Fertilizer Economics – Allocating Funds Across Nutrients Tom Jensen, PhD. Agronomy, CCA, P.Ag. Northern Great Plains Director International Plant Nutrition Institute (IPNI) Saskatoon, SK

Deciding on fertilizer rates in a time of fluctuating fertilizer and crop prices. • The most common question expressed at crop production  meetings this past summer and fall has been “How much can I  cut back on fertilizer and not decrease my crop yields?”. • There is no simple answer, but I will first review some basic  principles of fund allocation for plant nutrients, by  summarizing an article prepared by Dr. Scott Murrell and Dr.  Tom Bruulsema of IPNI in a recent Better Crops With Plant  Food article (no. 3, 2008). This was reprinted in the Nov. 2008  Top Crop Manager magazine. • Secondly, I will discuss real‐life field‐fertilizer situations that  exist in Western Canada and describe how a crop advisor  might assist our farm clients.

Figure 1. A conceptual model of crop response to soil nutrient supply.(Murrell and Bruulsema 2008)

Figure 2. A conceptual model of the interaction of two nutrients on crop yield. (adapted from Figure 2-4 on p. 99 in Black, 1993). (Murrell and Bruulsema 2008)

(Murrell and Bruulsema 2008)

(Murrell and Bruulsema 2008)

“How much can I cut back on fertilizer and not decrease my crop yields?” • Often, as a crop advisor, to answer a question  effectively you need to ask some questions to find  out what the farm client really wants to know. – What do you mean when you say you will cut back on  fertilizer? – Do you think your regular fertilizer rates are excessive? – Are you only looking at decreasing your rates because  fertilizer prices have increased? – Have you considered each field separately and how a  broad, general “cut‐back” in fertilizer rates on all fields will  affect yield on specific fields? – Will you increase your fertilizer rates again when fertilizer  prices decrease relative to crop prices?

What do you mean when you say you will cut back on fertilizer? • Often the response is as follows: – I won’t reduce my N rates much as this will  adversely affect my yields right away.  I’ll just  fine tune my rates of N. • More decisions based on soil testing results • Apply fertilizer N based on crop need and  removal in grain • Be careful not to apply more than required

What do you mean when you say you will cut back on fertilizer? (continued) • Response continued – For P, K, S and micronutrients, I will apply two‐ thirds to one‐half as much P, and skip K, S,  and   micros. – When might this approach be valid? • On a field where there has been a consistent program of building up the background availability of P, K, S and other secondary and micronutrients as needed. • Soil test results show adequate to excess availability – When might this approach be invalid? • On a field where there has been no building up, or even replacement of P, K, S and micronutrients . • Soil-test results show marginal to deficient levels of P, K, S and micronutrient availability.

Specific Challenges with Reduced Phosphorous Rate Strategies 1. Designer P‐based liquid starter applied at about one‐third  the normal rate of P. – E.g. 6‐24‐6 seed‐row solution at 3 US gal/acre (8 lb   P2O5/acre) that costs less than a 46 lb 11‐52‐0/acre  granular seed‐row application (24 lb P2O5/acre rate). • Yes the application is convenient, it costs less per  acre, there is less volume of fertilizer to apply, but • You pay more per unit of P2O5, and even though  your crop yields may not decrease in the short‐term  (i.e. 2 to 3 years), your mining the more easily  available P out of your soil, and in the longer‐term  lower crop yields will result. 

Specific Challenges with Reduced Phosphorous Rate Strategies (continued) 2 2.  I will apply P at rates one‐half of my normal rate. • It costs less per acre, but • Your crop yields may not decrease in the  short‐term (i.e. 2 to 3 years), your mining the  more easily available P out of your soil, and in  the longer‐term lower crop yields will result. 

Specific Challenges with Reduced Phosphorous Rate Strategies (continued - 3) 3.  I can get a good deal on Rock Phosphate and I will apply P at my regular  rate (e.g. 24 lb P2O5/acre).  For example $500/tonne  for rock phosphate  compared to $1150/tonne for 11‐52‐0, both farm delivered prices. Product

P2O5 Content

Soluble P2O5 Content

Cost $/tonne

Cost $/lb P2O5 Total

Cost $/lb P2O5 soluble

Rock Phosphate

26.6%

5.8%

$500

$0.85

$3.90

11-52-0

52%

47.3%

$1150

$1.00

$1.10

–

Rock phosphate does contain P, but it is in a form that is less soluble  and available to crops than the soluble forms of processed material  as granular 11‐52‐0, or liquid 10‐34‐0 (these are acidulated [ground  and treated with sulfuric acid]) and filtered from rock phosphate

–

Rock phosphate applications can work quite well on very acidic soils  (7.0) the natural acidulation process  doesn’t happen.

Efficiency of P Fertilizers • In the year of application uptake of P from P fertilizer is usually  25% or less using the “direct labeled” method. – Calculated as the amount of labeled P (32P‐labelled fertilizer) taken up  in the crop as a percentage of labeled P fertilizer applied.

• However when measured a number of years and crops in a  rotation using  the “balance” method, the efficiency is often up  to 90%. – Calculated as the total P in the crop divided by P applied, expressed as  a percentage

Ideal P Management 1. Build up P availability to a critical soil‐test level –

This critical soil test level is soil specific, but near the sufficiency  range, but not excess

2. Continue to apply P at rates close to crop removal –

This approach is based on research described by A.E. (Johnny)  Johnston a researcher at Rothamsted Research Station in England.

–

It can result in as efficient uptake of P as can be achieved and results  in as high of yields of crop possible as long as other nutrients and  agronomic practices are optimized.

Critical P Availability Level Approach (Syers et al 2008)

Conclusions 1. The lower the amount of soil available nutrient in a field,  there is less opportunity to cut back and save money 2. When allocating funds between two or more different plant  nutrients, take into consideration the cost and potential  response to each nutrient. 3. Encourage farm customers to determine the availability of  plant nutrients on each individual field. 4. The apparent low P fertilizer use efficiency in a year of  application is much higher over the long‐term due to plant  use of soil‐residual P. 5. Consider managing P using the critical response level  approach.

Questions