For at bedømme den overordnede effektivitet af dækafgrøder og vælge dem, der tilbyder de fleste økosystemtjenester, skal landbrugsforskere overveje planternes rødder såvel som overjordisk biomasse, ifølge Penn State-forskere, der testede egenskaberne ved dækafgrøder rødder i tre monokulturer og én blanding.
"Næsten alt, hvad vi ved om væksten af dækafgrøder, er fra måling af de overjordiske dele, og alligevel kommer nogle af de fordele, vi ønsker at få fra dækafgrøder, fra rødderne," sagde forsker Jason Kaye, professor i jordbundsbiogeokemi."Denne undersøgelse viser os, at det, vi ser over jorden nogle gange - men ikke altid - afspejler fordelene under jorden."
Dækafgrøder bruges i vid udstrækning til at øge mængden af organisk kulstof, der returneres til jorden mellem kontantafgrøder som majs, hvede og sojabønner, samt til at begrænse erosion og til at fiksere eller tilføje nitrogen til jorden. Dækafgrøderødder er kendt for at spille en væsentlig rolle i at øge jordens organiske kulstofniveauer, bemærkede Kaye, men de rodtræk, der påvirker kulstofniveauerne, varierer meget blandt dækafgrødearter, og denne variation er endnu ikke blevet karakteriseret.
For nylig, påpegede Kaye, er dækafgrødeblandinger vokset i popularitet som en måde at øge mangfoldigheden af dækafgrøder. Hans forskergruppe i College of Agricultural Sciences har gennemført et kontinuerligt eksperiment, der evaluerer effektiviteten af forskellige dækafgrødeblandinger siden 2011.
I den seneste undersøgelse, udført hos Penn State's Russell E. Larsen Agricultural Research Center ved Rock Springs, for nylig offentliggjort i Renewable Agriculture and Food Systems, evaluerede forskere dækafgrødebehandlinger, herunder monokulturer af triticale, raps og crimson kløver samt en blanding af fem arter domineret af disse tre arter.
De testede mængden, kvaliteten og den rumlige fordeling af disse dækafgrøders rødder for at lære om variation af rodtræk blandt arter, og hvordan denne variation påvirker blandingsdesign. De tog rodkerner fra placeringer i rækken og mellem rækkerne til en dybde på omkring 16 tommer både efterår og forår fra dækafgrøder plantet efter vinterhvede.
Forskere vurderede også kumulative kulstoftilførsler for hele omdriften for at bestemme dækafgrøder og kontante afgrøders kulstofbidrag. De målte den vertikale og horisontale fordeling af rodbiomasse, forholdet mellem rodbiomasse og overjordisk biomasse - kendt som rod-til-skud-forholdet - og relaterede det til mængden af nitrogen i planterne for at bestemme, hvordan disse parametre adskilte sig mellem dækafgrøder behandlinger.
Dækafgrødeblandinger øgede det samlede kulstoftilførsel til jorden, fordi de samtidig havde høje rod- og skudtilførsler, og de fremmede højere kulstoftilførsler fra majsafgrøderester, forklarede Kaye.
"Majsafgrøden var mere produktiv efter blandingerne end efter græsser, og mens vi høster meget af den produktivitet, bliver nogle efterladt i rester," sagde han. "Jeg synes, det er virkelig interessant, fordi det viser, at effekten af dækafgrøder på jordens kulstof ikke kun er relateret til deres egne rødder og skud, men også hvordan de påvirker væksten af kontantafgrøderne."
Undersøgelsen afslørede rodegenskabsforskelle blandt de tre vigtige årlige vinterdækafgrøder, raps, rødkløver og triticale, påpegede ledende forsker Joseph Amsili. Forskningen afslørede flere vigtige rodegenskaber, tilføjede han, herunder det høje rod-til-skud-forhold og stor produktion af mellemrækkerødder til triticale, som er en hybrid af vinterhvede og kornrug.
"Mixet af fem arter var forbundet med øget mængde og fordeling af rødder sammenlignet med en blodrød kløvermonokultur, som viser fordelene ved at kombinere bælgplanter, der har begrænset rodbiomasse, med brassica og græsarter, der producerer større rodbiomasse, men giv mere nitrogen," sagde Amsili. Nu en udvidelsesmedarbejder i Soil and Crop Sciences-sektionen på School of Integrative Plant Sciences ved Cornell University, var han kandidatstuderende i Department of Ecosystem Science and Management i Penn State, da han stod i spidsen for forskningen.
Undersøgelsen er vigtig, fordi den øgede viden om dækafgrøders rodtræk, det gav, forbedrer forståelsen af sammenhængen mellem rodegenskaber og de tjenester, dækafgrøder leverer, forklarede Kaye. Fremadrettet forventer han at finde dækafgrøder og designe dækafgrødeblandinger, der giver uventede økosystemfordele og tilføjede boosts til kontantafgrøder, der følger.
"Vi vil nu være i stand til at tænke over, hvad vi ønsker, der skal ske i jorden og derefter designe blandinger, der har de rodtræk, der bedst kan give disse fordele," sagde han. "Avanceret forskning i dækafgrøders rodtræk tjener som et stærkt grundlag for at designe blandinger med komplementære rodtræk. Jeg forestiller mig, at vi vil udnytte masser af forskellige dækafgrødeplanter til forskellige træk, både over og under jorden."
