Дослідники, які аналізували 30-річний експеримент зі сівозміною кукурудзи-соєвих-пшениці в Мічигані, виявили, що час припинення посіву покривних культур і температура повітря були найсильнішими показниками доступності азоту в ґрунті в агроекосистемах покривних культур, пропонуючи виробникам нове уявлення про управління виділенням азоту для виробництва кукурудзи.
У дослідженні, проведеному на біологічній станції Kellogg Long-Term Ecological Research, використовували випадкові моделі машинного навчання лісу для вивчення динаміки мінералізації азоту в системах вирощування культур зі зниженим-внесенням і органічними культурами між 1990 і 2020 роками. Дослідники виявили, що вміст неорганічного азоту в ґрунті, зокрема нітратів (NO3−-N), швидко зріс після припинення посіву бобових і зазвичай досягає максимуму приблизно через 50 днів, особливо коли середньодобові температури перевищують 12 градусів.
Дослідження було зосереджено на покривних культурах червоної конюшини, які використовуються в системах виробництва кукурудзи, і вивчало, як погодні умови, біомаса покривних культур, вологість ґрунту та методи управління впливають на виділення азоту. Відповідно до висновків, дні після припинення посіву покривних культур незмінно були найважливішим фактором, що впливав на наявність нітратів і амонію, тоді як температура посідала друге місце за важливістю в більшості моделей. Дослідження показало, що виділення азоту було зумовлене взаємодією цих факторів, а не будь-якою окремою змінною.
Дослідники кажуть, що результати можуть допомогти фермерам краще синхронізувати виділення азоту з покривних культур із попитом на врожай, що потенційно зменшить залежність від синтетичних добрив і зменшить вплив на навколишнє середовище, такий як вимивання нітратів і викиди закису азоту. Дослідження також показало, що концентрація нітратів у ґрунті зазвичай досягає максимуму на стадії швидкого росту кукурудзи, а потім знижується, коли рослини поглинають азот.
Моделі машинного навчання пояснили приблизно 35% коливань рівнів нітратів у ґрунті протягом окремих періодів вегетації, тоді як точність прогнозу для рівнів амонію була нижчою. Незважаючи на різницю в продуктивності між системами зі зниженим-введенням і органічними системами, обидві системи продемонстрували однакову сезонну динаміку азоту, що свідчить про те, що температура та час відіграють домінуючу роль у мінералізації азоту незалежно від підходу до управління.
Дослідники відзначили, що біомаса покривних культур сама по собі мала менший вплив на доступність азоту, ніж очікувалося, ймовірно через те, що рівні біомаси відносно мало змінювалися між роками порівняно з погодними умовами. Вони додали, що майбутня робота з інтеграції емпіричних даних із-моделями на основі процесу може покращити прогнози для різних ґрунтів і клімату.
Дослідженням керував Рабін К. К. із співавторами Г. Філіпом Робертсоном і Зіглінде Снапп. Фінансування надано Національною науковою фундацією довгострокової -Програми екологічних досліджень, Міністерства сільського господарства сільського господарства США про довгострокову -програму досліджень агроекосистеми та Мічіганського державного університету AgBioResearch.
