En 2017, Rodale Institute iniciado un prueba de cuatro años estudiar los efectos del cáñamo industrial en la salud del suelo, la supresión de malezas y otros usos. El proyecto acaba de concluir su tercer año. Puede encontrar más información sobre el alcance, la metodología y los resultados del ensayo después de dos años en "Ensayos de cáñamo industrial: resultados preliminares", Publicado en 2019.
Actualizaciones clave
- El cáñamo extrae y acumula metales pesados en sus tejidos, lo que lo convierte en un cultivo viable de biorremediación.
- En el tercer año se inició una prueba de manejo de nutrientes, centrada en investigar los requisitos de fertilidad del cáñamo industrial. Esto fue motivado por las observaciones del año 3.
- En el año 3, los rendimientos de soja y trigo aumentaron después del cáñamo y el sorgo del pasto Sudan, mientras que se redujo la presión de las malezas.
- La disponibilidad de nitrógeno parece permitir que el cáñamo supere la competencia de las malezas con un espaciado de hileras más amplio, mientras que las malezas parecen competir con el cáñamo en espaciamientos de hileras más amplias cuando el nitrógeno es limitado. Una mayor disponibilidad de nitrógeno aumenta el rendimiento del grano de cáñamo con un espaciado de hileras más amplio.
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Objetivos del Proyecto
Los objetivos de este proyecto son: 1) evaluar la capacidad de supresión de malezas del cáñamo industrial (Cannabis sativa.) en una rotación de cultivos de granos orgánicos, 2) reducir la labranza en un sistema de labranza cero rotacional basado en cultivos de cobertura orgánicos, 3) evaluar los efectos en la salud del suelo de incluir cáñamo dentro de una rotación de cultivos de granos orgánicos y 4) evaluar las prácticas de manejo de nutrientes orgánicos que mejoran rendimiento y calidad del cáñamo industrial. Se espera que esta información ayude a los agricultores a tomar decisiones al incorporar el cáñamo en un plan agrícola existente.
Resumen del proyecto
El cáñamo industrial se consideró una vez un cultivo comercial importante para Pensilvania y los estados cercanos antes de su prohibición a principios de la década de 1940 y, por lo tanto, se espera que se adapte al suelo y las condiciones climáticas del noreste de los Estados Unidos. Debido a esta prohibición, se ha realizado poca o ninguna investigación sobre el cáñamo industrial durante los últimos ochenta años en los EE. UU., Lo que ha provocado lagunas en el conocimiento de las prácticas agronómicas básicas. Generalmente, sabemos que el cáñamo crece rápidamente y tiene un extenso sistema de raíces, lo que lo convierte en una herramienta potencial para la supresión natural de malezas y mejora la salud del suelo. El manejo de malezas se considera un obstáculo perenne para los agricultores orgánicos existentes y una barrera para aquellos que están considerando la transición a lo orgánico. El manejo exitoso de malezas en sistemas orgánicos a menudo incluye labranza intensiva y cultivos repetidos que pueden degradar la salud del suelo. Por esta razón, Rodale Institute ha estado examinando el cáñamo como una herramienta potencial para la agricultura regenerativa y el manejo de malezas.
Nuestros resultados preliminares de los dos primeros años de un estudio de varios años indican que el cáñamo puede suprimir las malas hierbas, así como el sorgo, pasto de Sudán (Sorgo × drummondii) sofocar la cosecha. Estos resultados también indican que la variedad de fibra de cáñamo en rotación puede permitir el establecimiento de cultivos de cobertura de invierno sin labranza sin reducir el rendimiento del cultivo posterior de soja (Glycine max) y trigo (Triticum aestivum) en la rotación.
Hipótesis del proyecto
Predecimos que el cáñamo eliminará las malas hierbas y agotará los bancos de semillas de malas hierbas, mejorará la salud del suelo, reducirá la labranza y mejorará los ingresos de los agricultores.
Descripción de la investigación
La descripción detallada del ensayo de variedades en curso, el ensayo de supresión de malezas y el análisis en cáñamo industrial se puede encontrar en Resultados preliminares.
Ensayo de variedades
El objetivo de esta prueba es evaluar las variedades de cáñamo que se adaptan mejor al suelo y las condiciones climáticas del este de Pensilvania y determinar cuál será más eficaz para incorporar en una rotación de cultivos para proporcionar beneficios tanto agronómicos como económicos.
Ensayo de supresión de malezas
El ensayo de supresión de malezas está evaluando el potencial del cáñamo para actuar como un cultivo de cobertura de supresión de malezas de alto valor en un sistema de cultivo de grano orgánico rotativo sin labranza y facilitar el establecimiento de cultivos de cobertura de invierno sin labranza, al tiempo que mejora la salud del suelo y el rendimiento de cultivos posteriores en rotación. Los resultados se publicarán en medios de extensión y revistas revisadas por pares para informar a los productores, investigadores y otros grupos de interés sobre las mejores prácticas agrícolas de gestión que incluyen el cáñamo industrial en rotación.
Prueba de manejo de nutrientes
Una aparente disminución en la germinación, el establecimiento y el rendimiento general observado en el año dos del ensayo de variedades, atribuido a la probable pérdida de fertilidad del suelo, motivó el establecimiento de un ensayo de manejo de nutrientes para determinar los requisitos de fertilidad para la producción de cáñamo orgánico. Se investigaron tres tratamientos con fertilizantes nitrogenados (N) (compost, harina de sangre (NPK: 12-0-0) y compost + harina de sangre) con dos espaciamientos de hileras diferentes. Se midieron el crecimiento vegetal, la biomasa vegetal, el rendimiento de grano y las concentraciones de nutrientes en el grano de cáñamo.
Antes de plantar cáñamo, se plantó arveja peluda a 30 libras. por acre a principios del otoño del año anterior se incorporó al suelo como abono verde en primavera. Se estima que la arveja vellosa proporciona 100-150 libras. de N cuando se cultiva en el suelo, pero esta cantidad de N puede no estar siempre disponible en cantidades suficientes para la cosecha siguiente. La asincronía de nutrientes tampoco es infrecuente en los sistemas orgánicos que dependen de la biología del suelo para mineralizar las fuentes de fertilidad que están ligadas a los residuos de los cultivos de cobertura y la materia orgánica. Por esa razón, pueden ser necesarias fuentes adicionales de fertilidad para maximizar el potencial de rendimiento del cáñamo.
También es necesario determinar el espaciamiento óptimo de las plantas para maximizar los rendimientos. Los rendimientos pueden considerarse contenido total de semillas o fibra o concentración total de compuestos bioactivos (comercializables) por unidad de tierra, dependiendo de la variedad de cáñamo cultivado. Por lo tanto, este estudio no solo medirá los niveles de minerales en el suelo y los tejidos, sino que también medirá la concentración de compuestos bioactivos en el tejido vegetal y el aceite de semillas.
Resultados
Ensayos de supresión de variedades y malezas
Los resultados de los ensayos de supresión de variedades y malezas son consistentes con resultados preliminares publicado en 2019.
Lea nuestros resultados preliminares
Metales pesados
Los tejidos de plantas de cáñamo muestreados en el año 3 del estudio bioacumularon algunos metales pesados dado que los resultados de las pruebas de suelo mostraron niveles indetectables de metales pesados, lo que sugiere que el cáñamo puede ser un cultivo biorremediador eficiente (Tabla 1). Continuaremos monitoreando el movimiento de metales pesados desde el suelo hasta los tejidos y otros productos finales del cáñamo para establecer la eficiencia del cáñamo como un cultivo de biorremediación y evitar la pérdida de material final rentable contaminado por metales pesados.
Rendimientos y presión de malezas
El corto período de crecimiento del cáñamo amplía la ventana para establecer cultivos de cobertura de invierno a fines del verano / principios del otoño, lo que puede ser difícil en las condiciones del noreste cuando se cultiva maíz y soja debido a la cosecha tardía. En 2017, tras la cosecha de cáñamo industrial, los cereales de centeno (Cereal seco) se estableció en parcelas de investigación utilizando prácticas estándar de labranza o siembra directa con una sembradora de grano sin labranza.
El centeno fue enrollado-rizado y toda la soja sin labranza se sembró en una pasada en la primavera de 2018. Los resultados preliminares indicaron que la variedad de cáñamo de fibra 'Santhica 27' fue tan efectiva en la supresión de malezas como el sorgo Sudan grass en comparación con un raigrás (Lolium multiflorum) control y, para algunas malezas, más eficaz. Los rendimientos promedio de 2018 de soja después del cáñamo o sorgo de pasto Sudán fueron significativamente mayores en las parcelas en las que se estableció previamente mantillo de centeno enrollado con labranza, excediendo el promedio nacional de 2018 de 52 bushels por acre (Figura 1 y XNUMX). Sin embargo, los rendimientos promedio de soja plantada en mantillo de centeno sin labranza fueron casi iguales al promedio nacional, lo que sugiere que el costo económico y ambiental de establecer el cultivo de cobertura con labranza no puede ser justificable o necesario si el cáñamo se incluye en la labranza cero rotatoria. rotación orgánica.
El trigo de invierno sembrado después de la soja tendió a tener rendimientos más altos en las parcelas en las que se estableció un cultivo de cobertura de centeno sin labranza en 2017 (Figura 2 y XNUMX). Sin embargo, esta tendencia solo se observó en parcelas que anteriormente tenían pasto de cáñamo y sorgo de Sudán. En general, los rendimientos promedio de granos de trigo excedieron el promedio nacional de 2019 de 62 bushels por acre. Las mediciones adicionales de la fertilidad del suelo y los cultivos permitirán una mejor comprensión del efecto que el cáñamo puede tener en los cultivos posteriores dentro de la rotación de cultivos.
Figura 1. Rendimientos promedio de soja sembrada con labranza cero en mantillo de centeno enrollado previamente establecido con o sin labranza después del control de cáñamo, sorgo, pasto de Sudán o raigrás anual. El rendimiento de soja sembrada en mantillo de centeno de cereales establecido con labranza fue mayor en todas las parcelas que anteriormente tenían cáñamo o sorgo. Lo contrario fue el caso con respecto a las parcelas de control. La línea discontinua ilustra el rendimiento promedio nacional de trigo de invierno de 2018 (52 bushels / acre).
Si bien se observaron tendencias interesantes en el trabajo preliminar, es necesario validar estos resultados repitiendo el estudio con mayor replicación para confirmar diferencias estadísticas.
Prueba de manejo de nutrientes
En el primer año de la Prueba de Manejo de Nutrientes (2018) tuvimos un tratamiento de control (sin enmiendas de suelo / fertilizante agregado), un tratamiento de compost (compost producido en el sitio, curado un año y aplicado a 15 toneladas / acre), un moderado (100 libras / acre) y una alta tasa (200 libras / acre) de aplicación de harina de sangre (NPK: 12-0-0) antes de plantar. Todas las enmiendas se aplicaron inmediatamente antes de plantar, se incorporaron con una rastra Perfecta y se empacaron antes de plantar.
Los resultados preliminares revelaron una relación lineal positiva (r2 = 0.66) entre las tasas de aplicación de N y el rendimiento de grano de cáñamo, y las parcelas de control (sin tratamiento con fertilizante) mostraron el rendimiento de grano más bajo. Como se esperaba, el rendimiento de grano de cáñamo aumentó con el aumento de la tasa de aplicación de N, con la tasa más alta de harina de sangre (200 libras / acre) produciendo el mayor rendimiento de grano seguido de la tasa más baja de harina de sangre (100 libras / acre) y el tratamiento de abonoFigura 3 y XNUMX).
La prueba también incluyó dos tratamientos de espaciado de hileras, hileras de 7.5 "y 15". Cuando la fertilidad era limitada (solo control y compost), el espaciamiento más amplio tuvo un efecto negativo en el rendimiento del grano de cáñamo que probablemente se debió a una mayor presión de las malezas. En los tratamientos de harina de sangre donde el N era menos limitante que los otros tratamientos, el cáñamo parecía haber competido mejor con las malezas en ambos tratamientos de espaciado de hileras, pero el espaciado más amplio tendía a funcionar mejor que el espaciado más estrecho (Figura 3 y XNUMX). Según Rosenberg et al. (Extensión de la Universidad Estatal de Oregón, 2019; Suelo, preparación de semilleros y siembra para cáñamo), un espaciado más amplio permite que las plantas se ramifiquen y produzcan una densidad de floración máxima, lo que puede traducirse en rendimientos más altos, pero es necesario determinar el espaciado óptimo entre filas no puede limitar la densidad máxima potencial de plantas y el rendimiento potencial máximo.
La relación lineal de estos datos sugiere que es posible que no se haya obtenido el rendimiento máximo de grano. Por esta razón, se deben realizar más exploraciones con mayores tasas de aplicación de N con un mejor manejo de malezas. Proponemos incluir un tratamiento para cultivos de cobertura de leguminosas, tasas adicionales de aplicación de harina de sangre y medir el potencial de lixiviación de nitrógeno a estas tasas de fertilizante. También nos gustaría incluir una práctica utilizada por muchos agricultores donde se aplica inicialmente compost y las necesidades adicionales de fertilidad se complementan con un fertilizante, como harina de sangre. Además, calcularemos los presupuestos de N midiendo el N total en el tejido vegetal y el grano, determinaremos el N disponible producido por el cultivo de cobertura que fija N, analizaremos las muestras de suelo de línea de base, de mitad de temporada y de postemporada para detectar N potencialmente mineralizable, y potencial de prueba N lixiviado en el agua subterránea usando lisímetros de ventosa.
Conclusiones
- El cáñamo extrae y acumula metales pesados en sus tejidos, lo que lo convierte en un cultivo viable de biorremediación.
- Los rendimientos de soja y trigo aumentaron después del cáñamo de fibra, mientras que se redujo la presión de las malezas.
- La disponibilidad de nitrógeno permite que el cáñamo supere a las malas hierbas y aumente el rendimiento de grano con un espaciado de hileras más amplio, mientras que las especies de malezas superan al cáñamo en espacios de hilera más amplios cuando el nitrógeno es limitado.
Resultados de la evaluación preliminar del proyecto
Desde el lanzamiento de la Rodale Institute Programa de investigación de cáñamo industrial en 2017, el interés público en nuestro trabajo está creciendo rápidamente, con las visitas a la página web en 2019 registrando más de 9 veces las visitas en 2018. Además de asistir a conferencias y reuniones, Rodale Institute El personal consulta con los agricultores con regularidad en todo el noreste y todo Estados Unidos sobre el cultivo de cáñamo industrial de forma regenerativa para determinar cómo el cáñamo puede beneficiar a los agricultores al tiempo que mitiga los impactos ambientales.
Implicaciones
Nuestra investigación y alcance tendrán un impacto positivo en el mercado del cáñamo en rápido crecimiento debido a la falta de información disponible para los agricultores sobre las mejores prácticas agronómicas para producir productos de cáñamo de alta calidad en el noreste de los Estados Unidos. Existe una gran necesidad de comprender mejor las prácticas estándar, como los requisitos de fertilidad del cáñamo, para mejorar el éxito de los productores de cáñamo PA.
La atención y los fondos adicionales recibidos este año tanto del Dr. Bronner como de CV Sciences nos permitieron hacer la transición de los roles de gestión de proyectos de cáñamo para incluir un puesto de "Especialista en cáñamo" con el 100% de su esfuerzo dedicado a gestionar y hacer crecer la investigación del cáñamo del Instituto.
Dirección futura
- Para aumentar los ingresos de los agricultores, aprenda más sobre semillas y variedades de doble propósito y determine si pueden encajar en una rotación de granos como cultivo para asfixiar malezas y variedades de fibra. Además, investigue tecnologías de costo-efecto para cosechar con éxito fibra, semilla y variedades de doble propósito.
- Expandir la investigación y el cultivo a diferentes suelos y estados para garantizar que estas rotaciones se puedan traducir en todo el condado.
- Continuar con las pruebas de manejo de nutrientes, tanto en cáñamo industrial como en CBD, para comprender mejor los requisitos de fertilidad en los sistemas de manejo orgánico regenerativo para mejorar el rendimiento y la calidad y, en última instancia, aumentar los ingresos de los agricultores.
Financiamiento para Rodale InstitutePrueba de cáñamo industrial y apoyo a la investigación proporcionado por Dr. Bronner's, CV Sciences y Natural Care PA. Un agradecimiento especial al Departamento de Agricultura de Pensilvania por financiar la Prueba de Manejo de Nutrientes.