Om de algehele effectiviteit van bodembedekkers te beoordelen en de gewassen te kiezen die de meeste ecosysteemdiensten bieden, landbouwwetenschappers moeten zowel rekening houden met de wortels van de planten als met de bovengrondse biomassa, volgens Penn State-onderzoekers die de kenmerken van bodembedekkerswortels testten in drie monoculturen en één mengsel.

"Bijna alles wat we weten over de groei van bodembedekkers is afkomstig van het meten van de bovengrondse delen en toch komen enkele van de voordelen die we van bodembedekkers willen halen uit de wortels, " zei onderzoeker Jason Kaye, hoogleraar bodembiogeochemie. "Deze studie laat ons zien dat wat we bovengronds zien soms, maar niet altijd, een weerspiegeling is van de voordelen onder de grond."

Bodembedekkers worden veel gebruikt om de hoeveelheid organische koolstof die wordt teruggevoerd naar de bodem te vergroten tussen marktgewassen zoals maïs, tarwe en soja, evenals om erosie te beperken en om stikstof aan de bodem te fixeren of toe te voegen. Het is bekend dat de wortels van bodembedekkers een essentiële rol spelen bij het verhogen van het organische koolstofgehalte in de bodem, Kaye merkte op, maar de wortelkenmerken die van invloed zijn op de koolstofniveaus variëren sterk tussen soorten bodembedekkers, en deze variatie moet nog worden gekarakteriseerd.

Onlangs, Kaye wees erop, mengsels van bodembedekkers zijn in populariteit toegenomen als een manier om de diversiteit van de voordelen van bodembedekkers te vergroten. Zijn onderzoeksgroep in het College of Agricultural Sciences voert sinds 2011 een continu experiment uit om de effectiviteit van verschillende mengsels van bodembedekkers te evalueren.

In de laatste studie, uitgevoerd bij het Russell E. Larsen Agricultural Research Center van Penn State in Rock Springs, onlangs gepubliceerd in Hernieuwbare landbouw en voedselsystemen , onderzoekers evalueerden dekgewassen behandelingen, waaronder monoculturen van triticale, canola en karmozijnrode klaver, evenals een mengsel van vijf soorten dat wordt gedomineerd door die drie soorten.

Ze testten de hoeveelheid, kwaliteit en ruimtelijke verspreiding van die dekwortels om meer te weten te komen over de variatie in wortelkenmerken tussen soorten, en hoe die variatie het ontwerp van het mengsel beïnvloedt. Ze namen wortelkernen van in-rij en tussen-rij locaties tot een diepte van ongeveer 16 inch in zowel herfst als lente van bodembedekkers geplant na wintertarwe.

Onderzoekers beoordeelden ook de cumulatieve koolstofinput voor de hele rotatie om de koolstofbijdragen van bodembedekkers en cash crops te bepalen. Ze maten de verticale en horizontale verdeling van wortelbiomassa, de verhouding tussen wortelbiomassa en bovengrondse biomassa - bekend als de wortel-tot-scheutverhouding - en relateerde die aan de hoeveelheid stikstof in de planten om te bepalen hoe deze parameters verschilden tussen dekgewassen.

Dekgewassenmengsels verhoogden de totale koolstofinput in de bodem omdat ze tegelijkertijd een hoge input van wortels en scheuten hadden en ze bevorderden een hogere koolstofinput van residuen van maïsgewassen, legde Kay uit.

"De maïsoogst was productiever door de mengsels te volgen dan door grassen te volgen, en hoewel we veel van die productiviteit oogsten, sommigen blijven achter in residu's, " zei hij. "Ik denk dat dit echt interessant is omdat het laat zien dat het effect van bodembedekkers op de koolstof in de bodem niet alleen gerelateerd is aan hun eigen wortels en scheuten, maar ook hoe ze de groei van de marktgewassen beïnvloeden."

De studie bracht verschillen in worteleigenschappen aan het licht tussen de drie belangrijke winterbedekkende gewassen, koolzaad, karmozijnrode klaver en triticale, hoofdonderzoeker Joseph Amsili wees erop. Het onderzoek bracht verschillende belangrijke wortelkenmerken aan het licht, hij voegde toe, including the high root-to-shoot ratio and large production of between-row roots for triticale, which is a hybrid of winter wheat and cereal rye.

"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. Vooruit gaan, he expects to find cover crops and design cover crop mixtures that deliver unexpected ecosystem benefits and added boosts to cash crops that follow.

"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."