Interaksie tussen stikstof- en wateropname deur koring en mielies
Loading...
Date
1996-06
Authors
Van Rensburg, Leon Daniel
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: The main aim of this study was to optimise nitrogen and water application for irrigated wheat and
maize, whereby a procedure could be developed for estimating the nitrogen application requirement (NAR) of the two crops by means of the irrigation water management model BEW AB. For this purpose a field experiment with wheat and maize was done on 3 m deep Bainsvlei Amalia (3200) fine sandy soil at Bloemfontein. Five water treatments (Wl to WS levels) were combined with six nitrogen treatments (NI to N6 levels), each of which was repeated four times. A commercial centre pivot was used for irrigating. The sprinkler package was designed in such a way that water applications from the W4 to the WI level were 75, 50, 25 and 0% respectively of the WS level. The irrigations at the WS level were scheduled by means of
BEWAB.
Before an estimation procedure for the NAR of wheat and maize could be developed, a study was made of the effect of nitrogen application on plant growth parameters such as grain yield, dry matter yield and the nitrogen concentration in it, as well as the uptake afwater and nitrogen at the five water levels. The most important findings were that both the grain yield and the dry matter yield of wheat increased linearly by the square root of nitrogen application at four of the five water levels (W2 to WS). In the case of maize the two parameters increased exponentially with nitrogen application. The fact that grain yield and dry matter yield responded similarly to nitrogen application can be ascribed to the even distribution of water application over the growing season. Where the water was distributed unevenly over the growing season, as in the case of the Wl level (dryland) of wheat in particular, the crop yield index was lower than in the rest of the applications.
From the difference between wheat and maize in the response curves, it can be deduced that the growth parameters did not reach a biological maximum in wheat, but that they did in maize. This is also reflected in the curves of nitrogen application versus nitrogen uptake by the dry matter, which was linear in wheat and exponential in maize. Although all the measured growth parameters, including the leaf area index during the peak growth phase, which reacted positively to nitrogen application at all five water levels, no meaningful relation between nitrogen application and evapotranspiration could be deducted at these water levels from either crops.
A regression fit technique was used to identify the plots that received optimum water and nitrogen applications. The data for these plots were used to develop a procedure whereby the NAR of wheat and maize could be estimated. This procedure is a function of the total nitrogen requirement of the crop (TNR), the nitrogen supply capacity of the soil-crop combination (NSC), and the nitrogen recovery efficiency of the applied nitrogen (NRE). The TNR depends on the quantity of available irrigation water whereby a planning or target yield of grain is calculated. This calculated grain yield is converted by an optimum crop yield index, which was determined as 0.52 for wheat and 0.51 for maize, to total dry matter yield. The optimum nitrogen -1 -1 concentration, which was determined as 0.015 kg kg for wheat and 0.009 kg kg for maize,
must then be calculated. The NSC can be calculated from the clay content (%) of the top soil, while the NRE has been determined as a constant value of 64 % for wheat and 75 % for maize.
Verification of the proposed procedure showed that the NAR of wheat and maize can be estimated successfully. However, it is clear that the estimation ofNSC and NRE will have to be refined further.
Afrikaans: Die hoofdoel van hierdie studie was om stikstof- en watertoediening by besproeiingskoring en -rnielies te optimiseer en sodoende 'n prosedure te ontwikkel waarmee die stikstoftoedieningsbehoefte (STB) van die twee gewasse met die besproeiingswater bestuursmodel BEW AB beraam kan word. Vir die doel is 'n veldproef met koring en met mielies op 'n 3 m diep Bainsvlei Amalia (3200) fynsandgrond te Bloemfontein gedoen. Vyf waterbehandelings (WI tot W5 peile) is met ses stikstofbehandelings (Nl tot N6 peile), wat elk vier keer herhaal is, gekombineer. Besproeiings is met 'n kommersiële spilpunt gedoen, waarvan die sprinkelaarpakket so ontwerp is dat watertoedienings vanaf die W4 na die WI peil onderskeidelik 75, 50, 25 en 0% van die by die W5 peil was. Die besproeiings by die W5 peil is met BEW AB geskeduleer. Voordat 'n beramingsprosedure vir die STB van koring en mielies ontwikkel kon word, is die effek van stikstoftoediening op plantgroeiparameters soos graanopbrengs, droëmateriaalopbrengs en die stikstofkonsentrasie daarin asook die opname van water en stikstof by die vyf waterpeile bestudeer. Die vernaamste bevindinge was dat beide die graanopbrengs en droëmateriaalopbrengs van koring by vier van die vyf waterpeile (W2 tot W5) lineêr met die vierkantswortel van stikstoftoediening gestyg het. In die geval van mielies het die twee parameters eksponensieël met stikstoftoediening gestyg. Die feit dat graanopbrengs asook droëmateriaalopbrengs dieselfde op stikstoftoediening gereageer het, is aan die egalige verspreiding van watertoediening oor die groeiseisoen toegeskryf. Waar die water onegalig oor die groeiseisoen versprei is, soos veral by die WI peil (droëland) van koring, was die oesopbrengsindeks laer as by die res van die behandelings. Vanuit die verskil in die responskurwes tussen koring en mielies kan afgelei word dat die groeiparameters by koring nie 'n biologiese maksimum bereik het nie, maar wel by mielies. Dit word ook gereflekteer in die kurwes van stikstoftoediening versus stikstofopname deur die droëmateriaal wat by koring lineêr en by mielies eksponensieël was. Ten spyte daarvan dat al die gemete groeiparameters, insluitende die blaaroppervlakte-indeks van die piek groeifase, by al vyf die waterpeile positief op stikstoftoediening gereageer het kon geen sinvolle verwantskap tussen stikstoftoediening en evapotranspirasie van beide gewasse afgelei word nie. 'n Regressiepassingstegniek is gebruik om die persele, wat optimum water- en stikstoftoedienings ontvang het, mee te identifiseer. Die data van hierdie persele is gebruik om 'n prosedure te ontwikkel waarmee die STB van koring en mielies beraam kan word. Hierdie prosedure is 'n funksie van die totale stikstofbehoefte van die gewas (TSB), die stikstofleweringsvermoë van die grond-gewaskombinasie (SLV) en die stikstofherwinningsdoeltreffendheid van die toegediende stikstof (SlID). Die TSB is afhanklik van die hoeveelheid beskikbare besproeiingswater waarmee 'n beplannings- of teikenopbrengs van graan bereken word. Hierdie berekende graanopbrengs word met 'n optimum oesopbrengs-indeks, wat vir koring as 0.52 en vir mielies as 0.51 bepaal is, na totale droëmateriaalopbrengs omgereken. Die optimum stikstofkonsentrasie daarvan, wat as 0.015 kg kg" vir koring en 0.009 kg kg-l vir mielies bepaal is, moet daarna verreken word. Die SLY kan van die kleiinhoud van die bogrond (%) bereken word, terwyl die SlID as 'n konstante waarde van 64% vir koring en 75% vir mielies bepaal is. Verifiëring van die voorgestelde prosedure het getoon dat die STB van koring en mielies suksesvol beraam kan word. Dit was egter duidelik dat die beraming van SLV en SlID nog verder verfyn moet word.
Afrikaans: Die hoofdoel van hierdie studie was om stikstof- en watertoediening by besproeiingskoring en -rnielies te optimiseer en sodoende 'n prosedure te ontwikkel waarmee die stikstoftoedieningsbehoefte (STB) van die twee gewasse met die besproeiingswater bestuursmodel BEW AB beraam kan word. Vir die doel is 'n veldproef met koring en met mielies op 'n 3 m diep Bainsvlei Amalia (3200) fynsandgrond te Bloemfontein gedoen. Vyf waterbehandelings (WI tot W5 peile) is met ses stikstofbehandelings (Nl tot N6 peile), wat elk vier keer herhaal is, gekombineer. Besproeiings is met 'n kommersiële spilpunt gedoen, waarvan die sprinkelaarpakket so ontwerp is dat watertoedienings vanaf die W4 na die WI peil onderskeidelik 75, 50, 25 en 0% van die by die W5 peil was. Die besproeiings by die W5 peil is met BEW AB geskeduleer. Voordat 'n beramingsprosedure vir die STB van koring en mielies ontwikkel kon word, is die effek van stikstoftoediening op plantgroeiparameters soos graanopbrengs, droëmateriaalopbrengs en die stikstofkonsentrasie daarin asook die opname van water en stikstof by die vyf waterpeile bestudeer. Die vernaamste bevindinge was dat beide die graanopbrengs en droëmateriaalopbrengs van koring by vier van die vyf waterpeile (W2 tot W5) lineêr met die vierkantswortel van stikstoftoediening gestyg het. In die geval van mielies het die twee parameters eksponensieël met stikstoftoediening gestyg. Die feit dat graanopbrengs asook droëmateriaalopbrengs dieselfde op stikstoftoediening gereageer het, is aan die egalige verspreiding van watertoediening oor die groeiseisoen toegeskryf. Waar die water onegalig oor die groeiseisoen versprei is, soos veral by die WI peil (droëland) van koring, was die oesopbrengsindeks laer as by die res van die behandelings. Vanuit die verskil in die responskurwes tussen koring en mielies kan afgelei word dat die groeiparameters by koring nie 'n biologiese maksimum bereik het nie, maar wel by mielies. Dit word ook gereflekteer in die kurwes van stikstoftoediening versus stikstofopname deur die droëmateriaal wat by koring lineêr en by mielies eksponensieël was. Ten spyte daarvan dat al die gemete groeiparameters, insluitende die blaaroppervlakte-indeks van die piek groeifase, by al vyf die waterpeile positief op stikstoftoediening gereageer het kon geen sinvolle verwantskap tussen stikstoftoediening en evapotranspirasie van beide gewasse afgelei word nie. 'n Regressiepassingstegniek is gebruik om die persele, wat optimum water- en stikstoftoedienings ontvang het, mee te identifiseer. Die data van hierdie persele is gebruik om 'n prosedure te ontwikkel waarmee die STB van koring en mielies beraam kan word. Hierdie prosedure is 'n funksie van die totale stikstofbehoefte van die gewas (TSB), die stikstofleweringsvermoë van die grond-gewaskombinasie (SLV) en die stikstofherwinningsdoeltreffendheid van die toegediende stikstof (SlID). Die TSB is afhanklik van die hoeveelheid beskikbare besproeiingswater waarmee 'n beplannings- of teikenopbrengs van graan bereken word. Hierdie berekende graanopbrengs word met 'n optimum oesopbrengs-indeks, wat vir koring as 0.52 en vir mielies as 0.51 bepaal is, na totale droëmateriaalopbrengs omgereken. Die optimum stikstofkonsentrasie daarvan, wat as 0.015 kg kg" vir koring en 0.009 kg kg-l vir mielies bepaal is, moet daarna verreken word. Die SLY kan van die kleiinhoud van die bogrond (%) bereken word, terwyl die SlID as 'n konstante waarde van 64% vir koring en 75% vir mielies bepaal is. Verifiëring van die voorgestelde prosedure het getoon dat die STB van koring en mielies suksesvol beraam kan word. Dit was egter duidelik dat die beraming van SLV en SlID nog verder verfyn moet word.
Description
Keywords
Thesis (Ph.D. (Soil, Crop and Climate Sciences) - University of the Free State, 1996, Wheat, Corn, Nitrogen fertilizers, Irrigation, Mathematical models