I ricercatori che hanno analizzato un esperimento di rotazione di mais-soia-frumento durato 30 anni nel Michigan hanno scoperto che i tempi di cessazione delle colture di copertura e la temperatura dell'aria erano i più forti predittori della disponibilità di azoto nel suolo negli agroecosistemi con colture di copertura, offrendo ai coltivatori nuove informazioni sulla gestione del rilascio di azoto per la produzione di mais.
Lo studio, condotto presso il sito di ricerca ecologica a lungo termine della Kellogg Biological Station, ha utilizzato modelli casuali di machine learning forestali per esaminare le dinamiche di mineralizzazione dell'azoto in sistemi di coltivazione organica e a input ridotto- tra il 1990 e il 2020. I ricercatori hanno scoperto che l'azoto inorganico nel suolo, in particolare il nitrato (NO3−-N), aumentava rapidamente dopo la conclusione delle colture di copertura delle leguminose e in genere raggiungeva il picco circa 50 giorni dopo, soprattutto quando le temperature medie giornaliere superavano i 12 gradi .
La ricerca si è concentrata sulle colture di copertura del trifoglio rosso utilizzate nei sistemi di produzione del mais e ha esaminato come le condizioni meteorologiche, la biomassa delle colture di copertura, l’umidità del suolo e le pratiche di gestione influenzano il rilascio di azoto. Secondo i risultati, i giorni successivi alla cessazione delle colture di copertura erano costantemente il fattore più importante che influenzava sia la disponibilità di nitrati che di ammonio, mentre la temperatura era al secondo posto in termini di importanza nella maggior parte dei modelli. Lo studio ha dimostrato che il rilascio di azoto era determinato dall’interazione di questi fattori piuttosto che da una singola variabile.
I ricercatori hanno affermato che i risultati potrebbero aiutare gli agricoltori a sincronizzare meglio il rilascio di azoto dalle colture di copertura con la domanda delle colture, riducendo potenzialmente la dipendenza dai fertilizzanti sintetici e diminuendo gli impatti ambientali come la lisciviazione di nitrati e le emissioni di protossido di azoto. Lo studio ha anche scoperto che le concentrazioni di nitrati nel suolo generalmente raggiungono il picco durante la fase di rapida crescita del raccolto di mais prima di diminuire quando le piante assorbono azoto.
I modelli di apprendimento automatico spiegavano circa il 35% della variazione dei livelli di nitrati nel suolo durante stagioni di crescita indipendenti, mentre l’accuratezza della previsione per i livelli di ammonio era inferiore. Nonostante le differenze di produttività tra i sistemi a input ridotto e quelli organici, entrambi i sistemi hanno mostrato dinamiche stagionali dell'azoto simili, suggerendo che la temperatura e i tempi giocano un ruolo dominante nella mineralizzazione dell'azoto indipendentemente dall'approccio gestionale.
I ricercatori hanno notato che la stessa biomassa delle colture di copertura ha avuto un’influenza più debole del previsto sulla disponibilità di azoto, probabilmente perché i livelli di biomassa variavano relativamente poco tra gli anni rispetto alle condizioni meteorologiche. Hanno aggiunto che il lavoro futuro che integra dati empirici con modelli basati sui processi- potrebbe migliorare le previsioni su diversi suoli e climi.
Lo studio è stato condotto da Rabin KC con i co-autori G. Philip Robertson e Sieglinde Snapp. Il finanziamento è stato fornito dal programma di ricerca ecologica a lungo termine della National Science Foundation, dal programma di ricerca sull'agroecosistema a lungo termine dell'USDA e dall'AgBioResearch della Michigan State University.
