Os fazendeiros orgânicos há muito confiam na lavoura frequente para o controle de ervas daninhas, mas com sistemas de plantio direto orgânico baseados em plantações de cobertura recentemente desenvolvidos, o agricultor orgânico Daniel Brubaker está vendo resultados promissores de controle eficaz de ervas daninhas, produtividade mantida e saúde melhorada do solo.
A demanda por grãos orgânicos continua a aumentar nos Estados Unidos em resposta à crescente demanda do consumidor. A transição da agricultura química convencional para a agricultura orgânica, entretanto, pode ser recompensadora e desafiadora para os agricultores. Além de um prêmio elevado de preço que beneficiaria os agricultores orgânicos e da alimentação saudável que é essencial para a saúde humana, a agricultura orgânica também trará uma série de benefícios na qualidade ambiental, incluindo redução da poluição do escoamento de nitrogênio e melhoria da qualidade da água; redução do uso de energia na agricultura; redução das emissões de gases de efeito estufa; e melhoria da biodiversidade e habitats naturais, etc. No entanto, como os agricultores orgânicos não pulverizam herbicidas para controlar ervas daninhas, o cultivo frequente é freqüentemente necessário para obter rendimentos iguais à produção convencional. O preparo do solo relacionado a distúrbios físicos, entretanto, há muito tempo é considerado prejudicial à saúde do solo e pode aumentar o risco de erosão. Portanto, o uso excessivo da lavoura pode compensar os benefícios da agricultura orgânica no solo e no meio ambiente.
Daniel Brubaker, fazendeiro de laticínios orgânicos e entusiasta da agricultura em Kutztown, PA, está trabalhando com Rodale Institute para explorar sistemas inovadores de gestão de plantio direto orgânico. O ensaio colaborativo concentra-se no cultivo orgânico do milho, mas sem a interrupção física do solo normalmente usado em sistemas orgânicos para controlar ervas daninhas.
Este sistema inovador, originalmente proposto e testado por Rodale Institute na primeira década de 21st século, é projetado para aproveitar o poder das culturas de cobertura anuais de inverno para alcançar um controle eficaz de ervas daninhas. As culturas de cobertura plantadas no outono são terminadas mecanicamente na primavera antes do plantio pelo prensador de rolo (Figura 1) Os resíduos da cultura de cobertura formam uma cobertura espessa que pode fornecer a supressão de ervas daninhas ao longo da estação.
Neste teste na fazenda, que também é parte de um projeto financiado por uma Bolsa de Inovação em Conservação do USDA NRCS (CIG), Brubaker está trabalhando com cientistas pesquisadores, técnicos e funcionários da fazenda em Rodale Institute para testar a eficácia dos “sistemas de plantio direto com base em plantações de cobertura” em encerrar as plantações de cobertura, suprimir ervas daninhas, manter a produtividade e melhorar a saúde do solo. Experimentos semelhantes estão sendo conduzidos em Wisconsin e Iowa por fazendeiros e pesquisadores da University of Wisconsin-Madison e da Iowa State University de 2019-2021.
Brubaker plantou ervilhaca peluda (Ervilhaca Villosa Roth.), Uma leguminosa resistente ao inverno, no outono de 2018. Na primavera de 2019, ele usou dois métodos diferentes, (1) preparo do solo ou (2) plantio direto, para encerrar as coberturas e controlar ervas daninhas. O método de preparo do solo consistia em usar um arado de aiveca para matar a ervilhaca peluda, discar e embalar para preparar a cama para o plantio de milho e vários cultivos na estação de crescimento para controlar ervas daninhas. Os dois métodos de plantio direto foram alcançados terminando a ervilhaca peluda usando um prensador de rolo e plantando milho diretamente nos resíduos da ervilhaca, ou plantando na cobertura viva sem terminar as culturas de cobertura, um método conhecido como "plantio verde" .
O rolo-crimper foi projetado por Jeff Moyer, CEO da Rodale Institute e construído por John Brubaker no início de 2000. Provou ser uma ferramenta eficaz para encerrar as culturas de cobertura anuais de inverno por meio de pesquisas conduzidas em diferentes partes dos Estados Unidos. Suas bordas rombas quebram a haste da cultura de cobertura sem cortá-la e seu padrão em forma de chevron no rolo permite vários pontos de crimpagem e evita o distúrbio do solo.
Os resultados são espetaculares. Os tratamentos de rolo-crimper (RC) e "plantio em cobertura viva" (PLC) mostraram benefícios na supressão de ervas daninhas, com peso de ervas daninhas significativamente menor em comparação com o tratamento "arar e cultivar" (PC) (Figura 2) Não houve diferença na densidade de ervas daninhas, conteúdo de nutrientes nas folhas ou produção de silagem de milho entre esses tratamentos. Esses resultados sugerem que os sistemas de plantio direto podem controlar ervas daninhas com eficácia, fornecer quantidades adequadas de nutrientes para apoiar o crescimento do milho e sustentar a produção em comparação com os sistemas de cultivo orgânico comuns.
No entanto, apesar de não haver diferença no rendimento da silagem de milho, o nitrato do caule do milho no final da temporada foi significativamente menor nos tratamentos de plantio direto do que no tratamento PC (Figura 3) Essa enorme diferença pode ter implicações importantes na saúde do solo e no gerenciamento de nutrientes. O conteúdo de nitrato do colmo de milho no final da temporada é um indicador confiável do status de nitrogênio do milho que pode fornecer uma boa avaliação se a cultura tinha a quantidade certa de nitrogênio, muito nitrogênio ou era limitado por nitrogênio. O conteúdo nas parcelas de PC (> 5000 ppm) estava claramente na faixa de excesso de nitrogênio, o que significa que as plantas de milho continuaram absorvendo nitrogênio do solo mesmo depois que suas necessidades de nitrogênio foram atendidas. O cultivo frequente possivelmente estimulou a mineralização de nitrogênio, expondo a matéria orgânica, antes protegida, aos micróbios do solo e introduzindo oxigênio no solo. O excesso de nitrogênio no solo pode resultar na lixiviação do nitrogênio para as águas subterrâneas e superficiais.
A matéria orgânica do solo é a base das funções físicas, químicas e biológicas do solo, e a melhoria da matéria orgânica do solo geralmente está associada a benefícios na fertilidade do solo, capacidade de retenção de água, capacidade de troca catiônica e melhor estrutura do solo. A pesquisa mostrou que 30-50% da matéria orgânica do solo foi perdida dos solos agrícolas em todo o mundo, levando à degradação ambiental e aumento das emissões de gases de efeito estufa. A reconstrução da matéria orgânica do solo em sistemas agrícolas é a chave para a resiliência da produção de alimentos sob as mudanças climáticas.
Os resultados dos experimentos de campo de Brubaker sugerem que os solos sob manejo orgânico de plantio direto podem liberar nutrientes lenta e gradualmente por meio da mineralização microbiana da matéria orgânica, para atender à demanda da safra. Onde a lavoura frequente é usada, nutrientes excessivos podem ser liberados no meio ambiente e subsequentemente perdidos por lixiviação ou por acúmulo no caule do milho. Nesse ínterim, um declínio gradual na matéria orgânica do solo e perda de carbono na forma de dióxido de carbono (CO2) pode acontecer. Os dados desta pesquisa coletados por cientistas foram destacados na Conferência da Soil Science Society of America em San Antonio, TX, em novembro de 2019 e em Rodale Institute webinars. o webinar apresentado pelo Dr. Yichao Rui, o Cientista Líder deste projeto na Rodale Institute, atraiu 157 participantes de 12 países.
Este teste na fazenda também chamou muita atenção durante Rodale Institute'S Dia Anual de Campo Orgânico em 19 de julho de 2019. Os participantes do dia de campo ficaram surpresos com o sucesso dos Brubakers no manejo da produção de milho orgânico sem o uso de fertilizantes e pesticidas / herbicidas caros e sem cultivo frequente na estação. Os resultados robustos fornecem evidências aos agricultores da viabilidade desses sistemas inovadores e do potencial para melhorar a lucratividade, reduzir as perdas de nitrogênio para o meio ambiente e melhorar a resiliência do solo a longo prazo.