Изследователи, анализиращи 30-годишен експеримент за ротация на царевица-соя-пшеница в Мичиган, установиха, че времето за прекратяване на покривните култури и температурата на въздуха са най-силните предиктори за наличността на азот в почвата в агроекосистемите с покривни култури, предлагайки на производителите нови прозрения за управлението на освобождаването на азот за производството на царевица.
Проучването, проведено в Kellogg Biological Station Long-Term Ecological Research site, използва произволни модели за машинно обучение в горите, за да изследва динамиката на минерализацията на азот в системи с намален-внос и органични култури между 1990 г. и 2020 г. Изследователите откриха, че неорганичният азот в почвата, особено нитратите (NO3−-N), нараства бързо след прекратяване на отглеждането на бобови култури и обикновено достига своя връх около 50 дни по-късно, особено когато средните дневни температури надхвърлят 12 градуса.
Изследването се фокусира върху покривните култури от червена детелина, използвани в системите за производство на царевица, и изследва как метеорологичните условия, биомасата на покривните култури, влагата в почвата и практиките за управление влияят на освобождаването на азот. Според констатациите дните след прекратяването на покривната култура постоянно са били най-важният фактор, влияещ както върху наличността на нитрати, така и на амоний, докато температурата е на второ място по важност в повечето модели. Проучването показа, че освобождаването на азот се дължи на взаимодействието на тези фактори, а не на отделна променлива.
Изследователите казаха, че констатациите могат да помогнат на фермерите да синхронизират по-добре отделянето на азот от покривните култури с търсенето на културите, потенциално намалявайки зависимостта от синтетични торове и намалявайки въздействията върху околната среда, като извличане на нитрати и емисии на азотен оксид. Проучването установи също, че концентрациите на нитрати в почвата обикновено достигат своя връх по време на бързия растеж на царевичната култура, преди да намалеят, когато растенията абсорбират азот.
Моделите за машинно обучение обясняват около 35% от вариациите в нивата на нитрати в почвата през независими вегетационни сезони, докато точността на прогнозиране за нивата на амоний е по-ниска. Въпреки разликите в производителността между системите с намален-внос и органичните системи, и двете системи показаха сходна сезонна динамика на азота, което предполага, че температурата и времето играят доминираща роля в минерализацията на азот, независимо от подхода на управление.
Изследователите отбелязват, че самата биомаса от покривни култури има по-слабо влияние върху наличността на азот от очакваното, вероятно защото нивата на биомасата варират относително малко между годините в сравнение с метеорологичните условия. Те добавиха, че бъдещата работа по интегриране на емпирични данни с-базирани на процеси модели може да подобри прогнозите за различни почви и климати.
Проучването е ръководено от Rabin KC със съ-авторите G. Philip Robertson и Sieglinde Snapp. Финансирането беше осигурено от Програмата за дългосрочни-екологични изследвания на Националната научна фондация, Програмата за дългосрочни-изследвания на агроекосистемите на USDA и AgBioResearch на Мичиганския държавен университет.
