Optimizing Nitrogen Fertilizer Management for High...

17
Optimizing Nitrogen Fertilizer Management Strategies for HighYielding Spring Wheat in Manitoba Amy Mangin & Don Flaten, University of Manitoba John Heard, Manitoba Agriculture

Transcript of Optimizing Nitrogen Fertilizer Management for High...

Optimizing Nitrogen Fertilizer Management Strategies for High‐Yielding Spring Wheat in 

ManitobaAmy Mangin & Don Flaten, University of Manitoba

John Heard, Manitoba Agriculture

Challenges to our traditional N fertilization management

• Current provincial guidelines do not address the high yield potential of current varieties that may exceed 90 bu/ac

• When high yields are achieved, risk of inadequate protein content for milling market is substantial 

• The existing recommendation of 2‐3 lbs. N/bu spring wheat target yield creates  large financial, agronomic and environmental risks

• Midseason fertilization may mitigate these risks but there is very little research for Manitoba growing conditions 

Project Objectives1. Determine appropriate N rates, based on realistic yield and 

protein goals for new high‐yielding varieties

2. Determine the most effective and efficient combination of N timing, rate, and source to meet yield and protein potential

3. Evaluate innovative soil tests for predicting mineralizable nitrogen during the growing season

4. Develop decision tools for midseason and post‐harvest evaluation of N sufficiency for yield and protein potential

Methods• Field trials conducted in SE MB over the 2016‐2017 field seasons (4 site‐years) 

• Intensive agronomic management to maximize yields

• Factorial Design (Variety X N Treatment) arranged as a RCBD

VarietyN Rate (lbs N/ac) Source Timing/Placement

Spring In Season Spring In Season Spring In Season

Brandon (CWRS) and

Prosper (CNHR)

0

ConventionalUrea

Midrow band at seeding 

5080110140170200

80 ESN:Urea (40:40)

140 ESN:Urea (100:40)

80 30

ConventionalUrea

Agrotain treated urea

Stem elongation, broadcast80 60

80 30 Flag leaf, broadcast80 60

80 30 UAN Post anthesis, foliar80 30 Urea Sol'n

Treatments  

RATE

SOURCE

TIMING

0

20

40

60

80

100

120

0

50 lbs N/ac

80 lbs N/ac

110 lbs N/ac

140 lbs N/ac

170 lbs N/ac

200 lbs N/ac

AAC Brandon

Yield (bu/ac)

0

50 lbs N/ac

80 lbs N/ac

110 lbs N/ac

140 lbs N/ac

170 lbs N/ac

200 lbs N/ac

Prosper

Nitrogen Rate Response, 2016‐17, Yield

ANOVAVAR <0.0001N TRT <0.0001VAR*N TRT 0.0202

31.5 bu/ac 37.8 bu/ac

Residual NO3‐N:   40‐47 lbs/acYields adjusted to 13.5% moisture

50 lbs N/ac 100 bu/ac

140 lbs N/ac 112 bu/ac

0 lbs N/ac  67 bu/ac

200 lbs N/ac 129 bu/ac

Prosper

Brunkild, MBJuly 2017

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Planting Stem Elongation Split Flag Leaf Split Post‐Anthesis Split

Yield (bu/ac)

110 lbs N/ac140 lbs N/ac

Nitrogen Application Timing, 2016‐17, Yield

Contrasts Probability value from Linear Contrast

Spring Application vs. Stem Elongation 0.0156*

Spring Application vs. Flag Leaf Split 0.1843

Stem Elongation Split vs. Flag Leaf Split 0.2610

Spring Application vs. Post‐Anthesis Split 0.0004*

Stem Elongation Split vs. Post‐Anthesis Split <0.0001*

Flag Leaf Split vs. Post‐Anthesis Split <0.0001*

AB AB

60

65

70

75

80

85

90

UAN Urea SolutionYield (bu/ac)

60

65

70

75

80

85

90

Urea ESN Blend

Yield (bu/ac)

Nitrogen Source, 2016‐17, Yield

Spring Source Post‐Anthesis Source

Contrasts Probability value from Linear Contrast

Spring Applied Conventional Urea vs. ESN Blend 0.1484

Post‐Anthesis UAN vs. Urea Solution 0.0320*

0 50 80 110 140 170 200

Carman17

0 50 80 110 140 170 200

Brunkild17

0 50 80 110 140 170 200

Carman16

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0 50 80 110 140 170 200

Brunkild16

Protein(%)

Nitrogen Rate Response, 2016‐17, Protein

ANOVAVAR <0.0001N TRT <0.0001VAR*N TRT 0.6775

• Protein content consistently 1.65% greater in AC Brandon than Prosper

• N rate for maximum protein content = 140 ‐ 170 lbs N/ac• N rate for 13.5% protein content = 140 ‐ >200 lbs N/ac• N rate for optimum economic return = ???

Nitrogen Rate Response, 2016, Protein

8910111213141516

0 50 80 110 140 170 200

Protein (%

)

Lbs N/ac

Brunkild 2016

AAC BrandonProsper

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 50 80 110 140 170 200Protein (%

)

Lbs N/ac

Carman 2016 

ANOVAVAR <0.0001N TRT <0.0001VAR*N TRT 0.6775

Residual NO3‐N:   40‐47 lbs/acYields adjusted to 13.5% moisture

Nitrogen Rate Response, 2017, Protein

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 50 80 110 140 170 200

Protein (%

)

Lbs N/ac

Brunkild 2017

AAC BrandonProsper

8910111213141516

0 50 80 110 140 170 200

Protein (%

)Lbs N/ac

Carman 2017

• Protein content 1.3 – 2 % greater in Brandon than Prosper• Minimum rate to match maximum protein = 140 ‐ 170 lbs N/ac• N rate for 13.5% protein content:

• Brandon:   50  ‐ 200+ lbs N/ac• Prosper: 200+ lbs N/ac

ANOVAVAR <0.0001N TRT <0.0001VAR*N TRT 0.6775

10

10.5

11

11.5

12

12.5

13

13.5

14

14.5

Planting Stem Elongation Split Flag Leaf Split Post‐Anthesis Split

Protein (%

)

110 lbs N/ac140 lbs N/ac

Nitrogen Application Timing, 2016‐17, Protein

Contrasts Probability value from Linear Contrast

Spring Application vs. Stem Elongation 0.0035*

Spring Application vs. Flag Leaf Split <0.0001*

Stem Elongation Split vs. Flag Leaf Split 0.0001*

Spring Application vs. Post‐Anthesis Split <0.0001*

Stem Elongation Split vs. Post‐Anthesis Split <0.0001*

Flag Leaf Split vs. Post‐Anthesis Split <0.0001*

B

C

A

Nitrogen Source, 2016‐17, Protein

Spring Source Post‐Anthesis Source

Contrasts Probability value from Linear Contrast

Spring Applied Conventional Urea vs. ESN Blend 0.2345

Post‐Anthesis UAN vs. Urea Solution <0.0001*

11.5

12

12.5

13

13.5

14

UAN Urea Solution

Protein (%

)11.5

12

12.5

13

13.5

14

Urea ESN Blend

Protein (%

)

Preliminary Conclusions• Based on means comparisons

140 Lbs. N/ac achieved maximum yield for Brandon, while 110 Lbs. N/ac  achieved maximum yield for Prosper(1.7‐2.2 lbs. N/bu, Total N)

140‐170 Lbs. N/ac achieved maximum protein content across varieties

• Stem elongation and flag leaf split applications yielded at least as well as applications at planting

• Post‐anthesis applications reduced yields 

• All split N applications increased grain protein content compared to when applied at planting Post Anthesis > Flag Leaf >Stem Elongation >Spring

• Foliar applied urea solution resulted in higher yield and grain protein content compared to UAN

• ESN blends produced yield and protein content similar to conventional urea 

Acknowledgments• Manitoba Wheat and Barley Growers 

Association• John Heard and colleagues in Manitoba 

Agriculture• Crop Diversification Centres (WADO, 

CMCDC, PESAI)• U of M Ian Morrison Research Station at 

Carman• David Laudin  • Antara Agronomy• Koch Fertilizer• Agrium• AGVISE Laboratories• Angie, Magda, Lanny, Megan, Trevor, 

Thomas, Saad, Rockford, Meghan, Joel

Amy ManginDept. Soil ScienceUniversity of [email protected] (204) 384‐1196