Het samen telen van meerdere voedselgewassen is een duurzamere landbouwpraktijk die zeer productieve wilde plantengemeenschappen nabootst. Dit proces, dat intercropping wordt genoemd, maakt gebruik van complementaire kenmerken van verschillende soorten gewassen om de productie te maximaliseren en de behoefte aan meststoffen en andere milieubelastende praktijken te minimaliseren. Inheemse mensen in Noord-Amerika hebben bijvoorbeeld lang geleden maïs, bonen en pompoen samen verbouwd om de opbrengst van elke plant te maximaliseren en de behoefte aan water of kunstmest te verminderen.

"De meeste commerciële gewassen zijn echter gefokt voor eigenschappen die ze zeer productief maken in omgevingen met één gewas", legt hoofdauteur Laura Stefan uit, een voormalig Ph.D. student aan de ETH Zürich en nu een postdoctoraal onderzoeker bij Agroscope, het Instituut voor Landbouwkundig Onderzoek van de Zwitserse Confederatie. "Deze gewassen zijn mogelijk niet goed geschikt voor het kweken in systemen met meerdere gewassen, wat de voordelen van tussenteelt kan verminderen."

Om meer te weten te komen over het aanpassingsvermogen van verschillende gewassen, teelde het team tarwe-, haver-, linzen-, vlas-, camelina- en koriandersoorten op kleine percelen. De percelen omvatten 13 combinaties van twee soorten, vier mengsels van vier verschillende soorten, planten die afzonderlijk of in percelen met één soort groeiden, in bemeste of onbevruchte percelen. Het team herhaalde de experimenten gedurende drie opeenvolgende jaren, waarbij elk jaar gebruik werd gemaakt van zaden die waren verzameld van de percelen van het voorgaande jaar om de generatie-effecten van het kweken in verschillende systemen te beoordelen. In het derde jaar maten ze de eigenschappen en productiviteit van de planten.

Ze ontdekten dat planten die gedurende twee generaties in dezelfde omgeving met meerdere gewassen werden gekweekt, zich aanpasten om minder te concurreren en meer met elkaar samen te werken. Het opbrengstvoordeel van deze meersoortige gewassen ten opzichte van monocultuurgewassen werd echter alleen vergroot in bemeste percelen. Gedurende twee generaties werden planten die samen werden gekweekt in monoculturen of percelen met gemengde soorten groter. Ze produceerden ook "goedkopere" of dunnere bladeren, wat wijst op een groeistrategie die gepaard gaat met snelle biomassaproductie.

"Onze studie toont aan dat eenjarige gewassen zich snel aanpassen om meer coöperatief te zijn over slechts twee generaties, maar dit leidt niet tot grotere opbrengstvoordelen zonder kunstmest", zegt co-auteur Nadine Engbersen, die aan de studie werkte als een Ph.D. student aan het Instituut voor Landbouwwetenschappen aan de ETH Zürich, Zwitserland. "Onverwacht groeiden de planten allemaal om meer vergelijkbare eigenschappen te hebben in plaats van zich te specialiseren om een ​​unieke niche te vullen."

De auteurs suggereren dat het korte tijdsbestek van de studie - meer dan drie jaar - kan verklaren waarom er niet meer differentiatie plaatsvond. Het is onwaarschijnlijk dat er in die tijd veel genetische veranderingen zijn opgetreden. Er kan echter genetische selectie van bepaalde genotypen hebben plaatsgevonden voor die soorten met bestaande genotypische variatie. Bovendien kunnen epigenetische modificaties die genen in- of uitschakelen, enkele van de waargenomen plantaanpassingen verklaren. Microben of voedingsbronnen die via zaden van de ene plantgeneratie op de andere worden overgedragen, kunnen ook enkele van deze snelle aanpassingen verklaren.

Studies op langere termijn kunnen meer aanpassingen waarnemen die worden veroorzaakt door genetische mutaties of genetische recombinatie, de herschikking van planten-DNA-sequenties. De huidige resultaten suggereren dat selectief fokken kan leiden tot eigenschappen die de samenwerking en opbrengst optimaliseren in percelen met meerdere soorten.

"Onze bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de verschuiving naar meer gediversifieerde landbouw", concludeert senior auteur Christian Schöb, hoofd van de Agricultural Ecology Group, voorheen aan de ETH Zürich en nu aan de universiteit Rey Juan Carlos. "Ze suggereren dat het kweken van planten om te groeien in percelen met gemengde soorten de opbrengsten verder kan verbeteren en de behoefte aan kunstmest en andere schadelijke praktijken kan verminderen."

Het onderzoek is gepubliceerd in eLife . + Verder verkennen

Gemengde culturen voor een grotere opbrengst