Raziskovalci, ki so analizirali 30-letni poskus kolobarjenja s koruzo-sojo-pšenico v Michiganu, so ugotovili, da sta čas zaključka pokrovnih posevkov in temperatura zraka najmočnejša napovedovalca razpoložljivosti dušika v tleh v agroekosistemih pokrovnih posevkov, kar ponuja pridelovalcem nov vpogled v upravljanje sproščanja dušika za pridelavo koruze.
Študija, izvedena na lokaciji Kellogg Biological Station Long{0}}Term Ecological Research, je uporabila modele naključnega gozdnega strojnega učenja za preučevanje dinamike mineralizacije dušika v sistemih z zmanjšanim-vnosom in organskih pridelkih med letoma 1990 in 2020. Raziskovalci so ugotovili, da se je vsebnost anorganskega dušika v tleh, zlasti nitratov (NO3−-N), hitro povečala po prenehanju posevkov pokrovnih stročnic in običajno dosegel vrh približno 50 dni kasneje, zlasti ko so povprečne dnevne temperature presegle 12 stopinj.
Raziskava se je osredotočila na pokrovne posevke rdeče detelje, ki se uporabljajo v sistemih pridelave koruze, in preučila, kako vremenske razmere, biomasa pokrovnih rastlin, vlažnost tal in prakse upravljanja vplivajo na sproščanje dušika. Glede na ugotovitve so bili dnevi po prenehanju pokrovnega posevka dosledno najpomembnejši dejavnik, ki je vplival na razpoložljivost nitratov in amonija, medtem ko je bila temperatura v večini modelov druga po pomembnosti. Študija je pokazala, da je sproščanje dušika poganjalo medsebojno delovanje teh dejavnikov in ne katera koli posamezna spremenljivka.
Raziskovalci pravijo, da bi lahko ugotovitve kmetom pomagale bolje uskladiti sproščanje dušika iz pokrovnih posevkov s povpraševanjem po pridelkih, kar bi lahko zmanjšalo odvisnost od sintetičnih gnojil in zmanjšalo vplive na okolje, kot so izpiranje nitratov in emisije dušikovega oksida. Študija je tudi ugotovila, da so koncentracije nitratov v tleh na splošno dosegle vrh v fazi hitre rasti koruznega pridelka, preden so se zmanjšale, ko so rastline absorbirale dušik.
Modeli strojnega učenja so pojasnili približno 35 % variacije ravni nitratov v tleh med neodvisnimi rastnimi sezonami, medtem ko je bila natančnost napovedi ravni amonija nižja. Kljub razlikam v produktivnosti med sistemi z zmanjšanim-vnosom in organskimi sistemi sta oba sistema pokazala podobno sezonsko dinamiko dušika, kar nakazuje, da imata temperatura in čas prevladujočo vlogo pri mineralizaciji dušika ne glede na pristop upravljanja.
Raziskovalci so ugotovili, da je sama biomasa pokrovnih posevkov imela šibkejši vpliv na razpoložljivost dušika, kot je bilo pričakovano, verjetno zato, ker so se ravni biomase relativno malo razlikovale med leti v primerjavi z vremenskimi razmerami. Dodali so, da bi lahko prihodnje delo z integracijo empiričnih podatkov z-modeli, ki temeljijo na procesih, izboljšalo napovedi v različnih tleh in podnebjih.
Študijo je vodil Rabin KC s-soavtorjema G. Philipom Robertsonom in Sieglinde Snapp. Financiranje so zagotovili Nacionalna znanstvena fundacija za dolgoročne-programe ekoloških raziskav, USDA dolgoročne-programe za raziskave agroekosistemov in Michigan State University AgBioResearch.
