Los agricultores orgánicos han dependido durante mucho tiempo de la labranza frecuente para el control de malezas, pero con los sistemas de labranza cero orgánicos basados en cultivos de cobertura recientemente desarrollados, el agricultor orgánico Daniel Brubaker está viendo resultados prometedores de control efectivo de malezas, productividad mantenida y mejora de la salud del suelo.
La demanda de granos orgánicos continúa aumentando en los Estados Unidos en respuesta a la creciente demanda de los consumidores. Sin embargo, la transición a la agricultura orgánica desde la agricultura química convencional puede ser gratificante y desafiante para los agricultores. Además de una prima de precio más elevada que beneficiaría a los agricultores orgánicos, y los alimentos saludables que son esenciales para la salud humana, la agricultura orgánica también traerá una serie de beneficios en la calidad ambiental, incluida la reducción de la contaminación por escorrentía de nitrógeno y una mejor calidad del agua; reducción del uso de energía en la agricultura; reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero; y mejora de la biodiversidad y los hábitats naturales, etc. Sin embargo, debido a que los agricultores orgánicos no rocían herbicidas para controlar las malezas, a menudo se requiere un cultivo frecuente para obtener rendimientos iguales a la producción convencional. Sin embargo, durante mucho tiempo se ha considerado que la labranza relacionada con perturbaciones físicas es perjudicial para la salud del suelo y puede aumentar el riesgo de erosión. Por lo tanto, el uso excesivo de la labranza puede contrarrestar los beneficios de la agricultura orgánica en el suelo y el medio ambiente.
Daniel Brubaker, un productor de productos lácteos orgánicos y entusiasta de la agricultura en Kutztown, PA, está trabajando con Rodale Institute explorar sistemas innovadores de gestión de "labranza cero orgánica". El ensayo colaborativo se centra en el cultivo de maíz de forma orgánica, pero sin la alteración física del suelo que se suele utilizar en los sistemas orgánicos para controlar las malas hierbas.
Este innovador sistema, originalmente propuesto y probado por Rodale Institute en la primera década del 21st Century, está diseñado para aprovechar el poder de los cultivos de cobertura anual de invierno para lograr un control efectivo de malezas. Los cultivos de cobertura plantados en otoño se terminan mecánicamente en la primavera antes de plantarlos mediante la engarzadora de rodillos (Figura 1 y XNUMX). Los residuos de los cultivos de cobertura forman un mantillo espeso que puede proporcionar supresión de malezas durante toda la temporada.
En esta prueba en la granja, que también es parte de un proyecto financiado por una Beca de Innovación de Conservación (CIG) del USDA NRCS, Brubaker está trabajando con científicos, técnicos y personal de la granja en Rodale Institute para probar la efectividad de los “sistemas orgánicos de labranza cero basados en cultivos de cobertura” para terminar con los cultivos de cobertura, suprimir las malezas, mantener los rendimientos y mejorar la salud del suelo. Los agricultores e investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad Estatal de Iowa están llevando a cabo experimentos similares en Wisconsin e Iowa entre 2019 y 2021.
Brubaker plantó arveja peluda (vicia villosa Roth.), Un cultivo de cobertura de leguminosas resistente al invierno, en el otoño de 2018. En la primavera de 2019, utilizó dos métodos diferentes, (1) labranza o (2) siembra directa, para terminar con los cultivos de cobertura y controlar las malezas. El método de labranza comprendía el uso de un arado de vertedera para matar la arveja vellosa, un disco y empaque para preparar el lecho para la siembra de maíz y múltiples cultivos en la temporada de crecimiento para controlar las malezas. Los dos métodos de labranza cero se lograron terminando la arveja peluda con un rizador de rodillo y plantando maíz directamente en los residuos de la arveja, o plantando en la cubierta viva sin terminar los cultivos de cobertura, un método que se conoce como "plantar verde" .
La crimpadora de rodillos fue diseñada por Jeff Moyer, CEO de Rodale Institute y construido por John Brubaker a principios de la década de 2000. Ha demostrado ser una herramienta eficaz para acabar con los cultivos de cobertura anuales de invierno mediante ensayos de investigación realizados en diferentes partes de los Estados Unidos. Sus bordes romos rompen el tallo del cultivo de cobertura sin cortarlo y su patrón de chevron en el rodillo permite múltiples puntos de engarzado y evita la alteración del suelo.
Los resultados son espectaculares. Los tratamientos con rodillo-rizado (RC) y "plantar en cubierta viva" (PLC) mostraron beneficios en la supresión de malezas, con un peso de malezas significativamente menor en comparación con el tratamiento "arar y cultivar" (PC) (Figura 2 y XNUMX). No hubo diferencia en la densidad de las malezas, el contenido de nutrientes de las hojas o el rendimiento del ensilado de maíz entre estos tratamientos. Estos resultados sugieren que los sistemas de labranza cero pueden controlar eficazmente las malezas, proporcionar cantidades adecuadas de nutrientes para apoyar el crecimiento del maíz y mantener el rendimiento en comparación con los sistemas de labranza orgánicos comunes.
Sin embargo, a pesar de que no hubo diferencias en el rendimiento del ensilado de maíz, el nitrato de tallos de maíz al final de la temporada fue significativamente menor en los tratamientos de labranza cero que en el tratamiento PC (Figura 3 y XNUMX). Esta enorme diferencia podría tener importantes implicaciones para la salud del suelo y el manejo de nutrientes. El contenido de nitrato del tallo de maíz al final de la temporada es un indicador confiable del estado del nitrógeno del maíz que puede proporcionar una buena evaluación de si el cultivo tenía la cantidad correcta de nitrógeno, demasiado nitrógeno o estaba limitado en nitrógeno. El contenido en las parcelas de PC (> 5000 ppm) estaba claramente en el rango de exceso de nitrógeno, lo que significa que las plantas de maíz simplemente siguieron absorbiendo nitrógeno del suelo incluso después de que se cumplieron sus necesidades de nitrógeno. La labranza frecuente posiblemente había estimulado la mineralización del nitrógeno al exponer la materia orgánica una vez protegida a los microbios del suelo e introducir oxígeno en el suelo. El exceso de nitrógeno en el suelo podría provocar la lixiviación de nitrógeno al agua subterránea y superficial.
La materia orgánica del suelo es la base de las funciones físicas, químicas y biológicas del suelo, y la mejora de la materia orgánica del suelo generalmente se asocia con beneficios en la fertilidad del suelo, la capacidad de retención de agua, la capacidad de intercambio de cationes y una mejor estructura del suelo. Las investigaciones han demostrado que del 30 al 50% de la materia orgánica del suelo se ha perdido de los suelos agrícolas en todo el mundo, lo que ha provocado la degradación ambiental y un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. La reconstrucción de la materia orgánica del suelo en los sistemas agrícolas es clave para la resiliencia de la producción de alimentos ante el cambio climático.
Los resultados de los experimentos de campo de Brubaker sugieren que los suelos bajo manejo orgánico de labranza cero podrían liberar nutrientes lenta y gradualmente a través de la mineralización microbiana de materia orgánica, para apoyar la demanda de los cultivos. Cuando se usa labranza frecuente, los nutrientes excesivos pueden liberarse al medio ambiente y posteriormente perderse por lixiviación o por acumulación en el tallo del maíz. Mientras tanto, una disminución gradual de la materia orgánica del suelo y la pérdida de carbono en forma de dióxido de carbono (CO2) puede ocurrir. Estos datos de investigación recopilados por científicos se destacaron en la Conferencia de la Soil Science Society of America en San Antonio, TX, en noviembre de 2019 y en Rodale Institute seminarios web. los Webinar presentado por el Dr. Yichao Rui, el científico principal de este proyecto en Rodale Institute, atrajo a 157 asistentes de 12 países.
Esta prueba en la finca también llamó mucho la atención durante Rodale Institute, Día de campo orgánico anual el 19 de julio de 2019. Los participantes del día de campo quedaron asombrados por el éxito de los Brubakers en el manejo de la producción de maíz orgánico sin el uso de fertilizantes y pesticidas / herbicidas costosos y sin cultivos frecuentes durante la temporada. Los sólidos resultados brindan evidencia a los agricultores de la viabilidad de estos sistemas innovadores y el potencial para mejorar la rentabilidad, reducir las pérdidas de nitrógeno al medio ambiente y mejorar la resiliencia del suelo a largo plazo.