Die Direktsaatproduktion hat bei den Landwirten aufgrund einer möglichen Verringerung des Arbeits- und Energieverbrauchs [1] und der Vorteile für die Bodenqualität wie einer verbesserten Bodenstruktur und einem erhöhten Gehalt an organischer Substanz im Boden [2-5] an Beliebtheit gewonnen. Die Direktsaat wurde aufgrund der Herausforderungen bei der Unkrautbekämpfung weitgehend als Option für Bioproduzenten angesehen. Das zunehmende Interesse der Biobauern an Produktionspraktiken ohne Bodenbearbeitung hat in jüngster Zeit zu erheblichen Fortschritten bei der Entwicklung einer auf Deckfrüchten basierenden Produktion von Bio-Mais und Sojabohnen mit reduzierter Bodenbearbeitung geführt.
Der auf organischen Deckfrüchten basierende Ansatz beinhaltet die Verwendung einer Walzencrimper, um die Deckfrüchte zu beenden und eine Mulchschicht zu bilden [6-8], um Unkraut zu unterdrücken. Diese Produktionspraxis war in Pennsylvania, Maryland und North Carolina besonders erfolgreich bei der Herstellung von Bio-Sojabohnen, wenn Getreide-Roggen als Deckfrucht mit hohem Biomassegehalt verwendet wird, der vor dem Pflanzen gerollt und gekräuselt wird. Diese Praxis war jedoch für die Maisproduktion [9-11] aufgrund von Einschränkungen im Stickstoffmanagement (dh Quelle, Zeitpunkt und Platzierung) und der Erzielung einer angemessenen Biomasse für Hülsenfrucht-Deckfrüchte zur Unkrautbekämpfung unterschiedlich. Daher besteht die Notwendigkeit, die Vorteile der Unkrautbekämpfung von Getreide mit den Vorteilen der Stickstoffversorgung von Hülsenfrüchten zusammen mit der zusätzlichen Fruchtbarkeit zu kombinieren, um maximale Maiserträge zu erzielen.
Im Herbst 2012, Rodale Institute In Zusammenarbeit mit dem USDA-ARS Beltsville Agricultural Research Center und der North Carolina State University wurde ein USDA NRCS Conservation Innovation Grant vergeben, um die Integration von Starterdüngern (pelletierter Dünger) und ihre Auswirkungen auf den Ertrag und den Unkrautwettbewerb bei Deckfrüchten zu demonstrieren. Bodenbearbeitung Bio-Maisproduktion.
Ziel dieses Artikels ist es, den Lesern Ergebnisse von Demonstrationsversuchen vorzustellen, die zwischen 2013 und 2014 an verschiedenen Orten durchgeführt wurden, und mit Empfehlungen abzuschließen, die auf Informationen aus diesem Projekt basieren.
Testversionen einrichten
In den Maisanbauzeiten 2013 und 2014 wurden in Beltsville, MD und North Carolina sechs Versuche durchgeführt. und der siebte in Kutztown, PA im Jahr 2014 (Tabelle 1).
Die an allen Standorten gebohrten Deckfrüchten waren eine Mischung aus Getreide-Roggen (Secale cereal L.) und Haarwicke (Vicia villosa Roth) mit Aussaatraten von 90 kg / ha (101 lb / acre) und 12 kg / ha (13.5 lb / acre) ha). Die Sorten Roggen und Wicke waren in NC und PA gleich ('Wrens Abruzzi' bzw. 'Purple Bounty'), während MD die Sorten 'Aroostook' bzw. 'Groff' verwendete. Die Daten für Feldoperationen - Pflanzen, Walzencrimpen und Ernten - an jedem Standort sind in Tabelle 1 aufgeführt (Tabelle 1).
Deckfruchtmischungen wurden gerollt und gekräuselt (Tabelle 1), als der Getreide-Roggen die Anthese erreichte (Blüte oder Pollenschuppen) und die haarige Wicke eine Schotenbildung von 50% aufwies (Foto 1).
An den Standorten Beltsville und North Carolina wurde die Biomasse der Deckfrucht vor der Entnahme der Pflanzenproben gerollt, um die Trockenmasse zu bestimmen, gefolgt von der Fruchtbarkeitsanwendung zum Zeitpunkt der Maispflanzung unter Verwendung des Direktsaatpflanzers John Deere 7200 (Foto 2). Detaillierte Informationen zu Pflanzgefäßen finden Sie in einem online veröffentlichten Informationsblatt von Atwell und Reberg-Horton [12].
In Kutztown wurde vor dem Walzen Deckfruchtbiomasse von stehenden Pflanzen gesammelt, um die Trockenmasse zu bestimmen. Die Walzencrimper war vorne montiert und der Pflanzer mit den Düngerbehältern war hinten an einem Traktor montiert. Das Roll-Crimpen der Deckfruchtmischung erfolgte gleichzeitig mit dem Anpflanzen von Mais (Bild 3).
Zwei Starterdüngerquellen, pelletierte Geflügelstreu (PL, 3-2-3) und Federmehl (FM) (NatureSafe®, 13-0-0) (Foto 4), wurden auf ihre Auswirkungen auf den Maisertrag und die Unkrautkonkurrenz in Bio untersucht Direktsaat von Mais unter Verwendung eines Deckfruchtmulchs zur Unkrautbekämpfung.
In Beltsville und NCSU (Kinston und Salisbury) war das Design eine geteilte Parzelle mit Fruchtbarkeit als Hauptparzelle und Unkraut gegen keine Unkräuter als Unterparzelle mit drei oder sechs Wiederholungen, je nach Standort. Fünf Fruchtbarkeitsbehandlungen wurden bewertet und eingeschlossen:
High Rate Topdress PL (High Topdress), angewendet bei 4 t / Morgen (8,000 Pfund / Morgen oder 9 Mg / ha)
Low Rate Topdress PL (Low Topdress), angewendet bei 1.8 t / Morgen (3,600 Pfund / Morgen oder 4 Mg / ha)
Untergrundstreifen von FM (Foto 4), aufgetragen mit 0.3 t / Morgen (535 lb / Morgen oder 0.6 Mg / ha)
Untergrundstreifen von PL, angewendet mit 0.3 t / Morgen (535 lb / Morgen oder 0.6 Mg / ha)
Keine zusätzliche Fruchtbarkeit (kein Starter)
In Kutztown war das Design ein randomisiertes komplettes Blockdesign mit vier Wiederholungen von vier Fruchtbarkeitsbehandlungen:
Niedrigpreis Topdress PL (Low Topdress), angewendet mit 1.5 t / Acre (3,000 lb / Acre oder 3.4 Mg / ha)
Untergrundstreifen von FM, angewendet bei 0.25 t / Morgen (515 Pfund / Morgen oder 0.58 Mg / ha)
Untergrundstreifen von PL, angewendet bei 0.23 t / Morgen (465 lb / Morgen oder ~ 0.52 Mg / ha)
Keine zusätzliche Fruchtbarkeit (kein Starter)
Hauptergebnisse
Oberirdische Deckfruchtbiomasse
Die Biomasse der oberirdischen Deckfrucht (Trockengewicht) überstieg in 7,137 der 8,000 Standortjahre (dh vier Standorte und zwei Jahre an drei von 13 kg / ha) einen empfohlenen Wert für eine wirksame Unkrautbekämpfung [6] die Standorte) (Tabelle 7). Der Deckfruchtrückstand (Foto 2) fungierte als physikalische Barriere und begrenzte das für die Keimung und das Wachstum von Unkrautsamen erforderliche Licht [5-14].
Unkrautbedeckung und -unterdrückung
In den fünf Standortjahren mit den höchsten Biomassewerten für Deckfrüchten wurde eine hervorragende Unkrautunterdrückung beobachtet (Tabelle 2 und Fotos 5-6). Am Standort Beltsville 2014 lag die Deckfruchtbiomasse geringfügig unter dem empfohlenen Wert für eine wirksame Unkrautbekämpfung, die Unkrautbedeckung lag jedoch immer noch unter 15%. Am Standort Kutztown war der Unkrautdruck mit FM unter der Oberfläche im Vergleich zu keiner Fruchtbarkeitsbehandlung ähnlich, bei der PL-Behandlung unter der Oberfläche jedoch um 35% niedriger und bei der Topdress-PL um 31% höher
Die Düngemittelbehandlung erwies sich als wirksam bei Unkrautbiomasse, insbesondere wenn sie im Vergleich zu anderen Düngemittelbehandlungen mit einer hohen Rate wie bei der PL-Behandlung mit hohem Topdress (Broadcast) angewendet wurde (Abb. 1).
Maisertrag
Die Feldparzellen in Beltsville 2013, Kinston 2014 und Salisbury 2013 und 2014 zeigten alle eine ausgezeichnete Unkrautunterdrückung, und der Maisertrag war zwischen den hoch- und niedrigratigen Broadcast-Streubehandlungen zwischen 145 und 165 bu / acre ähnlich (Abb. 2). Der Maisertrag wurde jedoch mit der unterirdischen Geflügelstreu und ohne zusätzliche Fruchtbarkeitsbehandlungen auf ~ 100 bu / Morgen verringert. Unterirdische Streifenbildung mit Federmehl ergab 30% mehr als bei der Behandlung von Geflügelstreu unter der Oberfläche.
Bei Kinston im Jahr 2013 wurde ein hohes Maß an Unkrautkonkurrenz beobachtet und die Maiskornerträge wurden durch Behandlungen mit geringerer Fruchtbarkeit unter der Oberfläche verringert. Bei der Topdress-PL-Behandlung mit hoher Rate waren jedoch die Maisbiomasse (Bild 7) und der Getreideertrag am größten, wobei sich Mais als wettbewerbsfähig gegenüber Unkräutern erwies.
In Beltsville 2013 war der Maisgetreideertrag bei allen Fruchtbarkeitsbehandlungen ähnlich. Dieser Untersuchungsort hat jedoch eine lange Geschichte der Verwendung von Hülsenfrüchten und Gülle. In ähnlicher Weise gab es in Kutztown keinen signifikanten Unterschied in der Maiserträge zwischen den getesteten Behandlungen (3). Der Maisertrag reichte von 170 bu / Acre ohne Zusatzdüngerbehandlung bis 180 bu / Acre bei FM-Behandlung unter der Oberfläche.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse dieser Studien deuten darauf hin, dass Standorte mit hoher Grundfruchtbarkeit (mit einer langjährigen Erfahrung mit der Verwendung von Hülsenfrüchten und Gülle) möglicherweise keine zusätzliche Fruchtbarkeit erforderlich sind, um den Maiskornertrag zu maximieren (z. B. Standorte in Kutztown, 2014 und Beltsville 2013). Eine weitere Untersuchung dieser Ergebnisse ist angebracht, da diese Ergebnisse nur an zwei der sieben Untersuchungsorte beobachtet wurden.
An Standorten mit geringer Fruchtbarkeit (z. B. Kinston, NC, 2013) erwies sich die Bereitstellung von Stickstoff zum Zeitpunkt des Pflanzens von Mais in einem auf Deckfrüchten basierenden reduzierten Bodenbearbeitungssystem als notwendig, um den gewünschten Maisgetreideertrag zu erzielen.
Am Standort Kinston, NC, gab es 2013 einen hohen Unkrautdruck in der Fruchtbarkeit unter der Oberfläche und keine zusätzlichen Fruchtbarkeitsbehandlungen, die sich negativ auf die Maiserträge auswirkten.