Landbrug og gødning:hvordan økologiske praksisser kan gøre en forskel

Landbrug indebærer en vanskelig balance mellem fødevareproduktion og miljøpåvirkning. For eksempel kan gødning bidrage til at opnå gode afgrødeudbytter, men overforbrug af dem medfører drivhusgasemissioner og forurening.

Nogle af disse påvirkninger truer også den fremtidige landbrugsproduktion. Drivhusgasemissioner bidrager for eksempel til klimaændringer og øger sandsynligheden for ekstreme vejrhændelser.

For at opretholde landbruget er det derfor nødvendigt at minimere brugen af ​​input som gødning og støtte afgrødevækst på andre måder. En tilgang er at øge den økologiske funktion inden for gårde. Dette betyder at forbedre forholdet mellem forskellige organismer på gården, herunder afgrøder, husdyr, mikrober og vilde planter og dyr. At bruge disse forhold til at understøtte afgrødeudbyttet kaldes "økologisk intensivering".

Tidligere forskning har vist, at økologisk intensivering kan være effektiv. Men undersøgelser er kun blevet udført over korte tidsskalaer på kun få år, hvorimod virkningerne af landbrugspraksis ofte tager længere tid at blive tydelige. Variation i vejret mellem år kan sløre effekter på kort sigt, og nogle økologiske processer tager flere år at stabilisere sig.

I en nylig undersøgelse undersøgte mine kolleger og jeg, om langtidsstudier også understøtter økologisk intensivering. For at besvare dette opsøgte vi 30 langsigtede eksperimenter fra hele Europa og Afrika. Vi brugte disse eksperimenter til at se på, om økologisk intensivering kunne reducere behovet for to input:nitrogengødning og jordbearbejdning.

Vi fandt ud af, at økologisk intensivering delvist kan erstatte gødning for at understøtte afgrødeudbyttet, fordi både økologisk intensivering og gødning øger jordens næringsstoffer. Så landmændene kunne bruge økologisk intensivering til at reducere gødningsforbruget og samtidig bevare det samme udbytte. Landmænd, der allerede brugte lav eller ingen gødning, kunne øge deres udbytte.

Økologisk intensivering kunne også øge udbyttet, uanset om landmændene pløjede eller brugte jordbearbejdning. Dette skyldtes, at jordbearbejdning og de økologiske metoder, vi testede, havde forskellige funktioner og bidrog til afgrødeudbyttet på forskellige måder.

Samlet set kan økologisk intensivering hjælpe med at balancere fødevareproduktion og miljøpåvirkninger ved at reducere høj gødningsbrug uden at reducere udbyttet. Og det kan supplere lave input for at øge udbyttet i fattige, fjerntliggende samfund, hvor input er dyre eller svære at få adgang til.

Hvad vi målte

Vi udvalgte eksperimenter, der havde kørt i 10 år eller mere. Vi gjorde en undtagelse for at inkludere to ni år gamle eksperimenter for at øge repræsentationen af ​​småbrugspraksis i vores datasæt.

De 30 eksperimenter i vores undersøgelse testede forskellige praksisser i en bred vifte af klimaer, jordtyper og landbrugssystemer. Vi ledte efter fælles tendenser på tværs af eksperimenter. Vi ønskede især at vide, hvordan økologiske praksisser og inputbrug interagerede. Var det bedre at kombinere flere økologiske metoder og input, eller var de mest effektive, når de blev brugt uafhængigt?

Inden for vores datasæt var der tre klasser af økologiske praksisser og to typer input testet ofte nok til at inkludere i vores analyse.

De økologiske praksisser var:

• afgrødediversificering – roterende afgrøder eller plantning af forskellige afgrøder tæt på hinanden
• herunder fertilitetsafgrøder såsom foder eller bunddække frem for basisfødevareafgrøder
• håndtering af organisk materiale – som at bruge kompost eller gødning til at gøde afgrøder og tilbageholde afgrøderester på marken for at omsætte næringsstoffer.

Økologisk intensivering indebærer udskiftning eller forøgelse af input. Så vi sammenlignede virkningerne på afgrødeudbyttet af at øge de tre økologiske praksisser med virkningerne af at reducere to tilførsler:syntetisk kvælstofgødning og jordbearbejdningsintensitet. Gødning giver det nitrogen, som afgrøder skal bruge for at vokse, men kan også forårsage forurening. Intensiv jordbearbejdning (eller pløjning) fjerner ukrudt, men kan øge jorderosion.

Hvad vi fandt

Vores resultater viste, at økologiske metoder normalt øgede udbyttet, når de føjes til et landbrugssystem. Fordelene ved afgrødediversificering, frugtbarhedsafgrøder og tilsætning af organisk materiale var dog typisk høje, når brugen af ​​syntetisk kvælstofgødning var lav. Ofte var der ingen fordel, når forbruget af kvælstofgødning var højt.

Dette viste os, at du kan bruge enten en økologisk praksis eller en nitrogengødning til at øge udbyttet. Men hvis du bruger begge sammen, er effekten den samme som at bruge den ene.

Vi udledte, at det skyldes, at praksis og gødning har den samme hovedfunktion:alle leverer nitrogen til afgrøden. Afgrødediversificering og frugtbarhedsafgrøder involverer ofte tilføjelse af bælgfrugter til systemet. Planter som bønner, ærter og kløver fikserer atmosfærisk kvælstof og tilsætter det til jorden. Gødning og kompost frigiver kvælstof fra nedbrydende plantemateriale eller husdyraffald.

Nogle gange observerede vi små ekstra fordele ved at bruge en økologisk praksis sammen med højt nitrogenindhold. For eksempel øgede tilsætning af gødning og kompost stadig udbyttet, når kvælstof var højt. Anden forskning har vist, at disse tilsætninger af organisk stof hjælper med at forbedre jordstrukturen og mikrobiel aktivitet. De kan også bidrage til jordvandsophobning og kredsløb af andre næringsstoffer.

Det var generelt en fordel at bruge to økologiske praksisser sammen, fordi hver af dem har forskellige funktioner.

Tilsvarende kan anvendelse af økologiske metoder sammen med input øge udbyttet, når deres funktioner ikke overlapper hinanden. Dette kan for eksempel opnås ved at bruge gødning i små mængder til at fylde næringsstofferne fra økologiske metoder.

Vi fandt også, at diversificering med ikke-bælgplanter under højt nitrogenindhold havde en udbyttefordel. Det skyldes sandsynligvis afbrydelsen af ​​ukrudts-, skadedyrs- og sygdomscyklusser.

I vores undersøgelse interagerede jordbearbejdning ikke stærkt med økologiske praksisser, hvilket tyder på, at hver havde forskellige funktioner. Dette betyder, at landmænd kan tilpasse deres jordbearbejdningspraksis til deres miljø uafhængigt af deres beslutninger om brug af diversificering, frugtbarhedsafgrøder og organisk materiale.

Nettoeffekten

Økologisk intensivering kunne være en måde at fordele gødning mere retfærdigt på for at forbedre den globale fødevaresikkerhed og samtidig minimere miljøpåvirkningerne. I øjeblikket er de gennemsnitlige gødningssatser i Afrika en lille brøkdel af dem i Europa. Især småbønder bruger meget mindre end deres rimelige andel. For meget gødning forårsager miljøpåvirkninger, men for lidt gødning gør det svært at producere nok mad.

Andre undersøgelser har antydet, at hvis gødningsforbruget reduceres, hvor det i øjeblikket er højt (såsom store kommercielle landbrug i udviklede lande), så kan gødningsforbruget øges, hvor det i øjeblikket er meget lavt (småbønder i udviklingslande), uden at overbelaste globale økosystemer med kvælstofforurening.

Vores undersøgelse viser, hvordan økologisk intensivering kan være med til at opnå dette. + Udforsk yderligere

Langsigtet undersøgelse tyder på, at klimavenlig praksis kan øge afgrødeudbyttet og forbedre bedriftens økosystemer

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.