I Quarta valutazione nazionale del clima (NCA4) preparato da 13 agenzie federali statunitensi e ampiamente riportato nelle previsioni dei media nazionali che l'aumento delle temperature, il caldo estremo, la siccità e i forti acquazzoni interromperanno le operazioni quotidiane e la resa stagionale dei nostri agricoltori e produttori di alimenti.1
I sintomi del cambiamento climatico includono un aumento della frequenza di condizioni meteorologiche estreme, comprese siccità estese e inondazioni causate da eventi di precipitazioni estreme2. Prendi, ad esempio, il 2018 record di inondazioni nella Pennsylvania centrale3; l'alluvione del 2008 nel Midwest che sommerso nove milioni di acri di terreno coltivabile4; e la siccità del 2015 in California che ha costretto gli agricoltori a lasciare 540,000 acri erano incolti per anni5. Gli scienziati del clima e dell'ambiente prevedono che peggiorerà ancora nel prossimo futuro.
La dipendenza di un agricoltore da sistemi di supporto complessi e remoti può aumentare la loro vulnerabilità durante le interruzioni infrastrutturali o sistemiche. È tempo per noi di guardare alla natura nella nostra corsa contro un clima caotico e imprevedibile. L'utilizzo di metodi naturali, ecologici e biologici che sono stati storicamente implementati per secoli non solo può fornire una copertura significativa contro i cambiamenti climatici, ma può anche integrare i nostri moderni strumenti tecnologici. Nel ultimi quattro decenni, le pratiche di agricoltura biologica si sono dimostrate un'ottima alternativa alle pratiche convenzionali quando si tratta di produrre raccolti comparabili, garantendo nel contempo che gli ecosistemi suolo-coltura siano sani, dinamici e resilienti6.
Agricoltura biologica rigenerativa può essere la chiave per supportare un sistema alimentare adattivo e resiliente perché sfrutta mezzi ecologici e organismi biologici7.
I Prova del sistema agricolo (FST) alle Rodale Institute fornisce il modello perfetto per studiare gli effetti dell'agricoltura biologica rigenerativa sulla resilienza alle inondazioni e sulle proprietà di resistenza alla siccità. In collaborazione con Abdel Alfahham, uno studente di SM presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente dell'Università della Pennsylvania, ricercatori di Rodale Institute stanno analizzando campioni di terreno da FST per la ritenzione idrica del suolo, la conduttività idraulica satura e il carbonio / azoto organico.
Cosa stiamo studiando
In che modo queste misurazioni sono rilevanti per gli agricoltori?
La ritenzione idrica del suolo è una proprietà che aiuta a quantificare la capacità del suolo di trattenere e immagazzinare l'acqua in condizioni che variano da umido, umido a estremamente secco. Questa misurazione quantifica direttamente la quantità di acqua disponibile per la crescita e la fotosintesi delle nostre colture.
La conduttività idraulica satura può darci un'idea di quanto velocemente il terreno consentirà all'acqua di fluire (o drenare) attraverso il suolo durante eventi di alta piovosità, il che può prevedere allagamenti e ristagni nella fattoria. Le misurazioni del carbonio organico e dell'azoto nel suolo forniscono un metodo affidabile per quantificare la quantità di materia organica integrata nella biosfera del suolo che può aiutare a determinare la salute del suolo.
Disegno sperimentale
Il Farming Systems Trial ha sei diversi sistemi di gestione: (1) sintetico convenzionale con lavorazione del terreno, (2) non lavorazione sintetica convenzionale, (3) letame biologico con lavorazione del terreno, (4) letame biologico senza lavorazione, (5) legumi biologici con lavorazione del terreno e (6) coltivazione biologica di legumi. Ogni trattamento viene replicato quattro volte sul campo per garantire che i dati raccolti da FST possano essere analizzati statisticamente; ciò significa che ci sono un totale di 24 grafici sperimentali.
Nel 2018 sono stati raccolti due tipi di campioni di suolo. Un totale di 72 carote di terreno intatte e 72 campioni di terreno composito sono stati raccolti da 0 - 10 cm, 10 - 20 cm e 20 - 30 cm di profondità da tutti i 24 lotti. La raccolta di campioni da tre diverse profondità ci aiuterà a sviluppare una comprensione più completa di come la gestione dell'azienda agricola influenzi le proprietà delle diverse zone del suolo.
Le carote del suolo intatte verranno analizzate utilizzando lo strumento METER HYPROP e METER WP4C per quantificare le proprietà di ritenzione idrica del suolo (come si comporta il suolo da condizioni umide a condizioni asciutte). Le stesse carote di suolo intatte saranno analizzate anche sul METER KSAT che caratterizza la velocità con cui l'acqua può muoversi attraverso il suolo saturo. I tre strumenti utilizzati integrano la moderna tecnologia dei sensori all'avanguardia con modelli di computer quantitativi per produrre in modo efficiente dati robusti e di alta qualità. Campioni di terreno composito verranno utilizzati per determinare il carbonio organico del suolo e l'azoto organico utilizzando un analizzatore elementare, un metodo comune per determinare la quantità di carbonio e azoto nel suolo.
Obiettivi del progetto e risultati preliminari
Misurando la conduttività idraulica del suolo, la ritenzione idrica e il contenuto di carbonio organico e azoto in sei diversi sistemi di gestione agricola, possiamo confrontare e confrontare come le pratiche agricole potrebbero portare alla resistenza alla siccità e al miglioramento della capacità di ritenzione idrica.
Il nostro obiettivo è determinare in che misura l'agricoltura biologica fornisce un metodo di adattamento climatico pratico ed economicamente sostenibile quantificando i cambiamenti che si sono sviluppati nel suolo coltivato biologicamente a FST negli ultimi 40 anni. Conducendo un'analisi così completa sul suolo, i dati forniranno una struttura predittiva in base alla quale gli agricoltori possono comprendere le pratiche ottimali di gestione agricola della resilienza climatica applicabili per la loro area geografica, la coltura di scelta e le condizioni climatiche.
I risultati preliminari di questo progetto saranno condivisi per la prima volta il 7 gennaio 2019, all'International Soils Meeting, San Diego, CA e riportati qui.
Abdel Alfahham è un laureato del Penn Program of Environmental Humanities presso l'Università della Pennsylvania. Si è unito Rodale Institute come stagista di ricerca per la stagione 2018.