Arianna Bozzolo1, Jacob Pecenka1, Amar Patel2Andrew Smith3
1Rodale Institute California Organic Center, Camarillo, CA, 93010
2Ravi und Naina Patel Foundation, Bakersfield, CA, 93309
3Rodale Institute, Kutztown, PA, 19530
Einleitung
In modernen landwirtschaftlichen Praktiken hat sich der Einsatz von Zwischenfrüchten als nachhaltige Lösung zur Bewältigung verschiedener Herausforderungen herausgestellt, darunter Bodenerosion, Nährstoffmangel und Unkrautbekämpfung. Unter den vielfältigen Systemen zur Bewirtschaftung von Zwischenfrüchten hat die auf Zwischenfrüchten basierende Direktsaat mit einer Walzenpresse große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie die Bodenbearbeitung im Gemüseanbau wirksam reduziert und gleichzeitig die Bodengesundheit und die Unkrautunterdrückung verbessert [1].
Beim Walzencrimper-System werden Zwischenfrüchte durch Rollen einer großen, mit stumpfen Messern ausgestatteten Trommel über die Vegetation terminiert, diese flachgedrückt und gekräuselt, um eine dichte Vegetationsmatte zu erzeugen (Abb. 1). Diese Technik beendet nicht nur Zwischenfrüchte effizient, sondern hinterlässt auch eine Mulchschicht, die als Schutzbarriere fungiert, die Bodenfeuchtigkeit bewahrt, die Bodentemperatur mildert und das Wachstum von Unkraut unterdrückt. Darüber hinaus dienen die auf der Bodenoberfläche verbleibenden Rückstände als wertvolle Quelle organischer Substanz und tragen im Laufe der Zeit zur Bodenfruchtbarkeit und zur Verbesserung der Struktur bei [2].
Im Zusammenhang mit bewässerten Gemüseproduktionssystemen entlang der Südküste Kaliforniens, wo nachhaltige Landwirtschaftspraktiken vorherrschen, ist das Rollencrimpersystem besonders vielversprechend. Durch die Erleichterung der Direktsaat minimiert dieses System Bodenstörungen, bewahrt dadurch die Bodenstruktur, verringert das Erosionsrisiko und schont die organische Substanz des Bodens. Darüber hinaus kann die Unterdrückung des Unkrautwachstums durch die Rollcrimper-Methode den Bedarf an synthetischen Herbiziden erheblich verringern und umweltfreundliche Strategien zur Unkrautbekämpfung fördern [3].
Ziel dieser Studie ist es, die Wirksamkeit des Rollencrimpersystems in Verbindung mit verschiedenen Zwischenfruchtarten und Managementpraktiken für die Unkrautbekämpfung in bewässerten Gemüseproduktionssystemen zu bewerten. Insbesondere untersuchen wir die Auswirkungen der Biomasseproduktion von Zwischenfrüchten, der Persistenz von Rückständen und der Unkrautunterdrückung nach der Beendigung mit der Rollencrimper-Methode. Darüber hinaus beurteilen wir die daraus resultierenden Auswirkungen auf den Ernteertrag.
Das Verständnis der Vorteile des Rollencrimpersystems für die Direktsaat von Gemüse in Verbindung mit Zwischenfrüchten ist für die Förderung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken in der Region von entscheidender Bedeutung. Durch die Erläuterung der Vorteile dieses innovativen Ansatzes wollen wir wertvolle Erkenntnisse liefern, die Landwirte und landwirtschaftliche Praktiker informieren und befähigen können, umweltfreundlichere und wirtschaftlich tragfähigere Unkrautbekämpfungsstrategien einzuführen und so die Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Gemüseproduktionssysteme entlang der Südküste zu verbessern von Kalifornien.
Überblick über die Studie
Das Experiment wurde auf 20 randomisierten Parzellen mit einer Größe von 46 x 12 m durchgeführt Rodale Institute California Organic Center (34.220453, -199.108214) in Camarillo, Kalifornien. Die Parzellen wurden fünf Behandlungen zugeordnet: 1) eine Kontrolle ohne Zwischenfrucht und Standardbodenbearbeitung mit einer Scheibe (Till), eine von zwei Zwischenfruchtmischungen: 2) Hafer (Avena Sativa) + Haarwicke (Villosa Wicke), oder 3) Hafer + Erbse (Pisum sativum) und zwei Zwischenfruchtbeendigungsbehandlungen, 4) konventionelle Bodenbearbeitung mit einer Scheibe (Till) oder 5) Verwendung einer Walzenpresse für das Direktsaatsystem (No-Till). Parzellen mit jeder Kombination aus Zwischenfrucht und Abschlussmethode wurden viermal wiederholt.
Das gesamte Feld wurde mit der Bewirtschaftung vorbereitet, um die Feldbedingungen zu standardisieren. Im März wurden Zwischenfrüchte mit einer 4.6 m breiten Getreidesämaschine (Modell 1500, Great Plains Mfg., Salinas, KS) mit einem Reihenabstand von 15 cm und einer Aussaatmenge von 100 kg/ha für Hafer und 135 kg/ha gepflanzt für Erbsen und 22 kg/ha für Wicke. Bei Bedarf wurde eine Sprinklerbewässerung eingesetzt, um die Keimung zu stimulieren (0.6 mm).
Die Zwischenfrüchte wurden im Juni, 90 Tage nach der Aussaat (DAS), beendet, als ca. 50 % der Zwischenfrucht hatten das Blütestadium erreicht, um eine erneute Aussaat der Zwischenfrucht zu vermeiden. Direktsaatparzellen wurden zweimal mit der Walzenpresse passiert, während die Bodenbearbeitungs- und Kontrollparzellen zweimal mit der Scheibe passiert wurden, um an der Bodenoberfläche wachsende Zwischenfrüchte und Unkräuter teilweise zu begraben.
Kürbisse (Sorte Howden) wurden im Juli direkt von Hand ausgesät. Kürbiskerne wurden im Abstand von 0.9 m zwischen den Reihen und alle 60 cm platziert und nach dem Auflaufen der Pflanzen auf 1.5 m verdünnt. Nach dem Pflanzen wurde in jeder Reihe eine Reihe von Tropfbewässerungsschläuchen (T-Systems, San Diego, Kalifornien) angebracht, und alle Pflanzen wurden nach Bedarf bewässert, wobei alle Parzellen die gleiche Menge Wasser erhielten.
Datensammlung und Analyse
Wir haben das Wachstum der Zwischenfrüchte und das Vorhandensein von Unkraut zu drei bestimmten Zeitpunkten bewertet: Anfang Juni, zum 90-Tage-DAS, unmittelbar vor Beendigung der Zwischenfrucht; Ende Juli, nach Beendigung der Zwischenfrucht (30 Tage nach Beendigung, DAT); und im Oktober während der Ernte (120 DAT). Zu jedem Probenahmetermin wurden von jeder Parzelle zwei Proben entnommen, um sowohl Unkräuter als auch Zwischenfrüchte auf der Bodenoberfläche zu bewerten. Jede Probe bestand aus einer 0.25 m langen Probe2 Quadrat, das zufällig innerhalb des Feldes platziert wird und das gesamte Pflanzenmaterial innerhalb seiner Grenzen enthält. Dieses Pflanzenmaterial wurde dann geerntet, identifiziert, frisch gewogen und anschließend getrocknet, bis ein stabiles Gewicht für die endgültige Messung der Pflanzenbiomasse erreicht war. Während der Ernte wurde eine Teilmenge jeder Parzelle mit einer Fläche von 44.6 m2 beprobt, um alle Kürbisse zu zählen und zu wiegen und so den Ernteertrag zu beurteilen.
Die Daten wurden mittels faktorieller Varianzanalyse (ANOVA) unter Verwendung der CoStat-Software (CoHort-Software, Monterey, CA, USA) analysiert.
Ergebnisse
Die oberirdische Trockenbiomasse der Zwischenfrüchte unterschied sich statistisch gesehen nicht zwischen den beiden Zwischenfruchtmischungen: 14.7 t/ha bei Hafer/Wicke und 11.3 t/ha bei Hafer/Erbse. In den Parzellen mit nacktem Boden war die Unkrautbiomasse mit 8.6 t/ha deutlich höher als bei Hafer/Wicke mit 0.3 t/ha und Hafer/Erbse mit 0.8 t/ha (Abb. 2a und 2b).
Dreißig Tage nach Beendigung der Zwischenfrucht mit der Walzenpresse (No Till) oder der Scheibe (Till) war in beiden Bodenbearbeitungsverfahren trockene Biomasse der Zwischenfrucht vorhanden. Frühere Untersuchungen ergaben, dass etwa 40 bis 70 % der Rückstände nach einmaligem Schälen von Mais-, Sorghum- oder Weizenrückständen im Allgemeinen auf der Oberfläche verbleiben [3]. In dieser Studie betrug der Rückstand, der nach zwei Durchgängen der Scheibe auf dem Boden verblieb, 23 % für Hafer/Wicke und 30 % für Hafer/Erbsen. Hafer-/Wicken-Pflanzen hatten durchschnittlich 3.5 t/ha trockene Biomasse und Direktsaat 7.4 t/ha. Bei der Hafer-/Erbsenbearbeitung verblieben 3.4 t/ha Rückstände auf der Bodenoberfläche, während es bei der Direktsaat 6.6 t/ha waren. t/ha. Es gab keine statistischen Unterschiede in der Menge an Zwischenfruchtrückständen zwischen Hafer/Erbse und Hafer/Wicke, es gab jedoch Unterschiede zwischen der Bewirtschaftung. Wie erwartet war auf den Parzellen mit Direktsaat im Vergleich zu den Parzellen mit Direktsaat deutlich mehr Biomasse auf der Bodenoberfläche verblieben. Während dieses Probenahmezeitraums war die Unkrautbiomasse zwischen den Parzellen sehr unterschiedlich und daher unterschied sich der durchschnittliche Unkrautdruck statistisch nicht zwischen allen Behandlungen (Abb. 3a und 3b).
Die abschließende Beurteilung der Zwischenfrüchte und Unkräuter erfolgte 120 Tage nach Beendigung der Zwischenfrucht, bei der Kürbisernte. Die Hafer-/Wicken-Direktsaat-Behandlung hatte 6 t/ha Biomasse auf der Bodenoberfläche und die Ackerbau-Parzellen hatten 3.3 t/ha. Die Hafer-/Erbsen-No-Till-Behandlung hatte 4.7 t/ha und die Hafer-/Erbsen-Direktsaat-Behandlung hatte 1.3 t/ha Zwischenfruchtbiomasse, die auf der Bodenoberfläche verblieb. Bei allen Behandlungen waren Unkräuter vorhanden, jedoch mit unterschiedlichem Druck. Der nackte Boden wies eine deutlich höhere Unkrautbiomasse von 3.6 t/ha auf, statistische Unterschiede zwischen Zwischenfruchtarten oder Bodenbewirtschaftung wurden nicht festgestellt (Abb. 4a und 4b).
Bei der Ernte wies die Hafer-Wicken-Mischung sowohl bei der Pflug- als auch bei der Direktsaat die größte Anzahl an Früchten auf, verglichen mit der Hafer-/Erbsen-Pflanze. Die Produktion pro Hektar war bei Hafer-/Wickensaat, Direktsaat und nacktem Boden ähnlich und höher als bei Hafer-/Erbsensaat. Hafer-/Erbsensaat verringerte das Fruchtgewicht im Vergleich zu nacktem Boden (Tab. 1). In diesem Experiment wurde auf allen Parzellen ein geringerer Ertrag im Vergleich zum kalifornischen Durchschnittsertrag pro Hektar festgestellt [4]. Kürbiskulturen sind in hohem Maße auf die aktive Bestäubung durch Bienen angewiesen. Die Fruchtgröße und der Samenbesatz von Kürbisgewächsen hängen stark mit der Bienenaktivität zusammen. Beim Management der Bienen für eine effektive Bestäubung spielen mehrere Faktoren eine wichtige Rolle. Unter diesen ist das Wetter eines der wichtigsten. Umwelt- und Krankheitsfaktoren können Blüte, Bestäubung und Fruchtansatz erheblich beeinflussen. Auch Regen, starke Winde und extreme hohe oder niedrige Temperaturen verringern die Bienenaktivität und folglich die Erträge [5]. Der während des Untersuchungszeitraums auf allen Kürbisparzellen beobachtete geringe Ertrag wurde hauptsächlich auf eine Anomalie der Wetterbedingungen zurückgeführt, insbesondere auf einen unerwarteten Regenfall im August, der mit der Blütephase zusammenfiel. Dieser ungewöhnliche Regen mit einer Niederschlagsmenge von 69 mm störte den Bestäubungsprozess, was zu einem verminderten Fruchtansatz und letztendlich zu geringeren Ernteerträgen führte. Trotz dieser Umweltbedingungen, die sich auf den Fruchtansatz auswirkten, hat diese Studie gezeigt, dass die Verwendung einer Zwischenfruchtmischung, insbesondere der Hafer-Wicken-Mischung, in Kombination mit biologischer Direktsaat unter Verwendung einer Walzenpresse zum Beenden von Zwischenfrüchten zu vergleichbaren Erträgen führen kann die standardmäßige Ackerbearbeitung. In dieser Studie wurden keine Bodendaten gemeldet, wir gehen jedoch davon aus, dass die Kombination aus Zwischenfrucht und reduzierter Bodenbearbeitung im Laufe der Zeit zu einer verbesserten Bodengesundheit führen wird.
Zusammenfassung
Diese Studie liefert wertvolle Einblicke in die Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf die Unkrautbekämpfung in bewässerten Gemüseproduktionssystemen entlang der Südküste Kaliforniens. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Ergebnisse der Studie:
Zwischenfruchtbiomasse und Unkrautbekämpfung:
Vor Beendigung der Zwischenfrucht (90 DAS):
- Es gab keine signifikanten Unterschiede in der Gesamttrockenmasse der Zwischenfruchtbiomasse zwischen Hafer/Erbsen- und Hafer/Wicken-Mischungen.
- Hafer/Wicke und Hafer/Erbsen hatten im Vergleich zu nacktem Boden eine geringere Unkrautbiomasse.
Nach der Kündigung (30 DAT):
- Hafer/Erbsen- und Hafer/Wicken-Direktsaatparzellen wiesen eine ähnliche Rückstandsbiomasse auf.
- Hafer/Erbsen- und Hafer/Wicken-Pflanzen hatten eine ähnliche Rückstandsbiomasse.
- Der Unkrautaufgang war in allen Parzellen ähnlich.
Bei der Ernte (120 DAT):
- Hafer/Wicke und Hafer/Erbsen in NT-Parzellen wiesen im Vergleich zu T-Parzellen eine größere Biomasse auf. In allen Parzellen wurden Biomasserückgänge beobachtet, wobei die T-Parzellen mit Hafer und Erbsen den deutlichsten Rückgang verzeichneten (61.5 %).
- Nackter Boden wies im Vergleich zu den Zwischenfruchtbehandlungen (T und NT) eine größere Unkrautbiomasse auf.
Ausbeute:
- Parzellen mit Hafer-Wicken-Mischung (T und NT) und nackter Boden hatten eine ähnliche Produktion pro Hektar und übertrafen Hafer-/Erbsen-T-Parzellen hinsichtlich der Fruchtanzahl und der Produktion pro Hektar.
- Hafer-/Erbsen-T-Parzellen hatten im Vergleich zu nacktem Boden ein geringeres Fruchtgewicht.
Insgesamt unterstreichen diese Ergebnisse die Bedeutung von Zwischenfrüchten bei der Unkrautbekämpfung. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Wechselwirkungen zwischen Bodenbewirtschaftungspraktiken, Pflanzenartenauswahl und Pflanzenproduktivität in Gemüseproduktionssystemen zu untersuchen. Das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Zwischenfruchtarten, Bewirtschaftungspraktiken und Unkrautbekämpfung ist für die Entwicklung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken, die die Produktivität steigern und gleichzeitig die Abhängigkeit von synthetischen Herbiziden minimieren und den Umweltschutz fördern, von entscheidender Bedeutung. Durch die Aufklärung dieser Zusammenhänge können wir Landwirte und landwirtschaftliche Praktiker über wirksame Unkrautbekämpfungsstrategien informieren, die Zwischenfrüchte in Gemüseproduktionssysteme integrieren und so die langfristige Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit in der Landwirtschaft fördern.