Att plantera och odla en strategisk blandning av täckgrödor minskar inte bara förlusten av kväve från jordbruksmarker, skydda vattenkvaliteten i Chesapeake Bay, men övningen bidrar också med kväve till efterföljande kontantgrödor, förbättra avkastningen, enligt forskare.

De ekonomiska fördelarna med att ta täckodling till nästa nivå är viktiga eftersom fördelarna kommer att övertyga mer majs, vete- och sojabönder i nordöstra och mellersta Atlanten för att anta praxis, sa forskarna. Dessa kontantgrödor odlas på stora ytor främst för att mata boskap som mjölk- och nötkossor, grisar, och fjäderfä.

"Täckgrödor är ett av de viktigaste verktygen vi har för att minska näringsämnen i vattnet i Chesapeake Bay - de har potential att vara jordbrukskväveregulatorer som minskar läckage genom jord och sedan levererar kväve till efterföljande kontantgrödor, "sa Jason Kaye, professor i markbiogeokemi. Hans forskargrupp vid Penn State's College of Agricultural Sciences har studerat täckväxter i nästan ett decennium.

Ändå har det visat sig svårt att reglera kväve på detta sätt, eftersom täckväxtarter utmärker sig genom att antingen minska kväveutlakningen eller öka kväveförsörjningen till kontantgrödor, men de lyckas inte utmärka sig båda samtidigt. Forskare testade täckgrödor för blandade arter för att se om de kunde balansera enskilda arters kvävefixerande och kväveupptagande förmåga.

De testade sex monokulturer med täckgrödor och fyra blandningar för deras effekter på kvävecykling i en organiskt hanterad majs-sojabönor-vete-rotfoderrotation vid Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center. I tre år, forskare använde en serie integrerade metoder för att kvantifiera jordens kvävedynamik och mäta växtens kväveupptag.

I studien, alla täckväxter-inklusive baljväxter-monokulturer-minskade kväveutlakning jämfört med träda tomter. Spannmålsråmonokulturer minskade kväveutlakningen med 90 procent, i förhållande till träda tomter. I synnerhet, blandningar med låg utsäde av råg gjorde nästan lika bra. Österrikiska vinterärtsmonokulturer ökade mest kväveupptag i kontantgrödor, i förhållande till träda. Omvänt, rågmonokulturer minskade kväveupptagningen, i förhållande till träda.

Forskningens resultat, publicerad denna månad i PLOS One , visa tydligt att urval av täckgrödor och blandningsdesign väsentligt kan minska avvägningar mellan kvävehållning och kväveförsörjning till kontantgrödor, tillhandahåller ett kraftfullt verktyg för att hantera kväve i odlingssystem, Kaye påpekade.

"Blandningarna var alla mycket bra på att minska föroreningar, men deras inverkan på avkastningen var begränsad, "sa han." Blandningar som presterade bäst är de som hade en högre andel baljväxter och blandade in lite gräs som råg. Blandningar som inkluderar spannmålsråg minskar dramatiskt föroreningar eftersom gräs etablerar rotbiomassa som håller kväve och ger mikrobiell aktivitet i marken. "

Processen där täckgrödor håller näringsämnen borta från bäckar, skydda viken, och överföra kväve till kontantgrödor är enkelt. Kaye noterade att på hösten efter att en kontantskörd skördats, det finns kväve i jorden som kan gå till Chesapeake. En täckgröda kan ta upp det kvävet och sedan, när täckgrödan dödas på våren, kvävet i täckgrödans vävnader sönderdelas av mikroorganismer i jorden och överförs till nästa kontantgröda, ökande avkastning.

Forskningsresultaten kan ha betydande betydelse för Pennsylvania ekologiska foderkornproducenter, Kaye tror. Täckgrödor är särskilt viktiga i organiska system där jordbearbetning används för att hantera och döda ogräs och täckgrödor. I dessa situationer, att minska erosionen i störd jord är avgörande.

"Ekologiskt jordbruk växer mycket snabbt i Pennsylvania, "sa han." Ett exempel är att Bell &Evans nyligen utökade organiska fjäderfäverksamheter i staten. Så, bönder har potentiellt en ny och expanderande marknad för foderkorn som odlas ekologiskt. Att införliva täckväxtblandningar i deras rotationer hjälper dem att bli mer produktiva utan att öka näringsföroreningarna. "