Los investigadores que analizaron un experimento de rotación de 30-maíz-soja-trigo en Michigan descubrieron que el momento de finalización del cultivo de cobertura y la temperatura del aire eran los predictores más sólidos de la disponibilidad de nitrógeno en el suelo en los agroecosistemas con cultivos de cobertura, ofreciendo a los productores nuevos conocimientos sobre la gestión de la liberación de nitrógeno para la producción de maíz.
El estudio, realizado en el sitio de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Estación Biológica de Kellogg, utilizó modelos aleatorios de aprendizaje automático forestal para examinar la dinámica de mineralización de nitrógeno en sistemas de cultivos orgánicos y de insumos reducidos entre 1990 y 2020. Los investigadores descubrieron que el nitrógeno inorgánico del suelo, en particular el nitrato (NO3−-N), aumentó rápidamente después de la terminación del cultivo de cobertura de leguminosas y, por lo general, alcanzó su punto máximo alrededor de 50 días después, especialmente cuando las temperaturas diarias promedio excedieron los 12. grado.
La investigación se centró en los cultivos de cobertura de trébol rojo utilizados en los sistemas de producción de maíz y examinó cómo las condiciones climáticas, la biomasa de los cultivos de cobertura, la humedad del suelo y las prácticas de manejo influyeron en la liberación de nitrógeno. Según los hallazgos, los días después de la terminación del cultivo de cobertura fueron consistentemente el factor más importante que afectó tanto a la disponibilidad de nitrato como de amonio, mientras que la temperatura ocupó el segundo lugar en importancia en la mayoría de los modelos. El estudio demostró que la liberación de nitrógeno fue impulsada por la interacción de estos factores y no por una sola variable.
Los investigadores dijeron que los hallazgos podrían ayudar a los agricultores a sincronizar mejor la liberación de nitrógeno de los cultivos de cobertura con la demanda de los cultivos, reduciendo potencialmente la dependencia de fertilizantes sintéticos y disminuyendo los impactos ambientales como la lixiviación de nitratos y las emisiones de óxido nitroso. El estudio también encontró que las concentraciones de nitrato en el suelo generalmente alcanzaban su punto máximo durante la etapa de rápido crecimiento del cultivo de maíz antes de disminuir a medida que las plantas absorbían nitrógeno.
Los modelos de aprendizaje automático explicaron alrededor del 35% de la variación en los niveles de nitrato del suelo entre temporadas de crecimiento independientes, mientras que la precisión de la predicción para los niveles de amonio fue menor. A pesar de las diferencias en productividad entre los sistemas de insumos reducidos-y orgánicos, ambos sistemas mostraron una dinámica estacional similar del nitrógeno, lo que sugiere que la temperatura y el tiempo desempeñan papeles dominantes en la mineralización del nitrógeno, independientemente del enfoque de gestión.
Los investigadores observaron que la propia biomasa de los cultivos de cobertura tuvo una influencia más débil de lo esperado en la disponibilidad de nitrógeno, probablemente porque los niveles de biomasa variaron relativamente poco entre años en comparación con las condiciones climáticas. Agregaron que el trabajo futuro que integra datos empíricos con modelos basados en procesos-podría mejorar las predicciones en diferentes suelos y climas.
El estudio fue dirigido por Rabin KC con los coautores-G. Philip Robertson y Sieglinde Snapp. La financiación fue proporcionada por el Programa de investigación ecológica a largo plazo-de la Fundación Nacional de Ciencias, el programa de investigación de agroecosistemas a largo plazo-del USDA y AgBioResearch de la Universidad Estatal de Michigan.
