Undersøgelse viser en universel positiv effekt af dækafgrøder på jordens mikrobiom

Kun en brøkdel af konventionelle rækkeafgrøder dyrker dækafgrøder efter høst, men en ny global analyse fra University of Illinois viser, at praksis kan øge jordens mikrobielle overflod med 27 %.

Resultatet bidrager til at dække afgrøders omdømme for reduktion af nitrogentab, ukrudtsbekæmpelse, erosionskontrol, og mere. Selvom jordens mikrobielle overflod er mindre let at observere, det er en uhyre vigtig målestok til at estimere jordens sundhed.

"Mange økologiske tjenester udføres af jordmikrobiomet, herunder næringsstofkredsløb. Det er virkelig vigtigt at forstå, hvordan det fungerer, og hvordan landbruget kan danne et sundere jordmikrobiom, " siger Nakian Kim, ph.d.-studerende i Department of Crop Sciences ved University of Illinois og hovedforfatter på et nyt papir i Jordens biologi og biokemi .

Andre undersøgelser har vist fordele ved dækafgrøde på jordens mikrobielle samfund, men de fleste af dem har været engangsforhold påvirket af specifikke forhold på stedet, unikke sæsonmæssige effekter, idiosynkratiske ledelsesregimer, og forskernes valgte analysemetoder. Kims arbejde er anderledes ved, at han ledte efter universelle mønstre blandt dusinvis af disse enkeltstående undersøgelser.

"Vores analyse viser, at på tværs af 60 feltstudier, der var en konsekvent stigning på 27 % i mikrobiel overflod i marker med dækafgrøder versus ingen dækafgrøder. Det er på tværs af alle disse undersøgelser fra hele verden, " siger Maria Villamil, lektor i afgrødevidenskab og medforfatter på papiret.

Forskerholdet udførte en søgning i de eksisterende undersøgelser af dækafgrøder, og endte med omkring 985 videnskabelige artikler. Af disse, de førte kun undersøgelser, der direkte sammenlignede dækafgrøder og bar brakjord, og udeladt undersøgelser udført i drivhuse eller som behandlede afgrøderester som dækafgrøder. De sikrede også, at undersøgelserne var statistisk korrekte, med rimeligt store stikprøvestørrelser. Til sidst, de udgravede og genanalyserede data fra 60 undersøgelser, der rapporterede om 13 jordmikrobielle parametre.

"Det er derfor, kriterierne for udvælgelse skulle være så strenge. Vi ville sammenligne undersøgelser, der var solide, og med nok replikationer til at vi kunne fremsætte gyldige påstande om globale mønstre, " siger Villamil.

Forskerholdet opdelte de 13 mikrobielle parametre i tre kategorier:mikrobiel overflod, aktivitet, og mangfoldighed. Mikrobiel overflod var ikke den eneste kategori, der viste en signifikant stigning med dækafgrøde sammenlignet med bar brakjord. Mikrobiel aktivitet steg også med 22 %, og diversiteten steg 2,5 %.

"Alle kategorier er vigtige, men især mangfoldighed, fordi et mangfoldigt mikrobiom er mere modstandsdygtigt. I betragtning af den tætte forbindelse mellem mikrobiel mangfoldighed og levering af økosystemtjenester, små påvirkninger kan gå langt for at øge bæredygtigheden. I den forstand Jeg tror, ​​at dækafgrøderne virkelig hjælper, " siger Kim.

Forskerne var også i stand til at pirre flere faktorer, der lagde sig oven på hovedeffekten af ​​dækafgrøder. For eksempel, hvordan gik klimaet, dækafgrødetermineringsmetode, eller jordbearbejdningsregimet påvirker dækafgrødernes evne til at gavne jordens mikrobielle samfund?

Kim siger, at brugen af ​​nedbrændingsherbicider som en dækafgrødetermineringsmetode havde en stærk modererende effekt på det mikrobielle samfund. "Resultaterne var meget interessante. Med kemisk terminering, effektstørrelserne var konsekvent mindre sammenlignet med mekanisk terminering. Med andre ord, fordelene ved dækafgrøderne formindskes på en eller anden måde fra herbiciderne. Jeg tror, ​​det er én stor takeaway."

Jordbearbejdning gjorde også en forskel, ifølge Kim. Han forventede, at konventionel jordbearbejdning ville reducere virkningen af ​​dækafgrøder på jordmikroberne, men i stedet, bevaringsjordbearbejdning gjorde det. "Mit gæt er, at fordi bevarende jordbearbejdning omfattede slet ikke jordbearbejdning, der tillod ukrudt at vokse på jorden. Ukrudtet kunne have efterlignet, hvad dækafgrøderne gør. Så forskellen mellem kontrolbehandlingen og dækafgrøden kan falde på grund af ukrudtet."

Fordi deres virkninger var indirekte, disse sekundære faktorer kræver mere forskning, før der kan fremsættes reelle påstande. Villamils ​​forskerhold har allerede undersøgelser i gang for at få mere definitive svar. Men i mellemtiden, hun er opmuntret af resultaterne af analysen som helhed.

"For mig, det var overraskende at se det konsekvente, positiv effekt af dækafgrøder - overraskende men god. Endelig! Jeg har forsket i dækafgrøder i vores typiske majs-soja-rotationer i Illinois siden 2001, alligevel i disse højfertilitetsmiljøer, det har vist sig vanskeligt at påvise nogen effekter ud over korn og enårig rug, der fanger kvælstof (hvis vejret tillader det). Ændringer i kemiske og fysiske egenskaber relateret til anvendelse af dækafgrøder er svære at se, " siger Villamil. "Men mikrobiomet, det er der det er. Sådan hænger alt sammen. Takket være dette arbejde, Jeg har noget at se frem til, når jeg lægger dækafgrøder i, og har genereret mange flere spørgsmål, der har brug for forskning."