Výzkumníci analyzující 30-letý experiment s rotací kukuřice-sóje-pšenice v Michiganu zjistili, že načasování ukončení krycí plodiny a teplota vzduchu byly nejsilnějšími prediktory dostupnosti půdního dusíku v agroekosystémech pěstovaných v krytých plodinách, což pěstitelům nabízí nový pohled na řízení uvolňování dusíku pro produkci kukuřice.
Studie provedená na webu Kellogg Biological Station Long{0}}Term Ecological Research použila modely náhodného lesního strojového učení k prozkoumání dynamiky mineralizace dusíku v systémech se sníženým-vstupem a organických plodinách v letech 1990 až 2020. Výzkumníci zjistili, že půdní anorganický dusík, zejména dusičnany (NO3–{5}}N), se rychle zvýšil, zejména když průměrné denní teploty pokrytí luštěninami překročily o 50 dní později. 12 stupňů.
Výzkum se zaměřil na krycí plodiny jetele červeného používané v systémech produkce kukuřice a zkoumal, jak povětrnostní podmínky, biomasa krycích plodin, vlhkost půdy a postupy hospodaření ovlivňují uvolňování dusíku. Podle zjištění byly dny po ukončení krycí plodiny trvale nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím dostupnost dusičnanů i amonia, zatímco teplota byla u většiny modelů na druhém místě. Studie ukázala, že uvolňování dusíku bylo řízeno interakcí těchto faktorů spíše než jakoukoli jedinou proměnnou samotnou.
Výzkumníci uvedli, že zjištění by mohla farmářům pomoci lépe synchronizovat uvolňování dusíku z krycích plodin s poptávkou po plodinách, což by potenciálně snížilo závislost na syntetických hnojivech a snížilo dopady na životní prostředí, jako je vyluhování dusičnanů a emise oxidu dusného. Studie také zjistila, že koncentrace dusičnanů v půdě obecně dosáhly vrcholu během fáze rychlého růstu kukuřice, než klesly, protože rostliny absorbovaly dusík.
Modely strojového učení vysvětlily asi 35 % změn v hladinách dusičnanů v půdě během nezávislých vegetačních období, zatímco přesnost předpovědí pro hladiny amonia byla nižší. Navzdory rozdílům v produktivitě mezi sníženým-vstupem a organickými systémy vykazovaly oba systémy podobnou sezónní dynamiku dusíku, což naznačuje, že teplota a načasování hrají dominantní roli v mineralizaci dusíku bez ohledu na přístup řízení.
Výzkumníci poznamenali, že samotná biomasa krycích plodin měla slabší vliv na dostupnost dusíku, než se očekávalo, pravděpodobně proto, že úrovně biomasy se mezi roky ve srovnání s povětrnostními podmínkami lišily relativně málo. Dodali, že budoucí práce integrující empirická data s procesními-modely by mohla zlepšit předpovědi pro různé půdy a podnebí.
Studii vedl Rabin KC se spolu{0}}autory G. Philipem Robertsonem a Sieglinde Snappovou. Financování poskytly National Science Foundation Long-Term Ecological Research Program, USDA Long-Term Agroecosystem Research program a Michigan State University AgBioResearch.
