Внесение навоза в растущие покровные культуры снижает загрязнение и поддерживает урожай кукурузы

Азот в почве, где растения могут легко его усваивать, полезен для роста и здоровья сельскохозяйственных культур. Однако азот, покидающий почву — будь то путём выщелачивания в грунтовые воды, стока с поверхностными водами в ручьи или улетучивания в атмосферу в виде аммиака или закиси азота — вреден для окружающей среды.

Управление азотом является проблемой для молочных фермеров, особенно в Пенсильвании и других регионах северо-востока США, которые используют навоз в качестве удобрения и применяют нулевую обработку почвы для улучшения её здоровья, снижения затрат на топливо и труд, уменьшения пыли и эрозии, а также лучшего сохранения воды.

Чтобы лучше направлять этих фермеров, команда учёных-аграриев из Университета Пенсильвании провела новое исследование стратегий управления навозом на молочных фермах для экосистемных услуг в системах нулевой обработки почвы. В результатах, недавно опубликованных в Agronomy Journal, они сообщают о новой стратегии, которая достигает нескольких природоохранных целей, сохраняя при этом урожайность кукурузы: инъекционное внесение навоза в растущую покровную культуру ранней весной.

«Внесение навоза ранней весной, синхронизированное с ростом покровной культуры, когда температуры ниже, может снизить выбросы аммиака и закиси азота по сравнению с более поздним весенним внесением, когда температуры выше, а покровная культура уже уничтожена», — сказал первый автор Саилеш Сигдел, докторант по сельскохозяйственным и экологическим наукам о растениях. — «Эта практика предлагает потенциальную стратегию для одновременного достижения нескольких природоохранных и агрономических целей».

Многие фермеры, практикующие нулевую обработку почвы, выращивают озимые культуры, такие как озимая рожь, однолетний райграс или красный клевер, между кукурузой и кормовыми культурами для скота, отметила руководитель исследовательской группы Хизер Карстен, доцент кафедры растениеводства/экологии.

«Покровные культуры выращивают для увеличения содержания органического вещества в почве и улучшения её плодородия за счёт улавливания избытка питательных веществ после уборки летней однолетней культуры», — пояснила она. — «Они также помогают предотвратить эрозию почвы, ограничить сток питательных веществ, улучшить структуру почвы и даже могут помочь в подавлении сорняков».

Наиболее верный способ предотвратить потерю азота в виде газообразного аммиака и стока, обогащённого азотом, — это инъекция жидкого навоза под поверхность земли, сказала Карстен. Этот подход считается наилучшей практикой для снижения сельскохозяйственного загрязнения в проблемном водосборном бассейне Чесапикского залива, к которому относится Пенсильвания. Но это не идеальная стратегия.

«Хотя инъекция навоза обычно сохраняет аммиак, мы также знаем, что сохранённый азот может способствовать увеличению выбросов закиси азота — мощного парникового газа, способствующего изменению климата — через процесс в почве, известный как нитрификация и денитрификация», — отметила она. — «В 2022 году около 75% выбросов закиси азота в США приходилось на сельское хозяйство. Поэтому наше исследование было сосредоточено на том, как сократить эти выбросы».

В экспериментах, проведённых в Сельскохозяйственном исследовательском центре Рассела Э. Ларсона при Университете Пенсильвании, исследователи сравнили четыре сценария молочного животноводства. Они оценили ранневесеннее поверхностное разбрасывание и инъекцию жидкого навоза для растущей покровной культуры, а также поздневесеннее внесение для покровной культуры, уничтоженной гербицидом.

«Наше исследование показало, что когда навоз вносился инъекционно в живые покровные культуры ранней весной, это снижало потерю закиси азота на 55% при сохранении урожайности по сравнению с текущей рекомендуемой практикой инъекции навоза после уничтожения покровных культур перед посадкой кукурузы», — сообщил Сигдел.

«Этот подход предлагает потенциальную беспроигрышную стратегию управления навозом и покровными культурами, достигая как агрономических, так и экологических целей».