Nitrogen Interactions with Phosphorus and Potassium for...

Post on 22-Aug-2020

0 views 0 download

Transcript of Nitrogen Interactions with Phosphorus and Potassium for...

57

Usherwood et al.: PK Effects on N Use by Crops TheScientificWorld (2001) 1(S2), 57–60

Research ArticleOptimizing Nitrogen Management in Food and Energy Productionand Environmental Protection: Proceedings of the 2nd InternationalNitrogen Conference on Science and PolicyTheScientificWorld (2001) 1(S2), 57–60ISSN 1532-2246; DOI 10.1100/tsw.2001.97

* Corresponding author.E-mails: Noble R. Usherwood: usherwood@ppi-far.org;

William I. Segars: wsegars@arches.uga.edu© 2001 with author.

The development of best management practices(BMPs) for optimum nitrogen (N) use by cropscontributes to farm profitability, increased foodand fiber production, and best stewardship of theenvironment and its resources. Such BMPs areboth site- and crop-specific. Optimum N use byplants is influenced not only by climate and cer-tain soil characteristics, but also by managementpractices such as tillage, time and method of Napplication, or positive interactions with nutrientsand supporting cropping practices. Phosphorus(P) and potassium (K) are two of the nutrientsessential for effective use of N by plants. Nitro-gen interactions with P and/or K help to improveroot system development, dry matter production,and other plant functions regulating crop yield andquality.

KEY WORDS: nitrogen, phosphorus, potassium, N-useeffectiveness, nutrient interactions, environmentalstewardship

DOMAINS: plant sciences, agronomy, soil systems, envi-ronmental sciences; protein-protein interaction, growth andgrowth factors, plant processes; environmental manage-ment; physiology (plant)

INTRODUCTION

���������� �������������������������� ����������������������������������������������������� �������������������

������������� ���������������������� ������������ ������� ��� ������ ��� ������ �������� �������� �� �� ����� !�"� �����#!�����������$����� ������������������������������������������ ����������� � ����%�����$��$���������������������$����������� ��� ������������������ ������� �������������������������&���������������������'���������������� ������������������$����� ��������������������������������������������� ���������������� ��������������������������� ������������������������ ���������������� ���������������������������������������$������������������������� ��� � ����"� ���� � ������������������ ��� ������������������� ���������������������������� ����������������������������

��$��������� �� ��������������������������������������������������������������������������� ������������������������� �������#�(!��)������� �������������$��$�������� ����������%������������������������������ ���� ��������*�������������� ����������������������������������������%������� ���������� ���������������� ����������������� ������������������������������������ ������������ �� �������������� ������ ������������������������������������������������������� ������������������������������ ������������������� ���������������

DISCUSSION

+� ������������������ ����������� ���� ���������*����� ����$������������������������,��������� ������������������������������ ������ ��� ����������������� � ����-).��������������������� ��������� �$������������� �$����������$���������"� ��-).�������������������� ��������� ����������� ���������������������������������������������� ��� ����������������������������� ����������������� ��������

Nitrogen Interactions with Phosphorusand Potassium for Optimum Crop Yield,Nitrogen Use Effectiveness, andEnvironmental Stewardship

Noble R. Usherwood1,* and William I. Segars2

1Southeast Director, Potash & Phosphate Institute, Norcross, GA;2Professor of Crop and Soil Science, University of Georgia, Athens, GA

58

Usherwood et al.: PK Effects on N Use by Crops TheScientificWorld (2001) 1(S2), 57–60

����������� ������������������������� �����������,������ �������������� ������� ���� ��� ��� ���� ������������ �����$����������������������������� ����������$������ ���������������������������� ����������������.��������������/�����0���������"���-������������������ �������������������������������������������������������� �$������ ����������*������������������"� �����#!���������������������$��� ������� �$�����������$�����$������������������������������������ ���

1�������������������� ����*��������������������������,���������������������������$���������� ������������������ �������� ���������������,������ ���������������������������������������� ��������������� ���������� ����������������� �����������������������1�����������.��/����"�����$��� ������� ���������������� �$���������������� ������1�����������"������'������������������'�����������������������������������������$��������������������������������������%��������������������������������"���� �������������������������������� ������������������� ���������������������� ,�����������������1�����������"� ������������ �������������� �$������������2������������������������� ����.���0��/�����������������������3������� ������������������������ ����������� ��� ���������� �$��������������

&������� ���� �� ���4��$����� ���)������� � �����+��1�����-������������������������� �����.�����/������������ ������� ���� ��$���� 56������������� ���������7!������� ��������������������� 6���������� �����������������������.������/������������������������������8��� ���� ��$������������������������������$������ �������������.� ����/� ���$������� ����*����9���� ���� ���� �$�� �� 6������������� ���������:#;������������������������.����</�

2�� ===��%����"���4��$������ ������+��>���>������������������������ �����.�����/��������������������� ���������*������� �� ������� ��� �����:!��1�� ������ ��������� #�� ����������������������������$������������� ����������������������������������������������9������������ ��������� �����������.���������������/����� ����������� ��$��������������1����������/���$����� ����������������������������.���� ����������� ������-���� ���������������������.�����/�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������

?���������� ���+��?���@������5!��$��������������� �������.�����/����������������������� ����������������������������������.���������/������� ������$�����������A����������������������������������� �$��������������� ����./�����*�������������� ����������(���������������*��� ��������������������.�����/��������� (���0� �����������������/�������.��� ������ ���������������#(���0� �������������������.�������/��� ��������������������#5�����8��������.����/��������������������������' ������ ��� �������� �����$�������������������������.�����/���� :���0� ���-����$����� ��������������������.�����/������������������������������������������ ����������(#���:6���������� ����������������� �$�����������������:6;�

2�������������������2����������������� �������� #6���0� ���������������������������������/��� ������ ����������������� 7=��� B ���0� ���2�������������������� ��������������������������� �����������������������������#C���(#�������������� :;�����$�����

1�����������������7����������������������������������������������������������������������.����� �� ����������������������� ��B!������������������������� ������

TABLE 110-year Results of NPK vs. N Fertilization of Dryland Corn[4]

Yield: lb grain/A for yearN-P2O5-K2O(lb/A/year) 1 4 7 10 10 year total (*)

160-160-160 8848 8600 6860 7,020 85600 (53.5)

160-0-0 8200 4500 740 1180 41060 (25.7)

Note: Pounds of grain per pound of N applied over the 10-year period.

TABLE 2Corn Response to Different Soil TestLevels in a Corn-Soybean Rotation[5]

K Soil Test (lb/A)

P Soil Test 178 209 298(lb/A) Corn grain yield (bu/A)

28 54 88 108

39 44 115 102

49 37 122 122

Note: Soil tests were taken after the 1998soybean harvest (Ohio).

59

Usherwood et al.: PK Effects on N Use by Crops TheScientificWorld (2001) 1(S2), 57–60

56<������������������ ����������(C���:C����D���:#;��� ����<D��������������������� ��������.�

��������������� �$������ ���������������$����������� �����1�����������������:��9���������� �����$��������������� �����/������������ �����������������C!���������� ����� �������������������������������������������������������766���0� �������.�����/��������������������������8���� �����������/�������$��������������������� ����������:�#� ��B�:� 0� ����������������,����� ������$������������� ����������� ������8����/�������������������������������������B:;������������������8�����������/

����������������������� ������=#;�������766���0� ��������������

�������������������� �������������������������������������� ��� ��� �� ������ ����$����� ������=!������������� ����������������������������� �� ���� ������9������� ���������������5���-���������������������������������������������������$�����������������)������������������������������������������������������*����������� ������������������������������������������������)������������������������� ���������������������@���� ��������4�"��+�����������1�� �����1�� ������@���� ��"�$� �E����������"���

TABLE 3The Influence of P and K on Corn Response to Applied N[6]

Fertilizer Grain Yieldtreatment (bu/A) lb/A lb grain/lb N

N only 113 6328 32

N + K 136 (23 bu response to K) 7616 38

N + P 139 (26 bu response to P) 7784 39

N + P + K 177 (64 bu response to P & K) 9912 50

TABLE 4The Effect of P on Dryland Wheat Response to Applied N[7]

Wheat Grain YieldApplied N Applied P2O5 Wheat Grain/N Ratio(lb/A) (lb/A) bu/A lb/grain/A lb grain/lb N applied

0 0 32 1920

60 0 38 2280 38

60 60 58 3480 58

TABLE 5Influence of K on N-Use Effectiveness of Coastal Bermudagrass[8]

N-P2O5-K2O Forage Yield Nitrogen Use(lb/A) (tons/A) uptake (lb/A) Effectiveness (%)

400-200-50 5.2 298 75

400-200-200 7.5 369 92

TABLE 6The Influence of Soil Fertility on Rooting Depth of

Coastal Bermudagrass[9]

Bermudagrass Roots (lb/A)Soil Depth(inches) Low-fertility Soil High-fertility Soil

0 – 6 1160 2620

6 – 12 350 890

12 – 18 290 770

18 – 24 260 640

24 – 36 1280 1940

Total 3340 6860

60

Usherwood et al.: PK Effects on N Use by Crops TheScientificWorld (2001) 1(S2), 57–60

�����&������� �������B:;����������� ����������� ����� ��������������������#:;�������� ����������� 6!��-������*�����������������.�����������������������.���������$������������������� �������������������������������������� �� ����� ��������1�� ��� ������� ��� �� �������� ��� ������ ������������������� ����������������������������������������������� ���� ����$�������� �� ��������������� ���������������������������������������������� ������������

F�����'����� �������.�����0��/�����������������������������������$�����������������������)��������������������������������� ������������������1������������������ ����� ���������� ��� �������$������8��������������������������$��$������������������ ��������������������� �������������� ����������� �$�����������������$��������������������������� ���������G����������� ������������ ��������������������� �$�� �����������$����������

1 ��������"���� !��������� �$������������������������������������������������������ � � �������� �������� ������������������������� ���������%�����������������������������������$������������������������$����� ������������������ �������3� �������������������������$�������*����� ���� ������� ����� ���� �� ���� �� ���� ��������������������������� �����������������2���������������������������E����� �������������������������� ������������������������������������������������������ ����������������� ��������

" ��� ���������������� ������������������������� ���������-).�� ��������������$���� ����������� �$������������� ��� ���������������������������� ���������1�������������� ��������)����������@����� #!���$��$�������������������������������� ������G����� ������������ �����������3� ��$������*�������������������� ����G������������������������������G����������������������������� ������������������� ���������2������������������������ ����������������������������*������ ���������� ���������������������������������������������������$�������$������������ ����

CONCLUSION

1���� ��������� ������� ���������$��$�����������������������������������,��������*��$����������� ������������������ ������������������ ������� �����������1�3����������������� � ��������������������,������$����� �������������$������������������������� �����0������� ������������������������������������$������������� ��� ��

1���������������� ���������������������������������� ������������������������������������������� ���� ��������������������������������������1������������ ��������������������������������������������,����������������� ���������� ������������ ����������������� �������� B��������������������������������� ������������ ����������������������������������$������������������������������������

������������������������������$������������������������ �����������������?����������������� �$�������������� ������ ���������������� ���������������������� �������������� �����.�����/�

REFERENCES

�� �������� ����������������������������������������������������� �!�"#�������������$���%�����&�#��'%�����%��(#� ������$�������������)��������

�� (#�������*����+++�� ���)���%���)�%����������� "�"��� ,�������� �%�����%���)�%���� �����)-����#�������������������� ���� ��������.���/.��0�

1� (�)�������2�� ��+++�������%���)�%����!��#��#��� ��!���#���)������3"����-��&�#��4���&"���-��� ������$�����-� �4��)���'�������4'��!!��0+/+1�

5� �������6�'�����4�� �������7����++5��8�)����%���"������$�������9� ������������:�-���#����"��!�"#��$��-�����������!������&�������������/�1�

;� <������ <�����="�������>�(��� ����������*����� <��� ��+++��������#�� �������-�%���)�%���,���:�-����"�������"���� �#���#-������������!�������&�����������1/;�

.� �����������+??��2� �"��#�� � ��&����7�������)����#���!��"#��������$�����-� �������������#����#��(���������'�@��A"��#-�

?� '������+++��&��!��"��������#����������������"�������������������!�������&�������������/�1�

0� '�%�����@����������'�����=#�����-����'��������������� ���+.?��������� ���%"�)����� ��)��!�"#���� ��� #��%�#��#%!������ ��� �� �"��#���-�!�����"%� �"�#��� ����� ��� ���3"��#-� ��!!��#�������������������5?/�5+�

+� '�%�����@���@�:������������������-��@������+..������)������������%���"���"��� �#���������#%%�����%"�)�������� ��������������������11/�1;�

��� ��%��-������������*���)�#����� ����������������>2��&�������������5/;�

��� (%����6����+++�� ���)������#�!�!�"#���,�����##"��� �)������ ������������������������������.5?/..��

��� ="��������������"�)����������++���2%!�$��)� ������������#��%�#���� �#���#-����")��B��)��!��#����� ��%��)C��������� �2���������')��&��#-����� �=������(���&�"���+.�!!�

�� ����� ������������������������������������

�������� �������(�)�������2��������� ���)���������#���������!��!��"�����!�����"%� ��!��%"%�#�!�-���������)���"���� �#���$������������$���%���������������!�2��D!��%����)� ���)���=����)�%���� ��������@���)-�&�"#�������@�$���%������&���#����,� &�#����)�� � ���� ��� 2������������ ���)��� �� ����#�� �(#���#�����&��#-���� ����������������� ��;?/.��

��������� �� � �������������� ��������� ����������������� ��������� ���������������� ������� ��������

Submit your manuscripts athttp://www.hindawi.com

Nutrition and Metabolism

Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Food ScienceInternational Journal of

Agronomy

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

International Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

International Journal of

Microbiology

The Scientific World JournalHindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com

Applied &EnvironmentalSoil Science

Volume 2014

AgricultureAdvances in

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

PsycheHindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

BiodiversityInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

ScientificaHindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

GenomicsInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Plant GenomicsInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Biotechnology Research International

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Forestry ResearchInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

BotanyJournal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

EcologyInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Veterinary Medicine International

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Cell BiologyInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014

Evolutionary BiologyInternational Journal of

Hindawi Publishing Corporationhttp://www.hindawi.com Volume 2014