Управление покровными культурами: исследование выявило компромисс между углеродными выгодами и урожайностью

Исследование под руководством учёных из Центра устойчивости агроэкосистем (Agroecosystem Sustainability Center, ASC) Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне количественно оценило преимущества покровных культур для почвенного органического углерода (ПОУ) в севооборотах кукуруза-соя в агроэкосистемах Среднего Запада США.

Исследование, опубликованное в Global Change Biology, использовало передовую процессно-ориентированную модель экосистемы ecosys для оценки влияния зимних покровных культур на накопление ПОУ в различных экологических и управленческих условиях.

Ключевые выводы:

• Выращивание покровных культур может увеличивать ПОУ в среднем на 0.33 мегаграмма углерода на гектар в год (эквивалентно 0.54 тонны атмосферного диоксида углерода (CO₂) на акр в год) в Иллинойсе.
• Преимущества для ПОУ можно улучшить за счёт увеличения биомассы покровных культур.
• Модель ecosys помогает не только количественно оценить эти преимущества, но и понять факторы окружающей среды, которые ими управляют (состояние почвы, погода, виды покровных культур).

Компромисс с урожайностью:

Исследователи обнаружили компромисс (trade-off) между преимуществами покровных культур для ПОУ и урожайностью товарных культур. Если у покровных культур более длительное окно роста, они накапливают большую биомассу и приносят больше пользы для ПОУ. Однако в этом случае повышается риск снижения урожайности товарных культур из-за конкуренции за ресурсы (вода, азот, кислород в почве). Этот вывод подтверждён недавним эмпирическим исследованием.

Значение и перспективы:

• Комплексное механистическое моделирование может помочь разрешить этот компромисс, симулируя рост покровных культур в разных условиях.
• Практики управления, такие как выбор конкретных видов покровных культур и регулирование их окна роста, являются основными факторами, влияющими на их пользу для ПОУ.
• Моделирование может помочь выбрать оптимальные методы управления, которые максимизируют выгоды для ПОУ, не ставя под угрозу урожай.
• Покровные культуры также увеличивают количество углерода, хранящегося в почвенных микробах, что согласуется с данными о повышении плодородия почвы.

Цитаты исследователей:

• Цици Цинь (Ziqi Qin), ведущий автор: «Модель ecosys может быть эффективным инструментом для адаптивного управления покровными культурами и количественной оценки их пользы для ПОУ».
• Кайю Гуань (Kaiyu Guan), руководитель проекта: «Наша работа выявила компромисс... что доказывает необходимость разработки руководств по управлению и технической помощи фермерам».