Ceea ce s-a demonstrat este combinarea cerealelor cu o planta perena medicinala ca noua strategie de diversificare.
În secolul al XXI-lea, intensificarea agriculturii la nivel mondial s-a accelerat, pe măsură ce țările se străduiesc să răspundă cererii tot mai mari de alimente determinate de creșterea populației. Cu toate acestea, o astfel de intensificare duce adesea la probleme de mediu, inclusiv pierderea biodiversității, dezechilibre ale nutrienților din sol și degradarea solului.
Creșterea diversității plantelor este din ce în ce mai recunoscută ca o strategie viabilă pentru îmbunătățirea beneficiilor ecologice ale terenurilor agricole, consolidarea funcțiilor ecosistemelor, cum ar fi biodiversitatea, îmbunătățirea nutrienților din sol și a productivității.
Culturile intercalate și rotația culturilor sunt principalele metode care cresc diversificarea culturilor. Ambele îmbunătățesc utilizarea resurselor vegetale prin diferențierea și complementaritatea de nișă.
Culturile intercalate sporesc beneficiile unui agroecosistem prin interacțiuni și sinergii interspecifice. De exemplu, intercalarea lupinului alb (Lupinus albus L.) cu orz (Hordeum vulgare L.) crește nivelul de fier și mangan din sol prin interacțiunile rădăcinilor, în timp ce porumbul (Zea mays L.) intercalat cu lucernă (Medicago sativa L.) crește disponibilitatea fosforului prin secrețiile radiculare.
Iar rotația culturilor se concentrează pe optimizarea impactului rezidual al culturilor precedente asupra nutrienților din sol. Astfel, o combinație rezonabilă de specii de plante este o problemă cheie în diversificarea speciilor agricole.
Combinarea culturilor alimentare cu plante medicinale este o abordare promițătoare, având în vedere valoarea economică semnificativă și cererea de plante medicinale.
Este de remarcat faptul că plantele medicinale produc diferiți metaboliți secundari, cum ar fi fenolii, terpenoizii și compușii care conțin azot și sulf. La concentrații scăzute, acești compuși pot îmbunătăți ciclul nutrienților și creșterea plantelor și pot modifica echilibrul microorganismelor din sol în favoarea celor benefice.
Microorganismele din sol sunt critice pentru menținerea diferitelor funcții ale ecosistemelor agricole, în special în reglarea ciclului nutrienților din sol.
Agricultura diversificată poate modifica semnificativ compoziția și funcțiile comunităților microbiene din sol. De exemplu, în sistemele care combină trestia de zahăr (Saccharum officinarum) și soia (Glycine max), prevalența ciupercilor cu pereți groși și a ascomicetelor crește, ceea ce sporește descompunerea materiei organice din sol. În sistemele de cultură intercalată porumb-fasole, populația de bacterii oxidante de amoniac crește, ceea ce favorizează nitrificarea.
Scopul principal al agriculturii diversificate este de a înțelege cum creșterea speciilor de plante supraterane poate regla structurile și funcțiile microbiene subterane, poate influența dinamica nutrienților din sol și poate crea mecanisme de feedback care maximizează beneficiile ecosistemului.
În prezent, rămâne neclar modul în care plantele medicinale influențează funcțiile ciclului nutrienților în comunitățile microbiene din sol în timpul diversificării sau dacă trăsăturile lor perene pot fi exploatate pentru a extinde modelele de diversificare și a îmbunătăți beneficiile ecologice.
Prin urmare, o echipă de la Laboratorul de Stat Cheie pentru Conservarea și Utilizarea Solului, Institutul de Geografie și Agroecologie de Nord-Est, Academia Chineză de Științe, Universitatea Chineză de Științe, Universitatea Normală Changchun, Universitatea Jilin Agricolă și Universitatea Normală Anhui a investigat această problemă comparând patru sisteme agricole cu și fără includerea Atractylodes lancea, o plantă medicinală valoroasă.
Zona de studiu a fost situată în stația experimentală Changchun a Institutului de Geografie și Agroecologie de Nord-Est, Academia Chineză de Științe din Changchun, provincia Jilin, nord-estul Chinei.
Acest studiu a început în mai 2022 și s-a încheiat în octombrie 2023, pe doi ani. În cadrul experimentului, porumbul (Zea mays L.) și sorgul (Sorghum bicolor L.) au fost selectate ca principalele culturi alimentare cultivate în regiunea de nord-est, iar atractylodes (Atractylodes lancea Thunb.), o cultură economică rădăcină și tulpină folosită local ca plantă medicinală.
Experimentul a inclus patru sisteme de cultură: (1) un singur sistem de cultură (porumb continuu, MC); (2) sistem dublu de culturi intercalate (co-cultură de porumb și A. lancea, MA); (3) sistem dublu de rotație a culturilor (rotația de porumb și sorg, MS); și (4) un sistem de cultură triplă (culturi intercalate de porumb și A. lancea în 2022, rotație de porumb și sorg în 2023, MSA).
Cele patru sisteme de cultură de mai sus au inclus tratamente corespunzătoare, fiecare dintre ele repetate de 5 ori cu o zonă de izolare de 1 m între fiecare sistem pentru a preveni interferențele încrucișate.
Toate experimentele au folosit o configurație de plantare cu două rânduri cu o distanță între rânduri de 0,4 m pentru porumb/sorg, 0,15 m distanță între rânduri pentru porumb și 0,1 m distanță între rânduri pentru sorg și 1,6 m distanță între rânduri pentru toate culturile. Fâșiile de A. lancea au fost plasate între fâșii de porumb sau sorg, la 0,6 m de fâșiile culturilor alimentare, cu o distanță între rânduri de 0,4 m pentru A. lancea.
Fiecare parcelă experimentală a ocupat o suprafață de aproximativ 300 de metri pătrați. Având în vedere că A. lancea este o plantă perenă și pentru a evita perturbarea excesivă a solului care afectează rezultatele experimentale, toate tratamentele din anul următor au fost efectuate folosind metode de ne-ară. În 2023, au fost plantate culturi alimentare lângă locurile de plantare din 2022.
„Rezultatele arată că practicile de cultură diversificate cresc semnificativ diversitatea alfa a comunităților bacteriene din sol față de comunitățile fungice. NH 4 + și NO 3 − influențează în principal compoziția comunităților bacteriene din sol, cu o creștere vizibilă a abundenței relative de Acidobacteriota, Gemmatimonadota și Chloroflexi. 294,26%), N (206,57%, 294,26%) și P (112,02%, 225,84%) Evaluarea ponderării varianței inverse arată că, în comparație cu tratamentul cu MC, tratamentele cu MS (5,34) și MSA (8,15) pot spori semnificativ beneficiile ecologice ale culturii a solului. Acest studiu oferă noi perspective pentru plantarea diversificată, în special în ceea ce privește selecția speciilor și combinațiile practice în câmpurile agricole”, subliniază autorii studiului.
Organizarea unui experiment de teren și selectarea parametrilor experimentali. (a) În 2022 și 2023, condițiile de plantare a culturilor supraterane au fost clasificate după cum urmează: cultură intercalată de porumb (MC), porumb și A. lancea (MA), rotație de porumb și sorg (MS) și cultură intercalată de porumb și A. lancea în 2022 cu rotație de porumb și sorg (MSA 2023).
Punctele roșii indică locațiile de prelevare. (b) Au fost selectați indicatori relevanți pentru a evalua impactul diversificării plantelor medicinale și a culturilor alimentare asupra funcțiilor ciclului nutrienților din sol. Acestea includ diversitatea și compoziția comunității microbiene, care servesc ca indicatori ai biodiversității solului; proprietățile chimice ale solului, care reflectă conținutul de nutrienți al solului; abundența de gene funcționale legate de ciclul carbonului, azotului și fosforului, care indică capacitatea de ciclul nutrienților din sol; precum și randamentul culturilor și beneficiile economice ca indicatori ai productivității solului. Vezi mai jos autorii graficelor.
Acest studiu pune în lumină beneficiile sistemelor de cultură diversificate prin evaluarea stării nutrienților solului, a diversității și compoziției microbiene a solului, a abundenței genelor funcționale implicate în ciclul carbonului (C), azotului (N) și fosforului (P) și a productivității agricole generale, denumite în mod colectiv beneficii de mediu.
