Исследование влияния многолетних покровных культур на здоровье почвы и производство кукурузы

Ученые Университета Пердью изучают, может ли мульчирование многолетнего бобового растения — клевера кура — обеспечить кукурузу достаточным количеством азота. Это позволит сократить потребность в синтетических удобрениях и увеличить накопление органического углерода в почве.

Новая система может повысить столь необходимый запас азота в почве для производства кукурузы на Среднем Западе. Только в Индиане в 2023 году было произведено более миллиарда бушелей кукурузы стоимостью более $5 млрд.

"Значительный процент азота, который мы вносим в наши системы растениеводства, теряется в водные пути или в атмосферу", — отметил Ичао Руй, доцент кафедры агрономии. "Кукурузе для продуктивности нужно много азота, будь то из почвы или из внешних источников".

Руй возглавляет проект по изучению малоисследованного влияния клевера кура на производство кукурузы. Интеграция этого растения в систему непрерывного производства кукурузы предлагает путь к высокой продуктивности и экологической устойчивости.

Клевер кура — уникальное многолетнее бобовое растение, которое выживает круглый год и может использовать неиспользуемые временные и пространственные ниши монокультурной системы кукурузы. Как бобовое, оно фиксирует инертный азот из воздуха, преобразуя его в формы, доступные для растений.

"Эта добавленная экологическая сложность в сочетании с биологической фиксацией азота представляет уникальную возможность для усиления накопления углерода в почве за счет укрепления взаимодействий между растениями и микробами", — сказал Руй.

Исследования проводятся на полевой станции по качеству воды (WQFS) в Центре агрономических исследований и образования Пердью. Новое исследование NIFA добавляет измерение здоровья почвы к уже идущим испытаниям, включающим изучение выбросов парниковых газов и качества воды.

"Экологические показатели системы с клевером кура еще не до конца изучены", — сказал профессор Джеффри Воленец. Предварительные данные показывают, что посадка кукурузы в дерн клевера улучшает качество воды. Динамика и результаты накопления почвенного углерода — новое направление в исследованиях клевера кура.

Почвы во всем мире хранят около 1550 гигатонн углерода на глубине до 1 метра. "Это больше углерода, чем в глобальной растительности и атмосфере вместе взятых", — отметил Руй. Углерод в почве означает больше органического вещества, лучшее здоровье почвы и больше питательных веществ для поддержки производства сельскохозяйственных культур.

От одной трети до половины почвенного углерода на Среднем Западе было потеряно с начала интенсивного земледелия в 1850-х годах. Корневые системы современной кукурузы неглубокие и менее развитые, что ослабляет связь с почвенными микробами и их способность накапливать углерод в почве. Клевер кура может обратить этот процесс вспять, одновременно уменьшая эрозию и сохраняя влагу.

Клевер кура, как и люцерна, родом с Кавказских гор. "Это стелющийся клевер", — сказала профессор Сильви Браудер. Он отмирает в летнюю жару, а затем снова отрастает осенью, служа зимней покровной культурой. "Вам не нужно сажать покровную культуру. Она уже есть, а весной вы ее скашиваете и сажаете кукурузу".

Подземные побеги клевера помогают ему адаптироваться и процветать. "Но отмершая листовая ткань падает на почву, разлагается, и этот азот становится доступным для кукурузы", — пояснила Браудер.

Однако внедрение системы сопряжено со сложными логистическими и управленческими проблемами. Семена клевера кура трудно достать. "Как сорняк, он конкурирует с кукурузой за воду, питательные вещества и свет, если им не управлять должным образом", — отметил Воленец. Фермерам нужно будет осваивать новые процедуры.

"Все это придется выяснить, прежде чем кто-либо попытается внедрить это в больших масштабах", — резюмировала Браудер.