Gli agricoltori biologici si affidano da tempo alla lavorazione frequente per il controllo delle infestanti, ma con i sistemi di non lavorazione organici basati su colture di copertura di nuova concezione, l'agricoltore biologico Daniel Brubaker sta vedendo risultati promettenti di controllo efficace delle infestanti, produttività mantenuta e miglioramento della salute del suolo.
La domanda di cereali biologici continua ad aumentare negli Stati Uniti in risposta alla crescente domanda dei consumatori. Il passaggio al biologico dall'agricoltura chimica convenzionale, tuttavia, può essere sia gratificante che impegnativo per gli agricoltori. Oltre a un aumento del prezzo che andrebbe a vantaggio degli agricoltori biologici e del cibo sano che è essenziale per la salute umana, l'agricoltura biologica porterà anche una serie di vantaggi in termini di qualità ambientale, tra cui la riduzione dell'inquinamento da deflusso di azoto e una migliore qualità dell'acqua; ridotto consumo di energia in agricoltura; riduzione delle emissioni di gas serra; e miglioramento della biodiversità e degli habitat naturali, ecc. Tuttavia, poiché gli agricoltori biologici non spruzzano erbicidi per controllare le erbe infestanti, spesso sono necessarie coltivazioni frequenti per ottenere rese uguali alla produzione convenzionale. La lavorazione del terreno correlata a disturbi fisici, tuttavia, è stata a lungo considerata dannosa per la salute del suolo e può aumentare il rischio di erosione. Pertanto, un uso eccessivo della lavorazione del terreno può compensare i benefici dell'agricoltura biologica sul suolo e sull'ambiente.
Daniel Brubaker, un produttore di latte biologico e appassionato di agricoltura a Kutztown, PA, sta lavorando con Rodale Institute esplorare sistemi di gestione innovativi "no-till". La sperimentazione collaborativa si concentra sulla coltivazione del mais in modo biologico, ma senza l'interruzione fisica del suolo tipicamente utilizzata nei sistemi organici per controllare le erbacce.
Questo sistema innovativo, originariamente proposto e testato da Rodale Institute nella prima decade del 21st secolo, è progettato per sfruttare la potenza delle colture annuali invernali di copertura per ottenere un controllo efficace delle infestanti. Le colture di copertura piantate in autunno vengono terminate meccanicamente in primavera prima di essere piantate dalla piegatrice a rullo (Figure 1 ). I residui del raccolto di copertura formano uno spesso pacciame che può fornire la soppressione delle infestanti per tutta la stagione.
In questa sperimentazione in azienda, che fa anche parte di un progetto finanziato da una sovvenzione per l'innovazione (CIG) NRCS USDA, Brubaker sta lavorando con ricercatori, tecnici e personale dell'azienda agricola presso Rodale Institute testare l'efficacia dei "sistemi di non lavorazione organici basati su colture di copertura" nel porre fine alle colture di copertura, sopprimere le erbe infestanti, sostenere i raccolti e migliorare la salute del suolo. Esperimenti simili sono stati condotti in Wisconsin e Iowa da agricoltori e ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison e della Iowa State University dal 2019-2021.
Brubaker piantò veccia pelosa (Villosa veccia Roth.), Una coltura di copertura leguminosa resistente all'inverno, nell'autunno del 2018. Nella primavera del 2019, ha utilizzato due diversi metodi, (1) lavorazione del terreno o (2) non lavorazione, per interrompere le colture di copertura e controllare le erbacce. Il metodo di lavorazione comprendeva l'uso di un aratro a versoio per uccidere la veccia pelosa, il disking e l'imballaggio per preparare il letto per la semina del mais e colture multiple nella stagione di crescita per controllare le erbacce. I due metodi di non lavorazione sono stati ottenuti eliminando la veccia pelosa usando una piegatrice a rullo e piantando il mais direttamente nei residui di veccia, o piantando nella copertura vivente senza terminare le colture di copertura, un metodo che viene indicato come "piantagione verde" .
Il roller-crimper è stato progettato da Jeff Moyer, CEO di Rodale Institute e costruito da John Brubaker nei primi anni 2000. Ha dimostrato di essere uno strumento efficace per porre fine alle colture annuali invernali di copertura grazie a prove di ricerca condotte in diverse parti degli Stati Uniti. I suoi bordi smussati fanno scattare il gambo del raccolto di copertura senza tagliarlo e il suo motivo a zigzag sul rullo consente più punti di aggraffatura e previene il disturbo del suolo.
I risultati sono spettacolari. I trattamenti roller-crimper (RC) e "planting into living cover" (PLC) hanno mostrato benefici nella soppressione delle infestanti, con un peso delle infestanti significativamente inferiore rispetto al trattamento "aratro e coltiva" (PC) (Figure 2 ). Non c'era differenza nella densità delle infestanti, nel contenuto di nutrienti fogliari o nella resa dell'insilato di mais tra questi trattamenti. Questi risultati suggeriscono che i sistemi no-till possono controllare efficacemente le erbacce, fornire quantità adeguate di nutrienti per sostenere la crescita del mais e sostenere la resa rispetto ai comuni sistemi di lavorazione biologica.
Tuttavia, nonostante nessuna differenza nella resa dell'insilato di mais, il nitrato del gambo di mais di fine stagione era significativamente inferiore nei trattamenti di non lavorazione rispetto al trattamento con PC (Figure 3 ). Questa enorme differenza potrebbe avere importanti implicazioni per la salute del suolo e la gestione dei nutrienti. Il contenuto di nitrato del gambo di mais di fine stagione è un indicatore affidabile dello stato dell'azoto del mais che può fornire una buona valutazione del fatto che il raccolto avesse la giusta quantità di azoto, troppo azoto o l'azoto era limitato. Il contenuto negli appezzamenti PC (> 5000 ppm) era chiaramente nell'intervallo dell'eccesso di azoto, il che significa che le piante di mais continuavano ad assorbire azoto dal suolo anche dopo che il loro fabbisogno di azoto era stato soddisfatto. La frequente lavorazione del terreno aveva forse stimolato la mineralizzazione dell'azoto esponendo la materia organica una volta protetta ai microbi del suolo e introducendo ossigeno nel terreno. Un eccesso di azoto nel suolo potrebbe causare la lisciviazione dell'azoto nelle acque sotterranee e superficiali.
La materia organica del suolo è il fondamento delle funzioni fisiche, chimiche e biologiche del suolo e il miglioramento della materia organica del suolo è solitamente associato a benefici in termini di fertilità del suolo, capacità di ritenzione idrica, capacità di scambio cationico e migliore struttura del suolo. La ricerca ha dimostrato che il 30-50% della materia organica del suolo è stato perso dai suoli agricoli in tutto il mondo, portando al degrado ambientale e all'aumento delle emissioni di gas serra. Ricostruire la materia organica del suolo nei sistemi agricoli è fondamentale per la resilienza della produzione alimentare ai cambiamenti climatici.
I risultati degli esperimenti sul campo di Brubaker suggeriscono che i suoli sottoposti a gestione organica no-till potrebbero rilasciare sostanze nutritive lentamente e gradualmente attraverso la mineralizzazione microbica della materia organica, per sostenere la domanda delle colture. Laddove vengono utilizzate lavorazioni frequenti, i nutrienti in eccesso possono essere rilasciati nell'ambiente e successivamente persi per lisciviazione o accumulo nel gambo del mais. Nel frattempo, una graduale diminuzione della materia organica del suolo e la perdita di carbonio sotto forma di anidride carbonica (CO2) può accadere. Questi dati di ricerca raccolti dagli scienziati sono stati evidenziati alla conferenza della Soil Science Society of America a San Antonio, TX, nel novembre 2019 e in Rodale Institute webinar. Il webinar presentato dal Dr. Yichao Rui, il capo scienziato di questo progetto a Rodale Institute, ha attirato 157 partecipanti da 12 paesi.
Anche questa prova in azienda ha attirato molta attenzione durante Rodale Institute'S Giornata annuale sul campo biologico il 19 luglio 2019. I partecipanti alla giornata campale sono rimasti sbalorditi dal successo dei Brubaker nella gestione della produzione di mais biologico senza l'uso di costosi fertilizzanti e pesticidi / erbicidi e senza frequenti coltivazioni stagionali. I solidi risultati forniscono agli agricoltori la prova della fattibilità di questi sistemi innovativi e del potenziale per migliorare la redditività, ridurre le perdite di azoto nell'ambiente e migliorare la resilienza del suolo a lungo termine.