Le erbacce possono essere definite come piante che crescono fuori posto e possono popolarsi rapidamente in ecosistemi che non supportano i loro nemici naturali. Vengono utilizzati molti metodi per tenere sotto controllo le erbacce. Questi includono bruciarli, tirarli fuori o abbatterli e trattarli con erbicidi.
Gli orticoltori hanno classificato le erbacce come l'ostacolo numero uno alla produzione di colture biologiche. Nelle prime fasi della crescita delle colture, le erbacce competono a un ritmo più veloce dei semi delle colture per l'acqua, lo spazio e le sostanze nutritive, specialmente nei primi 20-30 giorni di crescita del raccolto. I coltivatori biologici utilizzano la coltivazione meccanica e il diserbo manuale per controllare le erbacce. Tuttavia, la coltivazione frequente del suolo diminuisce la salute del suolo e sconvolge il sistema ecologico; aumenta i costi di carburante e manodopera e porta semi di piante infestanti sepolti sulla superficie del suolo. Il controllo biologico è molto promettente per la gestione delle infestanti a lungo termine, economica e rispettosa dell'ambiente.
Cos'è il controllo biologico delle erbe infestanti?
Le piante sono etichettate come "erbacce" quando i loro nemici naturali diventano inefficaci o sono inesistenti. In natura, le piante sono controllate biologicamente da organismi presenti in natura. Il controllo biologico delle erbe infestanti implica l'uso di agenti biologici che includono organismi viventi, come insetti, nematodi, batteri o funghi, per ridurre le popolazioni di infestanti. Introducendo agenti di controllo biologico, stiamo tentando di ripristinare o migliorare i sistemi della natura.
Come introdurre agenti di controllo biologico
Usare il compost come pacciame (da 4 a 6 cm) può essere più efficace nella soppressione delle infestanti. Tuttavia, i compost possono variare nei loro componenti chimici e biologici in base al metodo di preparazione e ai componenti delle materie prime. Inoltre, l'applicazione di compost a queste quantità può essere costosa. Come metodo di gestione delle infestanti, gli estratti di compost progettati chimicamente e biologicamente offrono un approccio di controllo biologico rispettoso dell'ambiente che integra i metodi convenzionali. Aiuta a soddisfare la necessità di nuove strategie di gestione delle infestanti proteggendo la salute del suolo. Questa applicazione di estratti di compost ricchi di agenti biologici su base annuale ridurrà l'espressione delle erbe infestanti riducendo il numero di semi di piante infestanti immagazzinati nel terreno.
Come progettare l'estratto di compost per ridurre l'espressione delle infestanti
Non tutti i compost sono creati allo stesso modo, né si ritiene che i loro preparati di estratto contengano agenti di controllo biologico che prendono di mira specifiche erbe infestanti. I coltivatori biologici, indipendentemente dal fatto che coltivano verdure, erbe aromatiche, bacche o colture autoctone, sono costantemente messi alla prova con le erbacce che crescono a un ritmo più veloce delle loro colture da reddito. Queste erbacce includono un porcellino d'India, quarti di agnello, galinsoga pelosa e cardo canadese.
Nel 2015, ho preparato pile di compost con diversi componenti di materie prime a velocità variabili per incoraggiare la diversità nella comunità microbica e successivamente produrre estratti di compost che prendono di mira varie specie di erbe infestanti. Un cumulo di compost (C1) è stato preparato al 30% di marrone (trucioli di legno e paglia), al 50% di verde (pacciamatura, foglia di pomodoro e steli) e al 20% di azoto alto (girasole a pianta intera) e il secondo mucchio di compost (C2) aveva percentuali simili di alto contenuto di azoto ma con il 50% di marrone e il 30% di verde degli stessi componenti della materia prima. Queste materie prime sono state mescolate e stratificate in contenitori per il compost di 3 cm di altezza, realizzati con tessuto metallico zincato a rete da 91.4 pollici (0.5 cm) (foto 1.27).
Le pile sono state girate quattro volte quando le temperature sono aumentate oltre i 131 ° C (55 ° F) e sotto i 170 ° C (76.6 ° F). Pile di compost indurito sono stati quindi utilizzati per preparare estratti di compost facendo gorgogliare aria in contenitori che contenevano compost con acqua deionizzata a diverse diluizioni per 24 ore prima di essere testati su semi di piante infestanti e colture in condizioni controllate.
Gli estratti di compost sono stati preparati alle diluizioni 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5, 1:10 e 1:20. Dieci semi per specie infestante sono stati posti in piastre di Petri e testati a ciascuna diluizione in tre repliche in un incubatore a 24 ° C. Le percentuali di germinazione dei semi di piante infestanti sono state valutate cinque giorni dopo l'inizio degli esperimenti. Anche i semi di cetriolo sono stati usati come coltura da reddito modello in questi esperimenti.
Cosa ha dimostrato la ricerca?
I risultati hanno mostrato che i cumuli di compost pur avendo materie prime simili, la loro distribuzione chimica e biologica è dettata dal rapporto di queste materie prime (tabella 1).
Solo gli estratti di compost con diluizioni a 1: 3 (compost in acqua (volume in volume)) sono risultati più efficaci nel ridurre la germinazione dei semi di piante infestanti in condizioni controllate. L'estratto di compost preparato dalla pila C1 ha ridotto la germinazione della pigweed del 20% rispetto all'acqua deionizzata con p = 0.0032.
Allo stesso modo, la percentuale di germinazione dei semi di agnello era inferiore negli estratti di compost C1 e C2 (52% e 57%, rispettivamente) ma non statisticamente diversa dall'acqua deionizzata (65%). Alla diluizione 1: 3, i semi di cetriolo non sono stati colpiti come quelli incubati in diluizioni 1: 2 (hanno mostrato una grave riduzione dell'allungamento delle radici). I risultati hanno anche mostrato che sia C1 che C2 a diluizioni 1: 3 sono migliorati significativamente con p = 0.018 germinazione dei semi di cetriolo (100% e 87%, rispettivamente) rispetto all'acqua deionizzata (43%). Mentre questi risultati hanno verificato una prova del concetto di utilizzo di estratti di compost progettati chimicamente e biologicamente per ridurre l'espressione delle erbe infestanti, è stato necessario fare un ulteriore passo avanti e valutare la sua utilità in condizioni di campo.
La nostra prova di follow-up
Nella primavera del 2016 è stata condotta una prova sul campo di follow-up per valutare se le applicazioni dell'estratto di compost C1 a diluizioni 1: 3 saranno utili per sopprimere l'espressione delle erbe infestanti rispetto alla coltivazione del suolo (trattamento standard del coltivatore).
In un disegno a blocchi completo randomizzato (RCBD) con quattro repliche, due trattamenti di applicazione dell'estratto di compost sono stati confrontati con il trattamento standard del coltivatore (coltivazione tra file di piante coltivate). Il primo trattamento di applicazione dell'estratto di compost è indicato come pre e post-impianto (le parcelle hanno ricevuto estratti di compost prima e dopo la semina della coltura in contanti), mentre il secondo trattamento è indicato come trattamento post-impianto (l'estratto di compost è stato applicato solo dopo il raccolto in contanti è stato piantato o seminato).
Quando gli estratti di compost sono stati applicati su parcelle dedicate ai trattamenti di compost, gli appezzamenti standard del coltivatore sono stati trattati con acqua. Le terre erano state precedentemente coltivate per colture di copertura di segale di cereali. Il terreno è stato coltivato, diserbato e imballato due settimane prima di piantare il cavolo. Le piantine di cavolo cappuccio "Tender Sweet" sono state piantate nella serra nel marzo 2016. Le piantine a quattro foglie sono state trapiantate in letti a due file, distanziate di 30 pollici (76 cm) tra le file e 18 pollici (46 cm) di distanza all'interno delle file il 19 aprile , 2016, cinque giorni dopo la preparazione del letto. I trapianti di cavolo sono stati coperti con coperture di fila per un mese. Alla raccolta, le teste di cavolo venivano tagliate a livello della corona e la resa veniva registrata.
I risultati hanno mostrato che le erbacce nelle letti di cavolo erano dominate dalle erbacce a foglia larga rispetto alle erbe all'inizio della stagione (Foto 2). Le infestanti a foglia larga (BL) includevano principalmente alghe della Pennsylvania, cardo canadese e ambrosia. Altre infestanti BL come foglia di velluto, henbit, cerastio, trifoglio, erba medica erano di densità inferiore. La densità totale delle infestanti BL negli appezzamenti che hanno ricevuto applicazioni di estratto di compost prima e dopo la semina era del 43% inferiore rispetto alla coltivazione (cioè la pratica standard del coltivatore (Figura 1.a).
La densità delle infestanti di cardo canadese è stata ridotta al 65% negli appezzamenti che hanno ricevuto due applicazioni di estratto di compost (pre e post-impianto) rispetto al trattamento di coltivazione (standard del coltivatore). Allo stesso modo, la densità dell'ambrosia è stata ridotta del 57% quando le parcelle hanno ricevuto due applicazioni rispetto a un'applicazione (post-impianto) di estratto di compost. Gli estratti di compost erano efficaci sulle erbacce a foglia larga piuttosto che su quelle erbose.
Un mese dopo la prima osservazione e prima della seconda coltivazione, le densità delle infestanti a foglia larga sono state valutate in ogni trattamento. Il 13 giugno 2016, cardo canadese, ambrosia, foglia di velluto e pennycress erano le erbacce principali. La densità delle infestanti di cardo canadese e vellutata è stata ridotta rispettivamente del 93% e del 73% negli appezzamenti che hanno ricevuto le applicazioni progettate per l'estratto di compost C1 rispetto a quelli nel trattamento del coltivatore (Figura 2). Questi estratti di compost progettati C1 non hanno ridotto l'espressione delle infestanti da seme e la crescita delle erbacce di ambrosia e pennycress.
La resa del cavolo è stata maggiore nei trattamenti che hanno ricevuto applicazioni di estratto pre e post compost, seguiti da quelli con applicazione post-impianto e significativamente diversi da quelli prodotti nel trattamento standard del coltivatore (Figura 3).
Le barre con le stesse lettere non sono statisticamente differenti p = 0.05.
In un'altra prova sperimentale, l'estratto di compost è stato valutato per sostanze fitochimiche presso il laboratorio del Dr. T. Casey Barickman presso la Mississippi State University. Questo motivo per testarlo per le sostanze fitochimiche è imparare se l'estratto di compost in questione contiene sostanze chimiche che possono interferire con la germinazione delle infestanti. I risultati hanno mostrato che il composto preparato e il suo estratto alla diluizione 1: 3 non contenevano acidi fenolici o flavonoidi ma contenevano solo acido clorogenico. L'acido clorogenico è un importante composto intermedio nel metabolismo delle piante e ha una vasta gamma di proprietà antimicrobiche. È un fitochimico e antiossidante presente in alte concentrazioni nel caffè e nel girasole. Questa presenza di acido clorogenico in questo estratto di compost può essere spiegata dall'inclusione di piante di girasole nella materia prima quando è stato preparato il cumulo di compost. Il valore medio dell'acido clorogenico nei campioni di compost C1 era di 0.235 mg / g di peso secco. Per sapere se l'acido clorogenico può essere influenzato dal calore, i campioni di estratti di compost autoclavati sono stati confrontati con quelli non autoclave. Il valore medio dell'acido clorogenico negli estratti di compost non autoclavati era di 1.680 mg / g di peso secco e non era diverso da quelli dei campioni autoclavati (1.623 mg / g).
In sintesi, la tecnologia e l'utilizzo di estratti di compost con l'applicazione di estratti di compost progettati chimicamente e biologicamente a diluizioni 1: 3 durante la stagione di coltivazione degli ortaggi può servire come tattica alternativa alla coltivazione e al diserbo manuale e come potenziale metodo biologico per sopprimere l'erba espressione senza influire sui raccolti. Le erbe infestanti variano nel tempo dell'emergenza e quindi saranno necessarie più applicazioni durante la stagione di crescita per garantire la soppressione dei semi delle infestanti.
Progettando e utilizzando estratti di compost tenendo conto della chimica e della biologia, i coltivatori possono ora preservare la salute del suolo, ridurre al minimo le perdite di raccolto a determinate erbe infestanti (come il cardo canadese e la foglia di velluto) e, con il tempo, costruire la capacità del suolo con diversi microrganismi e sostanze fitochimiche.
Questa tecnologia è sicura per applicatori e consumatori. Il lavoro di ricerca futuro si espanderà sull'identificazione delle comunità biologiche e scoprirà quali principali organismi batterici e fungini svolgono il ruolo di sopprimere la germinazione delle infestanti. Inoltre, sono necessarie ulteriori ricerche per valutare e convalidare l'uso di estratti di compost con componenti di materie prime variabili per la soppressione di altre infestanti a foglia larga annuali e perenni.
Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto da Frontier Natural Products Cooperative, una sovvenzione di partenariato SARE nord-orientale, ai sensi del contratto di sovvenzione numero UNO 16-278 e dalla Fondazione di ricerca sull'agricoltura biologica (OFRF).
Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di marzo / aprile 2018 di Progressive Crop Consultant's Magazine.
Gladis Zinati, Ph.D. è lo scienziato associato e direttore del Prova dei sistemi vegetali at Rodale Institute.