Michiganissa 30 -vuotista maissi-soijapapu-vehnän kiertokoetta analysoineet tutkijat havaitsivat, että peittokasvien lopettamisen ajoitus ja ilman lämpötila olivat vahvimmat maaperän typen saatavuuden ennustajat peiteviljeltyissä agroekosysteemeissä, mikä tarjosi viljelijöille uusia näkemyksiä maissintuotannon hallintaan.
Tutkimuksessa, joka suoritettiin Kelloggin biologisen aseman pitkän aikavälin ekologisella tutkimuspaikalla, käytettiin satunnaisia metsän koneoppimismalleja typen mineralisaatiodynamiikan tutkimiseen vähentyneessä-syötössä ja orgaanisissa viljelyjärjestelmissä vuosina 1990–2020. Tutkijat havaitsivat, että maaperän epäorgaanisen typen, erityisesti nitraattien, lisääntynyt nopeasti loppumisen jälkeen. huippunsa noin 50 päivää myöhemmin, varsinkin kun vuorokauden keskilämpötila ylitti 12 astetta.
Tutkimuksessa keskityttiin maissin tuotantojärjestelmissä käytettäviin puna-apilan peitekasveihin ja selvitettiin, miten sääolosuhteet, peittokasvin biomassa, maaperän kosteus ja hoitokäytännöt vaikuttivat typen vapautumiseen. Tulosten mukaan päivät peittoviljelyn lopettamisen jälkeen olivat jatkuvasti tärkein tekijä, joka vaikutti sekä nitraatin että ammoniumin saatavuuteen, kun taas lämpötila sijoittui toiseksi tärkeimmäksi useimmissa malleissa. Tutkimus osoitti, että typen vapautumista ohjasi näiden tekijöiden vuorovaikutus pikemminkin kuin mikään yksittäinen muuttuja yksinään.
Tutkijat sanoivat, että havainnot voisivat auttaa viljelijöitä paremmin synkronoimaan peittokasvien typen vapautumisen viljelykasvien kysynnän kanssa, mikä saattaa vähentää riippuvuutta synteettisistä lannoitteista ja vähentää ympäristövaikutuksia, kuten nitraattien huuhtoutumista ja typpioksiduulipäästöjä. Tutkimuksessa havaittiin myös, että maaperän nitraattipitoisuudet olivat yleensä huippunsa maissisadon nopeassa kasvuvaiheessa, ennen kuin ne laskivat, kun kasvit imevät typpeä.
Koneoppimismallit selittivät noin 35 % maaperän nitraattipitoisuuden vaihtelusta riippumattomien kasvukausien välillä, kun taas ammoniumpitoisuuksien ennustetarkkuus oli pienempi. Huolimatta tuottavuuden eroista vähennetyn -syötteen ja orgaanisten järjestelmien välillä, molemmissa järjestelmissä oli samanlainen kausiluonteinen typen dynamiikka, mikä viittaa siihen, että lämpötilalla ja ajoituksella on hallitseva rooli typen mineralisaatiossa hoitomenetelmästä riippumatta.
Tutkijat totesivat, että peittokasvien biomassalla oli odotettua heikompi vaikutus typen saatavuuteen, koska biomassan tasot vaihtelivat suhteellisen vähän vuosien välillä verrattuna sääolosuhteisiin. He lisäsivät, että tuleva työ, jossa empiiriset tiedot integroidaan prosessiin- perustuviin malleihin, voisivat parantaa ennusteita eri maaperä- ja ilmasto-olosuhteissa.
Tutkimusta johti Rabin KC yhdessä kirjoittajien -G. Philip Robertsonin ja Sieglinde Snappin kanssa. Rahoitusta myönsivät National Science Foundation Long{3}}Term Ecological Research Program, USDA Long-Agroecosystem Research -ohjelma ja Michigan State Universityn AgBioResearch.
