Effect of Nitrogen Fertilisation Applications on Crop Yield and Soil Pollution

Abstract

This thesis examines the e!ect of nitrogen fertilisation on crop yield and soil pollution by nitrogen leakage. Further, it investigates the potential of precision agriculture and enhanced-e"ciency fertilisers to improve fertiliser use e"ciency and increase crop productivity. Following the PRISMA protocol, we conducted a systematic literature review of the e!ect of nitrogen fertilisation on crop yield and nitrogen uptake, gathering 833 observations from 133 field experiments worldwide. Regression analysis showed that yield exhibits diminishing marginal returns to nitrogen application. Further, we estimated that at average nitrogen application, enhanced-e"ciency fertilisers and precision agriculture increased wheat, corn, and cereal yields by 13.5-19.9% and 21.3-31.0%, respectively, com- pared to conventional fertilisation. Simultaneously, these practices improved the recovery e"ciency of nitrogen fertilisers by 11.6-26.4%. These results are highly relevant, as they suggest that overfertilisation might not translate into larger yields and hence higher profits for farmers. Additionally, adoption of improved fertilisation practices has the potential to reduce the environmental impacts of nitrogen leakage while enhancing crop productivity.

Tato práce se zab!vá vlivem hnojení dusíkem na v!nos plodin a zne"i#t$ní p%dy v d%sledku úniku dusíku. Dále analyzuje potenciál precizního zem$d$l- ství a stabiliza"ních hnojiv ke zlep#ení vyu&ití hnojiv a zv!#ení produktivity plodin. V souladu s protokolem PRISMA byl proveden systematick! p'ehled zam$'en! na vliv hnojení dusíkem na v!nos a p'íjem dusíku rostlinami. Bylo shromá&d$no 833 pozorování ze 133 experiment% realizovan!ch po celém sv$t$. Regresní anal!za ukázala klesající mezní v!nosy p'i rostoucí aplikaci dusíku. Dále bylo zji#teno, &e p'i aplikaci pr%m$rn!ch dávek dusíku vedlo pou&ití sta- biliza"ních hnojiv a precizního zem$d$lství ke zv!#ení v!nos% p#enice, kuku'ice a ostatních obilnin o 13,5-19,9 % a 21,3-31,0 % oproti konven"nímu hnojení. Sou"asn$ tyto metody zlep#ily ukazatele efektivity hnojení o 11,6-26,4 %. Tyto v!sledky jsou vysoce relevantní, proto&e nazna"ují, &e nadm$rné hnojení ne- musí vést k v$t#ím v!nos%m ani k vy##í ziskovosti zem$d$lské produkce. P'ijetí pokro"il!ch technik hnojení má navíc potenciál sní&it environmentální dopady úniku dusíku a sou"asn$ zv!#it produktivitu plodin.