El investigador principal Joseph Amsili toma muestras de cultivos de cobertura en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson. El estudio reveló que las mezclas de cultivos de cobertura aumentaron los aportes totales de carbono al suelo porque simultáneamente tenían aportes altos de raíces y brotes y promovieron mayores aportes de carbono de los residuos dejados por el siguiente cultivo comercial de maíz. Crédito:Jason Kaye Research Group, Penn State
Para juzgar la efectividad general de los cultivos de cobertura y elegir aquellos que ofrecen la mayor cantidad de servicios ecosistémicos, Los científicos agrícolas deben considerar las raíces de las plantas, así como la biomasa aérea. según los investigadores de Penn State que probaron las características de las raíces de los cultivos de cobertura en tres monocultivos y una mezcla.
"Casi todo lo que sabemos sobre el crecimiento de los cultivos de cobertura proviene de la medición de las partes aéreas y, sin embargo, algunos de los beneficios que queremos obtener de los cultivos de cobertura provienen de las raíces, "dijo el investigador Jason Kaye, profesor de biogeoquímica de suelos. "Este estudio nos muestra que lo que vemos en la superficie a veces, pero no siempre, refleja los beneficios bajo tierra".
Los cultivos de cobertura se utilizan ampliamente para aumentar la cantidad de carbono orgánico que se devuelve al suelo entre cultivos comerciales como el maíz, trigo y soja, así como para limitar la erosión y fijar o agregar nitrógeno al suelo. Se sabe que las raíces de los cultivos de cobertura desempeñan un papel esencial en el aumento de los niveles de carbono orgánico del suelo, Kaye señaló, pero los rasgos de las raíces que impactan los niveles de carbono varían ampliamente entre las especies de cultivos de cobertura, y esta variación aún no se ha caracterizado.
Recientemente, Kaye señaló, las mezclas de cultivos de cobertura han aumentado en popularidad como una forma de aumentar la diversidad de los beneficios de los cultivos de cobertura. Su grupo de investigación en la Facultad de Ciencias Agrícolas ha estado realizando un experimento continuo evaluando la efectividad de varias mezclas de cultivos de cobertura desde 2011.
El estudio reveló diferencias en los rasgos de las raíces entre los tres cultivos de cobertura anuales de invierno importantes:canola, trébol carmesí y triticale. La investigación descubrió varios rasgos importantes de la raíz, incluyendo la alta proporción raíz a brote y la gran producción de raíces entre hileras para triticale, que es un híbrido de trigo de invierno y centeno de cereales. Crédito:Joseph Amsili, Penn State
En el último estudio, realizado en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larsen de Penn State en Rock Springs, publicado recientemente en Agricultura renovable y sistemas alimentarios , Los investigadores evaluaron los tratamientos de cultivos de cobertura, incluidos los monocultivos de triticale, canola y trébol carmesí, así como una mezcla de cinco especies dominadas por esas tres especies.
Probaron la cantidad, la calidad y la distribución espacial de las raíces de los cultivos de cobertura para aprender sobre la variación de los rasgos de las raíces entre las especies, y cómo esa variación afecta el diseño de la mezcla. Tomaron núcleos de raíces de ubicaciones en hileras y entre hileras a una profundidad de aproximadamente 16 pulgadas tanto en otoño como en primavera a partir de cultivos de cobertura plantados después del trigo de invierno.
Los investigadores también evaluaron los aportes acumulados de carbono durante toda la rotación para determinar las contribuciones de carbono de las raíces de los cultivos de cobertura y los cultivos comerciales. Midieron la distribución vertical y horizontal de la biomasa de raíces, la relación entre la biomasa de la raíz y la biomasa aérea, conocida como relación raíz a brote, y la relacionó con la cantidad de nitrógeno en las plantas para determinar cómo estos parámetros diferían entre los tratamientos de los cultivos de cobertura.
Los investigadores tomaron núcleos de raíces de ubicaciones en hileras y entre hileras a una profundidad de aproximadamente 16 pulgadas tanto en otoño como en primavera a partir de cultivos de cobertura plantados después del trigo de invierno. Crédito:Joseph Amsili, Penn State
Las mezclas de cultivos de cobertura aumentaron los aportes totales de carbono al suelo porque simultáneamente tenían aportes altos de raíces y brotes y promovieron mayores aportes de carbono de los residuos de los cultivos de maíz. Kaye explicó.
"La cosecha de maíz fue más productiva siguiendo las mezclas que siguiendo las gramíneas, y mientras cosechamos gran parte de esa productividad, algunos se quedan en residuos, ", dijo." Creo que esto es realmente interesante porque muestra que el efecto de los cultivos de cobertura sobre el carbono del suelo no está solo relacionado con sus propias raíces y brotes, sino también cómo afectan el crecimiento de los cultivos comerciales ".
El estudio reveló diferencias en los rasgos de las raíces entre los tres importantes cultivos de cobertura anual de invierno, canola, trébol carmesí y triticale, señaló el investigador principal Joseph Amsili. La investigación descubrió varios rasgos importantes de la raíz, él agregó, incluyendo la alta proporción raíz a brote y la gran producción de raíces entre hileras para triticale, que es un híbrido de trigo de invierno y centeno de cereales.
Los investigadores probaron la cantidad, quality and spatial distribution of cover crop roots such as triticale (shown) to learn about root-trait variation among species, and how that variation impacts mixture design. Credit:Joseph Amsili, Penn State
"The five-species mix was associated with increased quantity and distribution of roots compared to a crimson clover monoculture, which shows the benefits of combining legumes that have limited root biomass with brassica and grass species that produce greater root biomass, but provide more nitrogen, " said Amsili. Now an extension associate in the Soil and Crop Sciences Section in the School of Integrative Plant Sciences at Cornell University, he was a graduate student in the Department of Ecosystem Science and Management at Penn State when he spearheaded the research.
The study is important because the increased knowledge of cover crop root traits it yielded improves the understanding of the linkages between root traits and the services cover crops provide, Kaye explained. Avanzando, he expects to find cover crops and design cover crop mixtures that deliver unexpected ecosystem benefits and added boosts to cash crops that follow.
Cover crop root distribution patterns of four cover crop treatments are shown in this artist's conception, including (from left) triticale, crimson clover, canola and a five-species mixture. Credit:Joseph Amsili
"We'll now be able to think about what we want to occur in the soil and then design mixtures that have the root traits that are best able to provide those benefits, " he said. "Advancing research on cover crop root traits serves as a strong foundation for designing mixtures with complementary root traits. I envision that we will exploit lots of different cover crop plants for different traits, both above and below ground."
