Täckgrödor som planterats med bara två veckors mellanrum i september visar betydande skillnader i biomassa i slutet av höstens växtsäsong. En nyligen genomförd studie visade att tidigare plantering av täckgrödor kan hjälpa dem att etablera och hålla på näringsämnen bättre, vilket skyddar vattenvägar. Kredit:Ray Weil
Chesapeake Bay producerade en gång tiotals miljoner bushels ostron per år. Idag är ostronskörden under en procent av dessa historiska toppar. Vad hände?
"Med modernt jordbruk och stadsutveckling i vattendelaren runt bukten under mitten av 1900-talet sjönk vattenkvaliteten snabbt", säger Ray Weil, professor i markvetenskap vid University of Maryland. "Snart försvann ostronen, många av fiskarna dog nästan ut och krabborna var hotade."
Weil studerar sätt att hjälpa Chesapeake Bay att återhämta sig. Hans forskning fokuserar på en av de viktigaste bovarna i vikens förfall:näringsämnen. Viktiga växtnäringsämnen som kväve och fosfor är bra för grödor, säger Weil. "Men i vattendrag stimulerar kväve också produktionen av växter. I det här fallet är det vattenlevande ogräs och alger", säger han. All den extra biomassan dör och ruttnar och tar bort syre från vattnet. Brist på syre i vattnet är ett stort hot mot livet i Chesapeake Bay. Dessutom kan vissa alger vara giftiga för människor och fiskar.
Weils studie publicerades i Journal of Environmental Quality , en publikation av American Society of Agronomy, Crop Science Society of America och Soil Science Society of America.
Shelly Porter, forskarassistent på grundutbildningen, applicerar ett vakuum på en spänningslysimeter för att prova vatten som lakats ut under de föregående 24 timmarna. Provet innehåller vatten och lösta näringsämnen som redan hade dränerats under grödans rotdjup, som så småningom skulle hamna i grundvattnet och sedan Chesapeake Bay. Användningen av täckgrödor hjälper till att hålla kväve borta från grundvattnet. Kredit:Ray Weil
Medan Chesapeake Bay har tappat en del av sin lyster på grund av näringsproblem, ger det fortfarande många fördelar för närboende. Det är den näst största flodmynningen - en livsmiljö för bräckt vatten - i världen. Själva bukten är ungefär 200 mil lång. Men dess vattendelare täcker 64 000 kvadratkilometer över sex delstater och Washington, D.C. Omkring 500 miljoner pund skaldjur skördas från bukten varje år. Livsmiljön renar också vatten samtidigt som den ger grogrund för viktiga vilda djur.
För att hjälpa deras kämpande vattenvägar röstade Marylandbor för att beskatta sig själva för att ge incitament till bönder att odla täckgrödor. Det här är grödor som bönderna inte säljer, men som kan hålla kvar överflödigt kväve och hålla det borta från vattendrag.
I Weils senaste forskning studerade han hur tidpunkten för tillväxten av täckgrödor påverkade deras förmåga att hålla kväve borta från Chesapeake Bay-vattnet. Täckgrödor planteras vanligtvis sent på året efter att bönderna har skördat sina kontantgrödor. Hans labbs tidigare forskning visade dock att detta förmodligen var för sent för att täckgrödor skulle vara effektiva för att fånga upp kväve. Nyckelmåttet är hur mycket kväve som rinner genom jorden till grundvattnet; en process som kallas urlakning.
Forskningsområden i Maryland i början av november visar tre olika typer av täckgrödor och en kontrollyta utan täckgrödor, till vänster. Forskare fann att alla tre täckgrödorna (vinterråg, rädisa och vinterråg/rädisablandning) presterade bra på att suga upp extra kväve från jorden. Kredit:Ray Weil
"Vi trodde i huvudsak att den kritiska kväveavskiljningen sker före vintervilan snarare än under vintern och våren när själva urlakningen äger rum", säger Weil. För att testa idén planterade hans labb tre olika typer av täckgrödor vid fyra olika tidpunkter under hösten under två år. Grödorna inkluderade vinterråg, rädisa och en blandning av råg, rädisa och klöver. Planteringsdatumen sträckte sig från mitten av augusti till mitten av oktober.
Forskargruppen fann att ju tidigare täckgrödorna planterades, desto bättre kunde de hålla kväve borta från grundvattnet. "Bara några veckors skillnad i planteringsdatum orsakade betydande skillnader i mängden kväve som lakades ut, särskilt om plantering skedde efter mitten av september under Maryland-förhållanden", säger Weil.
Vinterråg har traditionellt sett varit den valda täckgrödan i området, eftersom den klarar hårda väderförhållanden. Men Weils team misstänkte att andra grödor kunde prestera lika bra, särskilt om de planterades tidigt. Testerna visade faktiskt att alla tre typerna av täckgrödor minskade kväveläckaget.
En spänningslysimeter bland flerarter täckgröda tidigt på våren. Denna enhet låter forskare samla in och analysera vatten under ytan för att se hur mycket kväve det innehåller. Överskott av kväve i vatten stimulerar produktionen av ogräs och alger och påverkar syrehalten, vilket kan vara skadligt för vattenlevande organismer. Kredit:Ray Weil
Tyvärr är mitten av september för tidigt för att skörda grödor i de flesta växtföljder i Maryland.
"För de flesta majs- och sojabönder kommer att plantera en täckgröda tidigt nog för att vara effektiv för att förhindra kväveläckage sannolikt innebära att få täckgrödan etablerad innan kontantgrödan skördas", säger Weil. Det innebär att vara kreativ, som att sprida frön av täckskörd med flyg. Detta får fröna in mellan grödorna tidigt, vilket gör att de kan börja växa utan att skada de mogna grödorna.
Weils forskning hjälper till att maximera fördelarna för invånare i Maryland som prisar Chesapeake Bay, och visar hur bönder också kan få ut det mesta av sina täckskördar. "Täckgrödor erbjuder många fördelar för bonden som använder dem; från att spara jord, undertrycka ogräs, fånga upp dyra näringsämnen och återvinna dem för framtida grödor, till att fånga upp kol som kommer att förbättra markens organiska material och kan till och med ge koldioxidbetalningar", säger han . "Tidig etablering kan avsevärt förbättra prestandan för täckgrödor och därmed avkastningen på investeringen."
