Evaluación de la biomasa de cultivos de cobertura y la tecnología de rizadores de rodillos para el manejo sostenible de malezas en los sistemas vegetales de la costa de California

Arianna Bozzolo¹, Jacob Pečenka¹, Amar Patel², Andrés Smith³

¹Rodale Institute Centro Orgánico de California, Camarillo, CA, 93010
²Fundación Ravi y Naina Patel, Bakersfield, CA, 93309
³Rodale Institute, Kutztown, Pensilvania, 19530

Introducción

En las prácticas agrícolas modernas, la utilización de cultivos de cobertura ha surgido como una solución sostenible para abordar diversos desafíos, incluida la erosión del suelo, el agotamiento de nutrientes y el manejo de malezas. Entre la diversa gama de sistemas de manejo de cultivos de cobertura, la labranza cero basada en cultivos de cobertura que utiliza un rodillo rizador ha atraído una atención significativa por su eficacia para reducir la labranza en la producción de hortalizas y al mismo tiempo mejorar la salud del suelo y la supresión de malezas. ^{[ 1 ]}.

El sistema de rizador de rodillos implica terminar los cultivos de cobertura haciendo rodar un tambor grande equipado con cuchillas sin filo sobre la vegetación, aplanándolo y rizándolo para crear una estera vegetal densa (Fig. 1). Esta técnica no solo elimina los cultivos de cobertura de manera eficiente, sino que también deja una capa de mantillo que actúa como barrera protectora, conservando la humedad del suelo, moderando la temperatura del suelo y suprimiendo el crecimiento de malezas. Además, los residuos que quedan en la superficie del suelo sirven como una valiosa fuente de materia orgánica, contribuyendo a la fertilidad del suelo y a la mejora de su estructura con el tiempo. ^{[ 2 ]}.

En el contexto de los sistemas de producción de hortalizas de regadío a lo largo de la costa sur de California, donde predominan las prácticas agrícolas sostenibles, el sistema de rizador de rodillos es especialmente prometedor. Al facilitar las prácticas de labranza cero, este sistema minimiza la alteración del suelo, preservando así la estructura del suelo, reduciendo el riesgo de erosión y conservando la materia orgánica del suelo. Además, la supresión del crecimiento de malezas mediante el método de rizador de rodillos puede aliviar significativamente la necesidad de herbicidas sintéticos, promoviendo estrategias de manejo de malezas respetuosas con el medio ambiente. ^{[ 3 ]}.

Este estudio tiene como objetivo evaluar la eficacia del sistema de rizador de rodillos en conjunto con diferentes especies de cultivos de cobertura y prácticas de manejo para el manejo de malezas en sistemas de producción de vegetales irrigados. Específicamente, investigamos el impacto de la producción de biomasa de cultivos de cobertura, la persistencia de residuos y la supresión de malezas luego de la terminación utilizando el método de rizador de rodillos. Además, evaluamos los efectos posteriores sobre el rendimiento de los cultivos.

Comprender las ventajas del sistema de prensado de rodillos para la producción de hortalizas sin labranza, junto con los cultivos de cobertura, es crucial para promover prácticas agrícolas sostenibles en la región. Al dilucidar los beneficios de este enfoque innovador, nuestro objetivo es proporcionar conocimientos valiosos que puedan informar y capacitar a los agricultores y profesionales agrícolas para que adopten estrategias de manejo de malezas más respetuosas con el medio ambiente y económicamente viables, mejorando así la resiliencia y la sostenibilidad de los sistemas de producción de hortalizas a lo largo de la costa sur. de California.

Descripción general del estudio

El experimento se realizó en 20 parcelas aleatorias de 46 x 12 m ubicadas en el Rodale Institute Centro Orgánico de California (34.220453, -199.108214) en Camarillo, CA. Las parcelas se asignaron a cinco tratamientos: 1) un control sin cultivo de cobertura y labranza estándar con disco (Till), una de dos mezclas de cultivo de cobertura: 2) avena (Avena sativa) + arveja peluda (vicia villosa), o 3) avena + guisantes (pisum sativum), y dos tratamientos de terminación de cultivo de cobertura, 4) labranza convencional mediante disco (Till), o 5) utilización de rodillo rizador para el sistema sin labranza (No-Till). Las parcelas con cada combinación de cultivo de cobertura y método de terminación se repitieron cuatro veces.

Todo el campo fue preparado con cultivo para estandarizar las condiciones del campo. En marzo, se plantaron cultivos de cobertura con una sembradora de granos de 4.6 m de ancho (Modelo 1500, Great Plains Mfg., Salinas, KS) con un espacio entre hileras de 15 cm y una tasa de siembra de 100 kg/ha para avena, 135 kg/ha para para guisantes y 22 kg/ha para arveja. Se utilizó riego por aspersión según fue necesario para estimular la germinación (0.6 mm).

Los cultivos de cobertura finalizaron en junio, 90 días después de la siembra (DAS), cuando aprox. El 50% del cultivo de cobertura había alcanzado la etapa de floración para evitar la resiembra del cultivo de cobertura. Las parcelas sin labranza se pasaron dos veces con el rodillo rizador, mientras que las parcelas de labranza y control se pasaron dos veces con el disco para enterrar parcialmente los cultivos de cobertura y las malezas que crecían en la superficie del suelo.

Las calabazas (var. Howden) se sembraron directamente a mano en julio. Las semillas de calabaza se colocaron a 0.9 m entre hileras y cada 60 cm y se adelgazaron a 1.5 m después de la emergencia de la planta. Después de plantar, se colocó una línea de tubería de riego por goteo (T-Systems, San Diego, California) en cada fila, la tubería de riego por goteo y todas las plantas se irrigaron según fuera necesario, y todas las parcelas recibieron la misma cantidad de agua.

Recogida y análisis de datos

Evaluamos el crecimiento del cultivo de cobertura y la presencia de malezas en tres momentos específicos: principios de junio, a los 90 días DAS, inmediatamente antes de terminar el cultivo de cobertura; finales de julio, después de terminar el cultivo de cobertura (30 días después de la terminación, DAT); y en octubre durante la cosecha (120 DDT). En cada fecha de muestreo, se recolectaron dos muestras de cada parcela para evaluar tanto las malezas como los cultivos de cobertura en la superficie del suelo. Cada muestra estuvo compuesta por un tubo de 0.25 m.² cuadrante colocado aleatoriamente dentro del campo, que contiene todo el material vegetal dentro de sus límites. Luego, este material vegetal se cosechó, se identificó, se pesó en fresco y posteriormente se secó hasta alcanzar un peso estable para la medición final de la biomasa vegetal. Durante la cosecha, se tomaron muestras de un subconjunto de cada parcela que medía 44.6 m2 para contar y pesar todas las calabazas, evaluando así el rendimiento del cultivo.
Los datos se analizaron mediante análisis de varianza factorial (ANOVA), utilizando el software CoStat (software CoHort, Monterey, CA, EE. UU.).

Resultados

La biomasa seca del cultivo de cobertura aérea antes de la terminación no difirió estadísticamente entre las dos mezclas de cultivos de cobertura: 14.7 t/ha en avena/vicia y 11.3 t/ha para avena/guisante. Hubo una biomasa de malezas significativamente mayor en las parcelas de suelo desnudo con 8.6 t/ha en comparación con avena/vicia con 0.3 t/ha y avena/guisante con 0.8 t/ha (Fig. 2a y 2b).

Treinta días después de la terminación del cultivo de cobertura, ya sea con el rodillo rizador (labranza cero) o el disco (labranza), la biomasa seca del cultivo de cobertura estuvo presente en ambos tratamientos de manejo del suelo. Investigaciones anteriores encontraron que alrededor del 40 al 70% de los residuos generalmente permanecen en la superficie después de una sola limpieza con disco de residuos de maíz, sorgo o trigo. ^{[ 3 ]}. En este estudio, el residuo que permaneció en el suelo después de dos pasadas del disco fue del 23% para avena/arveja y del 30% para avena/guisantes. Las parcelas de Oat/Vetch Labranza tuvieron un promedio de 3.5 t/ha de biomasa seca, y las de No-Labranza 7.4 t/ha. La siembra de avena/guisante dejó 3.4 t/ha de residuos en la superficie del suelo, mientras que la siembra directa tuvo 6.6. t/ha. No hubo diferencias estadísticas en el tonelaje de residuos de cultivos de cobertura entre avena/guisante y avena/vicia, pero sí entre manejo. Como se esperaba, las parcelas de No-Labranza tenían una biomasa significativamente mayor en la superficie del suelo en comparación con las parcelas de Labranza. Durante este período de muestreo, la biomasa de malezas fue muy variable entre parcelas y, por lo tanto, la presión promedio de malezas no difirió estadísticamente entre todos los tratamientos (Fig. 3a y 3b).

La evaluación final de cultivos de cobertura y malezas se realizó 120 días después de la terminación del cultivo de cobertura, en la cosecha de calabaza. El tratamiento No-Till avena/vicia tuvo 6 t/ha de biomasa en la superficie del suelo, y las parcelas Till tuvieron 3.3 t/ha. El tratamiento No-Till de avena/guisantes tuvo 4.7 t/ha y el de avena/guisantes, mientras que el tratamiento Till tuvo 1.3 t/ha de biomasa de cultivo de cobertura restante en la superficie del suelo. Las malezas estuvieron presentes en todos los tratamientos pero con diferente presión. El suelo desnudo tuvo una biomasa de malezas significativamente mayor correspondiente a 3.6 t/ha, no se encontraron diferencias estadísticas entre las especies de cultivos de cobertura o el manejo del suelo (Fig. 4a y 4b).

En el momento de la cosecha, la mezcla de avena y arveja, tanto en parcelas de labranza como de labranza cero, tuvo la mayor cantidad de frutos en comparación con la mezcla de avena y guisantes. La producción por hectárea fue similar entre el labranza de avena/vicia, labranza cero y suelo desnudo, mayor que la labranza de avena/guisante. Avena/guisante Hasta que el peso del fruto disminuyó en comparación con el suelo desnudo (Tab. 1). En este experimento, se encontró un rendimiento más bajo en todas las parcelas en comparación con el rendimiento promedio por hectárea de California. ^{[ 4 ]}. Los cultivos de cucurbitáceas dependen en gran medida de la polinización activa de las abejas. El tamaño del fruto y el conjunto de semillas de las cucurbitáceas están fuertemente relacionados con la actividad de las abejas. Varios factores juegan un papel importante en el manejo de las abejas para una polinización efectiva. Entre ellos, el clima es uno de los más importantes. Los factores ambientales y de enfermedades pueden influir significativamente en la floración, la polinización y el cuajado de frutos. La lluvia, los vientos fuertes y las temperaturas extremas, altas o bajas, también reducirán la actividad de las abejas y, en consecuencia, reducirán los rendimientos. ^{[ 5 ]}. El bajo rendimiento observado en todas las parcelas de cucurbitáceas durante el período de estudio se ha atribuido principalmente a una anomalía en las condiciones climáticas, en particular una lluvia inesperada en agosto, coincidiendo con la etapa de floración. Esta lluvia inusual, que ascendió a 69 mm, interrumpió el proceso de polinización, lo que provocó una disminución del cuajado de frutos y, en última instancia, una reducción del rendimiento de los cultivos. A pesar de estas condiciones ambientales que afectaron el cuajado de frutos, este estudio demostró que el uso de una mezcla de cultivos de cobertura, especialmente la mezcla de avena y arveja, en combinación con labranza cero orgánica utilizando un rodillo rizador para terminar los cultivos de cobertura, puede dar como resultado rendimientos comparables a el tratamiento estándar de labranza. Este estudio no proporcionó datos sobre el suelo, pero esperamos que la combinación de un cultivo de cobertura y una labranza reducida conduzca a una mejor salud del suelo con el tiempo.

Resumen

Este estudio proporciona información valiosa sobre los efectos de los cultivos de cobertura en el manejo de malezas en sistemas de producción de vegetales irrigados a lo largo de la costa sur de California. A continuación se presentan los principales hallazgos del estudio:

Biomasa de cultivos de cobertura y control de malezas: 

Antes de la terminación del cultivo de cobertura (90 DAS):

• No hubo diferencias significativas en la materia seca total de la biomasa del cultivo de cobertura entre las mezclas de avena/guisantes y avena/arveja.
• La avena/arveja y la avena/guisantes tuvieron una menor biomasa de malezas en comparación con el suelo desnudo.

Después de la terminación (30 DAT):

• Las parcelas de siembra directa con avena/guisantes y avena/arveja tuvieron una biomasa residual similar.
• Las parcelas de avena/guisantes y avena/arveja tuvieron una biomasa de residuos similar.
• La aparición de malezas fue similar en todas las parcelas.

En Cosecha (120 DAT):

• Avena/vicia y Avena/guisantes en las parcelas NT exhibieron mayor biomasa en comparación con las parcelas T. Se observaron reducciones de biomasa en todas las parcelas, siendo las parcelas T de avena y guisantes las que experimentaron la disminución más significativa (61.5%).
• El suelo desnudo tuvo mayor biomasa de malezas en comparación con los tratamientos de cultivo de cobertura (T y NT)

Rendimiento:

• Las parcelas de mezcla de avena/arveja (T y NT) y el suelo desnudo tuvieron una producción similar por hectárea, superando a las parcelas T de avena/guisantes en términos de número de frutos y producción por hectárea.
• Las parcelas T de avena/guisante tuvieron un peso de fruto reducido en comparación con el suelo desnudo.

En general, estos hallazgos enfatizan la importancia de los cultivos de cobertura en el manejo de malezas. Se necesitan más investigaciones para explorar las interacciones entre las prácticas de manejo del suelo, la selección de especies de plantas y la productividad de los cultivos en los sistemas de producción de hortalizas. Comprender las interacciones entre las especies de cultivos de cobertura, las prácticas de manejo y el manejo de malezas es esencial para desarrollar prácticas agrícolas sostenibles que mejoren la productividad y al mismo tiempo minimicen la dependencia de herbicidas sintéticos y promuevan la gestión ambiental. Al dilucidar estas relaciones, podemos informar a los agricultores y profesionales agrícolas sobre estrategias efectivas de manejo de malezas que integran cultivos de cobertura en los sistemas de producción de hortalizas, promoviendo así la sostenibilidad y la resiliencia a largo plazo en la agricultura.