Auf der Meadow View Farm in Kutztown, PA, fürchten James Weaver und sein Sohn Harold Weaver, die (mehr als) 20 Meilen schwarzen Plastiks, die sie jedes Jahr verwenden, zu säubern. Wenn sie den gesamten Kunststoff unter ihren Paprikaschoten, Tomaten, Auberginen und Kürbissen gereinigt haben, haben sie Kopfschmerzen, wenn sie den Kunststoff entsorgen. Die Entsorgung von schwarzem Kunststoff ist eine teure Herausforderung Abhängig von Ihrem Standort und davon, ob Sie recyceln, deponieren oder verbrennen. Darüber hinaus merkt Harold an, dass es zu dem Zeitpunkt, an dem es aufgeräumt wird, immer zu spät ist, um eine Deckfrucht zu erhalten. Diese Frustrationen motivierten die Weber und andere Gemüsebauern und Forscher bei Rodale Institute mit gerollten und gekräuselten Deckfruchtmulchen zu experimentieren, um ihre Abhängigkeit von schwarzem Kunststoff zu verringern.

Mulchen

Bio-Deckfrucht-Mulchen. Seit mehr als einem Jahrzehnt arbeiten Forscher an Rodale Institute (RI) haben mit anderen Mitarbeitern von Penn State und dem USDA-Labor für nachhaltige Landwirtschaftssysteme in Beltsville, MD, zusammengearbeitet, um ein System zur biologischen Erzeugung von Getreide aus Mais und Sojabohnen ohne Bodenbearbeitung im Frühjahr zu entwickeln. Die Forscher haben sich zunächst auf einige jährliche Winter konzentriert Deckfrüchtewie Getreide-Roggen und Haarwicke, die getötet werden können, wenn sie im Frühjahr blühen. Sie wurden jedoch schnell frustriert darüber, wie schnell Unkraut die gemähten oder gehackten Rückstände durchbrach, und arbeiteten daran, die zu entwickeln Rollencrimper. Die Walzencrimper beendet die Deckfrüchte nicht nur durch Abflachen und Zerkleinern, sondern belässt sie auch in einer intakten Matte, die Unkraut während der gesamten Saison besser unterdrücken kann.

Deckfruchtmulchen für die Gemüseproduktion. John Teasdale und Aref Abdul-Baki, USDA-Forscher in Beltsville, Maryland, leisteten Pionierarbeit bei der Entwicklung eines Mulchsystems für Deckfrüchte für Tomaten und anderes Gemüse unter Verwendung von mit Schlegel gemähten Deckfrüchten. Sie fanden heraus, dass gemähte Deckfruchtmulche (Haarwicke oder Deckkombinationen) ausreichend Stickstoff lieferten, Krankheiten unterdrückten und im Allgemeinen gesündere, länger lebende Pflanzen unterstützten. Unkraut blieb jedoch weiterhin eine Herausforderung. Während der gemähte Deckfruchtmulch eine gute frühe Unkrautbekämpfung bot und Teasdale und Abdul-Baki in der Lage waren, die Menge des verwendeten Herbizids stark zu reduzieren, stellten sie dennoch fest, dass das gemähte Mulchsystem häufig Herbizide erforderte, um später in der Saison eine angemessene Unkrautbekämpfung zu erreichen . Ihre Arbeit, Ergebnisse und Empfehlungen sind im Farmers 'Bulletin gut zusammengefasst. Andere Forscher haben auch Direktsaat-Tomatenproduktionssysteme untersucht, die Deckfrüchte durch Unterschneidung beenden.

Ein Bio-Deckfrucht-Mulchsystem für Gemüse. Im Jahr 2009 versuchten RI-Forscher, das aus dem Walz- / Crimpsystem für Getreidekulturen gewonnene Wissen mit dem Wissen aus der ARS-Gemüseforschung zu kombinieren, um ein Bio-Deckfrucht-Mulchsystem für Gemüse zu entwickeln. Die Forscher wählten 3 Deckfruchtoptionen aus: Getreide-Roggen wegen seiner überlegenen Unkrautbekämpfungskapazität, Haarwicke wegen seiner überlegenen Stickstofffixierungskapazität und eine Mischung aus Wicke und Roggen, um einen Mulch herzustellen, der sowohl eine ausreichende Stickstoff- als auch Unkrautunterdrückung bietet. Die Forscher entschieden sich für die höheren Aussaatraten bei der ökologischen Direktsaat und die früheren Pflanztermine (8 Wochen vor dem ersten Frost), die für Deckfrüchte für Gemüsemulche empfohlen wurden, und hofften, dicke, dichte Deckfruchtbestände anzubauen, die das jährliche Unkraut im Sommer verhinderten Keimung im Frühjahr und ausreichende Bodenbedeckung, um sie im Sommer weiter zu unterdrücken. Um die Persistenz des Deckfruchtmulchs zu maximieren, entschieden sich die RI-Forscher auch dafür, das Rollen und Crimpen der Deckfrucht mit der von den USDA-Forschern verwendeten Mähmethode zu vergleichen.

Traktor drückt Rollencrimper

Behandlungen in der Studie. Da die Kombinationen von Deckfrüchten, Pflanzterminen, Methoden zur Beendigung von Deckfrüchten und Pflanzen praktisch unbegrenzt sind, entschieden sich die Forscher für ein Systemexperiment, um einige praktische Systeme zu vergleichen, mit denen Gemüsebauern Tomaten produzieren könnten:

• Getreide-Roggen-Mulch, der durch Walzen / Crimpen oder durch Schlegelmähen beendet wird,
• haariger Wickenmulch, der durch Rollen / Crimpen oder durch Schlegelmähen beendet wird,
• Roggen-Wicken-Mischmulch, der durch Walzen / Crimpen oder Schlegelmähen beendet wird, und
• normaler schwarzer Plastikmulch über eingepflügtem Roggen, Wicke oder Roggenwicke.

Systemleistung

Die Forscher haben gemessen, wie gut jedes System in Bezug auf Fruchtbarkeit, Unkrautbekämpfung und Ertrag funktioniert. Das erste Forschungsjahr zeigte, dass der gemähte Wicken-Roggen-Mischmulch die höchsten Erträge, die größte Unkrautunterdrückung und genau die richtige Menge Stickstoff für die Tomatenproduktion lieferte. Die Forscher befinden sich derzeit mitten in einem zweiten Jahr wiederholter Feldversuche, um den Datensatz zu erweitern und die Gültigkeit der Ergebnisse in einer anderen Vegetationsperiode zu testen.

Stickstofffruchtbarkeit

Zu wissen, wie viel Stickstoff eine Deckfrucht für die nachfolgende Ernte liefert, hängt nicht nur von der Gesamtmenge an Stickstoff in der Deckfrucht ab, sondern auch vom Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C: N) in der Deckfrucht. Je niedriger das C: N-Verhältnis der Deckfrucht ist, desto mehr Stickstoff steht der Ernte zur Verfügung. Das Einpflügen der Deckfrucht erhöht auch die Verfügbarkeit ihres Stickstoffs, während der Deckfruchtrückstand auf der Oberfläche verbleibt, da Mulch die Menge an Deckfruchtstickstoff verringert, die der nachfolgenden Ernte zur Verfügung steht.

Stickstoff aus der Haarwicke. Haarwicke ist eine großartige Stickstoffquelle. Als stickstofffixierende Hülsenfrucht hat die Haarwicke eine höhere Stickstoffdichte in ihrem Gewebe (in dieser Studie etwa 4.5% Stickstoff) als andere Deckfrüchten. Haarige Wicke kann auch eine enorme Menge an Deckung produzieren, normalerweise zwischen 4000 und 8000 lbs / acre bis Anfang Juni. Im Jahr 2010 wuchs die haarige Wicke ziemlich schlecht - nur 3000 bis 4400 Pfund / Morgen, aber sie enthielt immer noch etwa 150 bis 200 Pfund Stickstoff. Der Stickstoff in Deckfrüchten mit C: N-Verhältnissen von 20: 1 oder weniger ist hoch verfügbar; Mikroben stellen der Ernte während einer Sommerwachstumszeit 50% oder mehr des Stickstoffs zur Verfügung. In Bezug auf Wicke mit einem sehr niedrigen C: N-Verhältnis von nur 9: 1 oder 10: 1 standen den nachfolgenden Tomaten (sowohl in Wickenmulch als auch in Plastikmulch) wahrscheinlich etwa 75 Pfund Stickstoff zur Verfügung, weit mehr als die Tomatenbedarf von ca. 50 lb / acre Stickstoff.

Schließlich nehmen das Wachstum der Haarwicke und der Stickstoffgehalt im späten Frühjahr rasch zu. Im Jahr 2010 nahm die Größe der Haarwicke in den 40 Tagen zwischen dem 300. Mai und dem 13. Juni um 20 bis 2% zu, was einer Stickstoffzunahme von etwa 50 lbs / acre entspricht. Dieser Anstieg des Gesamtstickstoffs (200 lbs gegenüber 140 lbs) machte die verringerte Verfügbarkeit (33-40% gegenüber 50% oder 75-80 lbs verfügbar gegenüber 70 lbs verfügbar) mehr als wett, die durch das Belassen der Wicke auf dem Wasser verursacht wurde Oberfläche als Mulch.

Direktsaat Mais
Bio-Mais wächst durch eine Matte aus Wicken-Deckfrüchten, die mit der Walzencrimper beendet wurde

Stickstoff aus Getreide-Roggen. Getreide-Roggen enthält nur etwas mehr als 1% Stickstoff und hat ein hohes C: N-Verhältnis von 40: 1 oder 45: 1, was ihn zu einer relativ schlechten Quelle für die Stickstofffruchtbarkeit macht. Es ist ein produktiver Produzent von Biomasse, der 9,000 bis 11,000 Pfund Mulch pro Morgen liefert. Obwohl der Stickstoff in Getreide-Roggen nicht sehr konzentriert ist, enthält Roggenmulch immer noch 100-125 Pfund Stickstoff pro Morgen. Etwa ein Viertel dieses Stickstoffs oder 20 bis 30 Pfund pro Morgen stand wahrscheinlich den nachfolgenden Tomaten zur Verfügung, um etwa die Hälfte ihres Stickstoffbedarfs zu decken. Getreide-Roggen ist bis Mitte Mai reif, sodass keine zusätzliche Biomasse oder Stickstoff gewonnen wird, wenn bis Juni gewartet wird, um ihn zu rollen.

Stickstoff aus der Wicken / Roggen-Mischung. Der Unterschied zwischen der Mischung Mitte Mai und der Mischung Mitte Juni war enorm. Mitte Mai bestand die Mischung noch hauptsächlich aus Roggen - nur 7% Wicke und 93% Roggen. Bis Mitte Mai hatte die Wicke den Roggen jedoch weitgehend überholt, und die Mischung bestand zu etwa 30% aus Wicke und zu 70% aus Roggen. Es ist nicht überraschend, dass der Mulch aus Wicken- und Roggenmischung ein mittleres C: N-Verhältnis von etwa 23: 1 aufwies. Nur 1/3 bis ¼ des Stickstoffs in Deckkulturen mit etwas höheren C: N-Verhältnissen (zwischen 20: 1 und 40: 1) stehen den Kulturen der Saison zur Verfügung. als solches ergab diese Roggen-Wicken-Mischung wahrscheinlich etwa 50-60 Pfund Stickstoff pro Morgen, wahrscheinlich eine ausreichende Versorgung für Tomaten. Da jedoch eine gewisse Stickstoffimmobilisierung in der Frühsaison möglich war, verwendeten die Forscher beim Pflanzen eine viertel Rate Fertrell 4-1-1 (etwa 10 lbs N / A), um den Transplantationsschock abzuwehren und gesunde, produktive Pflanzen zu unterstützen.

Wickenstickstoff kostengünstiger als Zusatzdünger. Selbst mit den dünnen Wickenbeständen in beiden Jahren lieferte die Wicke immer noch etwa 50-100 Pfund verfügbaren Stickstoff. Die in den Roggenmulchen erforderliche zusätzliche Düngung war achtmal teurer als die Kosten des Wicken-Systems.

Unkrautbekämpfung

Erreichen ausreichender Deckfrucht-Biomasse-Werte (Mulch). Je mehr die Deckfrüchte wuchsen, desto mehr Unkrautbekämpfung sorgten sie. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass 5000 Pfund Mulch pro Morgen für eine angemessene Unkrautbekämpfung erforderlich sind. Wicke wuchs, um nur ungefähr 4400 Pfund Trockenmulch pro Morgen zu liefern - unzureichender Mulch für eine angemessene Unkrautbekämpfung. Die Roggen-Deckfrucht und die Roggen-Wicken-Deckfruchtmischung wuchsen beide enorm - jeder lieferte 9,000 über 2010 Pfund Trockenmulch pro Morgen.

Mähen versus Rollen. Eine feste Bodenbedeckung und eine gleichmäßige Mulchverteilung sind ebenfalls wichtige Faktoren für eine angemessene Unkrautbekämpfung. Schlegelmähen kann eine wirksame Strategie zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Mulchs und der Bodenbedeckung sein. Die durch das Mähen verursachte Mazeration des Deckfruchtgewebes kann jedoch die Mulchzersetzung im Vergleich zu gerollten Deckfruchtmulchen beschleunigen und möglicherweise die Ernte in gemähten Mulchsystemen belassen, die für den Unkrautdruck in der Spätsaison anfällig sind. Bei der Wicken-allein-Behandlung verbesserte das Schlegelmähen die Gleichmäßigkeit der Mulchverteilung, wodurch anfänglich die Unkrautunterdrückung verbessert wurde. Obwohl sich 8 Wochen nach dem Umpflanzen der Tomaten herausstellte, dass sich der gemähte Mulch schneller zersetzt hatte als sein gerolltes Gegenstück, und sowohl die gemähten als auch die gerollten Behandlungen waren ähnlich unkrautig. Allerdings ist eine frühe Unkrautbekämpfung für die Pflanzenproduktivität wichtiger als eine späte Unkrautbekämpfung. Die stärkere frühe Unkrautunterdrückung und möglicherweise höhere Stickstoffverfügbarkeit aufgrund einer stärkeren Mulchzersetzung im gemähten Wickenmulch stützten 44% höhere Ausbeuten als der gerollte Wickenmulch. Umgekehrt unterdrückte der gemähte Mulch bei den Roggen- / Wickenbehandlungen sowohl 4 Wochen als auch 8 Wochen nach dem Pflanzen mehr Unkräuter als der gerollte Mulch, wobei weniger als die Hälfte der Unkräuter in der gemähten Behandlung als in der gerollten Behandlung zu beiden Probenahmeterminen vorhanden waren.

Roggenwicke gegen Roggen allein. Das Mischen von Wicke, einer Weinpflanze, mit Roggen schien den Mulch zusammen zu stricken, was zu Verbesserungen der Gleichmäßigkeit des Mulchs und der Bodenbedeckung führte, ähnlich wie beim Mähen im Vergleich zum Walzen. Die gemähte Roggenwicke war am wenigsten unkrautig (weniger als 400 Pfund Unkraut pro Morgen). Gemähter Roggenmulch, gerollte Roggenwicke und gerollter Roggen unterdrückten alle Unkräuter sowie schwarzen Kunststoff mit etwa 1000 Pfund Unkraut pro Morgen in jedem dieser Mulchen bis August. Die Gänge zwischen schwarzen Plastikflächen erforderten jedoch das Schlagen von Unkraut, was bei den Deckfruchtmulchen nicht erforderlich war. Im Vergleich dazu waren sowohl die gemähte Wicke als auch die gerollte Wickenmulche bis August mit etwa 3000 Pfund Unkraut pro Morgen die unkrautigsten.

Erträge. Die Gesamterträge waren im gemähten Roggenwickenmulch am höchsten (44,000 Pfund Tomaten / Morgen). Ähnliche Erträge wurden in der gerollten Roggenwicke und dem schwarzen Kunststoff über der gepflügten Roggenwicke (42,000 Pfund Tomaten / Morgen) gefunden. Die Erträge waren bei den Roggenbehandlungen (gerollt, gemäht und Pflug / schwarzer Kunststoff) und bei schwarzem Kunststoff über gepflügter Wicke etwas niedriger, was allesamt zwischen 36,000 und 41,000 Pfund Tomaten pro Morgen ergab. Die Erträge in den Wickenmulchparzellen waren viel niedriger (16,000 im gerollten Mulch und 24,000 im gemähten Mulch), obwohl der gemähte Wickenmulch 45% höher war als der gerollte Wickenmulch. Die Sorte 'Black Prince' lieferte 12% mehr als 'Bellstar' und 15% mehr als 'Glacier'. Wie erwartet waren die frühen Ausbeuten im schwarzen Kunststoff um etwa 20% höher. Bis zur 4. Erntewoche waren die Erträge in den Deckfruchtmulchen jedoch gleich oder höher als die Erträge im schwarzen Kunststoff und blieben für den Rest der Saison höher als die Erträge im schwarzen Kunststoff.

Schachteln mit Tomaten

Bauernfeedback

Alle Landwirte, die an der Forschung beteiligt waren, pflanzten eine Mischung aus Roggenwicke. Jede Farm enthält 6 Teststreifen: 3 Streifen Roggenwicke, die durch Rollen / Crimpen beendet werden, und 3 Streifen Roggenwicke, die entweder mit einem Scharpflug, einer Scheibe oder einem Spader eingewickelt werden. Diese Streifen werden wie gewohnt gehandhabt - schwarzer Kunststoff, Herbizide, Anbau oder eine Kombination davon. Die Partner der Landwirte bauen dieses Jahr alle Tomaten und / oder Kürbisse oder Winterkürbis an.

John Good, einer der an der Forschung beteiligten Landwirte, war bisher besonders zufrieden mit der Leistung des Roggenwickenmulchs, stellte jedoch einige Herausforderungen fest. Die erste Herausforderung war die Handtransplantation. Er und seine Crew hatten Mühe, Waltham-Butternüsse am 14. Juni, etwa 10 Tage nach dem Rollen / Crimpen der 6 'großen Roggenwicke, von Hand in den Roggenwickenmulch zu verpflanzen. Good erklärte, dass der Boden, um von Hand in den Boden unter dem Mulch transplantiert zu werden, etwas Feuchtigkeit haben muss - entweder Regen oder Tropfbewässerung. Andernfalls könnte es sein, als würde man versuchen, mit einer Handkelle in Beton zu hacken. Das zweite Problem von Good war die Variabilität der Roggenwicke. Während einer seiner Streifen von Wicken dominiert worden war, wurde ein anderer von Roggen dominiert; 4 Wochen nach der Transplantation zeigte Goods Kürbis den Unterschied. Die Butternüsse im von Wicken dominierten Streifen waren größer und grüner als die im von Roggen dominierten Streifen.

Harold Weaver, der mit seinem Vater James Weaver die Meadow View Farm in Kutztown bewirtschaftet, teilte seine frühen Eindrücke vom Roggen-Wicken-Mulchsystem mit. Nachdem die Weavers im vergangenen Herbst ein großes 4-Morgen-Feld in die Deckfruchtmischung gepflanzt hatten, planten sie zunächst, nur einen kleinen Teil des Feldes mit einer neuen Hochbett-Walzencrimper zu rollen und zu crimpen, die von I & J Manufacturing in Gap, PA, entworfen und gebaut wurde. Da das nasse Wetter in diesem Frühjahr nachließ, trocknete das Feld jedoch nicht genug aus, damit Harold oder James es bis Mitte Mai betreten konnten, als die Roggenwicke bereits mehr als 6 Fuß groß war. Anstatt zu versuchen, ihre extragroße Deckfrucht zu mähen und zu bestellen, entschieden sich Harold und James Ende Mai dafür, den größten Teil des Feldes mit einer 10-Zoll-Geradwalze zu rollen und zu crimpen und Samenkürbisse auf ebenen Boden zu lenken. Während sie mit diesem ersten Durchgang eine gute Kontrolle über den Roggen hatten, wuchs die Wicke weiter. Kurz vor dem Auftauchen des Kürbisses folgte Harold mit einem neuen dreiteiligen I & J-Rollcrimper, der eine hervorragende Kontrolle über die Wicke ermöglichte. Harold bemerkte, dass er der Meinung war, dass die dreiteilige Walze tatsächlich eine bessere Kontrolle bietet als die gerade Walze, da die dreiteilige Walze die Divots und Hummocks, die ihre hügelige Farm charakterisieren, besser abdecken kann. Bisher sind Harold und James sehr zufrieden mit dem Mulchsystem für Deckfrüchte, mit dem sie späte Erbstücktomaten (Mitte Juni gepflanzt) anbauen und Kohl auf Hochbeeten sowie Kürbisse auf flachem Boden fallen lassen.Ernte von Bio-Kohl

Was wir bisher wissen

Bisher hat sich der gemähte Roggen-Wicken-Mulch als das leistungsstärkste System mit den höchsten Erträgen, den geringsten Unkräutern und der besten Übereinstimmung zwischen dem benötigten Stickstoff und dem benötigten Stickstoff herausgestellt. Die gerollte Roggenwicke war ein enger Zweitplatzierter, und es war der einzige andere Deckfruchtmulch, der schwarzen Kunststoff übertraf. Gerollter oder gemähter Roggen ist eine gute Alternative zu schwarzem Kunststoff, aber das System benötigt etwa 800 US-Dollar pro Morgen zusätzlichen organischen Düngers. 800 US-Dollar pro Morgen sind wahrscheinlich ähnliche Kosten wie das System aus schwarzem Kunststoff, da sich die Kosten für Bettvorbereitung, schwarzen Kunststoff, Arbeitskräfte, Kraftstoff für zweimal monatliches Unkrautschlagen und die Entsorgung von schwarzem Kunststoff schnell den Kosten für Dünger für Tomaten in Roggenmulch annähern können . Die Wickenmulchsysteme zeigten eine schlechte Leistung in Bezug auf Unkraut und Ertrag. In Bezug auf die Stickstofffruchtbarkeit unterstützt das Pflügen selbst in einem dünnen Wickenbestand und die Verwendung von schwarzem Kunststoff hohe frühe und allgemeine Tomatenerträge und eine ausreichende Unkrautbekämpfung. Für Züchter, die vor schwarzem Kunststoff fliehen oder nur weniger davon verwenden möchten, sind Deckfruchtmulche eine vielversprechende Alternative.

Dieses Material basiert auf Arbeiten, die von Northeast SARE unter Subaward LNE 10-295 unterstützt werden.

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