Kukuruzni usevi imaju proždrljiv apetit za azotom. Naučnici sa Univerziteta Purdue istražuju da li malčiranje Kura deteline, višegodišnje mahunarke, može da obezbedi dovoljno azota za kukuruz, smanjujući na taj način potrebu za sintetičkim đubrivima dok povećava skladištenje organskog ugljenika u zemljištu.
Ovaj inovativni sistem bi potencijalno mogao da poveća toliko potrebnu zalihu azota u zemljištu u proizvodnji kukuruza na srednjem zapadu. Samo Indijana je 2023. proizvela više od milijardu bušela kukuruza u vrednosti većoj od 5 milijardi dolara, prema Nacionalnoj službi za poljoprivrednu statistiku američkog Ministarstva poljoprivrede.
„Znatan procenat azota koji primenjujemo u naše godišnje proizvodne sisteme gubi se u našim vodenim tokovima ili u atmosferu“, rekao je Jichao Rui iz Purduea, docent na Odseku za agronomiju. „Bilo da je iz sistema zemljišta ili od spoljne primene, kukuruzu je potrebno mnogo azota da bi bio produktivan.
Rui je na čelu novog projekta za testiranje malo proučenih efekata Kura deteline na proizvodnju kukuruza.
U ekološki robusnom sistemu, kukuruz bi se rotirao sa drugim kulturama. Ali ekonomski potencijal kukuruza zahteva profitabilniju alternativu. Integracija Kura deteline u kontinuirani sistem proizvodnje kukuruza nudi mogući put ka visokoj produktivnosti kukuruza i ekološkoj održivosti.
Zimski pokrivač postaje sve popularniji na Srednjem zapadu. Sve veći broj farmera sadi pokrovne useve kao što je raž žitarica nakon žetve kukuruza ili soje kako bi pokrili zemljište tokom zimske sezone. Ali tokom vegetacije, na poljima kukuruza obično nedostaju takvi pokrovni usevi.
Kura detelina, jedinstvena višegodišnja mahunarka koja opstaje tokom cele godine, može da iskoristi nedovoljno iskorišćene vremenske i prostorne niše monokulturnog sistema kukuruza. Kao mahunarka, detelina Kura takođe fiksira inertni gas azota iz vazduha, pretvarajući ga u biljno upotrebljive oblike dostupne kukuruzu.
„Ova dodatna ekološka složenost, u kombinaciji sa biološkom fiksacijom azota, predstavlja jedinstvenu priliku da se poveća akumulacija ugljenika u tlu podsticanjem jačih interakcija između biljaka i mikroba“, rekao je Rui.
Ruijevi saradnici na projektu su Silvie Brouder, Vikeršam Katedra za izvrsnost u poljoprivrednim istraživanjima i profesor agronomije; Džefri Volenec, profesor agronomije; i Pratishtha Poudel, docent agronomije. Istraživači sprovode svoje eksperimente na terenskoj stanici za kvalitet vode (VKFS) koja se nalazi u Purdue-ovom agronomskom centru za istraživanje i obrazovanje.
Nova NIFA studija dodaje dimenziju zdravlja tla raznim tekućim testovima na poljskoj stanici. To uključuje studije o gasovima staklene bašte i kvalitetu vode koje uključuju kukuruz, sa i bez Kura deteline za poređenje. Takođe u toku: ispitivanja u vezi sa travama koje se koriste u proizvodnji bioenergije i obnovljenim prerijskim sistemima.
Purdue je pokrenuo terensku stanicu 1992. Od tada se koristi za praćenje kretanja pesticida, hranljivih materija, hormona i antibiotika iz stajnjaka u jezera, potoke i reke. Sistem podzemne drenaže terenske stanice i posebna instrumentacija olakšavaju ove ključne istraživačke aktivnosti.
„Ekološki učinak sistema deteline Kura tek treba da se u potpunosti razume“, rekao je Volenec. Preliminarni podaci sugerišu da sadnja kukuruza u ovom busenu deteline poboljšava kvalitet vode u sistemu. Emisije gasova staklene bašte, koje VKFS takođe prati, su još jedna fokusna tačka jer doprinose klimatskim promenama.
Dinamika i rezultati ugljenika u tlu su novi fokus za istraživače koji proučavaju detelinu Kura. Zemljišta na globalnom nivou skladište oko 1.550 gigatona ugljenika u tlu do dubine od 1 metar. „To je više ugljenika u tlu nego ugljenika u globalnoj vegetaciji i atmosferi zajedno“, rekao je Rui. Ugljenik u zemljištu znači više organske materije u zemljištu, bolje zdravlje zemljišta i više hranljivih materija za podršku proizvodnji useva.
Negde između jedne trećine i jedne polovine ugljenika u tlu Srednjeg Zapada izgubljeno je u atmosferi otkako je intenzivna poljoprivreda počela 1850-ih, rekao je Rui. Pre toga, prerijske biljke pokrivale su zemlju tokom cele godine, obavljajući fotosintezu, fiksirajući ugljenik iz vazduha i formirajući gust korenov sistem čvrsto povezan sa mikrobima u tlu.
Savremeni korenski sistemi kukuruza su plitki i manje robusni jer imaju pristup obilnoj vodi i sintetičkom azotu na površini. Ovo takođe labavi vezu između korena kukuruza i mikroba u zemljištu, smanjujući sposobnost ovih drugih da pumpaju ugljenik u zemljište gde ono postaje stabilan izvor organske materije. Kura detelina može da preokrene proces, a istovremeno smanjuje eroziju i zadržava vlagu.
Poput lucerke i pšenice, detelina Kura je nastala u planinama Kavkaza koje se protežu između Evrope i Azije. „Ovo je detelina koja se širi“, rekao je Brouder. Umire ponovo na letnjoj vrućini, a zatim ponovo raste u jesen i služi kao zimska pokrivna kultura. „Ne morate da sadite pokrovni usev. Samo je tu, a onda u proleće, vratite ga nazad i posadite svoj kukuruz.“
Kura detelina proizvodi agresivno rastuće podzemne trke koje pomažu biljci da se prilagodi i napreduje, čak i kada vene iznad zemlje. „Ali tkivo lista koje ste ubili će pasti na tlo i razložiti se, a taj azot će biti dostupan usevu kukuruza“, rekao je Brouder.
U teoriji zvuči jednostavno. Ali stavljanje sistema u praksu dolazi sa nekim složenim logističkim i upravljačkim pitanjima. Seme deteline Kura je teško nabaviti. „Kao korov, takmiči se sa kukuruzom za vodu, hranljive materije i svetlost ako se njime ne upravlja kako treba“, rekao je Volenec. Poljoprivrednici bi morali da nauče nove procedure. Čak i odgovor deteline na različite režime herbicida obuhvata samo istraživanje na poljskoj stanici.
„To će sve morati da se shvati pre nego što neko pokuša ovo u velikim razmerama“, rekao je Brouder.
