Беспахотное земледелие - No-till farming

Беспахотное земледелие
Молодые растения сои высаживают длинными рядами
Молодые растения сои хорошо себя чувствуют и защищены остатками урожая пшеницы. Эта форма беспахотного земледелия обеспечивает хорошую защиту почвы от эрозии и помогает удерживать влагу для нового урожая.

Беспахотное земледелие (также известное как нулевая обработка почвы или прямой посев ) - это сельскохозяйственная техника выращивания сельскохозяйственных культур или пастбищ без нарушения почвы в результате обработки почвы . Безпахотное земледелие снижает количество причин, вызываемых эрозией почвы на некоторых почвах, особенно на песчаных и сухих почвах на наклонной местности. Другие возможные преимущества включают увеличение количества воды, которая проникает в почву, удержание в почве органических веществ и круговорот питательных веществ. Эти методы могут увеличить количество и разнообразие жизни в почве и на ней. В то время как обычные системы нулевой обработки почвы используют гербициды для борьбы с сорняками, в органических системах используется комбинация стратегий, таких как посев покровных культур в качестве мульчи для подавления сорняков.

Существует три основных метода беспахотного земледелия. «Посев дерна» - это посев сельскохозяйственных культур с помощью посевной техники в дерн, полученный путем применения гербицидов на покровных культурах (уничтожение этой растительности). «Прямой посев» - это посев сельскохозяйственных культур через остатки предыдущего урожая. «Поверхностный посев» или «прямой посев» - это когда посевы остаются на поверхности почвы; на равнинах это не требует оборудования и минимальных трудозатрат.

Сегодня в сельском хозяйстве преобладает обработка почвы , но методы нулевой обработки почвы могут иметь успех в некоторых контекстах. В некоторых случаях методы минимальной обработки почвы или "low-till" комбинируют методы обработки почвы и no-till. Например, некоторые подходы могут использовать неглубокую культивацию (например, использование дисковой бороны ), но не использовать вспашку или полосную обработку почвы .

Фон

Обработка почвы - это сельскохозяйственная подготовка почвы путем механического перемешивания , обычно с удалением сорняков, появившихся в предыдущем сезоне. Обработка почвы может создать плоское семенное ложе или такое, на котором образованы участки, такие как ряды или приподнятые грядки, для увеличения роста желаемых растений. Это древний метод с явными свидетельствами его использования, по крайней мере, с 3000 г. до н.э.

Безупречное земледелие не эквивалентно консервативной обработке почвы или полосовой обработке почвы . Консервативная обработка почвы - это группа приемов, которые сокращают объем необходимой обработки почвы. Нулевая обработка почвы и полосная обработка почвы являются формами консервативной обработки почвы. No-till - это практика никогда не обрабатывать поле. Обработка почвы через год называется ротационной обработкой почвы.

Эффекты обработки почвы могут включать уплотнение почвы ; потеря органических веществ ; деградация почвенных агрегатов ; смерть или разрушение почвенных микробов и других организмов, включая микоризы , членистоногих и дождевых червей ; и эрозия почвы, когда верхний слой почвы размывается или сносится ветром.

Источник

Идея современного беспахотного земледелия зародилась в 1940-х годах у Эдварда Х. Фолкнера, автора книги «Безумие пахаря» , но только после разработки мощных гербицидов, таких как паракват , после Второй мировой войны , различные исследователи и фермеры начали опробовать эту идею. К числу первых, кто внедрил технологию нулевой обработки почвы, относятся Клингман (Северная Каролина), Эдвард Фолкнер, Лос-Анджелес Портер (Новая Зеландия), Гарри и Лоуренс Янг (Херндон, Кентукки), Instituto de Pesquisas Agropecuarias Meridional (1971 в Бразилии) с Гербертом Барцем.

Усыновление во всем мире

Во всем мире увеличилось количество земель под беспахотным земледелием. В 1999 году во всем мире под беспахотным земледелием находилось около 45 млн га, в 2003 году этот показатель увеличился до 72 млн га, а в 2009 году - до 111 млн га.

Австралия

Согласно данным обследования управления сельскохозяйственными ресурсами Австралийского статистического бюро (ABS), в Австралии процент сельскохозяйственных земель с использованием методов беспахотного земледелия составлял 26% в 2000-01 гг., А в 2007-08 гг. Более чем удвоился до 57%. По состоянию на 30 июня 2017 года из 20 миллионов гектаров посевных площадей 79% (или 16 миллионов гектаров) не обрабатывались. Точно так же 70% (или 2 миллиона гектаров) из 3 миллионов гектаров возделываемых пастбищ не обрабатывались, кроме посева.

Южная Америка

В Южной Америке был самый высокий уровень внедрения метода нулевой обработки почвы в мире, который в 2014 году составлял 47% от общей площади земледелия в мире. Страны с наибольшим распространением - Аргентина (80%), Бразилия (50%), Парагвай (90%) и Уругвай (82%).

В Аргентине использование нулевой обработки почвы привело к снижению потерь от эрозии почвы на 80%, снижению затрат более чем на 50% и увеличению доходов фермерских хозяйств.

В Бразилии использование нулевой обработки почвы привело к сокращению потерь от эрозии почвы на 97%, повышению продуктивности хозяйств и увеличению доходов на 57% через пять лет после начала ведения нулевой обработки почвы.

В Парагвае чистый доход фермерских хозяйств увеличился на 77% после перехода на нулевую обработку почвы.

Соединенные Штаты

Беспахотная обработка почвы широко используется в Соединенных Штатах, и площадь, обрабатываемая таким образом, продолжает расти. Этот рост поддерживается за счет снижения затрат. Использование нулевой обработки почвы приводит к меньшему количеству проходов с оборудованием, а растительные остатки предотвращают испарение дождя и увеличивают проникновение воды в почву.

В 2017 году беспахотное земледелие использовалось примерно на 21% возделываемых земель в США.

Преимущества и проблемы

Прибыль, экономика, доходность

Некоторые исследования показали, что в некоторых случаях беспахотное земледелие может быть более прибыльным .

В некоторых случаях это может снизить затраты на рабочую силу, топливо, ирригацию и технику. Технология No-Till может повысить урожайность благодаря более высокой инфильтрации и накопительной способности воды, а также меньшей эрозии. Еще одно возможное преимущество состоит в том, что из-за более высокого содержания воды вместо того, чтобы оставлять поле под паром, может быть экономически целесообразно посадить другую культуру.

Проблема беспахотного земледелия заключается в том, что весной почва нагревается и сохнет медленнее, что может задерживать посев. Таким образом, сбор урожая может происходить позже, чем на поле с традиционной обработкой. Более медленное нагревание происходит из-за того, что растительные остатки имеют более светлый цвет, чем почва, которая была бы обнажена при традиционной обработке почвы, которая затем поглощает меньше солнечной энергии. Однако на это влияет изменение климата, поэтому более высокие температуры могут компенсировать эти эффекты. А пока с этим можно справиться, используя очистители рядов сеялки.

Затраты и управление

Земледелие без обработки почвы требует некоторых навыков, отличных от навыков традиционного земледелия. С учетом местных условий необходимо использовать комбинацию техники, оборудования, пестицидов, севооборота , удобрений и орошения.

Оборудование

На некоторых культурах, таких как непрерывная нулевая обработка кукурузы, толщина пожнивных остатков на поверхности поля может стать проблемой без надлежащей подготовки и / или оборудования. При нулевой обработке почвы требуется специальное посевное оборудование, такое как более тяжелые сеялки, которые проникают сквозь пожнивные остатки. Вспашка требует более мощных тракторов , поэтому тракторы могут быть меньше при нулевой обработке почвы. Затраты можно компенсировать продажей плугов и тракторов, но фермеры часто оставляют свое старое оборудование, пробуя использовать метод нулевой обработки почвы. Это приводит к увеличению инвестиций в оборудование.

Увеличение использования гербицидов

Одна из целей обработки почвы - удаление сорняков . Безпахотное земледелие меняет состав сорняков: быстрорастущие сорняки могут быть уменьшены по мере усиления конкуренции с возможным ростом многолетних растений , кустарников и деревьев. Эта проблема обычно решается с помощью гербицида, такого как глифосат, вместо обработки почвы для подготовки семенного ложа , поэтому при нулевой обработке почвы часто используется больше гербицидов по сравнению с традиционной обработкой почвы. Некоторыми альтернативами могут быть озимые покровные культуры, соляризация почвы или сжигание. Однако использование гербицидов не является строго необходимым, как продемонстрировал Масанобу Фукуока .

В технологии No-Till иногда используются покровные культуры, чтобы помочь контролировать сорняки и увеличить количество органических остатков в почве (или питательных веществ с помощью бобовых ). Затем необходимо убивать покровные культуры, чтобы вновь посаженные культуры могли получать достаточно света, воды, питательных веществ и т. Д. Это можно сделать с помощью вальцов, щипцов, измельчителей и других способов. Затем остатки засевают и оставляют в качестве мульчи. Покровные культуры, как правило, необходимо подрезать, когда они вступают в стадию цветения.

При нулевой обработке почвы остатки урожая прошлого года лежат на поверхности поля, что может вызывать другие, более серьезные или более частые проблемы с болезнями или сорняками по сравнению с обработкой почвы.

Удобрения

Одним из наиболее распространенных факторов, снижающих урожайность, является иммобилизация азота в растительных остатках, разложение которого может занять от нескольких месяцев до нескольких лет, в зависимости от соотношения углерода и азота в культуре и местных условий. Удобрение необходимо вносить с большей дозой. Новаторское решение этой проблемы состоит в том, чтобы различными способами интегрировать животноводство, чтобы способствовать разложению. После переходного периода (4–5 лет для Канзаса, США) в почве может накапливаться органическое вещество. Питательные вещества из органических веществ в конечном итоге попадают в почву.

Относящийся к окружающей среде

Парниковые газы

Согласно одному исследованию 2003 года, сельское хозяйство за последние несколько столетий произвело около 78 миллиардов метрических тонн углерода. Утверждается, что беспахотное земледелие увеличивает содержание органических веществ в почве и, таким образом, увеличивает связывание углерода . Хотя во многих исследованиях сообщается об увеличении содержания органического углерода в почве в системах нулевой обработки почвы, другие делают вывод, что эти эффекты могут наблюдаться не во всех системах, в зависимости от таких факторов, как климат и содержание углерода в верхнем слое почвы. Тем не менее, ведутся споры о том, действительно ли происходит иногда обнаруживаемое повышенное секвестрирование, или оно вызвано ошибочными методами тестирования или другими факторами. Есть свидетельства того, что системы нулевой обработки почвы улавливают меньше углерода, чем традиционная обработка почвы. Исследование 2014 года пришло к выводу, что это происходит из-за того, что «подповерхностный слой при нулевой обработке почвы часто со временем теряет больше запасов органического углерода почвы, чем накапливается в поверхностном слое». Кроме того, исследователи не выработали единого определения связывания органического углерода в почве. В исследовании делается вывод: «Необходимы дополнительные инвестиции в исследования почвенного органического углерода (SOC), чтобы лучше понять методы управления сельским хозяйством, которые с наибольшей вероятностью секвестрируют SOC или, по крайней мере, сохранят больше чистых запасов SOC».

Применение технологии нулевой обработки почвы снижает выбросы закиси азота (N 2 O) на 40-70%, в зависимости от севооборота. Закись азота является мощным парниковым газом, в 300 раз сильнее, чем CO2, и остается в атмосфере в течение 120 лет.

Почва и опустынивание

Технология нулевой обработки почвы улучшает агрегаты и снижает эрозию . Эрозия почвы может быть снижена почти до уровня продуктивности почвы.

Исследования, проведенные на основе более чем 19-летних исследований обработки почвы в Службе сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, показали, что беспахотное земледелие делает почву менее эродируемой, чем вспаханная почва в районах Великих равнин . Первый дюйм почвы с нулевой обработкой почвы содержит больше агрегатов и в два-семь раз менее уязвим, чем вспаханная почва. Считается, что больше органического вещества в этом слое помогает удерживать частицы почвы вместе.

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), беспахотное земледелие может остановить опустынивание за счет сохранения органического вещества почвы и уменьшения ветровой и водной эрозии .

Отсутствие вспашки также означает меньшее количество переносимой по воздуху пыли.

Воды

Технология беспахотного земледелия улучшает удержание воды : растительные остатки помогают воде от естественных осадков и орошения проникать в почву. Остатки ограничивают испарение , сохраняя воду. Испарение после обработки почвы увеличивает количество воды примерно на 0,85–1,9 см за проход.

Формирование оврагов может вызвать эрозию почвы на некоторых культурах, таких как соя, при нулевой обработке почвы, хотя модели других культур при нулевой обработке почвы показывают меньшую эрозию, чем традиционная обработка почвы. Решением проблемы может стать трава в водоемах . Любые овраги, образующиеся на необработанных полях, с каждым годом становятся все глубже, а не сглаживаются регулярной вспашкой.

Проблемой на некоторых полях является водонасыщение почв. Переход на беспахотное земледелие может увеличить дренаж, потому что почва при непрерывной нулевой обработке почвы имеет более высокую скорость инфильтрации воды.

Биота и дикая природа

На необработанных полях часто бывает больше кольчатых червей , беспозвоночных и диких животных, например, мышей-оленей .

Альбедо

Обработка почвы снижает альбедо пахотных земель. Потенциал глобального похолодания в результате увеличения альбедо пахотных земель с нулевой обработкой почвы аналогичен по величине другим биогеохимическим процессам связывания углерода.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки