Penn State-forskere blev i en nylig undersøgelse overraskede over at erfare, at de kunne tage nøjagtigt det samme antal frø fra de samme planter, placere dem i landbrugsmarker på tværs af den midtatlantiske region og få dybt forskellige stande af dækafgrøder et par måneder senere.
Undersøgelsen blev kendt som "'farm-tuning' dækafgrødeblandinger," bemærkede forsker Jason Kaye, professor i jordbiogeokemi, som tilføjede, at resultaterne er vigtige, fordi de viser behovet for at tilpasse dækafgrødeblandinger at opnå ønskede økosystemtjenester, afhængigt af jordbund og klimatiske forhold.
Dækafgrødeblandinger bestående af flere arter plantet i rotation mellem kontantafgrøder giver en række fordele - såsom erosionsreduktion, ukrudtsbekæmpelse og tilsætning af kulstof og nitrogen til jorden. Men det viser sig, at arternes udtryk i en blanding kan variere meget på tværs af lokationer.
Undersøgelsen var ny på grund af dens bredde og kompleksitet. Forskere sporede en dækafgrødeblanding af fem arter plantet over to vækstsæsoner på otte økologiske mælkeproducenter i Pennsylvania og New York og på forskningsgrunde ved Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center. I universitetets eksperimentelle plots manipulerede forskere dækafgrødeekspression med nitrogentilførsler og plantedatoer for at lære de forskellige arters reaktion på jordbundsforhold og vækstdage.
"Der har været meget få undersøgelser som denne - især ser man på dækafgrødeblandinger, der består af mere end to arter - der analyserer, hvordan arter interagerer med hinanden, så jeg synes, det er vigtig forskning," sagde Kaye."Der har været en misforstået antagelse om, at du planter en dækafgrødeblanding, og du får det samme resultat, uanset hvor du placerer den."
Kommercielle frøfirmaer sælger mange præ-formulerede frøblandinger, men de kan også lave skræddersyede blandinger, sagde Kaye. "Vores resultater viser, at med faste, præformulerede blandinger er det, du dyrker, ikke altid, hvad du forventer."
I undersøgelsen såede alle otte af de deltagende landmænd standardblandingen og en "farm-tunet" blanding af de samme fem arter - raps, østrigsk vinterært, triticale, rødkløver og crimson kløver - med frømængder justeret for at opnå landmandsønskede tjenester. På hvert sted analyserede forskere virkningerne af jordens uorganiske nitrogen og vækstdage på dækafgrødeblandingens udtryk.
Når jordens uorganiske kvælstof og vækstdage var høje, fandt de ud af, at raps dominerede blandingen, især om efteråret.
Fra den samme frøblanding varierede dækafgrødeblandingens udtryk meget på tværs af gårde, og forskere antog, at denne variation var korreleret med jordens uorganiske nitrogenkoncentrationer og vækstdage, forklarede ledende forsker Barbara Baraibar, som var postdoktor i Institut for Plantevidenskab, da undersøgelsen blev gennemført.
Kayes laboratorium i College of Agricultural Sciences har gennemført et kontinuerligt eksperiment, der evaluerer effektiviteten af forskellige dækafgrødeblandinger siden 2011.
I resultater for nylig offentliggjort i PLOS ONE rapporterede forskerne, at lavt uorganisk nitrogen i jorden favoriserede bælgplantearter, mens en kortere vækstsæson favoriserede triticale. Ændringer i såningshastigheder påvirkede blandingens sammensætning i efteråret og foråret, men interagerede med vækstdage for at bestemme blandingens endelige udtryk.
Resultaterne viser, påpegede Baraibar, at når jordens uorganiske nitrogentilgængelighed er høj på tidspunktet for plantning af dækafgrøder, kan stærkt konkurrencedygtige arter dominere blandinger, hvilket potentielt kan reducere tjenester leveret af andre arter, især bælgplanter. Og tidlige plantningsdatoer kan forværre dominansen af aggressive arter.
Baseret på denne undersøgelse bør bedriftsledere vælge dækafgrødearter og såmængder i henhold til deres uorganiske nitrogen i jorden og plantedatoer for at sikre leveringen af de ønskede tjenester, rådede hun og antydede, at den reelle værdi af denne forskning er, at det giver brugbare oplysninger til landmænd, der ønsker at drage fordel af det.
"Vi ønskede at have et eksperiment, der ville være reelt nok til, at landmændene kunne bruge dataene," sagde Baraibar. "Vi ville gerne vide, hvad der rent faktisk sker, når vi planter disse dækafgrødeblandinger på mange forskellige gårde, der har forskellig jord og forskellig forv altning. Vores forskning baner vejen for, at landmænd og frøvirksomheder kan bruge jord- og klimaviden til at designe skræddersyede frøblandinger med forudsigelige vækst fra de forskellige arter."
U. S. Department of Agricultures National Institute of Food and Agriculture, Organic Research and Extension Initiative støttede dette arbejde.
