Các nhà nghiên cứu phân tích thí nghiệm luân canh ngô-đậu nành-lúa mì 30 năm tuổi ở Michigan đã phát hiện ra rằng thời điểm chấm dứt trồng cây che phủ và nhiệt độ không khí là những yếu tố dự báo mạnh nhất về lượng nitơ sẵn có trong đất trong các hệ sinh thái nông nghiệp trồng cây che phủ, cung cấp cho người trồng những hiểu biết mới về quản lý giải phóng nitơ cho sản xuất ngô.
Nghiên cứu này được thực hiện tại địa điểm Nghiên cứu sinh thái dài hạn của Trạm sinh học Kellogg-, đã sử dụng các mô hình máy học ngẫu nhiên trong rừng để kiểm tra động lực khoáng hóa nitơ trong các hệ thống trồng trọt hữu cơ và-đầu vào giảm từ năm 1990 đến năm 2020. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng nitơ vô cơ trong đất, đặc biệt là nitrat (NO3−-N), tăng nhanh sau khi chấm dứt trồng cây che phủ cây họ đậu và thường đạt đỉnh điểm vào khoảng 50 ngày sau đó, đặc biệt là khi nhiệt độ trung bình hàng ngày vượt quá 12 độ.
Nghiên cứu tập trung vào các loại cây che phủ cỏ ba lá đỏ được sử dụng trong các hệ thống sản xuất ngô và xem xét các điều kiện thời tiết, sinh khối cây che phủ, độ ẩm của đất và các biện pháp quản lý ảnh hưởng đến việc giải phóng nitơ như thế nào. Theo các phát hiện này, những ngày sau khi chấm dứt trồng cây che phủ luôn là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến cả lượng nitrat và amoni sẵn có, trong khi nhiệt độ đứng thứ hai trong hầu hết các mô hình. Nghiên cứu cho thấy rằng việc giải phóng nitơ được thúc đẩy bởi sự tương tác của các yếu tố này chứ không phải chỉ bởi bất kỳ biến số nào.
Các nhà nghiên cứu cho biết những phát hiện này có thể giúp nông dân đồng bộ hóa tốt hơn việc giải phóng nitơ từ cây che phủ với nhu cầu cây trồng, có khả năng giảm sự phụ thuộc vào phân bón tổng hợp và giảm tác động đến môi trường như rửa trôi nitrat và phát thải oxit nitơ. Nghiên cứu cũng cho thấy nồng độ nitrat trong đất thường đạt đỉnh trong giai đoạn tăng trưởng nhanh của cây ngô trước khi giảm dần khi cây hấp thụ nitơ.
Các mô hình học máy giải thích khoảng 35% sự thay đổi nồng độ nitrat trong đất qua các mùa sinh trưởng độc lập, trong khi độ chính xác dự đoán về mức amoni thấp hơn. Mặc dù có sự khác biệt về năng suất giữa-hệ thống đầu vào và hệ thống hữu cơ bị giảm bớt, cả hai hệ thống đều cho thấy động lực nitơ theo mùa tương tự nhau, cho thấy rằng nhiệt độ và thời gian đóng vai trò chủ đạo trong quá trình khoáng hóa nitơ bất kể phương pháp quản lý.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng bản thân sinh khối cây che phủ có ảnh hưởng yếu hơn đến lượng nitơ sẵn có so với dự kiến, có thể là do mức sinh khối thay đổi tương đối ít giữa các năm so với điều kiện thời tiết. Họ nói thêm rằng công việc trong tương lai tích hợp dữ liệu thực nghiệm với các mô hình-dựa trên quy trình có thể cải thiện các dự đoán trên các loại đất và khí hậu khác nhau.
Nghiên cứu này do Rabin KC dẫn đầu cùng với-các đồng tác giả G. Philip Robertson và Sieglinde Snapp. Nguồn tài trợ được cung cấp bởi Chương trình nghiên cứu sinh thái dài hạn- của Quỹ khoa học quốc gia, chương trình nghiên cứu hệ sinh thái nông nghiệp dài hạn- của USDA và AgBioResearch của Đại học bang Michigan.
