การศึกษาการเรียนรู้ของเครื่องระบุเวลาและอุณหภูมิเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการปล่อยไนโตรเจนในระบบครอบตัด-

นักวิจัยวิเคราะห์การทดลองหมุนเวียนข้าวสาลี-ถั่วเหลือง-ข้าวโพดอายุ 30- ปีในรัฐมิชิแกนพบว่าช่วงเวลาของการยุติการปลูกพืชคลุมดินและอุณหภูมิอากาศเป็นตัวพยากรณ์ที่แข็งแกร่งที่สุดถึงความพร้อมใช้ของไนโตรเจนในดินในระบบนิเวศเกษตรแบบปลูกพืชคลุมดิน ทำให้ผู้ปลูกได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ในการจัดการการปล่อยไนโตรเจนสำหรับการผลิตข้าวโพด

การศึกษาที่ดำเนินการที่ไซต์วิจัยระบบนิเวศระยะยาว-ของสถานีชีววิทยา Kellogg ได้ใช้แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องจักรในป่าไม้แบบสุ่มเพื่อตรวจสอบพลวัตของการเกิดแร่ไนโตรเจนในระบบ-อินพุตที่ลดลงและระบบการปลูกพืชอินทรีย์ระหว่างปี 1990 ถึง 2020 นักวิจัยพบว่าไนโตรเจนอนินทรีย์ในดิน โดยเฉพาะไนเตรต (NO3−-N) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากที่พืชตระกูลถั่วคลุมถึงการยุติการปลูกพืช และโดยทั่วไปจะถึงจุดสูงสุดประมาณ 50 วันต่อมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยรายวันสูงกว่า 12 องศา .

การวิจัยมุ่งเน้นไปที่พืชคลุมต้นโคลเวอร์แดงที่ใช้ในระบบการผลิตข้าวโพด และตรวจสอบว่าสภาพอากาศ ครอบคลุมมวลชีวภาพของพืช ความชื้นในดิน และแนวทางการจัดการมีอิทธิพลต่อการปล่อยไนโตรเจนอย่างไร จากการค้นพบพบว่า วันหลังจากการยุติการปลูกพืชคลุมดินเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อความพร้อมของทั้งไนเตรตและแอมโมเนียมอย่างสม่ำเสมอ ในขณะที่อุณหภูมิมีความสำคัญเป็นอันดับสองในแบบจำลองส่วนใหญ่ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการปล่อยไนโตรเจนนั้นเกิดจากปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยเหล่านี้มากกว่าตัวแปรเดี่ยวเพียงอย่างเดียว

นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้สามารถช่วยให้เกษตรกรประสานการปล่อยไนโตรเจนจากพืชคลุมดินกับความต้องการพืชได้ดีขึ้น ซึ่งอาจลดการพึ่งพาปุ๋ยสังเคราะห์ และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การชะล้างไนเตรตและการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ การศึกษายังพบว่าความเข้มข้นของไนเตรตในดินโดยทั่วไปจะถึงจุดสูงสุดในช่วงการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของข้าวโพด ก่อนที่จะลดลงเมื่อพืชดูดซับไนโตรเจน

แบบจำลองแมชชีนเลิร์นนิงอธิบายความแปรผันของระดับไนเตรตในดินประมาณ 35% ตลอดฤดูกาลปลูกอิสระ ในขณะที่ความแม่นยำในการคาดการณ์ระดับแอมโมเนียมต่ำกว่า แม้จะมีความแตกต่างในด้านประสิทธิภาพการผลิตระหว่าง-อินพุตและระบบอินทรีย์ที่ลดลง ทั้งสองระบบแสดงพลวัตของไนโตรเจนตามฤดูกาลที่คล้ายคลึงกัน โดยแนะนำว่าอุณหภูมิและเวลามีบทบาทสำคัญในการทำให้เป็นแร่ไนโตรเจนโดยไม่คำนึงถึงวิธีการจัดการ

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าชีวมวลของพืชคลุมดินมีอิทธิพลต่อความพร้อมใช้ของไนโตรเจนน้อยกว่าที่คาดไว้ ซึ่งอาจเป็นเพราะระดับชีวมวลแตกต่างกันค่อนข้างน้อยในแต่ละปีเมื่อเทียบกับสภาพอากาศ พวกเขาเสริมว่างานในอนาคตที่รวมข้อมูลเชิงประจักษ์เข้ากับแบบจำลองตามกระบวนการ-สามารถปรับปรุงการคาดการณ์ในดินและสภาพอากาศที่แตกต่างกันได้

การศึกษานี้นำโดย Rabin KC พร้อมด้วย-ผู้เขียนร่วม G. Philip Robertson และ Sieglinde Snapp ทุนสนับสนุนมาจากโครงการวิจัยระบบนิเวศระยะยาว-ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการวิจัยระบบนิเวศเกษตรระยะยาวของ USDA- และ AgBioResearch ของมหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกน