Na Meadow View Farm em Kutztown, PA, James Weaver e seu filho Harold Weaver temem limpar os (mais de) 20 milhas lineares de plástico preto que usam todos os anos. Quando terminam de limpar todo o plástico sob seus pimentões, tomates, berinjelas e cucurbitáceas, eles enfrentam a dor de cabeça de descartar o plástico. O descarte de plástico preto é um desafio caro dependendo de sua localização e se você está reciclando, aterro ou queimando. Além disso, Harold observa que, quando ela é limpa, é sempre tarde demais para fazer uma cobertura. Essas frustrações motivaram os Tecedores e outros produtores de vegetais e pesquisadores da Rodale Institute fazer experiências com coberturas de cobertura enroladas e onduladas para reduzir sua dependência do plástico preto.
Cobertura
Mulches de colheita de cobertura orgânica. Por mais de uma década, pesquisadores da Rodale Institute (RI) tem trabalhado com outros na Penn State e no Laboratório de Sistemas de Agricultura Sustentável do USDA em Beltsville, MD, para desenvolver um sistema para a produção de grãos de milho e soja organicamente sem cultivo de primavera. Os pesquisadores primeiro se concentraram em alguns invernos anuais culturas de cobertura, como o centeio de cereais e a ervilhaca peluda, que podem ser mortos quando florescem na primavera. No entanto, eles rapidamente ficaram frustrados com a rapidez com que as ervas daninhas rompiam os resíduos cortados ou picados, então trabalharam para desenvolver o rolo-crimper. O prensador de rolo não apenas termina as colheitas de cobertura, achatando-as e esmagando-as, mas também as deixa em uma esteira intacta que é mais capaz de suprimir as ervas daninhas durante a temporada.
Cobertura de cobertura morta para produção de vegetais. John Teasdale e Aref Abdul-Baki, pesquisadores do USDA em Beltsville, Maryland, foram os pioneiros no trabalho de desenvolver um sistema de cobertura morta para tomates e outros vegetais usando culturas de cobertura cortadas com mangual. Eles descobriram que a cobertura morta cortada (ervilhaca peluda ou combinações de coberturas) fornecia nitrogênio suficiente, suprimia doenças e geralmente sustentava plantas saudáveis e de vida mais longa. As ervas daninhas, no entanto, ainda eram um desafio. Embora a cobertura morta da cobertura cortada fornecesse uma boa supressão precoce de ervas daninhas e Teasdale e Abdul-Baki fossem capazes de reduzir muito a quantidade de herbicida que usaram, eles ainda descobriram que o sistema de cobertura vegetal cortada frequentemente exigia herbicidas para alcançar o controle adequado de ervas daninhas no final da temporada . Seu trabalho, descobertas e recomendações estão bem resumidos no Farmers 'Bulletin. Outros pesquisadores também investigaram sistemas de produção de tomate de plantio direto que eliminam as safras de cobertura por meio de cortes.
Um sistema de cobertura morta orgânica para vegetais. Em 2009, os pesquisadores do RI tentaram combinar o conhecimento obtido do sistema laminado / prensado para safras de grãos com o conhecimento da pesquisa de vegetais ARS para desenvolver um sistema de cobertura morta de cobertura orgânica para vegetais. Os pesquisadores selecionaram 3 opções de cultivo de cobertura: centeio de cereais por sua capacidade superior de supressão de ervas daninhas, ervilhaca peluda por sua capacidade superior de fixação de nitrogênio e uma mistura de ervilhaca e centeio para tentar criar uma cobertura morta que fornecesse nitrogênio suficiente e supressão de ervas daninhas. Optando por taxas de semeadura mais pesadas usadas na produção de grãos de plantio direto orgânico e as datas de plantio anteriores (8 semanas antes da primeira geada) recomendadas para culturas de cobertura usadas para cobertura de vegetais, os pesquisadores esperavam cultivar plantações de cobertura espessas e densas que evitavam as ervas daninhas anuais de verão germinação na primavera e forneceu cobertura de solo suficiente para continuar suprimindo-os durante o verão. Para maximizar a persistência da cobertura morta da cobertura vegetal, os pesquisadores do RI também optaram por comparar a laminação e a cravação das coberturas vegetais com o método de corte usado pelos pesquisadores do USDA.
Tratamentos no julgamento. Como as combinações de safras de cobertura, datas de plantio, métodos de terminação de safras de cobertura e safras são praticamente ilimitadas, os pesquisadores optaram por fazer um experimento do tipo sistema para comparar alguns sistemas práticos que os produtores de vegetais poderiam usar para produzir tomates:
• cobertura morta de cereal de centeio terminada por rolagem / cravação ou corte de mangual,
• cobertura de ervilhaca peluda terminada por enrolar / prensar ou por corte de mangual,
• cobertura de mistura de centeio e ervilhaca terminada por enrolamento / prensagem ou corte de mangual, e
• cobertura de plástico preto regular sobre centeio arado, ervilhaca ou ervilhaca de centeio.
Performance do sistema
Os pesquisadores mediram o desempenho de cada sistema em termos de fertilidade, supressão de ervas daninhas e produtividade. O primeiro ano de pesquisa mostrou que a cobertura morta de ervilhaca e centeio ceifada produzia os maiores rendimentos, fornecia a maior supressão de ervas daninhas e fornecia a quantidade certa de nitrogênio para a produção de tomate. Os pesquisadores estão agora no meio de um segundo ano de repetidos testes de campo para expandir o conjunto de dados e testar a validade das descobertas em uma estação de cultivo diferente.
Fertilidade do nitrogênio
Saber quanto nitrogênio uma cultura de cobertura fornecerá à cultura de cobertura depende não apenas da quantidade total de nitrogênio na cultura de cobertura, mas também da proporção de carbono para nitrogênio (C: N) na cultura de cobertura. Quanto menor a razão C: N da cobertura da cultura, mais nitrogênio estará disponível para a cultura. Arar a cobertura vegetal também aumentará a disponibilidade de seu nitrogênio, enquanto deixa os resíduos da cobertura vegetal na superfície, pois a cobertura morta reduz a quantidade de nitrogênio da cobertura vegetal disponível para a colheita subsequente.
Nitrogênio da ervilhaca peluda. A ervilhaca peluda é uma ótima fonte de nitrogênio. Como uma leguminosa fixadora de nitrogênio, a ervilhaca peluda tem uma densidade maior de nitrogênio em seu tecido (cerca de 4.5% de nitrogênio neste estudo) do que outras culturas de cobertura. A ervilhaca peluda também pode produzir uma quantidade enorme de cobertura, geralmente entre 4000 e 8000 libras / acre no início de junho. Em 2010, a ervilhaca peluda cresceu mal - apenas 3000-4400 libras / acre, mas ainda continha cerca de 150-200 libras de nitrogênio. O nitrogênio em plantas de cobertura com razões C: N de 20: 1 ou menos está altamente disponível; os micróbios farão com que 50% ou mais do nitrogênio disponível para a cultura durante o verão. Em relação à ervilhaca, com uma relação C: N muito baixa de apenas 9: 1 ou 10: 1, cerca de 75 libras de nitrogênio provavelmente estavam disponíveis para os tomates subsequentes (tanto na cobertura morta de ervilhaca quanto na cobertura de plástico), bem mais do que o necessidades dos tomates de cerca de 50 lb / acre de nitrogênio.
Por último, o crescimento da ervilhaca peluda e o conteúdo de nitrogênio aumentam rapidamente no final da primavera. Em 2010, a ervilhaca peluda aumentou de tamanho 40-300% nos 13 dias entre 20 de maio e 2 de junho, um aumento de nitrogênio de cerca de 50 libras / acre. Este aumento no nitrogênio total (200 libras vs. 140 libras) mais do que compensou a diminuição da disponibilidade (33-40% vs. 50%, ou 75-80 libras disponíveis vs. 70 libras disponíveis) causada por deixar a ervilhaca no superfície como cobertura morta.
Nitrogênio do centeio de cereais. O centeio de cereais tem apenas um pouco mais de 1% de nitrogênio e uma alta proporção C: N de 40: 1 ou 45: 1, tornando-o uma fonte relativamente pobre de fertilidade de nitrogênio. É um produtor prolífico de biomassa, no entanto, fornecendo 9,000-11,000 libras de cobertura morta por acre. Portanto, embora o nitrogênio no centeio de cereais não seja muito concentrado, a cobertura morta de centeio ainda contém 100-125 libras de nitrogênio por acre. Cerca de um quarto desse nitrogênio, ou 20-30 libras por acre, provavelmente estava disponível para os tomates subsequentes, atendendo a cerca de metade de suas necessidades de nitrogênio. O centeio de cereais amadurece em meados de maio, portanto, nenhuma biomassa ou nitrogênio adicional é obtido ao se esperar até junho para enrolá-lo.
Nitrogênio da mistura ervilhaca / centeio. A diferença entre a mistura em meados de maio e a mistura em meados de junho foi enorme. Em meados de maio, a mistura ainda era principalmente de centeio - apenas 7% de ervilhaca e 93% de centeio. No entanto, em meados de maio, a ervilhaca havia superado em grande parte o centeio, e a mistura era de cerca de 30% de ervilhaca e 70% de centeio. Não surpreendentemente, o mulch da mistura de ervilhaca e centeio tinha uma razão intermediária C: N de cerca de 23: 1. Apenas 1/3 a ¼ do nitrogênio em culturas de cobertura com razões C: N ligeiramente mais altas (entre 20: 1 e 40: 1) estarão disponíveis para as culturas da estação; como tal, esta mistura de ervilhaca e centeio provavelmente rendeu cerca de 50-60 libras de nitrogênio por acre, provavelmente um suprimento suficiente para tomates. No entanto, uma vez que alguma imobilização de nitrogênio no início da estação foi possível, os pesquisadores aplicaram uma taxa de um quarto de Fertrell 4-1-1 (cerca de 10 libras N / A) no plantio para evitar o choque do transplante e apoiar plantas produtivas saudáveis.
O nitrogênio da ervilhaca é menos caro do que o fertilizante complementar. Mesmo com a ervilhaca fina em ambos os anos, a ervilhaca ainda fornecia cerca de 50-100 libras de nitrogênio disponível. A fertilização suplementar necessária nas coberturas de centeio era 8 vezes mais cara do que o custo do sistema de ervilhaca.
Supressão de ervas daninhas
Atingindo Níveis Suficientes de Biomassa da Colheita de Cobertura (cobertura morta). Quanto mais as plantas de cobertura cresciam, mais supressão de ervas daninhas elas forneciam. Pesquisas anteriores mostraram que 5000 libras de cobertura morta por acre são necessárias para a supressão adequada de ervas daninhas. A ervilhaca cresceu para fornecer apenas cerca de 4400 libras de cobertura vegetal de cobertura seca por acre - cobertura insuficiente para a supressão adequada de ervas daninhas. A cultura de cobertura de centeio e a mistura de cultura de cobertura de centeio / ervilhaca cresceram tremendamente - cada uma fornecendo mais de 9,000 libras de cobertura de cobertura seca por acre em 2010.
Roçada versus Rolagem. A cobertura sólida do solo e a distribuição uniforme da cobertura morta também são fatores importantes para se obter uma supressão adequada de ervas daninhas. O corte do mangual pode ser uma estratégia eficaz para melhorar a uniformidade da cobertura morta e a cobertura do solo. No entanto, a maceração do tecido da cultura de cobertura causada pelo corte pode acelerar a decomposição da cobertura morta em relação à cobertura vegetal enrolada, potencialmente deixando as culturas em sistemas de cobertura morta vulneráveis à pressão das ervas daninhas no final da temporada. No tratamento com ervilhaca sozinho, o corte do mangual melhorou a uniformidade da distribuição da cobertura morta, melhorando inicialmente a supressão de ervas daninhas. Embora por volta de 8 semanas após o transplante de tomate, parecia que a cobertura morta havia se decomposto mais rapidamente do que sua contraparte enrolada, e os tratamentos cortados e enrolados eram similarmente daninhos. Dito isso, a supressão precoce de ervas daninhas é mais importante do que a supressão tardia de ervas daninhas para a produtividade da cultura. A maior supressão precoce de ervas daninhas e, possivelmente, maior disponibilidade de nitrogênio, devido à maior decomposição da cobertura morta na cobertura morta da ervilhaca cortada, proporcionou rendimentos 44% maiores do que a cobertura morta de ervilhaca enrolada. Por outro lado, nos tratamentos de centeio / ervilhaca, a cobertura morta cortada suprimiu mais ervas daninhas do que a cobertura morta rolada tanto 4 semanas quanto 8 semanas após o plantio, com menos da metade das ervas daninhas no tratamento ceifado do que no tratamento laminado em ambas as datas de amostragem.
Rye-Vetch versus Rye sozinho. A mistura de ervilhaca, uma planta de videira, com centeio parecia unir a cobertura morta, proporcionando melhorias na uniformidade da cobertura morta e cobertura do solo semelhantes àquelas proporcionadas pelo corte versus rolamento. A ervilhaca centeio ceifada foi a menos daninha (menos de 400 libras de ervas daninhas por acre). Cobertura morta de centeio cortada, ervilhaca de centeio e centeio, todas as ervas daninhas suprimidas tão bem quanto o plástico preto, com cerca de 1000 libras de ervas daninhas por acre em cada uma dessas coberturas em agosto. Os corredores entre os lotes de plástico preto exigiam a derrubada de ervas daninhas, o que não era necessário nas coberturas das plantas de cobertura. Em comparação, a ervilhaca cortada e a cobertura morta de ervilhaca foram ambas as ervas daninhas em agosto, com cerca de 3000 libras de ervas daninhas por acre.
Rendimentos. Os rendimentos gerais foram maiores na cobertura morta de ervilhaca centeio ceifada (44,000 libras de tomates / acre). Rendimentos semelhantes foram encontrados na ervilhaca de centeio enrolada e no plástico preto sobre ervilhaca de centeio arada (42,000 libras de tomates / acre). Os rendimentos foram ligeiramente mais baixos nos tratamentos com centeio (laminado, ceifado e arado / plástico preto) e plástico preto sobre ervilhaca arada, todos os quais renderam entre 36,000 e 41,000 libras de tomates por acre. Os rendimentos nas parcelas de cobertura morta de ervilhaca foram muito menores (16,000 na cobertura morta enrolada e 24,000 na cobertura morta cortada), embora a cobertura morta de ervilhaca cortada rendeu 45% maior do que a cobertura morta de ervilhaca rolada. A variedade 'Black Prince' rendeu 12% a mais que 'Bellstar' e 15% a mais que 'Glacier'. Como esperado, os rendimentos iniciais foram cerca de 20% maiores no plástico preto. Na 4ª semana de colheita, no entanto, os rendimentos nas coberturas da cultura foram equivalentes ou superiores aos rendimentos do plástico preto, e permaneceram maiores do que os rendimentos do plástico preto pelo restante da temporada.
Feedback do agricultor
Todos os agricultores parceiros da pesquisa plantaram uma mistura de ervilhaca-centeio. Cada fazenda inclui 6 tiras de teste: 3 tiras de ervilhaca de centeio terminadas por laminação / prensagem e 3 tiras de ervilhaca de centeio viradas por arado de aiveca, disco ou espadachim. Essas tiras são manejadas normalmente - plástico preto, herbicidas, cultivo ou alguma combinação dos mesmos. Os agricultores parceiros estão todos cultivando tomates e / ou abóboras ou abóboras de inverno este ano.
John Good, um dos agricultores parceiros na pesquisa, ficou especialmente satisfeito com o desempenho da cobertura morta da ervilhaca de centeio até agora, embora tenha notado alguns desafios. O primeiro desafio foi o transplante de mão. Ele e sua equipe lutaram para transplantar manualmente as nozes de Waltham para a cobertura morta da ervilhaca de centeio em 14 de junho, cerca de 10 dias depois de enrolar / frisar a ervilhaca de centeio de 6 m de altura. Good explicou que, para transplantar manualmente no solo sob a cobertura morta, o solo precisava ter um pouco de umidade - chuva recente ou alguma irrigação por gotejamento. Caso contrário, pode ser como tentar penetrar no concreto com uma espátula. A segunda preocupação de Good era a variabilidade da ervilhaca de centeio. Enquanto uma de suas tiras era dominada por ervilhaca, outra era dominada por centeio; 4 semanas após o transplante, a abóbora de Good mostrou a diferença. As nozes da faixa dominada pela ervilhaca eram maiores e mais verdes do que as da faixa dominada pelo centeio.
Harold Weaver, que cultiva a Fazenda Meadow View em Kutztown com seu pai James Weaver, compartilhou suas primeiras impressões sobre o sistema de cobertura morta de ervilhaca de centeio. Tendo plantado um grande campo de 4 acres na mistura de cultura de cobertura no outono passado, os Weavers planejaram inicialmente rolar e prensar apenas uma pequena seção do campo com um novo rolo-prensador de leito elevado projetado e construído pela I&J Manufacturing em Gap, PA. Com o passar do tempo chuvoso nesta primavera, no entanto, o campo não secou o suficiente para Harold ou James entrarem nele até meados de maio, quando a ervilhaca de centeio já tinha mais de 6 pés de altura. Em vez de tentar ceifar e cultivar em sua colheita de cobertura extragrande, Harold e James optaram por rolar e prensar a maior parte do campo com um rolo reto de 10 pés e sementes de abóboras diretas em solo plano no final de maio. Enquanto eles obtiveram um bom controle do centeio com a primeira passagem, a ervilhaca continuou a crescer. Pouco antes da emergência da abóbora, Harold continuou com outra passagem com seu novo prensador de rolo I&J de 3 partes, que forneceu excelente controle da ervilhaca. Harold observou que sentiu que o rolo de 3 partes na verdade fornecia melhor controle do que o rolo reto, porque o rolo de 3 partes é melhor para cobrir os torrões e elevações que caracterizam sua fazenda montanhosa. Até agora, Harold e James estão muito felizes com o sistema de cobertura morta da cultura de cobertura, que eles estão usando para cultivar tomates antigos (plantados em meados de junho) e cair repolhos em canteiros elevados, junto com as abóboras em terreno plano.
O que sabemos até agora
Até agora, a cobertura morta de ervilhaca centeio ceifada emergiu como o sistema de melhor desempenho com os maiores rendimentos, menos ervas daninhas e melhor combinação entre o nitrogênio fornecido com o nitrogênio necessário. A ervilhaca de centeio enrolada ficou em segundo lugar, e foi a única outra cobertura vegetal de cobertura a superar o plástico preto. Centeio laminado ou ceifado é uma boa alternativa ao plástico preto, mas o sistema exige cerca de US $ 800 / acre de fertilizante orgânico suplementar. $ 800 / acre é provavelmente um custo semelhante ao do sistema de plástico preto, já que os custos de preparação da cama, plástico preto, mão de obra, combustível para derrubar ervas daninhas duas vezes por mês e descarte de plástico preto podem se aproximar rapidamente do custo do fertilizante para tomates em cobertura de centeio . Os sistemas de cobertura morta de ervilhaca tiveram um desempenho ruim em termos de ervas daninhas e rendimentos. No entanto, em termos de fertilidade de nitrogênio, arar até mesmo uma pequena extensão de ervilhaca e usar plástico preto oferece alto rendimento inicial e geral de tomate e supressão de ervas daninhas suficiente. Para os produtores que procuram escapar do plástico preto, ou mesmo apenas diminuir o uso do produto, a cobertura morta é uma alternativa promissora.
Este material é baseado em trabalho apoiado pela Northeast SARE, sob Subaward LNE 10-295.
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