Кукуруза после сои: новое исследование количественно оценивает преимущества и компромиссы севооборота

Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне использовали сложную агроэкосистемную модель "ecosys", чтобы детально изучить влияние севооборота кукуруза-соя на урожайность, окружающую среду и экономику.

Ключевые выводы исследования, опубликованного в Agriculture, Ecosystems & Environment:

Урожайность кукурузы и норма азота

• При стандартных нормах азота (151 кг/га) кукуруза, выращенная после сои, давала в среднем на 6.4% более высокий урожай, чем кукуруза по кукурузе.
• Причина: Быстро разлагающиеся остатки сои оставляют почву более открытой весной. Это ускоряет ее прогрев и усиливает минерализацию азота почвенными микробами, что действует как "стартовое удобрение" для молодых растений кукурузы.
• Важный нюанс: Преимущество в урожайности снижается с увеличением норм азотных удобрений и может почти исчезнуть при высоких дозах.

Влияние на окружающую среду

• Снижение выбросов: Севооборот кукуруза-соя помог уменьшить выбросы закиси азота (N₂O) и аммиака (NH₃) из почвы.
• Компромисс с углеродом: Быстрое разложение остатков сои привело к общему снижению содержания органического углерода в почве по сравнению с монокультурой кукурузы.
• Вымывание азота: Вымывание азота было ниже в годы выращивания сои из-за отсутствия удобрений, но всё же происходило за счет минерализации органического вещества. В последующие годы под кукурузой вымывание усиливалось из-за высвобождения азота из разложившихся остатков сои.

Экономическая эффективность

• При низких нормах азотных удобрений и типичных рыночных ценах севооборот кукуруза-соя обеспечивал более высокую экономическую отдачу — до 458/акр(1,133/га) больше, чем монокультура кукурузы.
• Это преимущество значительно сокращалось или даже исчезало при высоких нормах азота и сценариях с повышенными ценами на кукурузу.
• Экономическая оценка должна учитывать не только урожай кукурузы и использование азота, но и урожай сои, а также рыночные цены на зерно, удобрения и другие затраты.

Выводы и значение

Исследование подчеркивает, что не существует универсального подхода. Оптимизация норм азота в севообороте может максимизировать экономическую отдачу и смягчить некоторые экологические последствия, но фермерам необходимо учитывать компромиссы, такие как потенциальное снижение содержания органического вещества в почве.

"Наша работа дает фермерам и политикам более целостное представление о взаимосвязи органического вещества, азота и урожайности", — отметил соавтор Эндрю Маргенот. Несмотря на выявленные экологические компромиссы, экономический анализ показывает, что севооборот остается прибыльным, особенно при умеренных нормах удобрений.