À Meadow View Farm à Kutztown, en Pennsylvanie, James Weaver et son fils Harold Weaver redoutent de nettoyer les (plus de) 20 miles linéaires de plastique noir qu'ils utilisent chaque année. Quand ils ont fini de nettoyer tout le plastique sous leurs poivrons, tomates, aubergines et cucurbitacées, ils ont mal à la tête de jeter le plastique. L'élimination du plastique noir est un défi coûteux selon votre emplacement et selon que vous recycliez, enfouissiez ou brûliez. De plus, Harold fait remarquer qu'au moment où il est nettoyé, il est toujours trop tard pour faire entrer une culture de couverture. Ces frustrations ont motivé les tisserands et autres maraîchers et chercheurs de Rodale Institute d'expérimenter avec des paillis de culture de couverture roulés et sertis pour réduire leur dépendance au plastique noir.
Paillis
Paillis de cultures de couverture organiques. Depuis plus d'une décennie, des chercheurs de Rodale Institute (RI) a travaillé avec d'autres à Penn State et au laboratoire des systèmes d'agriculture durable de l'USDA à Beltsville, dans le Maryland, pour développer un système de production biologique de maïs et de graines de soja sans labour de printemps. Les chercheurs se sont d'abord penchés sur quelques hivers annuels cultures de couverture, comme le seigle des céréales et la vesce velue, qui peuvent être tués lorsqu'ils fleurissent au printemps. Cependant, ils sont rapidement devenus frustrés par la rapidité avec laquelle les mauvaises herbes ont percé les résidus fauchés ou hachés, alors ils ont travaillé pour développer le rouleau-sertisseur. La sertisseuse à rouleaux arrête non seulement les cultures de couverture en les aplatissant et en les écrasant, mais elle les laisse également dans un tapis intact qui est mieux à même de supprimer les mauvaises herbes tout au long de la saison.
Paillis de cultures de couverture pour la production de légumes. John Teasdale et Aref Abdul-Baki, chercheurs de l'USDA à Beltsville, Maryland, ont été les premiers à développer un système de paillage pour cultures de couverture pour les tomates et autres légumes à l'aide de cultures de couverture tondues au fléau. Ils ont constaté que les paillis de cultures de couverture fauchés (vesce velue ou combinaisons de couvertures) fournissaient suffisamment d'azote, supprimaient les maladies et favorisaient généralement des plantes plus saines et plus durables. Les mauvaises herbes, cependant, restaient un défi. Bien que le paillis de culture de couverture fauché ait fourni une bonne suppression précoce des mauvaises herbes et que Teasdale et Abdul-Baki aient pu réduire considérablement la quantité d'herbicide qu'ils utilisaient, ils ont quand même constaté que le système de paillage tondu nécessitait souvent des herbicides pour obtenir une suppression adéquate des mauvaises herbes plus tard dans la saison . Leur travail, leurs conclusions et leurs recommandations sont bien résumés dans leur Bulletin des agriculteurs. D'autres chercheurs ont également étudié les systèmes de production de tomates sans labour qui mettent fin aux cultures de couverture par la sous-cotation.
Un système de paillage de cultures de couverture biologique pour les légumes. En 2009, les chercheurs de RI ont tenté de combiner les connaissances acquises grâce au système roulé / serti pour les cultures céréalières avec les connaissances issues de la recherche sur les légumes de l'ARS pour développer un système de paillage de cultures de couverture biologique pour les légumes. Les chercheurs ont sélectionné 3 options de culture de couverture: le seigle céréalier pour sa capacité supérieure de suppression des mauvaises herbes, la vesce velue pour sa capacité supérieure de fixation de l'azote, et un mélange de vesce et de seigle pour essayer de créer un paillis fournissant à la fois suffisamment d'azote et une suppression des mauvaises herbes. En optant pour les taux de semis plus élevés utilisés dans la production de céréales biologiques sans labour et les dates de semis plus précoces (8 semaines avant le premier gel) conseillées pour les cultures de couverture utilisées pour les paillis de légumes, les chercheurs espéraient faire pousser des peuplements de cultures de couverture épais et denses qui empêchaient les mauvaises herbes annuelles d'été. germination au printemps et a fourni une couverture de sol suffisante pour continuer à les supprimer pendant l'été. Pour maximiser la persistance du paillis de couverture végétale, les chercheurs du RI ont également choisi de comparer le laminage et le sertissage des cultures de couverture avec la méthode de tonte utilisée par les chercheurs de l'USDA.
Traitements dans l'essai. Comme les combinaisons de cultures de couverture, de dates de plantation, de méthodes de terminaison des cultures de couverture et de cultures sont pratiquement illimitées, les chercheurs ont choisi de faire une expérience de type système pour comparer quelques systèmes pratiques que les maraîchers pourraient utiliser pour produire des tomates:
• paillis de seigle de céréales terminé par roulage / sertissage ou par fauchage à fléaux,
• paillis de vesce velu terminé par roulage / sertissage ou par tonte à fléaux,
• paillis mélangé seigle-vesce terminé par roulage / sertissage ou par fauchage à fléaux, et
• paillis de plastique noir ordinaire sur seigle, vesce ou seigle-vesce labourés.
Performance du système
Les chercheurs ont mesuré les performances de chaque système en termes de fertilité, de suppression des mauvaises herbes et de rendement. La première année de recherche a montré que le paillis de mélange de vesce et de seigle fauché produisait les rendements les plus élevés, offrait le plus de suppression des mauvaises herbes et fournissait juste la bonne quantité d'azote pour la production de tomates. Les chercheurs sont maintenant au milieu d'une deuxième année d'essais répétés sur le terrain pour élargir l'ensemble de données et tester la validité des résultats dans une saison de croissance différente.
Fertilité à l'azote
La connaissance de la quantité d'azote qu'une culture de couverture fournira à la culture suivante dépend non seulement de la quantité totale d'azote dans la culture de couverture, mais également du rapport carbone / azote (C: N) dans la culture de couverture. Plus le rapport C: N de la culture de couverture est bas, plus il y a d'azote disponible pour la culture. Le labour de la culture de couverture augmentera également la disponibilité de son azote tout en laissant les résidus de la culture de couverture à la surface, car le paillis réduit la quantité d'azote de la culture de couverture disponible pour la culture suivante.
Azote de la vesce velue. La vesce velue est une excellente source d'azote. En tant que légumineuse fixatrice d'azote, la vesce velue a une densité d'azote plus élevée dans ses tissus (environ 4.5% d'azote dans cette étude) que les autres cultures de couverture. La vesce velue peut également produire une énorme quantité de couverture, généralement entre 4000 et 8000 livres / acre au début de juin. En 2010, la vesce velue poussait plutôt mal - seulement 3000 à 4400 livres / acre, mais elle contenait encore environ 150 à 200 livres d'azote. L'azote dans les cultures de couverture avec des rapports C: N de 20: 1 ou moins est hautement disponible; les microbes rendront 50% ou plus de l'azote disponible pour la culture au cours d'une saison de croissance estivale. En ce qui concerne la vesce, avec un rapport C: N très bas de seulement 9: 1 ou 10: 1, environ 75 livres d'azote étaient probablement disponibles pour les tomates suivantes (à la fois dans le paillis de vesce et dans le paillis de plastique), bien plus que le les besoins des tomates d'environ 50 lb / acre d'azote.
Enfin, la croissance de la vesce velue et la teneur en azote augmentent rapidement à la fin du printemps. En 2010, la vesce velue a augmenté de 40 à 300% en 13 jours entre le 20 mai et le 2 juin, soit une augmentation de l'azote d'environ 50 lb / acre. Cette augmentation de l'azote total (200 livres contre 140 livres) a plus que compensé la diminution de la disponibilité (33-40% contre 50%, ou 75-80 livres disponibles contre 70 livres disponibles) causée en laissant la vesce sur le surface comme paillis.
Azote de seigle céréalier. Le seigle céréalier ne contient qu'un peu plus de 1% d'azote et a un rapport C: N élevé de 40: 1 ou 45: 1, ce qui en fait une source relativement pauvre de fertilité azotée. C'est un producteur prolifique de biomasse, cependant, fournissant 9,000 11,000 à 100 125 livres de paillis par acre. Ainsi, même si l'azote du seigle céréalier n'est pas très concentré, le paillis de seigle contient encore 20 à 30 livres d'azote par acre. Environ un quart de cet azote, soit XNUMX à XNUMX livres par acre, était probablement disponible pour les tomates suivantes, répondant à environ la moitié de leurs besoins en azote. Le seigle céréalier est arrivé à maturité à la mi-mai, de sorte qu'aucune biomasse ou azote supplémentaire n'est gagnée en attendant juin pour le rouler.
Azote du mélange vesce / seigle. La différence entre le mélange à la mi-mai et le mélange à la mi-juin était énorme. À la mi-mai, le mélange était encore principalement composé de seigle - seulement 7% de vesce et 93% de seigle. Cependant, à la mi-mai, la vesce avait largement dépassé le seigle, et le mélange était d'environ 30% de vesce et 70% de seigle. Sans surprise, le paillis de mélange de vesce et de seigle avait un rapport C: N intermédiaire d'environ 23: 1. Seulement 1/3 à 20/1 de l'azote des cultures de couverture avec des rapports C / N légèrement plus élevés (entre 40: 1 et 50: 60) sera disponible pour les cultures de la campagne; en tant que tel, ce mélange seigle-vesce a probablement donné environ 4 à 1 livres d'azote par acre, probablement un approvisionnement suffisant pour les tomates. Cependant, comme une certaine immobilisation de l'azote au début de la saison était possible, les chercheurs ont appliqué un taux d'un quart de Fertrell 1-10-XNUMX (environ XNUMX lb N / A) à la plantation pour éviter le choc de la transplantation et soutenir des plantes saines et productives.
Azote de vesce moins coûteux que l'engrais supplémentaire. Même avec les peuplements minces de vesce les deux années, la vesce fournissait encore environ 50 à 100 livres d'azote disponible. La fertilisation supplémentaire requise dans les paillis de seigle était 8 fois plus chère que le coût du système de vesce.
Suppression des mauvaises herbes
Atteindre des niveaux suffisants de biomasse de couverture végétale (paillis). Plus les cultures de couverture poussaient, plus elles supprimaient les mauvaises herbes. Des recherches antérieures ont montré que 5000 livres de paillis par acre sont nécessaires pour une suppression adéquate des mauvaises herbes. La vesce a poussé pour fournir seulement environ 4400 livres de paillis de culture de couverture sèche par acre - paillis insuffisant pour une suppression adéquate des mauvaises herbes. La culture de couverture de seigle et le mélange de culture de couverture de seigle / vesce ont tous deux augmenté énormément - chacun fournissant plus de 9,000 livres de paillis de culture de couverture sèche par acre en 2010.
Tondre contre rouler. Une couverture solide du sol et une répartition uniforme du paillis sont également des facteurs importants pour parvenir à une suppression adéquate des mauvaises herbes. Le fauchage au fléau peut être une stratégie efficace pour améliorer l'uniformité du paillis et la couverture du sol. Cependant, la macération du tissu de la culture de couverture causée par le fauchage peut accélérer la décomposition du paillis par rapport aux paillis de culture de couverture roulés, laissant potentiellement les cultures dans les systèmes de paillis tondus vulnérables à la pression des mauvaises herbes en fin de saison. Dans le traitement de la vesce seule, le fauchage en fléaux a amélioré l'uniformité de la distribution du paillis, améliorant initialement la suppression des mauvaises herbes. Bien que 8 semaines après le repiquage des tomates, il est apparu que le paillis fauché s'était décomposé plus rapidement que son homologue roulé, et les traitements tondus et roulés étaient de même nuisibles. Cela dit, la suppression précoce des mauvaises herbes est plus importante que la suppression tardive des mauvaises herbes pour la productivité des cultures. La plus grande suppression précoce des mauvaises herbes et peut-être une plus grande disponibilité d'azote en raison d'une plus grande décomposition du paillis dans le paillis de vesce fauché ont permis d'obtenir des rendements 44% plus élevés que le paillis de vesce roulé. À l'inverse, dans les traitements seigle / vesce, le paillis tondu a supprimé plus de mauvaises herbes que le paillis roulé à la fois 4 et 8 semaines après la plantation, avec moins de la moitié du nombre de mauvaises herbes dans le traitement tondu que dans le traitement roulé aux deux dates d'échantillonnage.
Le seigle-vesce contre le seigle seul. Le mélange de vesce, une plante de vigne, avec du seigle semblait tisser le paillis ensemble, offrant des améliorations de l'uniformité du paillis et de la couverture du sol similaires à celles fournies par le fauchage par rapport au roulement. Le ray-vesce fauchée était la moins mauvaise (moins de 400 livres de mauvaises herbes par acre). Le paillis de seigle tondu, le seigle-vesce roulé et le seigle roulé ont tous éliminé les mauvaises herbes à peu près ainsi que le plastique noir, avec environ 1000 livres de mauvaises herbes par acre dans chacun de ces paillis en août. Cependant, les allées entre les parcelles en plastique noir nécessitaient l'élimination des mauvaises herbes, ce qui n'était pas nécessaire dans les paillis de cultures de couverture. En comparaison, la vesce fauchée et les paillis de vesce roulés étaient les plus mauvaises en août avec environ 3000 XNUMX livres de mauvaises herbes par acre.
Rendements. Les rendements globaux étaient les plus élevés dans le paillis de seigle-vesce fauché (44,000 42,000 livres de tomates / acre). Des rendements similaires ont été trouvés dans le seigle-vesce roulé et le plastique noir sur seigle-vesce labouré (36,000 41,000 livres de tomates / acre). Les rendements étaient légèrement inférieurs dans les traitements au seigle (roulé, tondu et charrue / plastique noir) et du plastique noir sur la vesce labourée, qui ont tous donné entre 16,000 24,000 et 45 12 livres de tomates par acre. Les rendements dans les parcelles de paillis de vesce étaient beaucoup plus faibles (15 20 dans le paillis roulé et 4 XNUMX dans le paillis tondu), bien que le paillis de vesce fauché ait donné XNUMX% de plus que le paillis de vesce roulé. La variété «Black Prince» a produit XNUMX% de plus que «Bellstar» et XNUMX% de plus que «Glacier». Comme prévu, les premiers rendements étaient environ XNUMX% plus élevés dans le plastique noir. Cependant, à la quatrième semaine de récolte, les rendements des paillis de couverture étaient équivalents ou supérieurs aux rendements du plastique noir, et ils sont restés supérieurs aux rendements du plastique noir pendant le reste de la saison.
Commentaires des agriculteurs
Les agriculteurs partenaires de la recherche ont tous planté un mélange de seigle-vesce. Chaque ferme comprend 6 bandelettes de test: 3 bandelettes de seigle-vesce terminées par roulage / sertissage et 3 bandelettes de seigle-vesce retournées soit par charrue à versoir, disque ou spader. Ces bandes sont gérées comme elles le feraient normalement: plastique noir, herbicides, culture ou une combinaison de ceux-ci. Les agriculteurs partenaires cultivent tous des tomates et / ou des citrouilles ou des courges d'hiver cette année.
John Good, l'un des agriculteurs partenaires de la recherche, était particulièrement satisfait de la performance du paillis de seigle-vesce jusqu'à présent, bien qu'il ait noté quelques défis. Le premier défi était la transplantation manuelle. Lui et son équipage ont eu du mal à transplanter à la main des noyers cendrés Waltham dans le paillis de seigle-vesce le 14 juin, environ 10 jours après avoir roulé / serti le seigle-vesce de 6 pieds de haut. Good a expliqué que pour transplanter manuellement dans le sol sous le paillis, le sol avait besoin d'un peu d'humidité - soit une pluie récente, soit une irrigation goutte à goutte. Sinon, cela pourrait être comme essayer de pirater le béton avec une truelle manuelle. La deuxième préoccupation de Good était la variabilité du seigle-vesce. Tandis qu'une de ses bandes avait été dominée par la vesce, une autre était dominée par le seigle; à 4 semaines après le repiquage, la courge de Good a montré la différence. Les noyers cendrés de la bande dominée par la vesce étaient plus gros et plus verts que ceux de la bande dominée par le seigle.
Harold Weaver, qui cultive Meadow View Farm à Kutztown avec son père James Weaver, a partagé ses premières impressions sur le système de paillage de seigle-vesce. Après avoir planté un grand champ de 4 acres dans le mélange de cultures de couverture l'automne dernier, les tisserands avaient initialement prévu de rouler et de sertir juste une petite partie du champ avec un nouveau sertisseur à rouleaux surélevé conçu et construit par I&J Manufacturing à Gap, PA. Comme le temps pluvieux s'est avéré ce printemps, le champ ne s'est pas suffisamment desséché pour qu'Harold ou James y pénètrent jusqu'à la mi-mai, lorsque la vesce de seigle mesurait déjà plus de 6 pieds de haut. Plutôt que d'essayer de tondre et de labourer leur culture de couverture extra-large, Harold et James ont choisi de rouler et de sertir la majeure partie du champ avec un rouleau droit de 10 pieds et de diriger les citrouilles vers un sol plat à la fin mai. Bien qu'ils aient un bon contrôle du seigle avec ce premier passage, la vesce a continué à pousser. Juste avant l'émergence de la citrouille, Harold a effectué un autre passage avec sa nouvelle pince à sertir I&J en 3 parties, qui a fourni un excellent contrôle de la vesce. Harold a noté qu'il estimait que le rouleau en 3 parties offrait en fait un meilleur contrôle que le rouleau droit parce que le rouleau en 3 parties était mieux à même de couvrir les divots et les bosses qui caractérisent leur ferme vallonnée. Jusqu'à présent, Harold et James sont très satisfaits du système de paillage pour cultures de couverture, qu'ils utilisent pour faire pousser des tomates anciennes tardives (plantées à la mi-juin) et des choux d'automne sur des plates-bandes surélevées, ainsi que les citrouilles sur un sol plat.
Ce que nous savons jusqu'ici
Jusqu'à présent, le paillis de seigle-vesce fauché est devenu le système le plus performant avec les rendements les plus élevés, le moins de mauvaises herbes et la meilleure correspondance entre l'azote fourni par l'azote nécessaire. Le seigle-vesce roulé était en deuxième position, et c'était le seul autre paillis pour cultures de couverture à surpasser le plastique noir. Le seigle roulé ou tondu est une bonne alternative au plastique noir, mais le système nécessite environ 800 $ / acre d'engrais organique supplémentaire. 800 $ / acre est probablement un coût similaire à celui du système en plastique noir, car les coûts de préparation du lit, de plastique noir, de main-d'œuvre, de carburant pour l'élimination des mauvaises herbes deux fois par mois et d'élimination du plastique noir peuvent rapidement approcher le coût de l'engrais pour les tomates dans le paillis de seigle. . Les systèmes de paillage de vesce étaient peu performants en termes de mauvaises herbes et de rendements. Cependant, en termes de fertilité azotée, le labour même dans un peuplement mince de vesce et l'utilisation de plastique noir favorisent des rendements de tomates précoces et globaux élevés et une suppression suffisante des mauvaises herbes. Pour les producteurs qui cherchent à échapper au plastique noir, ou même simplement à réduire leur utilisation, les paillis pour cultures de couverture sont une alternative prometteuse.
Ce matériel est basé sur des travaux soutenus par Northeast SARE, sous le subaward LNE 10-295.
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