Dziękuję. Posłuchaj tego artykułu, korzystając z powyższego odtwarzacza. ✖

Badanie prowadzone przez naukowców z Agroecosystem Sustainability Center (ASC) na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign określa ilościowo korzyści węgla organicznego w glebie (SOC) z upraw okrywowych w płodozmianie kukurydza-soja w agroekosystemach środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych.

W badaniu, opublikowanym w Global Change Biology, wykorzystano ecosys, zaawansowany model ekosystemu oparty na procesach, do oceny wpływu zimowych upraw okrywowych na akumulację SOC w różnych warunkach środowiskowych i gospodarowania. Dzięki zrozumieniu, w jaki sposób można osiągnąć i zoptymalizować korzyści SOC, rolnicy i decydenci będą mogli wdrożyć praktyki zarządzania, które wspierają żyzne pola, które również pochłaniają atmosferyczny dwutlenek węgla (CO2) w glebie.

Stwierdzono, że rośliny okrywowe skutecznie zwiększają zawartość węgla organicznego w glebie poprzez sekwestrację atmosferycznego CO2 w glebie, a tym samym mają duży potencjał łagodzenia zmian klimatu. Przystępna metoda pomiaru korzyści SOC pomogłaby rolnikom, agencjom rządowym i przemysłowi wdrożyć przyjazne dla klimatu praktyki upraw okrywowych. Jednak dokładna i opłacalna metoda ilościowego określania korzyści SOC jest nadal w dużej mierze niedostępna.

Aby pomóc w zaspokojeniu tej potrzeby, badacze ASC stosują podejście oparte na modelowaniu ekosystemów. Ich badanie wykazało, że uprawa roślin okrywowych może zwiększyć SOC średnio o 0,33 megagrama węgla na hektar rocznie (co odpowiada 0,54 tony atmosferycznego dwutlenku węgla na akr rocznie) w Illinois, a korzyści z SOC można poprawić poprzez zwiększenie biomasa z roślin okrywowych. Model ecosys nie tylko pomaga w ilościowym określeniu korzyści SOC z upraw międzyplonowych, ale także poprawia naukowe zrozumienie czynników środowiskowych, które kontrolują korzyści SOC, w tym warunków glebowych, pogody i gatunków roślin międzyplonowych.

Łącząc się z wcześniejszymi pracami zespołu, naukowcy odkryli również, że istnieje kompromis między korzyściami SOC z upraw okrywowych a plonami pieniężnymi. W szczególności, jeśli rośliny okrywowe mają większe okna wzrostu, wytwarzają większą biomasę, a tym samym mają większe korzyści SOC. Jednak w tych okolicznościach istnieje zwiększone ryzyko, że plony upraw dochodowych zostaną zmniejszone z powodu konkurencji z roślinami okrywowymi o zasoby i składniki odżywcze, w tym wodę, azot i tlen w glebie; praca została potwierdzona przez niedawne badanie empiryczne z udziałem członków ASC. Różne linie pracy wspólnie podkreślają potrzebę ostrożnego zarządzania uprawami okrywowymi, aby uniknąć potencjalnych zagrożeń.

Kompleksowe modelowanie mechanistyczne mogłoby pomóc rozwiązać ten problem kompromisu poprzez symulację wzrostu roślin okrywowych w różnych warunkach. Na polach środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych praktyki zarządzania, takie jak wybór określonych rodzajów roślin międzyplonowych i regulowanie ich okna wzrostu, są głównymi czynnikami kontrolującymi ich korzyści SOC. Dzięki symulacji podejście do modelowania może pomóc w wyborze optymalnych praktyk zarządzania, które maksymalizują korzyści SOC bez uszczerbku dla plonów.

„Nasze badanie wykazało, że model ecosys, z rygorystyczną walidacją przy użyciu danych z eksperymentów polowych, może być skutecznym narzędziem do kierowania adaptacyjnym zarządzaniem roślinami międzyplonowymi i ilościowego określania korzyści SOC z roślin międzyplonowych”, powiedział Ziqi Qin, główny autor publikacji i absolwent studentka Wydziału Zasobów Naturalnych i Nauk o Środowisku U I (NRES). „To zapewnia praktyczne narzędzia i spostrzeżenia dla praktyków, aby lepiej zarządzać uprawami międzyplonowymi, a decydentom, aby lepiej opracowywali polityki rolne”.

Oprócz korzyści SOC naukowcy odkryli również, że rośliny okrywowe mogą przynieść korzyści środowisku glebowemu na inne sposoby. Symulacje ecosys wykazały, że ilość węgla zmagazynowanego w mikroorganizmach w glebie wzrastała, gdy występowały międzyplony. To odkrycie jest zgodne z wcześniejszymi badaniami empirycznymi, które wykazały zwiększoną żyzność gleby podczas stosowania roślin międzyplonowych.

„Optymalne praktyki zarządzania uprawami międzyplonowymi są różne dla każdego pola” — powiedział dyrektor założyciel ASC Kaiyu Guan, profesor nadzwyczajny NRES, a także kierownik projektu w ramach nowo opublikowanego badania. „W naszej pracy zidentyfikowaliśmy kompromis między uprawami międzyplonowymi a uprawami dochodowymi, co dodatkowo dowodzi konieczności opracowania wskazówek dotyczących zarządzania i pomocy technicznej dla rolników, aby mogli lepiej wykorzystać uprawy międzyplonowe przy jednoczesnym utrzymaniu plonów upraw dochodowych”.

Odniesienie: Qin Z, Guan K, Zhou W i in. Ocena długoterminowego wpływu upraw międzyplonowych na węgiel organiczny w glebie w agroekosystemach środkowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych. Glob Change Biol. 2023;29(9):2572-2590. doi:10.1111/gcb.16632

Ten artykuł został ponownie opublikowany z następujących materiałów. Uwaga: materiał mógł zostać zredagowany pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z cytowanym źródłem.