Spatial crop nitrogen (N) management has advanced over the years by using canopy reflectance data to make N recommendations. But the value of an automated system for variable-rate applications (VRA) has not been extensively demonstrated in cotton. This study evaluated the performance of an integrated system for on-the-go VRA at a 1-m spatial resolution in two different field trials in 2016 and 2017. The VRA system applied consistently less fertilizer N than the farmer practice, 42% and 33% less total N in the 2016 and 2017 field trials, respectively. Despite the reduced N inputs, increased energy-use efficiency (EUE) by 16% and return to N cost by €81/ha in 2016, VRA still over-applied N because of lack of yield response to N fertilizer. In the 2017 field, VRA yield gains by 5–8% over the farmer practice were not statistically significant and came about after cotton regrowth due to a bollworm infestation. With or without a back-off function in effect, VRA delivered an Economic Optimum N Rate, greatly increased N recovery by 12–22%, EUE by 26% and net return to N by €190–248/ha in comparison to the farmer. The reduction of N inputs also improved coupling of the soil-crop N cycle by reducing the effects of excess farmer application on soil acidity, electrical conductivity and residual nitrates in the root zone. Under the field conditions of this study, implementation of the high-resolution VRA can result in environmental and economic benefits especially in non-problematic fields where the crop responds to N fertilization.

中文翻译：

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高空间分辨率可变速率应用可提高棉花氮素利用效率和盈利能力

多年来，通过使用冠层反射率数据提出 N 建议，空间作物氮 (N) 管理取得了进展。但是，用于可变速率应用 (VRA) 的自动化系统的价值尚未在棉花中得到广泛证明。本研究在 2016 年和 2017 年的两次不同田间试验中评估了移动 VRA 集成系统在 1 米空间分辨率下的性能。VRA 系统施用的氮肥始终比农民实践少，分别为 42% 和 33分别在 2016 年和 2017 年的田间试验中减少了总氮含量。尽管 2016 年氮投入减少，能源利用效率 (EUE) 提高了 16%，氮成本恢复为 81 欧元/公顷，但由于缺乏对氮肥的产量响应，VRA 仍然过度施氮。在2017年的领域，与农民实践相比，VRA 产量增加 5-8% 在统计上并不显着，并且是在棉花因棉铃虫感染而重新生长之后产生的。无论是否有回退功能，VRA 都提供了经济最优氮肥率，与农民相比，氮回收率大大提高了 12-22%，EUE 提高了 26%，氮的净回报提高了 190-248 欧元/公顷. 通过减少农民过量施用对土壤酸度、电导率和根区残留硝酸盐的影响，氮输入的减少还改善了土壤 - 作物氮循环的耦合。在本研究的田间条件下，高分辨率 VRA 的实施可以带来环境和经济效益，尤其是在作物对施氮有反应的无问题田地中。无论是否有回退功能，VRA 都提供了经济最优氮肥率，与农民相比，氮回收率大大提高了 12-22%，EUE 提高了 26%，氮的净回报提高了 190-248 欧元/公顷. 通过减少农民过量施用对土壤酸度、电导率和根区残留硝酸盐的影响，氮输入的减少还改善了土壤 - 作物氮循环的耦合。在本研究的田间条件下，高分辨率 VRA 的实施可以带来环境和经济效益，尤其是在作物对施氮有反应的无问题田地中。无论是否有回退功能，VRA 都提供了经济最优氮肥率，与农民相比，氮回收率大大提高了 12-22%，EUE 提高了 26%，氮的净回报提高了 190-248 欧元/公顷. 通过减少农民过量施用对土壤酸度、电导率和根区残留硝酸盐的影响，氮输入的减少还改善了土壤 - 作物氮循环的耦合。在本研究的田间条件下，高分辨率 VRA 的实施可以带来环境和经济效益，尤其是在作物对施氮有反应的无问题田地中。通过减少农民过量施用对土壤酸度、电导率和根区残留硝酸盐的影响，氮输入的减少还改善了土壤 - 作物氮循环的耦合。在本研究的田间条件下，高分辨率 VRA 的实施可以带来环境和经济效益，尤其是在作物对施氮有反应的无问题田地中。通过减少农民过量施用对土壤酸度、电导率和根区残留硝酸盐的影响，氮输入的减少还改善了土壤 - 作物氮循环的耦合。在本研究的田间条件下，高分辨率 VRA 的实施可以带来环境和经济效益，尤其是在作物对施氮有反应的无问题田地中。