Характеристики почвы, такие как содержание органических веществ и влажность, играют жизненно важную роль в обеспечении процветания растений. Оказывается, температура почвы не менее важна. Каждому растению нужна определенная температура почвы. Если температура меняется слишком быстро, растения плохо себя чувствуют. Их семена не прорастут или их корни погибнут.
«Большинство растений чувствительны к резким перепадам температуры почвы», - сказал Сэмюэл Харуна, исследователь из Университета штата Средний Теннесси. «Вы же не хотите, чтобы он менялся слишком быстро, потому что растения не справятся с этим».
Многие факторы влияют на способность почвы противостоять изменениям температуры. Например, при уплотнении почвы температура почвы может быстро измениться. Это связано с тем, что частицы почвы передают температуру гораздо быстрее, когда их сдавливают вместе. Когда фермеры перетаскивают тяжелую технику по почве, частицы почвы уплотняются. На температуру почвы также влияет влажность: чем больше влаги, тем почва не нагревается слишком быстро.
Исследования показали, что как покровные культуры, так и многолетние биотопливные культуры могут уменьшать уплотнение почвы. Покровные культуры обычно сажают между товарными культурами, такими как кукуруза и соя, для защиты голой почвы. Они затеняют почву и помогают уменьшить испарение почвенной влаги. Их корни также добавляют органические вещества в почву и предотвращают эрозию почвы. Это также делает почву рыхлой, помогая ей удерживать воду.
Но Харуна хотел знать, могут ли многолетние биотопливо и покровные культуры также помочь почвам защитить себя от колебаний температуры. Харуна и группа исследователей выращивали в поле несколько видов покровных и многолетних биотопливных культур. После этого они проверили почву в лаборатории на способность регулировать температуру.
"Результаты меня поразили", - сказал Харуна. Он обнаружил, что как многолетнее биотопливо, так и покровные культуры помогают защитить почву от экстремальных температур. Они делают это, замедляя скорость распространения температуры в почве. Их корни разрушают почву, предотвращая слипание молекул почвы и быстрое нагревание или охлаждение. Корни обеих культур также добавляют в почву органические вещества, которые помогают регулировать температуру.
Кроме того, многолетнее биотопливо и покровные культуры помогают почве удерживать влагу. «Вода обычно обладает высокой способностью противостоять изменениям температуры», - сказал Харуна. «Поэтому, если в почве высокое содержание воды, она обладает большей способностью защищать почву».
Хотя Харуна выступает за более широкое использование покровных культур, он сказал, что не всегда легко использовать их на фермах.«Эти культуры требуют больше работы, больше финансовых вложений и больше знаний», - сказал он. «Но они могут многое сделать для здоровья почвы». Включая, как показывают исследования Харуны, защиту растений от резких перепадов температуры.
«Изменение климата может вызвать колебания температуры, и, если его не остановить, это может повлиять на урожайность сельскохозяйственных культур в будущем», - сказал он. «И нам нужно защититься от этих экстремальных изменений в почве».
Харуна надеется перенести свои исследования из лаборатории в поле. Он говорит, что полевой эксперимент поможет ему и его команде собрать больше данных и конкретизировать свои выводы.
Подробнее об исследованиях Харуны читайте в журнале Американского общества почвоведов. Это исследование финансировалось за счет гранта Министерства сельского хозяйства США и NIFA (Скоординированный сельскохозяйственный проект по системам растениеводства: смягчение последствий изменения климата и адаптация систем растениеводства на основе кукурузы).