Nel 2017, Rodale Institute avviato a prova quadriennale studiare gli effetti della canapa industriale sulla salute del suolo, sulla soppressione delle infestanti e su altri usi. Il progetto ha appena concluso il suo terzo anno. Ulteriori informazioni sull'ambito, la metodologia e i risultati dello studio dopo due anni sono disponibili in "Prove sulla canapa industriale: risultati preliminari, "Pubblicato nel 2019.
Aggiornamenti chiave
- La canapa estrae e accumula metalli pesanti nei suoi tessuti, rendendola una valida coltura di biorisanamento.
- Una prova di gestione dei nutrienti è stata avviata nell'anno 3, incentrata sulla ricerca dei requisiti di fertilità per la canapa industriale. Ciò è stato suggerito dalle osservazioni nell'anno 2.
- Nell'anno 3, le rese di soia e grano sono aumentate dopo la canapa e l'erba del sorgo sudanese, mentre la pressione delle infestanti è stata ridotta.
- La disponibilità di azoto sembra consentire alla canapa di superare la concorrenza delle infestanti con una distanza tra le file più ampia, mentre le erbacce sembrano superare la canapa con distanze tra le file più ampie quando l'azoto è limitato. Una maggiore disponibilità di azoto aumenta la resa in grani di canapa con una maggiore distanza tra le file.
Ulteriori informazioni sulle nostre prove di canapa industriale
Obiettivi di progetto
Gli obiettivi di questo progetto sono: 1) valutare le capacità di soppressione delle infestanti della canapa industriale (cannabis sativa) in una rotazione delle colture cerealicole organiche, 2) ridurre la lavorazione del terreno in un sistema di non lavorazione rotazionale basato su colture di copertura organiche, 3) valutare gli effetti sulla salute del suolo dell'inclusione della canapa all'interno di una rotazione delle colture di grano biologico e 4) valutare le pratiche di gestione dei nutrienti organici che migliorano resa e qualità della canapa industriale. Queste informazioni dovrebbero aiutare il processo decisionale degli agricoltori quando incorporano la canapa in un piano agricolo esistente.
Panoramica del progetto
La canapa industriale una volta era considerata una delle principali colture da reddito per la Pennsylvania e gli stati vicini prima del suo divieto nei primi anni '1940 e quindi dovrebbe essere adatta alle condizioni pedoclimatiche degli Stati Uniti nord-orientali. A causa di questo divieto, negli ultimi ottant'anni negli Stati Uniti sono state condotte poche o nessuna ricerca sulla canapa industriale, con conseguenti lacune nella conoscenza delle pratiche agronomiche di base. In generale, sappiamo che la canapa cresce rapidamente e ha un ampio apparato radicale, rendendola un potenziale strumento per la soppressione naturale delle infestanti e per migliorare la salute del suolo. La gestione delle infestanti è considerata un ostacolo perenne per gli agricoltori biologici esistenti e una barriera per coloro che intendono passare al biologico. Una gestione efficace delle infestanti nei sistemi organici spesso include la lavorazione intensiva e la coltivazione ripetuta che possono degradare la salute del suolo. Per questa ragione, Rodale Institute ha esaminato la canapa come un potenziale strumento per l'agricoltura rigenerativa e la gestione delle infestanti.
I nostri risultati preliminari dei primi due anni di uno studio pluriennale indicano che la canapa può sopprimere le erbacce così come l'erba del Sudan del sorgo (Sorgo × drummondii) soffocare il raccolto. Questi risultati indicano anche che la varietà di canapa da fibra in rotazione può consentire lo stabilimento senza aratura di colture di copertura invernale senza ridurre la resa del raccolto successivo di soia (Glycine max) e grano (Triticum aestivum) nella rotazione.
Ipotesi di progetto
Prevediamo che la canapa sopprimerà le erbacce e esaurirà le banche di semi di erbe infestanti, migliorerà la salute del suolo, ridurrà la lavorazione del terreno e migliorerà il reddito degli agricoltori.
Descrizione della ricerca
Una descrizione dettagliata della prova di varietà in corso, della prova di soppressione delle infestanti e dell'analisi nella canapa industriale può essere trovata sotto Risultati preliminari.
Prova di varietà
L'obiettivo di questa sperimentazione è valutare le varietà di canapa più adatte alle condizioni pedoclimatiche della Pennsylvania orientale e determinare quale sarà più efficace da incorporare in una rotazione delle colture per fornire benefici sia agronomici che economici.
Prova di soppressione delle infestanti
La prova di soppressione delle infestanti sta valutando il potenziale della canapa di agire come una coltura di copertura di alto valore per la soppressione delle erbe infestanti in un sistema organico di coltivazione a rotazione senza aratura e facilitare la creazione di colture di copertura invernali senza lavorazione, migliorando la salute del suolo e la colture successive a rotazione. I risultati saranno pubblicati su media divulgativi e riviste sottoposte a revisione paritaria per informare i coltivatori, i ricercatori e altri gruppi di interesse sulle migliori pratiche agricole di gestione che includono la canapa industriale a rotazione.
Prova di gestione dei nutrienti
Un apparente declino della germinazione, dell'insediamento e della resa complessiva osservato nel secondo anno della prova varietale, attribuito alla probabile perdita di fertilità del suolo, ha spinto l'istituzione di una prova di gestione dei nutrienti per determinare i requisiti di fertilità per la produzione di canapa biologica. Sono stati studiati tre trattamenti con fertilizzanti azotati (N) (compost, farina di sangue (NPK: 12-0-0) e compost + farina di sangue) con due diverse distanze tra le file. Sono state misurate la crescita delle piante, la biomassa vegetale, la resa in granella e le concentrazioni di nutrienti nel chicco di canapa.
Prima di piantare la canapa, la veccia pelosa piantata a 30 libbre. per acro all'inizio dell'autunno dell'anno precedente è stato incorporato nel terreno come concime verde in primavera. Si stima che la veccia pelosa fornisca 100-150 libbre. di N quando viene coltivata nel terreno, ma questa quantità di N potrebbe non essere sempre disponibile in quantità sufficienti per il raccolto successivo. Anche l'asincronia dei nutrienti non è rara nei sistemi organici che si basano sulla biologia del suolo per mineralizzare le fonti di fertilità che sono legate ai residui delle colture di copertura e alla materia organica. Per questo motivo, potrebbero essere necessarie ulteriori fonti di fertilità per massimizzare il potenziale di resa della canapa.
Determinare la spaziatura ottimale delle piante è inoltre necessario per massimizzare i raccolti. Le rese possono essere considerate come contenuto totale di semi o fibre o concentrazione totale di composti bioattivi (commerciabili) per unità di terreno a seconda della varietà di canapa coltivata. Pertanto, questo studio non solo misurerà i livelli di minerali del suolo e dei tessuti, ma misurerà la concentrazione di composti bioattivi nei tessuti vegetali e nell'olio di semi.
Risultati
Varietà e prove di soppressione dell'erba
I risultati nelle prove di varietà e soppressione delle infestanti sono coerenti con il risultati preliminari pubblicato in 2019.
Leggi i nostri risultati preliminari
Metalli pesanti
I tessuti delle piante di canapa campionati nell'anno 3 dello studio hanno bioaccumulato alcuni metalli pesanti dato che i risultati dei test del suolo hanno mostrato livelli non rilevabili di metalli pesanti, suggerendo che la canapa può essere una coltura biorimediatore efficiente (Tabella 1). Continueremo a monitorare il movimento dei metalli pesanti dal suolo, ai tessuti, ad altri prodotti finali di canapa per stabilire l'efficienza della canapa come coltura bioremmedia evitando la perdita di materiale finale redditizio contaminato da metalli pesanti.
Rendimenti e pressione delle infestanti
Il breve periodo di crescita della canapa allarga la finestra per stabilire colture di copertura invernale a fine estate / inizio autunno, che può essere difficile nelle condizioni nord-orientali quando si coltivano mais e soia a causa del raccolto tardivo. Nel 2017, dopo la raccolta della canapa industriale, la segale di cereali (Secale cereali) è stato stabilito in parcelle di ricerca utilizzando pratiche di lavorazione standard o semina diretta con una seminatrice per cereali senza lavorazione.
La segale è stata arrotolata e tutta la soia senza lavorazione è stata piantata in un solo passaggio nella primavera del 2018. I risultati preliminari hanno indicato che la varietà di canapa da fibra "Santhica 27" era efficace nel sopprimere le erbe infestanti come l'erba del sorgo sudanese rispetto a un loietto (lolium multiflorum) controllo e, per alcune erbacce, più efficace. Le rese medie del 2018 di soia dopo la canapa o il sorgo dell'erba del Sudan erano significativamente maggiori negli appezzamenti in cui il pacciame di segale arrotolato era stato precedentemente stabilito con la lavorazione del terreno, superando la media nazionale del 2018 di 52 bushel per acro (Figure 1 ). Tuttavia, le rese medie di semi di soia piantati in pacciame di segale senza lavorazione erano quasi uguali alla media nazionale, suggerendo che il costo economico e ambientale per stabilire la coltura di copertura con lavorazione del terreno non sarebbe giustificabile o necessario se la canapa è inclusa nel no-till a rotazione rotazione organica.
Il grano invernale piantato a seguito della soia tendeva ad avere rese più elevate negli appezzamenti in cui la coltura di copertura di segale era stata stabilita senza aratura nel 2017 (Figure 2 ). Tuttavia, questa tendenza è stata osservata solo in appezzamenti che in precedenza avevano erba di canapa e sorgo sudanese. Nel complesso, le rese medie in chicchi di grano hanno superato la media nazionale del 2019 di 62 bushel per acro. Ulteriori misurazioni della fertilità del suolo e delle colture consentiranno una migliore comprensione degli effetti che la canapa può avere sulle colture successive durante la rotazione delle colture.
Figura 1. Resa media di semi di soia senza lavorazione piantati in pacciame di segale di cereali arrotolato precedentemente stabilito con o senza lavorazione del terreno dopo il controllo annuale di canapa, sorgo sudanese o loietto annuale. La resa della soia piantata nel pacciame di segale di cereali stabilito con la lavorazione del terreno era maggiore in tutti gli appezzamenti che in precedenza avevano canapa o sorgo. L'opposto era il caso per quanto riguarda le trame di controllo. La linea tratteggiata illustra la resa media nazionale del grano invernale 2018 (52 bushel / acro).
Sebbene nel lavoro preliminare siano state osservate tendenze interessanti, è necessario convalidare questi risultati ripetendo lo studio con maggiore replica per confermare le differenze statistiche.
Prova di gestione dei nutrienti
Nel primo anno del Nutrient Management Trial (2018) abbiamo avuto un trattamento di controllo (nessun emendamento del suolo / fertilizzante aggiunto), un trattamento del compost (compost prodotto in loco, curato un anno e applicato a 15 tonnellate / acro), un moderato (100 libbre / acro) e un tasso elevato (200 libbre / acro) di applicazione di farina di sangue (NPK: 12-0-0) prima della semina. Tutti gli emendamenti sono stati applicati immediatamente prima della semina, incorporati con un erpice Perfecta e imballati prima della semina.
I risultati preliminari hanno rivelato una relazione lineare positiva (r2 = 0.66) tra i tassi di applicazione di N e la resa in granella di canapa con le parcelle di controllo (nessun trattamento con fertilizzante) che mostravano la resa in granella più bassa. Come previsto, la resa in chicchi di canapa è aumentata con l'aumento del tasso di applicazione di azoto, con il più alto tasso di farina di sangue (200 libbre / acro) che produce la massima resa in grano seguito dal tasso più basso di farina di sangue (100 libbre / acro) e trattamento del compost (Figure 3 ).
La prova includeva anche due trattamenti di spaziatura delle file, file da 7.5 "e 15". Quando la fertilità era limitata (solo controllo e compost), la spaziatura più ampia aveva un effetto negativo sulla resa in granella di canapa, probabilmente a causa della maggiore pressione delle infestanti. Nei trattamenti con farina di sangue in cui N era meno limitante rispetto agli altri trattamenti, la canapa sembrava aver gareggiato meglio con le erbacce in entrambi i trattamenti di spaziatura delle file, ma la spaziatura più ampia tendeva a funzionare meglio della spaziatura più stretta (Figure 3 ). Secondo Rosenberg et al. (Oregon State University Extension, 2019; Soil, Seedbed Preparation and Seeding for Hemp), una spaziatura più ampia consente alle piante di ramificarsi e produrre la massima densità di fioritura, che può tradursi in rese più elevate, ma è necessario determinare la spaziatura ottimale delle file che non può limitare la massima densità potenziale dell'impianto e la massima resa potenziale.
La relazione lineare di questi dati suggerisce che la resa massima in granella potrebbe non essere stata ottenuta. Per questo motivo, è necessario condurre ulteriori esplorazioni con tassi di applicazione di azoto aumentati con una migliore gestione delle infestanti. Proponiamo di includere un trattamento delle colture di copertura delle leguminose, tassi di applicazione di farina di sangue aggiuntivi e misurare il potenziale di lisciviazione dell'azoto a questi tassi di fertilizzante. Vorremmo anche includere una pratica utilizzata da molti agricoltori in cui viene inizialmente applicato il compost e le esigenze di fertilità aggiuntive sono integrate con un fertilizzante, come la farina di sangue. Inoltre, calcoleremo i budget N misurando l'N totale nel tessuto vegetale e nel grano, determineremo l'N disponibile prodotto dalla coltura di copertura che fissa l'N, analizzeremo campioni di terreno di base, di mezza stagione e post-stagione per l'N potenzialmente mineralizzabile e potenziale di prova N lisciviato nell'acqua freatica utilizzando lisimetri a ventosa.
Conclusioni
- La canapa estrae e accumula metalli pesanti nei suoi tessuti, rendendola una valida coltura di biorisanamento.
- Le rese di soia e grano sono state aumentate dopo la fibra di canapa, mentre la pressione delle infestanti è stata ridotta.
- La disponibilità di azoto consente alla canapa di superare le erbacce e aumentare la resa in granella con una distanza tra le file più ampia, mentre le specie di infestanti competono con la canapa con distanze tra le file più ampie quando l'azoto è limitato.
Risultati della valutazione preliminare del progetto
Dal lancio della Rodale Institute Programma di ricerca sulla canapa industriale nel 2017, l'interesse del pubblico per il nostro lavoro sta crescendo rapidamente, con le visite alle pagine web del 2019 che hanno registrato oltre 9 volte le visite nel 2018. Oltre a partecipare a conferenze e riunioni, Rodale Institute il personale si consulta regolarmente con gli agricoltori del nord-est e di tutti gli Stati Uniti sulla coltivazione della canapa industriale in modo rigenerativo per determinare in che modo la canapa può avvantaggiare gli agricoltori mitigando gli impatti ambientali.
Implicazioni
La nostra ricerca e divulgazione avrà un impatto positivo sul mercato della canapa in rapida crescita a causa della mancanza di informazioni disponibili per gli agricoltori sulle migliori pratiche agronomiche per produrre prodotti di canapa di alta qualità negli Stati Uniti nord-orientali. C'è un grande bisogno di comprendere meglio le pratiche standard, come i requisiti di fertilità della canapa per migliorare il successo dei coltivatori di canapa PA.
L'attenzione e il finanziamento aggiuntivi ricevuti quest'anno sia dal Dr. Bronner che da CV Sciences ci hanno permesso di trasferire i ruoli di gestione del progetto canapa per includere una posizione di "specialista della canapa" con il 100% del loro impegno dedicato alla gestione e alla crescita della ricerca sulla canapa dell'Istituto.
Direzione futura
- Per aumentare il reddito degli agricoltori, saperne di più sulle varietà di semi e a duplice scopo e determinare se possono adattarsi a una rotazione del grano come un raccolto soffocante di infestanti e varietà di fibre. Inoltre, studia le tecnologie di rapporto costo-efficacia per raccogliere con successo varietà di fibre, semi e duplice scopo.
- Espandere la ricerca e la coltivazione a diversi suoli e stati per garantire che queste rotazioni possano tradursi in tutta la contea.
- Continua le prove di gestione dei nutrienti, sia nella canapa industriale che in quella CBD per comprendere meglio i requisiti di fertilità nei sistemi di gestione organica rigenerativa per migliorare la resa e la qualità e, in definitiva, aumentare il reddito degli agricoltori.
Finanziamento per Rodale Institute's Industrial Hemp Trial e supporto per la ricerca forniti dal Dr. Bronner's, CV Sciences e Natural Care PA. Un ringraziamento speciale al Dipartimento dell'Agricoltura della PA per il finanziamento della sperimentazione sulla gestione dei nutrienti.