimos que o modelo realmente pode reproduzir esses padrões, não apenas os dados de Illinois, mas os padrões mais amplos do Meio-Oeste", diz Kaiyu Guan, professor associado do NRES, diretor fundador do Agroecosystem Sustainability Center em Illinois, e investigador principal deste estudo.

"Fizemos um esforço de validação muito abrangente; isso significa muito porque você quer confiar em um modelo que foi validado, que é robusto. Acreditamos que os resultados deste trabalho fornecem alguma justificativa para a consideração do clima pré-estação de crescimento em determinar a aplicação de fertilizante de nitrogênio na primavera", acrescenta Guan. "Um de nossos estudos futuros irá investigar esses fatores em ferramentas de tomada de decisão para os agricultores."

Guan e Li dizem que os resultados do modelo podem ser usados ​​para melhorar as calculadoras de taxa de nitrogênio atualmente em uso. Enquanto isso, Emerson Nafziger, professor emérito do Departamento de Ciências Agrícolas e coautor do estudo, diz que os agricultores que desejam ajustar sua aplicação de nitrogênio podem considerar os testes de tiras como uma abordagem complementar.

"Altas taxas de nitrogênio tendem a produzir milho verde escuro, mas taxas mais baixas também podem fazer isso. A única maneira de saber se você usou muito nitrogênio é comparar a taxa que você usou com uma taxa mais baixa no mesmo campo. Uma tira no campo com uma taxa mais baixa, ou mais alta se a taxa no campo for moderada [menos de 200 lb por acre de todas as fontes], é uma ótima maneira de ganhar confiança na redução das taxas de nitrogênio no futuro. taxa mais alta produz rendimento extra suficiente para se pagar, devemos ser capazes de identificar a causa provável da diferença (por exemplo, solos úmidos) e usá-la para ajustar as taxas no futuro", diz Nafziger.