Att integrera fleråriga grödor i rotationer av majs och sojabönor ökar inte konsekvent jordens förmåga att lagra kol, enligt en ny studie som trotsar förväntningarna på hur olika odlingssystem påverkar kolbindningen.

Studien, publicerades nyligen i den akademiska tidskriften Agriculture, Ekosystem och miljö, jämför kollagringsprestanda för konventionella majs-sojabönorrotationer med odlingssystem som innehåller perenner och små korn som havre. Diversifierade växtföljder skyddar vattenkvaliteten och har andra miljöfördelar, men Michael Castellano, en professor i agronomi och medförfattare till studien, sade nyligen genomförda experiment visar att förbättrad kollagring inte nödvändigtvis är bland dessa fördelar. Dessa fynd strider mot ett allmänt hållet antagande att om man lägger fler rötter i marken under längre perioder skulle kolhalten i marken öka, sa Castellano.

"Vi kan förkasta hypotesen att, i Iowa, diversifierade odlingssystem lagrar konsekvent kol bättre än majs-sojabönsystem, " han sa.

Lagring av kol i marken har fått uppmärksamhet de senaste åren eftersom det kan spela en roll för att mildra klimatförändringarna. Atmosfäriskt kol fungerar som en växthusgas, men lagring av kol i jorden håller det borta från atmosfären. Så forskare analyserar olika jordbruksproduktionsmetoder som kan förbättra kollagringen.

Jordtyp, vädret kan göra skillnad

ISU-experimenten involverade tre forskningsgårdar i Iowa där diversifierade växtföljder växte tillsammans med majs-sojabönsystem i flera år i taget. Forskarna jämförde markens kolinnehåll från majs-sojabönssystemen med de diversifierade systemen och fann inga konsekventa skillnader. På bara en av de tre forskningsgårdarna hade diversifierade växtföljder större koldioxid i marken.

Fynden går emot förväntningarna om att de omfattande rotsystemen av perenner och täckgrödor skulle avsätta kol i jorden. Castellano sa att det är troligt att jordtypen, väder- och miljöförhållanden spelar nyckelroller för diversifierade rotationers förmåga att öka markens koldioxidutsläpp. Ytterligare studier av hur dessa variabler påverkar varandra kommer att vara nödvändiga för att exakt förutsäga hur gårdsförvaltningsmetoder kan öka kolförråden i jorden.

"Alla övningar fungerar inte på alla platser, ", sade Castellano. "Vi behöver bättre förutsägbarhet i kollagringsmetoder. Vi måste veta vad som fungerar och i vilka sammanhang det fungerar."

De diversifierade odlingssystemen i experimenten inkluderade rotationer av majs, sojaböna, havre och alfalfa. Dessa rotationer speglar de jordbruksmetoder som var vanliga i Iowa under första hälften av 1900-talet, innan en majs- och sojabönsrotation blev det dominerande odlingssystemet i staten. Dessa diversifierade odlingssystem försåg bönderna med spannmål för att mata hästarna som drev mycket av dagens maskiner. Växtväxlingar som bara inkluderar majs och sojabönor började dominera landskapet i Iowa senare, när jordbruket blev mer mekaniserat, sa Castellano.

Men en ISU-forskare vid namn John Pesek förutsåg övergången till majs-sojabönsystem och började experimentera med sådana system 1954 på en forskningsgård nära Kanawha. Den där forskningsgården, vid sidan av gårdar nära Nashua och Marsden, tillhandahållit data för den aktuella studien, och Peseks framsynthet banade väg för Castellano och hans team.

"1954, om du berättade för en bonde att majs-sojabönrotationer skulle dominera Iowa, de skulle ha skrattat åt dig, " han sa.