Einleitung
In der ökologischen Gemüseproduktion verlassen sich die Erzeuger häufig auf Bodenbearbeitung und Plastikmulch (Foto 1A) als Hilfsmittel zur Vorbereitung von Saatbeeten und zur Verringerung des Unkrautwettbewerbs. Diese wiederholte Bodenbearbeitung kann jedoch die Verdichtung erhöhen und die langfristige Nachhaltigkeit der ökologischen Gemüseproduktion gefährden. Die Bodenverdichtung schränkt das Wurzelwachstum der Pflanzen ein, verringert die Wasserinfiltration und die Nährstoffaufnahme und senkt anschließend die Ernteerträge.
Während die Rollencrimper entwickelt bei Rodale Institute (Foto 1B) bietet eine Lösung für Bodenstörungen und wiederholten Anbau. Die Bodenbearbeitung wird weiterhin zur Etablierung von Deckfrüchten verwendet und kann die Verdichtung möglicherweise nicht lindern. Bodenbearbeitung in tiefen Zonen (DZT) (Foto 1C) Die Verwendung eines Untergrundpfluges kann dazu beitragen, die Verdichtung zu verringern, während die Rückstände der Deckfrucht zwischen den Reihen erhalten bleiben. DZT erfordert jedoch zusätzliche Ausrüstung, größere Ausrüstung, die zur Verdichtung beitragen kann, größere Energieeinträge und einen erhöhten Unkrautdruck, indem Samen innerhalb der Pflanzzone an die Oberfläche gebracht werden.
Die Verwendung von „Pflanzenwurzeln als Bodenbearbeitungsinstrument“ kann eine praktische Lösung bieten, um die Bodenverdichtung zu verringern und gleichzeitig Bodenstörungen zu verringern, die Bodenstruktur, die mikrobielle Aktivität des Bodens und anschließend die Ernteerträge und -qualität zu verbessern. Eine solche „biologische Bodenbearbeitung“ (BZT) kann besonders effektiv sein, wenn sie in Roll-Crimping in Direktsaat- und Direktsaat-Anbausystemen integriert wird, da die Wurzelkanäle durch Bodenbearbeitung nicht zerstört werden. Arten von Deckfrüchten wie Daikon-Rettich (Raphanus sativus subsp. Acanthiformis) - ein Bodenbearbeitungsrettich (Daikon-Rettich)Foto 1D), eine im Winter getötete Deckfrucht, hat Hahnwurzeln, die tief in den verdichteten Untergrund hineinragen, um als biologisches Instrument zur Verringerung der Bodenverdichtung und zum Abfangen von Nährstoffen aus der Tiefe des Bodenprofils zu dienen und diese für die nächste Ernte leichter verfügbar zu machen.
Hier präsentieren wir forschungsbasierte Informationen zum Einsatz reduzierter Bodenbearbeitungspraktiken und deren Auswirkungen auf die Bodenverdichtung und die ökologische Gemüseproduktion.
Feldforschung
In einer zweijährigen Studie bei Rodale InstituteDiese beiden Systeme wurden mit der Standard-Bio-Praxis von Scharpflug und Kunststoffmulch (PL) und Organic Rotational No-Till (ORNT) verglichen, bei der eine jährliche Deckfrucht im Winter beendet wird, bevor sie direkt in die Deckfrucht eingepflanzt wird (Foto 1). Das experimentelle Design war ein vollständiges block-randomisiertes Design mit vier Wiederholungen jeder Behandlung. Im zweiten Jahr des Projekts wurden Behandlungen auf zwei Farmen in Pennsylvania, der Landisdale Farm in Jonestown, PA, und der Dickinson College Farm in Carlisle, PA, getestet (Foto 2).
Im Herbst 2016 wurden auf dem Versuchsgelände bei Deckfrüchten angelegt Rodale Institute, Kutztown, PA, Mitte September. Die Deckfrüchte wurden nach dem Pflügen, Scheiben und Packen des Feldes mit einer Geschwindigkeit von 90 lbs hergestellt. Getreide Roggen (Secale Cereale) und 30 lbs. Österreichische Wintererbse (Pisum sativum var. Arvense) pro Morgen mit einem John Deere Getreidebohrer. Zur Herstellung der Bodenbearbeitungsrettichstreifen (Foto 1D) Klebeband wurde verwendet, um Bereiche in der großen Samenbox und der kleinen Samenbox abzudecken, so dass Rettich in der kleinen Samenbox in einem Abstand von 60 Zoll zwischen den Reihenabständen gepflanzt wurde. Im ersten Jahr wurde eine niedrige Samenbewertung (~ 19 lbs. Pro Acre) verwendet, da das Ziel darin bestand, große, tief verwurzelte Pflanzen zu züchten, und die Beobachtung der Landwirte war, dass eine hohe Samenrate das Pflanzenwachstum bremsen und zu Pflanzen führen kann, die erreichen nicht ihr volles Bodenverdichtungsbruchpotential. Unsere Beobachtung war jedoch, dass die Samenbewertung erhöht werden sollte, um eine bessere Etablierung zu erreichen. Im zweiten Jahr befolgte die Dickinson College Farm zusätzlich zum Versuchsstandort diesen Rat und pflanzte den Rettich mit einer Planet Junior-Sämaschine, um eine gute Keimung und Etablierung sicherzustellen (Abbildung 2). Dies wäre für Landwirte in kleinerem Maßstab zu empfehlen.
Im Frühjahr 2017 wurden Behandlungen durch Pflügen von Schimmelpilzen, Scheiben und Verlegen von schwarzem Kunststoffmulch (PL) oder Walzcrimpen (Foto 1) die Deckfrucht in den anderen drei Behandlungen, wenn die Pflanzen die Anthese erreichen (Pollenschuppen). Bei der DZT-Behandlung wurde ein auf eine Tiefe von 24 Zoll eingestellter Yaoman-Pflug (Einzelschaft) verwendet, um nicht verdichtete Zonen in der Pflanzreihe zu erzeugen. Bei allen Behandlungen wurde Butternusskürbis 'Waltham' in einem Abstand von 5 Fuß zwischen der Reihe und 2 Fuß innerhalb des Reihenabstands gepflanzt. Transplantate wurden unter Verwendung eines Wasserradtransplantators in der PL-Behandlung und eines RJ-Direktsaattransplantators in den drei anderen Behandlungen gepflanzt (Foto 1). In allen Parzellen wurden im Frühjahr und Sommer 2017 und 2018 Verdichtungsmessungen mit einem Penetrometer durchgeführt, um die Tiefe der Verdichtungsschicht (300 psi) zu messen. Die Sommermessungen umfassen den Abstand innerhalb der Reihe und zwischen den Reihen für alle Behandlungen.
Ergebnisse und Diskussionen
Das bemerkenswerteste Ergebnis ist, dass Wurzelzonenmessungen während der Pflanzenblüte tiefere Bodenprofile bei den DZT-Behandlungen zeigten (Tabelle 1) im Vergleich zu den anderen Behandlungen. Die BZT-Behandlungen mit Daikon-Rettich brachen die Verdichtung in der Wurzelzone im Vergleich zu den ORNT- und PL-Behandlungen nicht auf. Es ist möglich, dass das Wachstum der Frühlings-Deckfrüchte einen wichtigen Effekt auf die Verringerung der Verdichtung hatte, da der Daikon-Rettich-Winter tötet und Roggen-Erbsen-Deckfrüchte den Winter überleben. Der Rettich wurde Mitte September gepflanzt. Aufgrund dieser Ergebnisse und Beobachtungen in anderen Betrieben wird empfohlen, bis August Bodenbearbeitungsrettich anzupflanzen, um den Nutzen der Bodenverdichtung zu maximieren. Auf der Dickinson College Farm, die auch Bodenbearbeitungsrettich testete, gab es keinen Bodenverdichtungsvorteil des Rettichs in Kombination mit organischem Direktsaat (Walzencrimper) und der Standardbehandlung, die das Spaten zur Vorbereitung des Bodens vor dem Umpflanzen umfasst. Obwohl es keinen Verdichtungsvorteil gab, erhöhte BZT die Ausbeuten gegenüber DZT und ORNT, jedoch nicht gegenüber der PL-Behandlung. Dies deutet darauf hin, dass der Rettich der Bodenbearbeitung möglicherweise nach Nährstoffen oder einer veränderten Bodenbiologie gesucht hat (bodenbiologische Messungen wurden durchgeführt und werden in einem zukünftigen Forschungsartikel beschrieben), um die Pflanzenfruchtbarkeit zu verbessern.
Eine zunehmende Wurzelzonentiefe kann sich positiv auf die Gemüseproduktion auswirken.
Auf der Dickinson College Farm bestand ein positiver Zusammenhang zwischen der Tiefe der Bodenverdichtungsschicht in der Wurzelzone und dem Ertrag (Figure 1). Die durchschnittliche Verdichtungstiefe auf der Dickinson College Farm war spürbar tiefer als Rodale Institute und Landisdale Farm. Sowohl Landisdale als auch Rodale verwenden routinemäßig einen Scharpflug, mehrere saisonale Anbauten und schwarzen Plastikmulch für die Gemüseproduktion. Das Dickinson College Farm-System besteht aus 3 Jahren Weide mit einer vielfältigen Tiermischung (Rinder, Schafe, Geflügel), gefolgt von 3 Jahren Gemüse. Es werden nur flache Bodenbearbeitungsverfahren (Scheibe, Spader) oder Direktsaatverfahren angewendet, und Strohmulch wird während des Anbaus zur Unkrautbekämpfung verwendet.
Zusammenfassung
- Es ist wichtig, Daikon-Rettich früh genug in der Vegetationsperiode zu etablieren, um ein maximales Wachstum zu erzielen und die Bodenverdichtung zu verringern. Das Timing hängt von der Temperaturzone ab. Die Einrichtung bis zum 1. August oder früher wird in Ost-Pennsylvania empfohlen.
- Jährliche Deckfrüchte im Winter (z. B. Getreide-Roggen, Weizen, Triticale, Haarwicke, österreichische Wintererbse) verbessern auch die Bodengesundheit und verringern die Verdichtung unter der Oberfläche, insbesondere im Frühjahr, während des kräftigen Wachstums. Es wird empfohlen, Deckfrüchte bis zu ihrer maximalen Höhe wachsen zu lassen, um eine maximale Wurzel- und Biomasseproduktion zu erreichen. Das Pflanzen von Bodenbearbeitungsrettich in einer Zone mit Getreide-Roggen kann diesen Vorteil in der Wurzelzone verbieten. Eine bessere Strategie könnte darin bestehen, Bodenbearbeitungsrettich zufällig mit den jährlichen Winterdeckfrüchten für hohe Biomasse und Wurzelwachstum im Herbst zu säen, wodurch Wurzelkanäle für die Lebenden entstehen Deckfrucht im Frühjahr.
- Die Erhöhung der Tiefe bis zur Verdichtung unter der Oberfläche kann wichtig sein, um die Erträge in der Gemüseproduktion zu verbessern. Unkräuter sind ein wesentlicher begrenzender Faktor für die Erträge in der ökologischen Gemüseproduktion. Strategien, die Unkräuter wirksam bekämpfen und gleichzeitig die Verdichtung verringern, müssen berücksichtigt werden. Im Allgemeinen wirkt sich eine Verringerung der Bodenbearbeitung und der Bodenbearbeitungstiefe positiv auf die Verdichtung unter der Oberfläche aus.
„Die Finanzierung der Arbeit wurde durch den Agrarmarketingdienst des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) durch den Zuschuss 16-SCBGP-PA-0013 ermöglicht. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten des USDA wieder. “