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.
сельское хозяйство
Maler der Grabkammer des Sennudem 001.jpg
Veranotrigo.jpg Портал сельского хозяйства

Беспахотное земледелие (также известен как нулевая обработка почвы или прямое бурение) является сельскохозяйственной техникой для выращивания сельскохозяйственных культур или пастбищ без нарушения почва через обработка почвы. Безпахотное земледелие уменьшает количество эрозия почвы на некоторых почвах, особенно на песчаных и сухих почвах с уклоном, вызывает пахота. 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 органические системы используют комбинацию стратегий, таких как посев покровных культур в качестве мульчи для подавления сорняков. [1]

Безпахотная обработка почвы называется «дерновым посевом», когда культуры засеваются в дерн, полученный путем внесения гербицидов на покровную культуру. Посев через пожнивные остатки предыдущего урожая называется «прямым посевом». Поверхностный посев или прямой посев на равнинах не требует техники и минимальных трудозатрат.[2]

Обработка почвы преобладает в сельское хозяйство сегодня, но методы нулевой обработки почвы могут иметь успех в некоторых контекстах. В некоторых случаях минимальная обработка почвы или методы "низкой обработки почвы" комбинируют методы обработки почвы и нулевой обработки почвы. Например, некоторые подходы могут использовать мелкие выращивание (т.е. используя дисковая борона ) но нет вспашка или используйте полосовая обработка почвы.

Задний план

Обработка почвы это сельскохозяйственный подготовка почва механическим волнение, обычно удаляя сорняки, появившиеся в предыдущем сезоне. Обработка почвы может создать плоское семенное ложе или грядку, на которой образованы участки, такие как ряды или приподнятые грядки, для улучшения роста желаемых растений. Это древняя техника с явными свидетельствами ее использования, по крайней мере, с 3000 г. до н. Э.[3]

Безпахотное земледелие не эквивалентно консервативная обработка почвы или полосовая обработка почвы. Консервативная обработка почвы - это группа приемов, которые сокращают объем необходимой обработки почвы. Нулевая 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; утрата органическая материя; деградация почвенные агрегаты; смерть или разрушение почвы микробы и другие организмы, включая микориза, членистоногие, и дождевые черви;[4] и эрозия почвы где верхний слой почвы смывается или сдувается.

Происхождение

Идея современного беспахотного земледелия зародилась в 1940-х годах Эдвардом Х. Фолкнером, автором книги. Безумие пахаря,[5] но так было до появления после Второй мировой войны мощных гербициды такие как паракват что 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.[6]

Принятие во всем мире

Во всем мире увеличилось количество земель под беспахотным земледелием. В 1999 году во всем мире под беспахотным земледелием было занято около 45 миллионов га, в 2003 году этот показатель увеличился до 72 миллионов га, а в 2009 году - до 111 миллионов га.[7]

Австралия

По цифрам из Австралийское статистическое бюро (ABS) Согласно Обследованию управления сельскохозяйственными ресурсами, в Австралии процент сельскохозяйственных земель с использованием методов беспахотного земледелия составлял 26% в 2000-01 гг., А в 2007-08 гг. Увеличился более чем вдвое до 57%.[8]

Южная Америка

Южная Америка продемонстрировала 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%).[9]

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.[9]

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.[9]

В Парагвае чистый доход фермерских хозяйств увеличился на 77% после перехода на нулевую обработку почвы.[9]

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах широко используется технология нулевой обработки почвы, и количество акров, обрабатываемых 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 осадков и увеличиваются инфильтрация воды в почву.[10]

В 2017 году беспахотное земледелие использовалось примерно на 21% возделываемых земель в США.[11]

Преимущества и проблемы

Прибыль, экономика, доходность

Некоторые исследования показали, что беспахотное земледелие может прибыльный в некоторых случаях.[12][13]

В некоторых случаях это может уменьшить трудозатраты, топливо,[14] орошение[15] и затраты на оборудование.[13] Технология No-Till может повысить урожайность благодаря более высокой инфильтрации и накопительной способности воды, а также меньшей эрозии.[16] Еще одно возможное преимущество заключается в том, что из-за более высокого содержания воды вместо того, чтобы покидать поле пара вместо этого может иметь экономический смысл посадить другую культуру.[17]

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. Этого можно избежать, используя очистители рядов сеялки.[18]

Затраты и управление

Для ведения беспахотного земледелия требуются некоторые навыки, отличные от обычного. Сочетание техники, оборудования, пестицидов, севооборот, удобрения и орошение должны использоваться с учетом местных условий.[нужна цитата ]

Оборудование

На некоторых культурах, таких как непрерывная нулевая обработка кукурузы, толщина растительных остатков на поверхности поля может стать проблемой без надлежащей подготовки и / или оборудования. Для нулевой обработки почвы требуется специальное посевное оборудование, например, более тяжелое сеялки проникнуть сквозь остатки.[19] Вспашка требует мощнее тракторы, поэтому тракторы могут быть меньше при нулевой обработке почвы.[20] 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.

Дренаж

Если у почвы плохой дренаж, может потребоваться дорогая дренажная плитка или другие устройства для удаления излишков воды при нулевой обработке почвы. Инфильтрация воды улучшается после 5–8 лет беспахотного земледелия.

Увеличение использования гербицидов

Одна из целей обработки почвы - удаление сорняки. При нулевой обработке почвы состав сорняков меняется: количество быстрорастущих сорняков уменьшается по мере увеличения соревнование с возможным ростом многолетние растения, кусты и деревья. Эта проблема обычно решается с помощью гербицид такие как глифосат вместо обработки почвы для посевное ложе подготовка, поэтому при нулевой обработке почвы часто используется больше пестицидов по сравнению с традиционной обработкой почвы. Некоторыми альтернативами могут быть озимые покровные культуры, соляризация почвы или жжение. Однако использование гербицидов не является строго необходимым, как показано Масанобу Фукуока.

No-Till иногда использует покровные культуры чтобы помочь контролировать сорняки и увеличить количество органических остатков в почве (или питательных веществ, используя бобовые ).[21] Затем необходимо убить покровные культуры, чтобы вновь посаженные культуры могли получать достаточно света, воды, питательных веществ и т. Д.[22][23] Это можно сделать роликами, обжимами, измельчителями и другими способами.[24][25] Затем остатки засевают и оставляют в качестве мульчи. Покровные культуры, как правило, необходимо подрезать, когда они вступают в стадию цветения.[26]

При беспахотном земледелии остаток посевы прошлых лет лежат на поверхности поля, что может вызывать различные, более серьезные или более частые заболевания или проблемы с сорняками.[27] по сравнению с пахотным земледелием.[28]

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. Удобрения необходимо вносить с большей дозой.[29] Новаторским решением этой проблемы является интеграция животноводство различными способами, чтобы помочь в разложении.[30] 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.[нужна цитата ].

Окружающей среды

Парниковые газы

Согласно одному исследованию 2003 г. сельское хозяйство за последние несколько столетий выбросило около 78 миллиардов метрических тонн углерода.[31] Утверждается, что беспахотное земледелие увеличивается органическое вещество почвы, и таким образом увеличить связывание углерода.[16][32] 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.[33] Тем не менее, ведутся споры о том, действительно ли происходит иногда обнаруживаемая повышенная секвестрация, или это связано с ошибочными методами тестирования или другими факторами.[34] Есть свидетельства того, что системы нулевой обработки почвы улавливают меньше углерода, чем традиционная обработка почвы. Исследование 2014 года пришло к выводу, что это происходит потому, что «подповерхностный слой с нулевой обработкой 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.[35] В исследовании делается вывод: «Необходимы дополнительные инвестиции в исследования почвенного органического углерода (SOC), чтобы лучше понять методы управления сельским хозяйством, которые с наибольшей вероятностью будут изолировать SOC или, по крайней мере, сохранить больше чистых запасов SOC».[36]

Технология нулевой обработки почвы сокращается оксид азота (N2О) выбросы на 40-70% в зависимости от вращения.[37][38] Закись азота является мощным парниковым газом, в 300 раз более сильным, чем CO2, и остается в атмосфере в течение 120 лет.[39]

Почва и опустынивание

Улучшается беспахотное земледелие агрегаты[40] и уменьшает эрозия.[41] Эрозия почвы может быть снижена почти до уровня продуктивности почвы.[42]

Результаты более чем 19-летних исследований в области обработки почвы Министерство сельского хозяйства США Служба сельскохозяйственных исследований обнаружили, что при нулевой обработке почвы почва менее подвержена эрозии, чем вспаханная почва в областях Великие равнины. Первый дюйм почвы с нулевой обработкой почвы содержит больше агрегатов и в два-семь раз менее уязвим, чем вспаханная почва. Больше органическая материя Считается, что этот слой помогает удерживать частицы почвы вместе.[43]

В соответствии с Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО), Безпахотное земледелие можно остановить Опустынивание поддерживая Органическое вещество почвы и уменьшение ветра и воды эрозия.[44]

Отсутствие вспашки также означает меньшее количество переносимой по воздуху пыли.

вода

Улучшается беспахотное земледелие задержка воды: пожнивные остатки помочь воде из естественные осадки и орошение для проникновения в почву. Пределы остатков испарение, экономия воды. Испарение при обработке почвы снижает количество воды примерно на 0,85–1,9 см за проход.[45]

Образование 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. Водные пути с травой может быть решением.[46] Любые овраги, образующиеся на необработанных полях, с каждым годом становятся все глубже, а не сглаживаются регулярной вспашкой.

Проблемой некоторых полей является водонасыщение почв. Переход на беспахотное земледелие может увеличить дренаж, потому что почва при непрерывной нулевой обработке почвы имеет более высокий уровень инфильтрации воды.[47]

Биота и дикая природа

На необработанных полях часто бывает больше кольчатые червя,[48] беспозвоночные и дикие животные, такие как олень мыши.[49]

Альбедо

Обработка почвы снижает альбедо пахотных земель. Потенциал глобального похолодания в результате увеличения альбедо на пахотных землях с нулевой обработкой почвы аналогичен по величине с другими биогеохимический процессы связывания углерода.[50]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "Что такое беспахотное земледелие?". Регенерация Интернэшнл. 2018-06-24. Получено 2020-11-06.
  2. ^ Вилли Х. Верхей, изд. (2010). «Почвенная инженерия и технология». Почвы, рост растений и растениеводство Том I. EOLSS Издатели. п. 161. ISBN  978-1-84826-367-3.
  3. ^ name = история обработки почвы В архиве 2016-01-07 в Wayback Machine
  4. ^ Престон Салливан (2004). «Устойчивое управление почвами». Attra.ncat.org. Архивировано из оригинал на 2007-08-15. Получено 2010-05-09.
  5. ^ «Является ли органическое земледелие лучше для окружающей среды? | Проект по генетической грамотности». Geneticliteracyproject.org. Получено 2018-01-09.
  6. ^ Дерпш, Рольф. "Краткая история No-Till". БЕЗОПАСНОСТЬ. Архивировано из оригинал 1 мая 2011 г.. Получено 26 марта 2011.
  7. ^ Дерпш, Рольф (январь 2010). «Текущее состояние внедрения беспахотного земледелия в мире и некоторые из его основных преимуществ». Исследовательские ворота. Получено 23 октября 2020.
  8. ^ Скотт, Фиона. «Рост внедрения технологии нулевой обработки почвы». Правительство Нового Южного Уэльса. Получено 24 октября 2020.
  9. ^ а б c d Джанесси, Леонард П. (16 ноября 2014 г.). «Важность гербицидов для беспахотного земледелия в Южной Америке». Croplife International. Получено 23 октября 2020.
  10. ^ Плумер, Брэд (9 ноября 2013 г.). «Беспахотное земледелие набирает обороты. Это действительно большое дело». - через www.washingtonpost.com.
  11. ^ Крич, Элизабет (30 ноября 2017 г.). «Экономия денег, времени и почвы: экономика беспахотного земледелия». Министерство сельского хозяйства США. Получено 23 октября 2020.
  12. ^ D.L. Бек, Дж.Л.Миллер и М.П. Hagny «Успешная нулевая обработка почвы на центральных и северных равнинах»
  13. ^ а б Дерпш, Рольф. «Экономика беспахотного земледелия. Опыт Латинской Америки» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-27. Получено 2010-05-09.
  14. ^ NRCS. «Инструмент осведомленности о потреблении энергии USDA-NRCS: обработка почвы». ecat.sc.egov.usda.gov.
  15. ^ Network, Университет Небраски-Линкольн | Веб-разработчик (17.09.2015). «Как обработка почвы и пожнивные остатки влияют на требования к орошению - UNL CropWatch, 5 апреля 2013 г.». CropWatch. Получено 2018-01-31.
  16. ^ а б «Лучшие методы управления: беспахотная / сохраняющая обработка почвы». WWF. Получено 4 апреля 2011.[постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ «Урожайность и экономические сравнения: университетские исследования» (PDF). п. 1. Архивировано из оригинал (PDF) 19 мая 2005 г.
  18. ^ Network, Университет Небраски-Линкольн | Веб-разработчик (17.09.2015). «Настройка посадочного оборудования для успешной обработки почвы». CropWatch. Получено 2018-01-23.
  19. ^ "Консультационная служба государственного университета Миссисипи -". msucares.com.
  20. ^ Касади, Уильям У. «G1236 Сельское хозяйство с одним трактором»
  21. ^ «СОВЕТЫ ПО БЕЗОПАСНОМУ ПОСАДКУ ПОКРЫТИЙ» Пенн. Государственный университет
  22. ^ «Революция по нулевой технологии обработки почвы». Институт Родейла. Получено 2010-05-09.
  23. ^ Джордж Куэппер (июнь 2001 г.). «Использование консервативных систем обработки почвы для производства органических сельскохозяйственных культур». Attra.ncat.org. Архивировано из оригинал 12 июня 2008 г.. Получено 2010-05-09.
  24. ^ "Обжимка покровных лент". Сохранение течения. Район сохранения почвы и воды Северной Вирджинии. Получено 26 марта 2011.
  25. ^ "Органическая нулевая обработка почвы | Институт Родейла". rodaleinstitute.org. Получено 2017-01-16.
  26. ^ «ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТ ПО ДЕМОНСТРАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ VAUSDA» (PDF).
  27. ^ Дэрил Д. Бухгольц (октябрь 1993 г.). «Системы нулевой обработки почвы». Расширение Университета Миссури. Получено 2010-05-09.
  28. ^ «Обработка почвы оказывает меньшее влияние на болезни сельскохозяйственных культур, чем другие факторы». Top Crop Manager. Архивировано из оригинал на 2011-10-07. Получено 2011-12-04.
  29. ^ Хартман, Мюррей. «Прямой посев: оценка стоимости остатков урожая». Правительство Альберты: сельское хозяйство и развитие сельских районов. Получено 22 марта 2011.
  30. ^ Таллман, Сьюзен. «Пример использования нулевой обработки почвы, ферма Рихтера: коктейли из закрытых культур в системе кормов». Национальная информационная служба по устойчивому сельскому хозяйству. NCAT-ATTRA. Получено 8 апреля 2013.
  31. ^ Лал, ротанг. «Беспахотное земледелие предлагает быстрое решение, которое поможет предотвратить множество глобальных проблем». Researchnews.osu.edu. Архивировано из оригинал на 2010-04-27. Получено 2010-05-09.
  32. ^ Связывание углерода в двух бразильских почвах Серрадо при нулевой обработке почвы Bayer, C | Мартин-Нето, L | Мельничук, J | Павинато, А | Диеков, Дж. Исследование почвы и обработки почвы [Soil Tillageyhjs.]. Vol. 86, нет. 2. С. 237-245. Апрель 2006 г.
  33. ^ Прочтите «Технологии отрицательных выбросов и надежное улавливание: программа исследований» на NAP.edu.
  34. ^ Бейкер и др. (2007) Обработка почвы и связывание углерода почвой - что мы на самом деле знаем ?. Журнал сельского хозяйства, экосистем и окружающей среды. Том 118, выпуски 1–4
  35. ^ «Опубликованы показатели связывания органического углерода при нулевой обработке почвы». Science Daily. Получено 2012-04-21. 18 апреля 2014 г.
  36. ^ Олсон К.Р., Аль-Кайси М.М., Лал Р., Лоури Б. (2014). Экспериментальное рассмотрение, обработки и методы определения скорости связывания органического углерода в почве В архиве 2014-12-24 на Wayback Machine. Почвоведение. Soc. Am. J. 78: 2: pp. 348–360. (Открытый доступ).
  37. ^ Omonode, R.A .; Smith, D. R .; Gál, A .; Вин, Т. J. (2011). «Выбросы оксида азота в почве кукурузы после трех десятилетий обработки почвы и севооборотов». Журнал Общества почвоведов Америки. 75 (1): 152. Bibcode:2011SSASJ..75..152O. Дои:10.2136 / sssaj2009.0147.
  38. ^ Исследование: Земледелие без обработки почвы снижает выбросы парниковых газов Хроники Сан-Франциско
  39. ^ Валлхеймер, Брайан. «No-till, ротация может ограничить выбросы парниковых газов с сельскохозяйственных полей». Physorg.com. Получено 26 марта 2011.
  40. ^ «Управление почвами - почвовед». Extension.umn.edu. Архивировано из оригинал на 2010-03-22. Получено 2010-05-09.
  41. ^ «Консервационная обработка почвы». Monsanto.com. Архивировано из оригинал 20 июня 2008 г.. Получено 2010-05-09.
  42. ^ Монтгомери, Дэвид Р. (2007). «Подрывает ли сельское хозяйство основы цивилизации?». GSA сегодня. 17 (10): 4. Дои:10.1130 / gsat01710a.1.
  43. ^ Blanco-Canqui, H .; Миха, М. М .; Benjamin, J.G .; Stone, L.R .; Schlegel, A.J .; Lyon, D. J .; Vigil, M. F .; Штальман, П. В. (2009). «Региональное исследование воздействий нулевой обработки на приповерхностные агрегатные свойства, которые влияют на эродируемость почвы». Журнал Общества почвоведов Америки. 73 (4): 1361. Bibcode:2009SSASJ..73.1361B. Дои:10.2136 / sssaj2008.0401.
  44. ^ «Сдерживайте пустыню с помощью ресурсосберегающего земледелия». Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. 2 ноября 2002 г.. Получено 11 октября 2020.
  45. ^ А Пейретти, Роберто. «Без обработки почвы улучшается функционирование почвы и экономия воды» (PDF). Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Получено 23 октября 2020.
  46. ^ Элтон Робинсон (1 августа 2008 г.). «Обработка эфемерных оврагов может стоить вам почвы». Deltafarmpress.com. Архивировано из оригинал на 2008-08-05. Получено 2010-05-09.
  47. ^ Киндиг, Венди. "Статьи по нулевой обработке почвы / покровным культурам". Округ Округа Йорк. Получено 2 апреля 2011.
  48. ^ Чан, К.Ю. (2001). «Обзор некоторых воздействий обработки почвы на численность и разнообразие популяции дождевых червей - последствия для функционирования в почвах». Исследования почвы и обработки почвы. 57 (4): 179–191. Дои:10.1016 / S0167-1987 (00) 00173-2.
  49. ^ Д. Б. Уорбертон и В. Д. Климстра; Д. Б. Уорбертон; В. Д. Климстра (1 сентября 1984 г.). «Использование в дикой природе кукурузных полей с нулевой и традиционной обработкой почвы». 39 (5). Журнал охраны почв и воды. Получено 2010-05-09. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  50. ^ Д. Б. Лобелл, Г. Бала и П. Б. Даффи; Д. Б. Лобелл; Г. Бала; П. Б. Даффи (23 марта 2006 г.). «Биогеофизические воздействия изменений в управлении пахотными землями на климат» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 33 (6): L06708. Bibcode:2006GeoRL..33.6708L. Дои:10.1029 / 2005GL025492. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-03-15. Получено 2012-07-02.

дальнейшее чтение

внешние ссылки