Dækafgrøderødder er en vigtig nøgle til at forstå økosystemtjenester

For at bedømme den samlede effektivitet af dækafgrøder og vælge dem, der tilbyder de fleste økosystemtjenester, landbrugsforskere skal tage hensyn til planternes rødder såvel som overjordisk biomasse, ifølge Penn State-forskere, der testede egenskaberne ved dækafgrøderødder i tre monokulturer og en blanding.

"Næsten alt, hvad vi ved om væksten af ​​dækafgrøder, er fra måling af de overjordiske dele, og alligevel kommer nogle af de fordele, vi ønsker at få fra dækafgrøder, fra rødderne, " sagde forsker Jason Kaye, professor i jordbundsbiogeokemi. "Denne undersøgelse viser os, at det, vi ser over jorden, nogle gange - men ikke altid - afspejler fordelene under jorden."

Dækafgrøder bruges i vid udstrækning til at øge mængden af ​​organisk kulstof, der returneres til jorden mellem kontantafgrøder såsom majs, hvede og sojabønner, samt at begrænse erosion og at fiksere eller tilføre kvælstof til jorden. Dækafgrøderødder er kendt for at spille en væsentlig rolle i at øge jordens organiske kulstofniveauer, Kaye bemærkede, men de rodtræk, der påvirker kulstofniveauerne, varierer meget blandt dækafgrødearter, og denne variation er endnu ikke karakteriseret.

For nylig, Kaye påpegede, dækafgrødeblandinger er vokset i popularitet som en måde at øge mangfoldigheden af ​​dækafgrødefordele. Hans forskergruppe i College of Agricultural Sciences har siden 2011 gennemført et kontinuerligt eksperiment, der evaluerer effektiviteten af ​​forskellige dækafgrødeblandinger.

I den seneste undersøgelse, udført ved Penn State's Russell E. Larsen Agricultural Research Center i Rock Springs, for nylig udgivet i Vedvarende landbrug og fødevaresystemer , forskere evaluerede dækafgrødebehandlinger, herunder monokulturer af triticale, raps og crimson kløver samt en fem-arter blanding domineret af disse tre arter.

De testede mængden, kvalitet og rumlig fordeling af disse dækafgrøders rødder for at lære om rodtræksvariation mellem arter, og hvordan den variation påvirker blandingsdesign. De tog rodkerner fra placeringer i rækken og mellem rækkerne til en dybde på omkring 16 tommer i både efterår og forår fra dækafgrøder plantet efter vinterhvede.

Forskere vurderede også kumulative kulstoftilførsler for hele rotationen for at bestemme dækafgrøder og kontante afgrøders kulstofbidrag. De målte den vertikale og horisontale fordeling af rodbiomasse, forholdet mellem rodbiomasse og overjordisk biomasse - kendt som rod-til-skud-forholdet - og relateret det til mængden af ​​nitrogen i planterne for at bestemme, hvordan disse parametre adskilte sig mellem dækafgrødebehandlinger.

Dækafgrødeblandinger øgede den samlede kulstoftilførsel til jorden, fordi de samtidig havde høje rod- og skudtilførsler, og de fremmede højere kulstoftilførsler fra majsafgrøderester, Kaye forklarede.

"Majsafgrøden var mere produktiv efter blandingerne end efter græsser, og mens vi høster meget af den produktivitet, nogle bliver efterladt i rester, " sagde han. "Jeg synes, dette er virkelig interessant, fordi det viser, at effekten af ​​dækafgrøder på jordens kulstof ikke kun er relateret til deres egne rødder og skud, men også hvordan de påvirker væksten af ​​kontantafgrøderne."

Undersøgelsen afslørede rodegenskabsforskelle blandt de tre vigtige årlige vinterdækafgrøder, raps, karmosinrød kløver og triticale, ledende forsker Joseph Amsili påpegede. Forskningen afslørede flere vigtige rodtræk, han tilføjede, including the high root-to-shoot ratio and large production of between-row roots for triticale, which is a hybrid of winter wheat and cereal rye.

"The five-species mix was associated with increased quantity and distribution of roots compared to a crimson clover monoculture, which shows the benefits of combining legumes that have limited root biomass with brassica and grass species that produce greater root biomass, but provide more nitrogen, " said Amsili. Now an extension associate in the Soil and Crop Sciences Section in the School of Integrative Plant Sciences at Cornell University, he was a graduate student in the Department of Ecosystem Science and Management at Penn State when he spearheaded the research.

The study is important because the increased knowledge of cover crop root traits it yielded improves the understanding of the linkages between root traits and the services cover crops provide, Kaye explained. Fremadrettet, he expects to find cover crops and design cover crop mixtures that deliver unexpected ecosystem benefits and added boosts to cash crops that follow.

"We'll now be able to think about what we want to occur in the soil and then design mixtures that have the root traits that are best able to provide those benefits, " he said. "Advancing research on cover crop root traits serves as a strong foundation for designing mixtures with complementary root traits. I envision that we will exploit lots of different cover crop plants for different traits, both above and below ground."