میکروها با چرخش مواد مغذی و شکستن بقایای گیاهی به مواد آلی خاک، کیفیت خاک را بهبود می بخشند. در تلاش برای شناسایی الگوهای ثابت در یک منطقه جغرافیایی بزرگ، محققان دانشگاه ایلینویز متاآنالیز 62 مطالعه را انجام دادند که تأثیر خاکورزی بر میکروب‌های خاک را بررسی می‌کرد. سیستم های بدون خاک ورزی زیست توده میکروبی خاک و فعالیت آنزیمی بیشتری داشتند. سیستم‌های خاکورزی که از گاوآهن اسکنه‌ای استفاده می‌کردند، از نظر زیست توده میکروبی، معادل سیستم‌های بدون خاکورزی بودند.
در چندین دهه گذشته، کشاورزان گاوآهن های خود را به نفع روشی به نام کشاورزی بدون خاک ورزی رها کرده اند.امروزه، حدود یک سوم کشاورزان ایالات متحده دیگر مزارع خود را زراعت نمی کنند، و تعداد بیشتری از آنها خاک ورزی حفاظتی را انجام می دهند - با استفاده از تجهیزاتی که فقط خاک را تا حدی به هم می زند. خاک ورزی بدون خاکورزی و تا حدی حفاظتی با حفظ ساختار و رطوبت خاک، افزایش مواد آلی خاک و ایجاد زیستگاه برای میکروب های خاک، کیفیت خاک را حفظ یا بهبود می بخشد.
این میکروب ها هستند که بیشترین اهمیت را دارند.
"میکروب های خاک اسب های کار خاک هستند. آنها بقایای محصولات را تجزیه می کنند و نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سایر مواد مغذی را به خاک باز می گردانند تا در دسترس گیاه باشند. ما میکروبی سالم و متنوع می خواهیم. استیسی زوبر، دانشجوی دکترای دانشگاه ایلینویز، می‌گوید تا این فرآیندها بتوانند اتفاق بیفتند و خاک ما را بهبود بخشند.
تا کنون، بیشتر مطالعات مربوط به شدت خاکورزی و فعالیت میکروبی در مقیاس مزارع فردی انجام شده است. بسیاری از این مطالعات، میکروب‌های بیشتری را در خاک با مدیریت بدون خاکورزی پیدا می‌کنند، اما میزان این نتیجه از مزرعه‌ای به مزرعه دیگر بسیار متفاوت است.به این دلیل که هر مزرعه تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف، شیوه های زراعی و نوع خاک قرار می گیرد. در جایی که بدون خاکورزی با خاکورزی مقایسه می شود، نوع تجهیزات و عمق خاک ورزی نیز متفاوت است.
Zuber می خواست سردرگمی را کاهش دهد تا یک "سیگنال" واقعی از تأثیر خاکورزی بر میکروب های خاک را تشخیص دهد. برای انجام این کار، او داده های 62 مطالعه از سراسر جهان را گردآوری و تجزیه و تحلیل کرد.
"زوبر خاطرنشان می کند: "وقتی در حال انجام آزمایش های میدانی فردی هستید - حتی اگر چندین آزمایش در یک منطقه داشته باشید - هنوز روی یک منطقه متمرکز هستید." "گاهی اوقات دیدن تصویر بزرگ دشوار است زیرا تنوع بسیار زیادی وجود دارد. متاآنالیز به ما این امکان را داد که به مطالعات میدانی مختلف از سراسر جهان برای تعیین تأثیر کلی نگاه کنیم. این فرآیند به ما امکان می دهد تا آن تصویر بزرگ را ببینیم."
Zuber معیارهای زیست توده میکروبی و فعالیت متابولیکی را در سیستم‌های بدون خاکورزی و خاکورزی مقایسه کرد. برای سیستم‌های خاکورزی، او دسته‌هایی را شامل می‌شد که نوع تجهیزات خاکورزی و عمق خاکورزی را در نظر می‌گرفت.او همچنین نرخ کود نیتروژن، میانگین دما و بارندگی، وجود یا عدم حضور گیاهان پوششی و سایر متغیرها را در نظر گرفت.
هنگامی که داده‌های همه 62 مطالعه با هم تجزیه و تحلیل شدند، مشخص شد که زیست توده میکروبی و فعالیت آنزیمی در سیستم‌های بدون خاکورزی بیشتر از سیستم‌های کشت‌ورزی بود. در سیستم های خاکورزی، نوع تجهیزات خاکورزی اهمیت داشت. بر خلاف سایر تجهیزات خاکورزی، مانند گاوآهن های قالبی یا گاوآهن های دیسکی، استفاده از گاوآهن های اسکنه ای با بیوماس میکروبی بیشتر همراه بود. گاوآهن های اسکنه ای، که از نظر تئوری منجر به حداقل اختلال در خاک می شود، معمولاً به عنوان بخشی از یک سیستم خاکورزی حفاظتی استفاده می شود.
اما استفاده تجربی از گاوآهن اسکنه، همانطور که در مطالعاتی که زوبر تجزیه و تحلیل کرد، ممکن است با نحوه استفاده از آنها در دنیای واقعی متفاوت باشد.
"کشورکاری ساده به نظر می رسد: خاک را می شکنید یا نمی کنید. وقتی شروع به نگاه کردن به ادوات خاکورزی می کنید، همه چیز پیچیده می شود، زیرا هیچ تعریف روشن و استفاده مشترکی برای آنها وجود ندارد.شما می توانید دو وسیله به نام گاوآهن اسکنه ای داشته باشید، اما آنها می توانند خاک را کاملاً متفاوت کار کنند. به عنوان مثال، اگر آنها در یک پاس از زمین عبور کنند، مزاحمت زیادی ایجاد نمی کند. زوبر توضیح می‌دهد، اما اگر آنها دو یا سه پاس بدهند، بسیار مخرب‌تر می‌شود.
این مطالعه نشان می دهد که از آنجایی که زیست توده میکروبی خاک و فعالیت آنزیمی می تواند به عنوان نماینده کیفیت خاک باشد، کشاورزان باید حرکت به سمت سیستم های خاکورزی بدون خاکورزی یا حفاظتی را در نظر بگیرند.
Zuber می گوید، "کمک به عملکرد بهتر خاک به رشد بهتر محصولات شما کمک می کند و همچنین می تواند خاک با کیفیت بالا را برای اهداف پایدار حفظ کند. در ایلینوی، ما خاک بسیار خوبی داریم؛ این بزرگترین منبع ما است. کشاورزان می توانند به محافظت از آن کمک کنند. با اطمینان از سالم بودن جامعه میکروبی."
مقاله "رویکرد متاآنالیز برای ارزیابی اثر خاکورزی بر زیست توده میکروبی و فعالیت های آنزیمی" در Soil Biology & Biochemistry منتشر شده است.
