Chongzhe Zhang: Wykorzystanie cech funkcjonalnych roślin okrywowych do koordynowania wydajności upraw i zdrowia gleby

Zakwalifikowany do nagrody Southwood Prize 2022

W tym wpisie na blogu Chongzhe Zhang opowiada nam o badaniach swoich i współpracowników obejmujących eksperyment polowy oparty na cechach, w którym mierzono rośliny okrywowe w celu oceny stanu gleby, wydajności upraw i zrównoważonego rozwoju ekosystemu rolniczego.

Ekologia oparta na cechach

Wielkie wyzwanie, jakim jest wyżywienie rosnącej populacji przy jednoczesnym zachowaniu różnorodności biologicznej i zrównoważonego rozwoju ekosystemów, jest zniechęcającym zadaniem dla ludzkości. Aby osiągnąć korzystną sytuację dla wydajności upraw i zdrowia gleby, musimy przyjąć strategie ekologiczne oparte na spostrzeżeniach z systemów naturalnych.

Ekologia oparta na cechach, w szczególności ta oparta na spektrum ekonomicznym roślin, poczyniła już znaczne postępy w podejmowaniu wyzwań ekologicznych. Spektrum ekonomiczne roślin jest jedną z najbardziej fundamentalnych zasad ekologicznych wywodzących się z makroekologii, wskazującą, że rośliny wykazują współzmienność między różnymi cechami, handlując między pozyskiwaniem zasobów a ich ochroną.

Brassica chinensis L © Wenfeng Xue

Cechy te określają, w jaki sposób gatunki roślin reagują na swoje środowisko i wpływają na funkcje ekosystemu. Zasady zaczerpnięte z naturalnych ekosystemów mogą zapewnić mechanistyczny wgląd w rozwój zrównoważonego rolnictwa i pomóc rolnikom w wyszukiwaniu i wykorzystywaniu odpowiednich cech roślin do sterowania funkcjami agroekologicznymi.

Badanie

W związku z tym stosowanie różnorodnych roślin okrywowych, które mają bogate zasoby i dużą różnorodność cech funkcjonalnych, może przyczynić się do wielu korzyści, w tym promowania dostępności zasobów glebowych i plonów, a także zdrowia gleby. Jednak obecnie brakuje nam modelu koncepcyjnego, który integruje strategie ekologiczne upraw okrywowych i cechy funkcjonalne, aby pogodzić produktywność upraw i zdrowie gleby.

Zdjęcie wykonane podczas prac terenowych © Jingrong Xue

W naszym ostatnim badaniu ja i moi koledzy przeprowadziliśmy eksperyment polowy oparty na cechach. Wybraliśmy 16 roślin okrywowych o różnych cechach liści i korzeni i podzieliliśmy je na dwie strategie ekologiczne w oparciu o spektrum roślin akwizycyjno-konserwatywnych. Następnie zmierzyliśmy właściwości fizyko-chemiczne gleby i aktywność społeczności drobnoustrojów wraz z dwiema kluczowymi funkcjami niezbędnymi dla zrównoważonego rozwoju ekosystemu rolniczego: analizą sieci pokarmowej nicieni glebowych (popularny wskaźnik zdrowia gleby) i plonem kukurydzy.

16 badanych roślin okrywowych © Wenfeng Xue

Wnioski

Ostatecznie nasze badanie potwierdza, że rośliny okrywowe o różnych strategiach ekologicznych mogą mieć różny wpływ na funkcje ekosystemu. Nabywające rośliny okrywowe zwiększały produktywność upraw i obieg składników odżywczych, podczas gdy konserwatywne promowały zdrowie gleby i złożoność sieci pokarmowej. Nasze odkrycia wskazują, że rolnicy i decydenci mogą dokonywać wyborów opartych na cechach przy wyborze upraw okrywowych, które najlepiej zaspokajają lokalne potrzeby. Ponadto oczekuje się, że mieszanki roślin okrywowych integrujące cechy uzupełniające osiągną sytuację korzystną dla wszystkich, która zrównoważy produktywność upraw i zdrowie gleby.

Uprawy podczas prac polowych © Wenfeng Xue

Opierając się na tych interesujących wynikach, moi koledzy i ja przeprowadziliśmy nowy eksperyment w celu zbadania wpływu mieszanek roślin okrywowych na wielofunkcyjność ekosystemu poprzez rozszerzenie wielowymiarowej różnorodności cech na poziomie społeczności roślin.

W oparciu o nasze odkrycia wzywamy do opracowania ekologii opartej na cechach dla roślin okrywowych i organizmów glebowych na całym świecie, aby lepiej zrozumieć funkcjonalne atrybuty roślin i organizmów glebowych oraz przewidzieć różnorodność biologiczną i funkcje ekosystemów związane z agroekosystemami.

Zdjęcie wykonane podczas prac terenowych © Jingrong Xue

O autorze

Kocham przyrodę, a moim celem jest bycie ekologiem badającym, w jaki sposób organizmy wchodzą w interakcje z otoczeniem i projektującym strategie zarządzania w celu ochrony i odbudowy naszej planety. Po raz pierwszy zetknąłem się z ekologią stosowaną jako student pierwszego roku na Uniwersytecie Rolniczym Shandong w Chinach, gdzie pięć lat temu uzyskałem tytuł licencjata.

Autor, Chongzhe Zhang © Chongzhe Zhang

Z entuzjazmem kontynuowałem studia magisterskie i doktoranckie pod kierunkiem profesora Manqiang Liu na Uniwersytecie Rolniczym w Nanjing. Moja praca magisterska koncentrowała się na związkach między cechami korzeni roślin, siecią pokarmową gleby i funkcjami ekosystemu w odpowiedzi na globalne zmiany. Moje badania doktoranckie rozszerzyły skalę czasową i przestrzenną, a także wykorzystały wiele wymiarów cech, aby dalej badać relacje między cechami roślin i sieciami pokarmowymi gleby oraz ich wkład w wielofunkcyjność i zrównoważony rozwój ekosystemów.

Obecnie jestem stypendystą w laboratorium Iana J. Wrighta na Uniwersytecie Western Sydney, którego celem jest lepsze zrozumienie związków między bioróżnorodnością nadziemną i podziemną a ich strategiami ekologicznymi.

Przeczytaj cały artykuł "Wykorzystanie cech funkcjonalnych roślin okrywowych do koordynowania wydajności upraw i zdrowia gleby" w Journal of Applied Ecology.

Znajdź innych początkujących naukowców i ich artykuły, które znalazły się na krótkiej liście do nagrody Southwood Prize 2022 tutaj!

Udostępnij to:

• Twitter
• Facebook
• LinkedIn

Lubię to:

Like Loading...

Powiązane