Новый тест точнее определяет потребность кукурузы в азоте
Учёные из Университета штата Айова помогли разработать новый метод анализа почвы, который даёт более точные результаты за счёт учёта биологических процессов. Стандартные химические тесты на плодородие, которые фермеры используют десятилетиями, не учитывают подавляющую часть азота в почве.
Исследование, опубликованное в рецензируемом Agronomy Journal под руководством доцента агрономии Маршалла Макдэниела, показало, что комбинация почвенных тестов позволяет оценить потребность кукурузы в азоте точнее, чем стандартные химические анализы. Азот играет ключевую роль в росте растений, и фермерам необходимо знать его уровень в почве для оптимизации внесения азотных удобрений.
Фермеры около 50 лет полагаются на химические экстракционные тесты. Большинство из них измеряют только легкодоступные для растений формы азота, такие как нитраты и аммоний. Однако эти тесты не учитывают основные запасы азота, содержащиеся в органическом веществе почвы. Для высвобождения этого питательного вещества необходимы почвенные микроорганизмы — «привратники» азота.
Чтобы решить эту проблему, учёные использовали 30 биологических и химических почвенных тестов, чтобы найти лучший метод или комбинацию методов для прогнозирования потребности кукурузы в азоте на 56 экспериментальных полевых участках. С помощью машинного обучения была определена оптимальная комбинация тестов. В неё вошли:
- Химический тест, измеряющий азот, удерживаемый глиной.
- Биологический тест, измеряющий азот, высвобождаемый почвенными микробами за 14 дней инкубации в оптимальных температуре и влажности.
Сравнение нового комбинированного метода со стандартными химическими тестами показало, что он позволяет снизить как избыточное, так и недостаточное внесение азотных удобрений примерно на 40%. Это важно для эффективности фермеров и экологии: переизбыток азота ведёт к стоку и загрязнению, а недостаток — к снижению урожайности.
Стандартная практика — отбор проб весной и их быстрый химический анализ в лаборатории. Биологические тесты, подобные использованному в исследовании, набирают популярность, но 14-дневный период инкубации затрудняет их широкое внедрение, так как коммерческие лаборатории должны работать быстрее.
Сейчас научная группа Макдэниела работает над разработкой более коротких биологических тестов, которые могли бы быть приняты лабораториями. Он прогнозирует, что в будущем лаборатории начнут комбинировать несколько тестов, особенно биологические, для получения более точных рекомендаций по азоту для кукурузы.
«Я не думаю, что именно этот процесс будет широко принят, но комбинация машинного обучения с биологическими и химическими тестами показывает большие перспективы на будущее», — заключил учёный.