Introduzione

Nella produzione di ortaggi biologici, i coltivatori spesso si affidano alla lavorazione del terreno e al pacciame di plastica (Foto 1A) come strumenti per preparare i letti di semina e ridurre la concorrenza delle erbe infestanti. Tuttavia, questa lavorazione ripetuta può aumentare la compattazione e mettere a repentaglio la sostenibilità a lungo termine della produzione vegetale biologica. La compattazione del suolo limita la crescita delle radici delle piante, riduce le infiltrazioni d'acqua e l'assorbimento dei nutrienti e, di conseguenza, riduce i raccolti.

Mentre l' arrotolatore a rulli sviluppato presso Rodale Institute (Foto 1B) fornisce una soluzione al disturbo del suolo e alla coltivazione ripetuta, la lavorazione del terreno è ancora utilizzata per stabilire colture di copertura e potrebbe non alleviare la compattazione. Lavorazione in zone profonde (DZT) (Foto 1C) l'uso di un aratro del sottosuolo può aiutare a ridurre la compattazione mantenendo i residui di colture di copertura tra le file. Tuttavia, DZT richiede attrezzature aggiuntive, attrezzature più grandi che possono contribuire alla compattazione, maggiori input di energia e possono aumentare la pressione delle infestanti portando i semi in superficie all'interno della zona di semina.

L'uso delle "radici delle piante come strumento di lavorazione del terreno" può offrire una soluzione pratica per alleviare la compattazione del suolo riducendo al contempo il disturbo del suolo, migliorando la struttura del suolo, l'attività microbica del suolo e, di conseguenza, i raccolti e la qualità. Tale "lavorazione biologica" (BZT) può essere particolarmente efficace se integrata con la piegatura a rullo nei sistemi di coltivazione senza aratura e ridotta, poiché i canali delle radici non vengono distrutti dalla lavorazione del terreno. Specie di colture di copertura con radici a fittone come il ravanello Daikon (Raphanus sativus subsp. Acanthiformis) - ravanello da aratura (Foto 1D), una coltura di copertura uccisa dall'inverno, ha radici a fittone che si estendono in profondità nel sottosuolo compattato per aiutare come strumento biologico per ridurre la compattazione del suolo e raccogliere i nutrienti dalla profondità del profilo del suolo per renderli più prontamente disponibili per il raccolto successivo.

Qui presentiamo informazioni basate sulla ricerca sull'uso di pratiche di lavorazione ridotta e sul loro impatto sulla compattazione del suolo e sulla produzione di ortaggi biologici.

Foto 1: Prova sul campo che confronta quattro sistemi di colture vegetali biologiche. I quattro sistemi includono lo standard A) aratura del versoio e pacciamatura di plastica nera (PL), B) No-till rotazionale organico che include l'uso di una piegatrice a rullo per uccidere un raccolto di copertura annuale invernale e il trapianto di no-till nel pacciame di copertura (ORNT), C) Lavorazione meccanica in zona profonda simile a ORNT e che utilizza un ripuntatore per rompere la compattazione nella fila di semina (DZT), e D) Lavorazione in zona biologica simile a ORNT ma il ravanello della lavorazione del terreno è piantato a strisce nel caduta per rompere la compattazione (BZT).

Studi di settore

In uno studio di due anni presso Rodale Institute, questi due sistemi sono stati confrontati con la pratica organica standard di aratro a versoio e pacciamatura di plastica (PL) e ORNT (Organic Rotational No-Till) che termina una coltura di copertura annuale invernale prima del trapianto direttamente per coprire i residui del raccolto (Foto 1). Il disegno sperimentale era un disegno randomizzato a blocchi completo con quattro repliche di ciascun trattamento. Nel secondo anno del progetto i trattamenti sono stati sperimentati in due aziende agricole della Pennsylvania, la fattoria Landisdale a Jonestown, PA e la fattoria Dickinson College a Carlisle, PA (Foto 2).

Foto 2: creazione di colture di copertura presso la Dickinson College Farm, Carlisle, PA, 5 settembre 2018. I campi sono stati piantati per la prima volta per la segale di cereali e il pisello invernale austriaco usando un trapano per cereali, lasciando strisce non piantate da ~ 30 pollici. Sono state piantate strisce da 30 pollici al ravanello Daikon utilizzando 2 passaggi della seminatrice Planet Junior. Foto: Jennifer Halpin, Farm Manager, Dickinson

Nell'autunno del 2016 sono state stabilite colture di copertura nel sito sperimentale di Rodale Institute, Kutztown, Pennsylvania, a metà settembre. Le colture di copertura sono state stabilite in seguito all'aratura del versoio, al disking e al confezionamento del campo a una velocità di 90 libbre. segale di cereali (Secale cereale) e 30 libbre. Pisello invernale austriaco (Pisum sativum var. Arvense) per acro utilizzando una seminatrice per cereali John Deere. Per stabilire le strisce di ravanello (Foto 1D) è stato utilizzato del nastro adesivo per coprire le aree nel cassone sementi grande e nel cassone sementi piccolo, in modo che il ravanello nel cassone sementi piccolo fosse piantato a 60 pollici tra le file. Nel primo anno, è stata utilizzata una bassa percentuale di semi (~ 19 libbre per acro) poiché l'obiettivo era quello di coltivare piante grandi e con radici profonde e l'osservazione degli agricoltori era che le semine a un tasso elevato possono arrestare la crescita delle piante e portare a piante che non raggiungono il loro pieno potenziale di rottura della compattazione del suolo. Tuttavia, la nostra osservazione è stata che la valutazione del seme dovrebbe essere aumentata per ottenere un maggiore stabilimento. Nel secondo anno, oltre al sito sperimentale, il Dickinson College Farm ha seguito questo consiglio e ha piantato il ravanello utilizzando una seminatrice Planet Junior per garantire una buona germinazione e insediamento (Figura 2). Questo sarebbe raccomandato per gli agricoltori su scala ridotta.

Nella primavera del 2017 sono stati realizzati trattamenti di aratura verso il versoio, disco e posa di pacciamatura plastica nera (PL), o rullatura (Foto 1) la cover crop negli altri tre trattamenti quando le piante raggiungono l'antesi (polline shed). Nel trattamento DZT, un sub-soiler Yaoman (gambo singolo) impostato su una profondità di 24 pollici è stato utilizzato per creare zone non compattate nella fila di semina. In tutti i trattamenti, la zucca Butternut "Waltham" è stata piantata a 5 piedi tra le file e 2 piedi entro la distanza tra le file. I trapianti sono stati piantati utilizzando una trapiantatrice a ruota idraulica nel trattamento PL e una trapiantatrice RJ no-till negli altri tre trattamenti (Foto 1). Le misurazioni della compattazione sono state effettuate in tutte le parcelle in primavera e in estate nel 2017 e nel 2018 utilizzando un penetrometro per misurare la profondità dello strato di compattazione (300 psi). Le misurazioni estive includono la spaziatura all'interno e tra le file per tutti i trattamenti.

Risultati e discussioni

Il risultato più notevole è che le misurazioni della zona delle radici effettuate durante la fioritura delle colture hanno mostrato profili del suolo più profondi nei trattamenti DZT (Tabella 1) rispetto agli altri trattamenti. I trattamenti BZT con daikon ravanello non hanno rotto la compattazione nella zona delle radici rispetto ai trattamenti ORNT e PL. È possibile che, poiché il ravanello daikon uccide l'inverno e le colture di copertura di piselli di segale sopravvivono all'inverno, la crescita delle colture di copertura primaverile ha avuto un effetto importante sulla riduzione della compattazione. Il ravanello è stato piantato a metà settembre e sulla base di questi risultati e osservazioni in altre aziende agricole si consiglia di piantare il ravanello della lavorazione del terreno entro agosto per massimizzare il beneficio della compattazione del suolo. Alla Dickinson College Farm, che ha anche sperimentato la lavorazione del ravanello, il ravanello non ha beneficiato della compattazione del suolo in combinazione con la non lavorazione organica (schiacciatrice a rulli) e il trattamento standard che include la vangatura per preparare il terreno prima del trapianto. Sebbene non vi fosse alcun vantaggio di compattazione, BZT ha aumentato i rendimenti rispetto a DZT e ORNT ma non al trattamento PL. Ciò suggerisce che il ravanello della lavorazione del terreno potrebbe aver recuperato sostanze nutritive o aver alterato la biologia del suolo (sono state effettuate misurazioni della biologia del suolo e saranno riportate in un futuro articolo di ricerca) per migliorare la fertilità delle piante.

L'aumento della profondità della zona delle radici può avere un'influenza positiva sulla produzione di colture orticole.

Alla Dickinson College Farm c'era una relazione positiva tra la profondità dello strato di compattazione del suolo nella zona delle radici e la resa (Figure 1 ). La profondità media di compattazione alla Dickinson College Farm era notevolmente più profonda di Rodale Institute e Landisdale Farm. Sia Landisdale che Rodale usano abitualmente un aratro verso il versoio, colture multiple in stagione e pacciame di plastica nera per la produzione di ortaggi. Il sistema Dickinson College Farm prevede 3 anni di pascolo con un mix di bestiame diversificato (bovini, ovini, pollame) seguito da 3 anni di verdure. Vengono utilizzate solo pratiche di lavorazione superficiale (disco, spader) o no-till e la pacciamatura di paglia viene utilizzata sulla coltivazione per il controllo delle infestanti.

La profondità dello strato di compattazione del sottosuolo è pari a 300 psi di lettura del penetrometro del suolo. Media di 10 campioni per parcella, 8 repliche per trattamento. All'interno dei campioni di fila in primavera erano dove cresceva il ravanello della lavorazione del terreno ucciso dall'inverno. I campioni tra le file in primavera sono stati prelevati casualmente in tutti i lotti. I trattamenti di pacciamatura plastica sono un letto rialzato di 4 pollici e influiranno sulla profondità della stagione sullo strato di compattazione.
Figura 1. Relazione tra resa regolata e profondità rispetto allo strato di compattazione, Dickinson College Farm, Carlisle, Pa. 2018. I punti sul grafico sono la resa e le misurazioni dello strato di compattazione dallo stesso grafico. Una linea di tendenza lineare è stata adattata ai punti dati. La resa corretta era una settimana di raccolta del pomodoro durante il picco di produzione.

Sommario

  • È importante stabilire il ravanello Daikon abbastanza presto nella stagione di crescita per ottenere la massima crescita e ridurre la compattazione del suolo. La tempistica varia a seconda della zona di temperatura. Si consiglia di stabilirlo entro il 1 ° agosto o prima nella Pennsylvania orientale.
  • Le colture annuali invernali di copertura (ad esempio, segale di cereali, frumento, triticale, veccia pelosa, pisello invernale austriaco) miglioreranno anche la salute del suolo e ridurranno la compattazione del sottosuolo soprattutto in primavera durante la crescita vigorosa. Si raccomanda di consentire alle colture di copertura di crescere alla loro altezza massima per ottenere la massima produzione di radici e biomassa. Piantare il ravanello della lavorazione del terreno in una zona con segale di cereali può vietare questo beneficio nella zona delle radici, quindi una strategia migliore potrebbe essere quella di seminare in modo casuale il ravanello con le colture di copertura annuali invernali per un'elevata biomassa e la crescita delle radici in autunno che crea canali radicali per i vivi coprire il raccolto in primavera.
  • Aumentare la profondità della compattazione del sottosuolo può essere importante per migliorare le rese nella produzione di ortaggi. Le erbe infestanti sono un importante fattore limitante per le rese nella produzione di ortaggi biologici e devono essere prese in considerazione strategie che controllano efficacemente le infestanti riducendo la compattazione. In generale, la riduzione della lavorazione e della profondità di lavorazione avrà un impatto positivo sulla compattazione del sottosuolo.

“Il finanziamento del lavoro è stato reso possibile dal Servizio di marketing agricolo del Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti (USDA) attraverso la sovvenzione 16-SCBGP-PA-0013. I suoi contenuti sono di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale dell'USDA ".

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