Relevance of soil N mineralization, total N demand of crops and efficiency of applied N for fertilizer recommendations for cereals : theory and application

Optimal rates of N fertilizer depend mainly on three factors, (1) the total N demand of crops, (2) the amount of available N from sources other than applied N, and (3) the efficiency of fertilization in order to increase plant available N. Predictability and variability of each of these factors affect the precision of N fertilizer recommendations. In a theoretical approach the change of [crop N + extractable inorganic soil N] (CSN) in N-fertilized cereals can be ascribed to two components, firstly an N rate independent and secondly a strongly N rate dependent one. This approach fits well when applied to an actual data set of N field trials on sandy soils in Hessia, Germany. The N rate dependent change of CSN was interpreted as apparent recovery of applied N indicating the efficiency of fertilization. Apparent recovery rates of applied N varied considerably between field sites and ranged from 33 % to 96 %. The N rate independent change of CSN was dominated by N mineralization, especially during the grain filling period (range: 4 to 61 kg N ha−1), and was significantly (p <0.001) correlated with extractable soil organic N (r = 0.65, CaCl2 extraction; r = 0.51, EUF-technique). The total N demand of the crops varied widely within each cereal species. For barley and rye the total N demand was closely correlated with the optimal grain yield. The results suggest that in order to improve N fertilizer recommendations the prediction of the total N demand as well as the prediction of the fertilizer efficiency is badly needed. The soil N mineralization appeared to be an important N source for cereals, which was independent from the applied N rate. Soil N tests, which provide an index of mineralizable soil N, merit therefore consideration for adoption into N fertilizer recommendations for cereals. Bedeutung von N-Mineralisation, Gesamt-N-Bedarf der Pflanzen und Verfugbarkeit des Dunger-N fur die Prognose des N-Dungerbedarfs zu Getreide - Theorie und Anwendung Die optimale N-Dungermenge ist im wesentlichen von drei Faktoren abhangig: 1) dem Gesamt-N-Bedarf der Pflanzen, 2) dem verfugbaren N, welcher nicht aus dem applizierten Dunger stammt und 3) der Verfugbarkeit des Dunger-N. Die Vorhersagbarkeit und die Variabilitat jedes dieser drei Faktoren ist von Bedeutung fur die mogliche Prazision einer N-Dungeempfehlung. Der theoretische Ansatz der vorliegenden Arbeit beruht darauf, das die Veranderung der Summe aus [N in Pflanzen + Nmin im Boden] (CSN) von N-gedungtem Getreide auf zwei unterschiedliche Komponenten zuruckgefuhrt werden kann, und zwar erstens auf eine von der Hohe der N-Dungung unabhangige und zweitens eine von der Hohe der N-Dungung abhangige. Dieser theoretische Ansatz erbrachte eine gute Uberein-stimmung mit Daten von N-Steigerungsversuchen zu Getreide auf Sandboden in Hessen, Deutschland. Die von der N-Dungermenge abhangige Veranderung des CSN wurde als apparente Wiederfindung des Dunger-N interpretiert und zeigt die Verfugbarkeit des Dunger-N an. Die apparente Wiederfindung variierte zwischen den Versuchsstandorten betrachtlich, und zwar zwischen 33 und 96%. Die von der Hohe der N-Dungung unbeeinfluste Komponente der Veranderung des CSN charakterisiert die N-Nachlieferung des Bodens, die besonders wahrend der Kornfullungsphase bedeutsam war (Variations-breite 4 bis 61 kg N ha−1) und signifikant mit dem extrahierbaren Norg korrelierte (r = 0.65, CaCl2-Extraktion; r = 0.51, EUF-Methode). Der Gesamt-N-Bedarf des Getreides variierte betrachtlich, auch innerhalb der Getreidearten, und korrelierte fur Gerste und Roggen eng mit dem Ertrag. Aus den Ergebnissen wird abgeleitet, das zur Verbesserung von N-Dungerbedarfsprognosen dringend Methoden zur Abschatzung des Gesamt-N-Bedarfs der Kulturen unter den jeweiligen Standort- und Bewirtschaftungsbedingungen sowie der Ausnutzungsraten des Dunger-N benotigt werden. Die von der Dungermenge unbeeinfluste N-Nachlieferung ist als bedeutsam anzusehen, auch fur gedungtes Getreide. Bodenuntersuchungen, die Hinweise auf den mineralisierbaren Boden-N liefern, stellen daher ein nutzliches Hilfsmittel fur N-Dungerbedarfsprognosen zu Getreide dar.