Forskere som analyserte et 30-årig mais-soyabønner-hveterotasjonseksperiment i Michigan fant at tidspunktet for avslutning av dekkavlingen og lufttemperaturen var de sterkeste prediktorene for nitrogentilgjengelighet i jorda i dekkbearbeidede agroøkosystemer, og gir dyrkere ny innsikt i håndtering av maisproduksjon.
Studien, utført ved Kellogg Biological Station Long-Term Ecological Research-nettstedet, brukte tilfeldige skogmaskinlæringsmodeller for å undersøke nitrogenmineraliseringsdynamikk i reduserte-tilførsels- og organiske avlingssystemer mellom 1990 og 2020. Forskere fant at uorganisk nitrogen i jorda, spesielt nitrat{5}N−3, økte raskt dekning av belgfrukter{5}NO3, nådde vanligvis en topp rundt 50 dager senere, spesielt når gjennomsnittlige daglige temperaturer oversteg 12 grader.
Forskningen fokuserte på dekkvekster av rødkløver brukt i maisproduksjonssystemer og undersøkte hvordan værforhold, biomasse av dekkvekster, jordfuktighet og forvaltningspraksis påvirket nitrogenfrigjøring. I følge funnene var dager etter avsluttet dekkavling konsekvent den viktigste faktoren som påvirket både nitrat- og ammoniumtilgjengelighet, mens temperaturen rangerte som nummer to i viktighet på tvers av de fleste modeller. Studien viste at nitrogenfrigjøring ble drevet av interaksjonen mellom disse faktorene i stedet for av en enkelt variabel alene.
Forskere sa at funnene kan hjelpe bøndene til å bedre synkronisere nitrogenfrigjøring fra dekkvekster med etterspørselen etter avlinger, potensielt redusere avhengigheten av syntetisk gjødsel og redusere miljøpåvirkninger som nitratutlekking og lystgassutslipp. Studien fant også at nitratkonsentrasjoner i jorda generelt nådde toppen under maisavlingens raske vekststadium før de avtok ettersom plantene absorberte nitrogen.
Maskinlæringsmodellene forklarte omtrent 35 % av variasjonen i jordnitratnivåer over uavhengige vekstsesonger, mens prediksjonsnøyaktigheten for ammoniumnivåer var lavere. Til tross for forskjeller i produktivitet mellom de reduserte-tilførsels- og organiske systemene, viste begge systemene lik sesongmessig nitrogendynamikk, noe som tyder på at temperatur og timing spiller en dominerende rolle i nitrogenmineralisering uavhengig av forvaltningstilnærming.
Forskere bemerket at selve dekkvekstens biomasse hadde en svakere innflytelse på nitrogentilgjengeligheten enn forventet, sannsynligvis fordi biomassenivåene varierte relativt lite mellom år sammenlignet med værforhold. De la til at fremtidig arbeid med å integrere empiriske data med prosess-baserte modeller kan forbedre spådommer på tvers av forskjellige jordarter og klimaer.
Studien ble ledet av Rabin KC sammen med-medforfatterne G. Philip Robertson og Sieglinde Snapp. Finansiering ble levert av National Science Foundation Long-Term Ecological Research Program, USDA Long-Term Agrocosystem Research-programmet og Michigan State University AgBioResearch.
