Umbrohud mängivad põllumajanduses kahetist rolli. Ühelt poolt konkureerivad nad kultuurtaimedega, võisteldes vee, toitainete ja valguse pärast, mis võib vähendada põllukultuuride saagikust. Teisalt on umbrohtudel oluline roll põllukoosluse elurikkuse suurendamisel, pakkudes toitu ja elupaika putukatele, lindudele ja teistele organismidele, kellest osad söövad ka taimekahjureid. Eriti oluline on leida tasakaal umbrohtude ohjamise ja elurikkuse toetamise vahel mahepõllumajanduses, kus keemilisi taimekaitsevahendeid kasutada ei tohi.

Helena Madsen uuris just neid seoseid Tartu lähedal asuvatel Eesti Maaülikooli katsepõldudel. Aastal 2008 alanud katses võrreldi viieväljalist külvikorda – oder ristiku allakülviga, ristik, talinisu, hernes ja kartul – viies erinevas viljelussüsteemis. Neist kaks olid tavaviljelussüsteemid, kus teadlased kasutasid umbrohtude tõrjeks herbitsiide, ning kolm mahesüsteemid. Kolmest mahesüsteemist üks toimis kontrollina, kus järgiti vaid külvikorda. Teises kasutasid teadlased talviseid vahekultuure ning kolmandas lisaks vahekultuuridele ka kompostitud sõnnikut

Täpsemalt külvasid Maaülikooli teadlased talviste vahekultuuridena talirukist, talirapsi, (mis katseperioodi jooksul asendati talirüpsiga), raiheina ning ka talirukki ja talirapsi segu.

Ühe keskse tulemusena leidis kinnitust, et umbrohtude esinemine ja nende liigiline koosseis sõltusid nii viljelussüsteemist kui ka kasvatatavast kultuurist. Esimese viieaastase perioodi ehk rotatsiooni järel selgus, et kuigi maheviljeluses jäi umbrohuseemnete arvukus mullas tavaviljelusega samale tasemele, oli umbrohuliikide mitmekesisus mahepõldudel suurem.

Teise rotatsiooni lõpuks suurenes umbrohtude maapealse osa biomass ja esinemissagedus kõigis süsteemides. Samas oli kasv selgelt suurem just mahesüsteemides. Samuti kasvas mahepõldudel kõige rohkem umbrohtude liigiline mitmekesisus. Eriti hästi oli näha seda süsteemis, kus külvati talviseid vahekultuure. Madsen järeldas sellest, et mahedad viljelusvõtted, eriti vahekultuuride kasutamine, aitavad seeläbi põllumajandusmaastikul kaasa elurikkuse suurenemisele.

Kõige tõhusamaks umbrohtude allasurujaks osutus talirukis, mis vähendas nii umbrohtude biomassi kui katihedust paremini kui teised katses olnud vahekultuurid. Seevastu raihein andis vähe biomassi ega suutnud seetõttu umbrohtusid tõhusalt pärssida, mistõttu see asendati katse käigus seguga. Samuti jäi tagasihoidlikuks talirapsi mõju.

Uurimusest selgus lisaks, et kõige umbrohurikkam kultuur oli kõigis süsteemides hernes, samas kui odras oli umbrohtude biomass kõige väiksem.

Peale selle nähtus doktoritööst, et talvised vahekultuurid parandavad mulla omadusi. Nende kasvatamine ja hiljem mulda kündmine rikastas mulda orgaanilise ainega, mis omakorda parandas mulla struktuuri, veehoidmisvõimet ja elustiku aktiivsust. Nõnda suurendasid vahekultuurid järgnevate kultuuride saagikust.

Näiteks mahesüsteemis, kus kasutati nii vahekultuure kui ka kompostsõnnikut, oli odra ja talinisu saak kahe aasta keskmisena suurim. Herne- ja kartulisaak oli kõrgeim süsteemis, kus kasutati ainult vahekultuure. Seega näitas doktoritöö, et läbimõeldud mahedad viljelusvõtted võivad aidata saavutada stabiilsemaid saake ka ilma sünteetiliste väetiste ja pestitsiidideta.

Kokkuvõtlikult viitab Helena Madseni doktoritöö, et kuigi maheviljeluses on umbrohtude biomass suurem, ei pruugi see tähendada kontrollimatut umbrohtude levikut seemnete näol. Talviste vahekultuuride ja orgaaniliste väetiste kasutamine aitas umbrohtude seemnepanka reguleerida, suurendades samal ajal liikide mitmekesisust ja parandades mulla tervist pikemas plaanis.

Tutvu doktoritööga Maaülikooli digikogus, Madsenit juhendas EMÜ kaasprofessor Liina Talgre ja emeriitprofessor Anne Luik. Oponendiks oli professor Kęstutis Romaneckas Vytautas Magnuse Ülikoolist Leedus.