Покровные культуры: Измерение азота в зеленых удобрениях

И химические удобрения, и покрывать посевы может помочь увеличить содержание азота в почве. Но покровные культуры обладают и многими другими преимуществами, такими как улучшение структуры почвы и увеличение количества полезных микробы.

Исследователи из Корнельского университета ищут способы помочь выращивать лучшие покровные культуры, также известные как сидераты, которые могли бы помочь фермерам в их стремлении выращивать урожай наиболее устойчивым способом. Их результаты опубликованы в Культурная наука, публикация Общество науки о растениеводстве Америки.

Кэтрин Мюллер и ее команда работают над стратегиями измерения азотфиксации в программах селекции двух распространенных покровных культур: малинового клевера и вики мохнатой. Обе культуры могут извлекать азот из воздуха, чтобы помочь им расти. Это называется азотфиксацией.

«Зеленые удобрения - это культуры, используемые для улучшения плодородия почвы», - говорит Мюллер. «Они помогают почве, добавляя питательные вещества. Мы смотрим на бобовые, которые вносят азот в почву благодаря симбиотическим отношениям с бактериями ».

Зеленые удобрения бобовых культур используются уже тысячи лет. Однако после 1950-х годов химические удобрения стали основным источником азота для фермеров в развитых странах. Это потому, что два ученых, Хабер и Бош, нашли способ извлекать азот из воздуха и производить химические удобрения.

Хотя этот вид удобрений является продуктивным, для его производства также требуется энергия - и при неправильном использовании они могут легко попасть в водоемы.

«Покровные культуры - важные инструменты экологического менеджмента. Они способствуют развитию микробных сообществ и вносят в почву питательные вещества. По сути, они помогают создавать плодородную почву, которая может поставлять питательные вещества, когда в них нуждаются растения ». - Кэтрин Мюллер

«Покровные культуры - важные инструменты экологического менеджмента», - говорит Мюллер. «Они способствуют развитию микробных сообществ и вносят в почву питательные вещества. По сути, они помогают создавать плодородную почву, которая может поставлять питательные вещества, когда в них нуждаются растения ».

Использование покровных культур может быть рискованным для фермеров, поскольку они не могут определить точное количество азота, поступающего в почву. Химические удобрения позволяют точно рассчитать количество азота, внесенного в культуру. Но сколько азота обеспечивает каждый тип покровных культур, неизвестно.

Количество азота, поставляемого покровными бобовыми культурами, зависит от того, насколько хорошо они растут и сколько азота поступает в результате фиксации по сравнению с поглощением из почвы. В настоящее время имеющиеся семена покровных культур не подвергаются селективной селекции на азотфиксацию - ценный признак.

Селекционеры работают над созданием сортов покровных культур, которые снижают риски и увеличивают выгоды для фермеров. Они надеются, что лучшие сорта увеличат использование покровных культур в качестве альтернативы химическим удобрениям. Фиксация азота является одним из главных приоритетов для зеленых удобрений бобовых культур.

«Мы стремимся помочь селекционерам растений разработать стратегии, направленные на фиксацию азота в покровных культурах. Поскольку азотфиксация - это сложная характеристика, которая меняется по мере роста растений, важно время проведения измерений ». - Кэтрин Мюллер

«Мы стремимся помочь селекционерам в разработке стратегий, направленных на фиксацию азота в покровных культурах», - поясняет Мюллер. «Поскольку азотфиксация - это сложная характеристика, которая меняется по мере роста растений, важно время проведения измерений».

Для фермеров наиболее важным измерением азотфиксации является прекращение урожая. Зеленые удобрения бобовых культур обычно прекращаются на поздней стадии цветения. Более раннее прекращение посадки означает, что урожай, вероятно, возродится и превратится в сорняк. Однако программы разведения мохнатой вики и малинового клевера не могут проводить такие измерения, так как они должны удалить растение перед перекрестным опылением.

«Наша команда провела полевой эксперимент с активной программой разведения», - говорит Мюллер. «Мы собрали ткани растений и измерили азотфиксацию. Мы смогли определить, сколько азота в растении образует фиксация, а не в почве ».

Команда проверила три вида образцов, которые селекционер может взять, чтобы сравнить их с образцом, наиболее подходящим для фермеров. Затем они измерили азотфиксацию, отправив свои образцы в лабораторию, которая измеряет общее содержание азота и содержание встречающегося в природе стабильного изотопа.

Азот из почвы обычно имеет более высокое содержание стабильного изотопа азота, чем азот от фиксации. Это позволяет исследователям оценить долю азота, которую растение получает из почвы, по сравнению с фиксацией.

«Мы рекомендуем собирать стебли с каждого растения на ранней стадии цветения, чтобы измерить фиксацию азота с помощью стабильных изотопов», - говорит Мюллер. «Это является хорошим показателем фиксации азота целыми растениями, измеряемым на поздней стадии цветения, что более важно для фермеров».

По словам Мюллера, если заводчики собираются добавить одно измерение, оно должно быть таким. Доля азота, полученная путем фиксации, часто не коррелирует с размером растений или другими измерениями.

«Важно измерить фактический уровень азота, зафиксированный в покровных культурах, потому что он может варьироваться», - говорит Мюллер. «Фермеры хотят знать, сколько азота они вносят на свои поля. Нам необходимо точно измерить и предоставить эту информацию, чтобы помочь фермерам принимать решения. Мы надеемся, что наше исследование побудит большее количество фермеров использовать бобовые покровные культуры в качестве источника азота ».

Кэтрин Мюллер докторант Корнельского университета. Это исследование было проведено совместно с проектом по селекции покровных бобовых культур, финансируемым Министерством сельского хозяйства США.