Så här såg täckväxtblandningen ut på en studieplats. Från samma fröblandning, Täckväxtblandningens uttryck varierade mycket mellan gårdar och forskare antog att denna variation var korrelerad med koncentrationer av oorganiskt kväve i jorden och växtdagar. Kredit:Ebony Murrell, Penn State
Penn State forskare, i en nyligen genomförd studie, blev förvånade över att få veta att de kunde ta exakt samma antal frön från samma växter, lägg dem på jordbruksfält över Midatlantiska regionen och få helt olika bestånd av täckgrödor några månader senare.
Studien kom att bli känd som "'gård-tuning' täckgröda blandningar, " noterade forskaren Jason Kaye, professor i markbiogeokemi, som tillade att fynden är betydelsefulla eftersom de visar behovet av att skräddarsy blandningar av täckväxter för att uppnå önskade ekosystemtjänster, beroende på jordmån och klimatförhållanden.
Täckgrödeblandningar som består av flera arter som planterats i rotation mellan kontantgrödor ger en rad fördelar – såsom erosionsminskning, ogräsbekämpning, och tillsätter kol och kväve till jorden. Men det visar sig, uttrycket av arter i en blandning kan skilja sig mycket mellan olika platser.
Studien var ny på grund av dess bredd och komplexitet. Forskare spårade en täckskördblandning av fem arter planterad under två växtsäsonger på åtta ekologiska mjölkgårdar i Pennsylvania och New York och på forskningsområden vid Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center. I universitetets försöksplaner, forskare manipulerade täckgrödas uttryck med kvävetillförsel och planteringsdatum för att lära sig de olika arternas reaktion på markförhållanden och växtdagar.
"Det har gjorts väldigt få studier som denna - särskilt när man tittar på blandningar av täckväxter som består av mer än två arter - som analyserar hur arter interagerar med varandra, så jag tror att det är viktig forskning, " Sa Kaye. "Det har funnits ett missriktat antagande att du planterar en täckväxtblandning och du får samma resultat var du än lägger den."
Kommersiella fröföretag säljer många förberedda fröblandningar, men de kan också göra skräddarsydda blandningar, sa Kaye. "Våra resultat visar att med fasta, förberedda blandningar, vad du växer är inte alltid vad du förväntar dig."
I studien, alla åtta av de deltagande bönderna sådde standardblandningen och en "gårdsanpassad" blandning av samma fem arter – raps, Österrikisk vinterärta, triticale, rödklöver och rödklöver – med såddningsmängder anpassade för att uppnå de tjänster som lantbrukaren önskar. På varje plats, forskare analyserade effekterna av markens oorganiska kväve och växtdagar på uttrycket av täckväxtblandningar.
Två vyer av forskningsplatser för täckgrödor vid Russell E. Larson Agricultural Research Center i Penn State. I universitetets försöksplaner, forskare manipulerade täckgrödas uttryck med kvävetillförsel och planteringsdatum för att lära sig de olika arternas reaktion på markförhållanden och växtdagar. Dessa bilder visar att blommande raps passerade blandningen. Kredit:Barbara Baraibar, Penn State
När oorganiskt kväve i jorden och växtdagarna var höga, de hittade, raps dominerade blandningen, speciellt på hösten.
Från samma fröblandning, Täckväxtblandningens uttryck varierade mycket mellan gårdar, och forskare antog att denna variation var korrelerad med koncentrationer av oorganiskt kväve i jorden och växtdagar, förklarade huvudforskaren Barbara Baraibar, som var postdoktor vid institutionen för växtvetenskaper när studien genomfördes.
Kayes laboratorium i College of Agricultural Sciences har genomfört ett kontinuerligt experiment som utvärderar effektiviteten hos olika täckgrödeblandningar sedan 2011.
I resultat som nyligen publicerats i PLOS ETT , forskarna rapporterade att låg oorganiskt kväve i jorden gynnade baljväxtarter medan en kortare växtsäsong gynnade triticale. Förändringar i såningshastigheter påverkade blandningens sammansättning under hösten och våren men interagerade med växtdagarna för att bestämma det slutliga uttrycket för blandningen.
Resultaten visar, Baraibar påpekade, att när tillgången på oorganiskt kväve i jorden är hög vid tidpunkten för plantering av täckgröda, mycket konkurrenskraftiga arter kan dominera blandningar, som potentiellt skulle kunna minska tjänster som tillhandahålls av andra arter, speciellt baljväxter. Och tidiga planteringsdatum kan förvärra dominansen av aggressiva arter.
Baserat på denna studie, gårdsförvaltare bör välja täckväxtarter och utsåddsmängder i enlighet med deras oorganiska kväve i jorden och planteringsdatum för att säkerställa tillhandahållandet av önskade tjänster, hon rådde, vilket tyder på att det verkliga värdet av denna forskning är att den ger användbar information till bönder som vill dra nytta av den.
"Vi ville ha ett experiment som skulle vara tillräckligt verkligt för att bönder skulle kunna använda data, ", sa Baraibar. "Vi ville veta vad som faktiskt händer när vi planterar dessa täckgrödablandningar på många olika gårdar som har olika jordar och olika skötsel. Vår forskning banar väg för bönder och fröföretag att använda mark- och klimatkunskap för att designa skräddarsydda fröblandningar med förutsägbar tillväxt från de olika arterna."
