La produzione no-till ha guadagnato popolarità tra gli agricoltori come conseguenza della potenziale riduzione del lavoro e dell'uso di energia [1] e dei vantaggi in termini di qualità del suolo come una migliore struttura del suolo e un aumento dei livelli di materia organica [2-5]. La produzione no-till è stata ampiamente considerata come un'opzione per i produttori biologici a causa delle difficoltà nel controllo delle erbe infestanti. Il crescente interesse per le pratiche di produzione senza aratura tra gli agricoltori biologici ha recentemente creato notevoli progressi nello sviluppo di una produzione biologica di mais e soia basata su colture di copertura e ridotta lavorazione del terreno.
L'approccio basato sulle colture di copertura organiche prevede l'uso di una piegatrice a rullo per terminare le colture di copertura e formare uno strato di pacciame [6-8] per sopprimere le erbacce. Questa pratica di produzione ha avuto particolare successo in Pennsylvania, Maryland e North Carolina per la produzione di soia biologica quando la segale di cereali viene utilizzata come coltura ad alta copertura di biomassa, arrotolata e aggraffata prima della semina. Tuttavia, questa pratica è stata variabile per la produzione di mais [9-11] a causa dei vincoli nella gestione dell'azoto (cioè, fonte, tempi e posizionamento) e del raggiungimento di un'adeguata biomassa delle colture di copertura delle leguminose per la soppressione delle infestanti. Pertanto, è necessario combinare i benefici soppressori delle infestanti dei cereali con i benefici dell'approvvigionamento di azoto dei legumi insieme a una fertilità aggiuntiva per ottenere le massime rese di mais.
Nell'autunno del 2012, Rodale Institute in collaborazione con l'USDA-ARS Beltsville Agricultural Research Center e la North Carolina State University hanno ricevuto un USDA NRCS Conservation Innovation Grant per dimostrare l'integrazione dei fertilizzanti starter (letame pellettato) e il loro impatto sulla resa e sulla concorrenza delle erbe infestanti nelle colture di copertura, a riduzione lavorazione del mais biologico.
Lo scopo di questo articolo è presentare ai lettori i risultati delle prove dimostrative condotte in varie località tra il 2013 e il 2014 e concludere con raccomandazioni basate sulle informazioni ottenute da questo progetto.
Configurazione delle prove
Sei prove sono state organizzate a Beltsville, MD e North Carolina nelle stagioni di coltivazione del mais 2013 e 2014; e il settimo a Kutztown, PA nel 2014 (Tabella 1).
Le colture di copertura perforate in tutte le località erano una miscela di segale di cereali (Secale cereal L.) e veccia pelosa (Vicia villosa Roth) a tassi di semina di 90 lb / acro (101 kg / ha) e 12 lb / acro (13.5 kg / ha), rispettivamente. Le varietà di segale e veccia erano le stesse in NC e PA (rispettivamente "Wrens Abruzzi" e "Purple Bounty"), mentre MD utilizzava rispettivamente le varietà "Aroostook" e "Groff". Le date per le operazioni sul campo - semina, piegatura a rulli e raccolta - in ogni posizione sono elencate nella Tabella 1. (Tabella 1).
Le miscele di colture di copertura sono state arrotolate (Tabella 1) quando la segale di cereali ha raggiunto l'antesi (fioritura o capannone di polline) e la veccia pelosa aveva una formazione di baccelli del 50% (Foto 1).
Nei siti di Beltsville e North Carolina, la biomassa delle colture di copertura è stata arrotolata e aggraffata prima della raccolta del campione vegetale per determinare la sostanza secca, seguita dall'applicazione di fertilità al momento della semina del mais utilizzando la seminatrice no-till John Deere 7200 (Foto 2). Per informazioni dettagliate sull'attrezzatura della piantatrice, fare riferimento a una scheda informativa pubblicata online da Atwell e Reberg-Horton [12].
A Kutztown, la biomassa delle colture di copertura è stata raccolta da piante in piedi prima di essere rotolata per determinare la sostanza secca. La piegatrice a rullo era montata frontalmente e la piantatrice con le tramogge del fertilizzante era montata sul retro su un trattore. La rullatura-aggraffatura della miscela di colture di copertura si è verificata contemporaneamente alla semina del mais (Foto 3).
Due fonti di fertilizzanti iniziali, lettiera di pollame pellettizzata (PL, 3-2-3) e farina di piume (FM) (NatureSafe®, 13-0-0) (Foto 4) sono state valutate per il loro impatto sulla resa del mais e sulla concorrenza delle infestanti nel biologico produzione di mais senza aratura, utilizzando una pacciamatura di copertura per la soppressione delle infestanti.
A Beltsville e NCSU (Kinston e Salisbury), il progetto era un diagramma diviso con fertilità come diagramma principale e erbacce contro nessuna infestante come sottotrama con tre o sei repliche, a seconda del sito. Cinque trattamenti per la fertilità sono stati valutati e includevano:
Topdress alto tasso PL (Topdress alto), applicato a 4 t / acro (8,000 lb / acro o 9 Mg / ha)
Topdress a basso costo PL (Low Topdress), applicato a 1.8 t / acro (3,600 lb / acro o 4 Mg / ha)
Banding sottosuperficiale di FM (Foto 4), applicato a 0.3 t / acro (535 lb / acro o 0.6 Mg / ha)
Banding sottosuperficiale di PL, applicato a 0.3 t / acro (535 lb / acro o 0.6 Mg / ha)
Nessuna fertilità aggiunta (nessun antipasto)
A Kutztown, il disegno era un blocco completo randomizzato con quattro repliche di quattro trattamenti per la fertilità:
Topdress a basso costo PL (Low Topdress), applicato a 1.5 t / acro (3,000 lb / acro o 3.4 Mg / ha)
Banding sottosuperficiale di FM, applicato a 0.25 t / acro (515 lb / acro o 0.58 Mg / ha)
Banding sottosuperficiale di PL, applicato a 0.23 t / acro (465 lb / acro o ~ 0.52 Mg / ha)
Nessuna fertilità aggiunta (nessun antipasto)
Risultati chiave
Biomassa delle colture di copertura fuori terra
La biomassa delle colture di copertura fuori suolo (peso secco) ha superato gli 7,137 kg / ha (8,000 libbre / acro), un valore suggerito per un controllo efficace delle infestanti [13], in 6 dei 7 anni del sito (cioè quattro siti e due anni a tre le posizioni) (Tabella 2). Il residuo della coltura di copertura (Foto 5) ha agito come barriera fisica, limitando la luce necessaria per la germinazione dei semi di piante infestanti e la crescita delle piante infestanti [14-15].
Copertura e soppressione delle infestanti
Un'eccellente soppressione delle infestanti è stata osservata nei cinque anni del sito con i più alti livelli di biomassa di colture di copertura (Tabella 2 e Foto 5-6). Nel sito di Beltsville 2014, la biomassa delle colture di copertura era leggermente inferiore al valore suggerito per un controllo efficace delle infestanti, tuttavia, la copertura delle infestanti era ancora inferiore al 15%. Nel sito di Kutztown, rispetto a nessun trattamento per la fertilità, la pressione delle infestanti con FM sotterranea era simile, ma inferiore nel trattamento PL sotterraneo del 35% e maggiore nel PL topdress del 31%
Il trattamento con fertilizzante si è dimostrato efficace sulla biomassa di piante infestanti, specialmente se applicato ad un tasso elevato come nel trattamento PL alto topdress (broadcast) rispetto ad altri trattamenti con fertilizzante (Fig. 1).
Resa di mais
Le parcelle di campo a Beltsville 2013, Kinston 2014 e Salisbury 2013 e 2014 hanno tutte un'eccellente soppressione delle infestanti e la resa del mais è stata simile tra i trattamenti di lettiera ad alta e bassa frequenza, compresi tra 145 e 165 bu / acro (Fig.2). Tuttavia, la resa del mais è stata ridotta con la lettiera di pollame sotterranea e senza trattamenti di fertilità aggiunti a ~ 100 bu / acro. La fasciatura sotto la superficie della farina di piume ha prodotto il 30% in più rispetto al trattamento della lettiera di pollame nel sottosuolo.
A Kinston nel 2013, sono stati osservati alti livelli di competizione tra le infestanti e le rese in granella di mais sono state ridotte con i trattamenti di fertilità inferiori a bande sotterranee. Tuttavia, ad alti tassi di trattamento con topdress PL la biomassa di mais (foto 7) e la resa in granella di mais erano maggiori, dove il mais si è dimostrato competitivo con le erbacce.
A Beltsville 2013, la resa in granella di mais era simile tra tutti i trattamenti di fertilità. Tuttavia, questo sito di studio ha una storia a lungo termine di utilizzo di legumi e letame. Allo stesso modo, a Kutztown, non c'era alcuna differenza significativa nella resa del mais tra i trattamenti testati (Fig. 3). La resa del mais variava da 170 bu / acro in nessun trattamento con fertilizzante aggiunto a 180 bu / acro nel trattamento FM sotterraneo.
Conclusioni
I risultati di questi studi indicano che i siti con un'elevata fertilità di base (con una storia a lungo termine di uso di legumi e letame), potrebbe non essere necessaria una fertilità aggiuntiva per massimizzare la resa in granella di mais (ad esempio, i siti di Kutztown, 2014 e Beltsville 2013). Ulteriori indagini su questi risultati sono meritevoli in quanto questi risultati sono stati osservati solo in due dei sette siti di studio.
In siti a bassa fertilità (ad esempio Kinston, NC nel 2013), la fornitura di azoto al momento della semina del mais in un sistema di lavorazione ridotta basato su colture di copertura si è rivelato necessario per ottenere la resa desiderata del grano di mais.
Nel sito di Kinston, Carolina del Nord, nel 2013, c'era un'elevata pressione delle infestanti nella fertilità del sottosuolo e nessun trattamento aggiuntivo per la fertilità che ha avuto un impatto negativo sulla resa del mais.