Круг жизни и азота разворачивается на фермах по всей территории Соединенных Штатов. И исследователи пытаются правильно рассчитать время.
Некоторые покровные культуры, такие как мохнатая вика или злаковая рожь, не выращиваются для употребления в пищу. Вместо этого они захватывают питательные вещества, в том числе азот, из предыдущих культур, воздуха и почвы. Когда покровные культуры разлагаются, эти питательные вещества высвобождаются. Товарные культуры, такие как кукуруза или соя, посаженные позже, могут использовать эти питательные вещества для роста и процветания.
Но товарным культурам требуется разное количество питательных веществ на разных стадиях роста. Новое исследование оценивает, насколько быстро питательные вещества высвобождаются из двух разных покровных культур. Цель, по словам соавтора исследования Рэйчел Кук, состоит в том, чтобы рассчитать время высвобождения питательных веществ из покровных культур, чтобы лучше соответствовать потребностям в питательных веществах конкретных товарных культур.
«Это все равно, что пытаться рассчитать время, когда блюдо выйдет из духовки именно тогда, когда придут все голодные гости», - говорит Кук, в настоящее время научный сотрудник Университета штата Северная Каролина.
Исследователи сосредоточились на азоте, потому что он «обычно является наиболее ограничивающим питательным веществом в растениеводстве, но имеет наибольший потенциал воздействия на окружающую среду из-за потерь». Две покровные культуры, мохнатая вика и злаковая рожь, являются двумя наиболее часто выращиваемыми покровными культурами на Среднем Западе.
Они обнаружили, что мохнатая вика и злаковая рожь имеют значительно разную динамику выделения азота.
«Теперь мы лучше понимаем скорость и количество выделения азота из двух наиболее популярных покровных культур, используемых в настоящее время», - говорит Кук.«Эта информация может помочь фермерам оценить, сколько азота они могут получить от своей покровной культуры и когда он будет доступен».
Исследование показало, что мохнатая вика выделяет в целом больше азота по сравнению с зерновой рожью. Выделение азота также происходило быстрее из растений мохнатой вики, рост которых был остановлен.
«Вика мохнатая высвобождает почти весь доступный азот в течение первых четырех недель после ее прекращения», - говорит Кук. Это еще до основного периода поглощения азота кукурузой, который приходится примерно на восьмую неделю после посева. «Таким образом, слишком раннее уничтожение мохнатой вики может привести к потере азота до того, как урожай кукурузы сможет добраться до него».
Зерновая рожь, с другой стороны, медленно выделяла азот в течение нескольких недель. «Это было бы выгодно перед товарной культурой с низкими потребностями в азоте», - говорит Кук.
Исследование проводилось на полигонах Центра сельскохозяйственных исследований в Карбондейле, штат Иллинойс. На исследуемых участках выращивали рожь злаковую или вику мохнатую. После уничтожения покровных культур гербицидом исследователи посадили сою или кукурузу соответственно.
Исследователи измерили рост двух покровных культур, скорость их разложения после уничтожения, а также последующее количество и скорость выделения азота.
В целом, растения мохнатой вики выделяют азота почти в три раза больше, чем злаковые растения ржи. Более 70% всего азота, выделяемого викой мохнатой, приходится на первые две недели после прекращения выращивания. Напротив, высвобождение азота из злаковой ржи произошло позже, практически без выделения чистого азота в первые четыре недели после прекращения выращивания.
Кук надеется, что дополнительная информация о том, как различные покровные культуры выделяют питательные вещества, поможет фермерам принимать более обоснованные решения. «Они смогут выбрать, какая покровная культура лучше всего подходит для их фермы и конкретных товарных культур, которые они сажают», - говорит она. «Они также будут знать, когда нужно убрать покровную культуру перед посадкой товарной культуры».
Покровные культуры также делают больше, чем выделяют питательные вещества после того, как их убирают. Например, они могут помочь управлять качеством почвы и эрозией.
«Долгосрочные исследования с покровными культурами будут очень важны», - говорит Кук. «Эти исследования могут помочь нам понять, как покровные культуры могут со временем улучшить свойства почвы и как это может повысить урожайность товарных культур».