Vísindamenn sem greina 30-ára tilraun til að skipta um maís-sojabauna-hveiti í Michigan komust að því að tímasetning lokunar ræktunar og lofthita voru sterkustu spár um framboð köfnunarefnis í jarðvegi í kápuræktuðum landbúnaðarkerfum, sem gefur ræktendum nýja innsýn í stjórnun köfnunarefnisframleiðslu maís.
Rannsóknin, sem gerð var á Kellogg Biological Station Long-Term Ecological Research vefsvæðinu, notaði tilviljunarkenndar skógarvélanámslíkön til að kanna gangverki köfnunarefnis steinefnamyndunar í skertri-inntaks- og lífrænum ræktunarkerfum á milli 1990 og 2020. Rannsakendur komust að því að ólífrænt köfnunarefni í jarðvegi, einkum nítratþekju{5}NO3-{5} og jókst á belgjurtum náði yfirleitt hámarki um 50 dögum síðar, sérstaklega þegar meðalhiti á dag fór yfir 12 gráður.
Rannsóknin beindist að ræktun rauðsmára sem notuð er í maísframleiðslukerfum og skoðuð hvernig veðurskilyrði, lífmassi káparæktunar, raki jarðvegs og stjórnunaraðferðir höfðu áhrif á losun köfnunarefnis. Samkvæmt niðurstöðunum voru dagar eftir lok uppskeru stöðugt mikilvægasti þátturinn sem hafði áhrif á bæði nítrat og ammóníum aðgengi, á meðan hitastig var í öðru sæti hvað varðar flestar gerðir. Rannsóknin sýndi að losun köfnunarefnis var knúin áfram af víxlverkun þessara þátta frekar en af einhverri einni breytu eingöngu.
Vísindamenn sögðu að niðurstöðurnar gætu hjálpað bændum að samstilla köfnunarefnislosun frá hlífðarræktun betur við eftirspurn eftir uppskeru, mögulega draga úr trausti á tilbúnum áburði og minnka umhverfisáhrif eins og útskolun nítrats og losun nituroxíðs. Rannsóknin leiddi einnig í ljós að styrkur nítrats í jarðvegi náði almennt hámarki á hröðu vaxtarstigi maísuppskerunnar áður en hún minnkaði þar sem plöntur tóku upp köfnunarefni.
Vélanámslíkönin útskýrðu um 35% af breytileika í nítratmagni jarðvegs yfir sjálfstæðar vaxtartímabil, en spánákvæmni fyrir ammóníummagn var minni. Þrátt fyrir mun á framleiðni milli minnkaðs-inntaks og lífrænna kerfa, sýndu bæði kerfin svipaða árstíðabundna köfnunarefnisvirkni, sem bendir til þess að hitastig og tímasetning gegni ríkjandi hlutverki í steinefnamyndun köfnunarefnis óháð stjórnunaraðferðum.
Rannsakendur tóku fram að lífmassi þekjuplantna hefði veikari áhrif á aðgengi köfnunarefnis en búist var við, líklega vegna þess að magn lífmassa var tiltölulega lítið breytilegt milli ára miðað við veðurskilyrði. Þeir bættu við að framtíðarvinna við að samþætta reynslugögn við ferli-líkön gæti bætt spár fyrir mismunandi jarðveg og loftslag.
Rannsókninni var stýrt af Rabin KC ásamt-meðhöfundum G. Philip Robertson og Sieglinde Snapp. Fjármögnun var veitt af National Science Foundation Long-Term Ecological Research Program, USDA Long-Term Agrocosystem Research program og Michigan State University AgBioResearch.
