Исследователи штата Пенсильвания в недавнем исследовании были удивлены, узнав, что они могут взять одинаковое количество семян от одних и тех же растений, посадить их на сельскохозяйственных полях в Среднеатлантическом регионе и получить совершенно разные насаждения. покровные культуры через несколько месяцев.
Исследование стало известно как «смеси покровных культур для настройки фермы», - отметил исследователь Джейсон Кей, профессор биогеохимии почвы, добавив, что результаты важны, поскольку они показывают необходимость индивидуального подбора смесей покровных культур. для достижения желаемых экосистемных услуг в зависимости от почвенных и климатических условий.
Смесь покровных культур, состоящая из нескольких видов, высаживаемых в чередовании между товарными культурами, обеспечивает ряд преимуществ, таких как снижение эрозии, борьба с сорняками и добавление углерода и азота в почву. Но оказывается, выражение видов в смеси может сильно различаться в разных местах.
Исследование было новым из-за его широты и сложности. Исследователи отслеживали смесь пяти видов покровных культур, посаженных в течение двух вегетационных сезонов на восьми органических молочных фермах в Пенсильвании и Нью-Йорке, а также на исследовательских участках в Центре сельскохозяйственных исследований Рассела Э. Ларсона штата Пенсильвания. На экспериментальных участках университета исследователи манипулировали выражением покровных культур с внесением азота и сроками посадки, чтобы изучить реакцию различных видов на почвенные условия и дни вегетации.
«Таких исследований, как это, было очень мало - особенно при рассмотрении смесей покровных культур, состоящих из более чем двух видов, - которые анализируют, как виды взаимодействуют друг с другом, поэтому я думаю, что это важное исследование», - сказал Кей.«Существовало ошибочное мнение, что вы сажаете смесь покровных культур и получаете один и тот же результат, где бы вы ее ни сажали».
Коммерческие семенные компании продают много готовых семенных смесей, но они также могут производить индивидуальные смеси, сказал Кей. «Наши результаты показывают, что при использовании фиксированных предварительно приготовленных смесей вы не всегда выращиваете то, что ожидаете».
В исследовании все восемь фермеров-участников засевали стандартной смесью и «отрегулированной на ферме» смесью тех же пяти видов - рапса, австрийского озимого гороха, тритикале, клевера красного и клевера малинового - с нормами высева скорректированы для получения необходимых фермерам услуг. В каждом месте исследователи проанализировали влияние неорганического азота почвы и дней вегетации на экспрессию смеси покровных культур.
Когда содержание неорганического азота в почве и дни вегетации были высокими, они обнаружили, что рапс преобладал в смеси, особенно осенью.
Для одной и той же смеси семян экспрессия смеси покровных культур сильно различалась на разных фермах, и исследователи предположили, что эта изменчивость коррелирует с концентрацией неорганического азота в почве и количеством дней вегетации, объяснила ведущий исследователь Барбара Барайбар, которая была научным сотрудником с докторской степенью в Департамент наук о растениях, когда проводилось исследование.
Лаборатория Кея в Колледже сельскохозяйственных наук проводит непрерывный эксперимент по оценке эффективности различных смесей покровных культур с 2011 года.
В результатах, недавно опубликованных в PLOS ONE, исследователи сообщили, что низкое содержание неорганического азота в почве благоприятствует бобовым культурам, в то время как более короткий вегетационный период благоприятствует тритикале. Изменения в нормах высева влияли на состав смеси осенью и весной, но взаимодействовали с количеством дней вегетации, чтобы определить окончательную экспрессию смеси.
Результаты показывают, отметил Барайбар, что, когда доступность неорганического азота в почве высока во время посева покровных культур, высококонкурентные виды могут доминировать в смесях, что потенциально может уменьшить услуги, предоставляемые другими видами, особенно бобовыми. А ранние сроки посадки могут усугубить засилье агрессивных видов.
Основываясь на этом исследовании, руководители фермерских хозяйств должны выбирать виды покровных культур и нормы высева в соответствии с содержанием неорганического азота в их почве и сроками посадки, чтобы обеспечить предоставление желаемых услуг, посоветовала она, предполагая, что реальная ценность этого исследования заключается в том, что он предоставляет полезную информацию фермерам, которые хотят ею воспользоваться.
«Мы хотели провести эксперимент, который был бы достаточно реальным, чтобы фермеры могли использовать данные», - сказал Барайбар. «Мы хотели знать, что на самом деле происходит, когда мы сажаем эти смеси покровных культур на разных фермах с разными почвами и разным управлением. Наше исследование прокладывает путь для фермеров и семеноводческих компаний, чтобы использовать знания о почве и климате для разработки индивидуальных смесей семян с предсказуемой рост разных видов."
Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства США, инициатива по органическим исследованиям и распространению знаний поддержали эту работу.