Reduceret jordbearbejdning hjælper både jord og udbytte

Landbruget nedbryder hvert år mere end 24 millioner hektar frugtbar jord, bekymring for at imødekomme den stigende globale efterspørgsel efter mad. Men en simpel landbrugspraksis født fra 1930'ernes Dust Bowl kunne give en løsning, ifølge ny Stanford -forskning. Studiet, udgivet 6. december i Miljøforskningsbreve , viser, at landmænd i Midtvesten, der reducerede, hvor meget de væltede jorden - kendt som jordbearbejdning - øgede udbyttet af majs og sojabønner, samtidig med at de plejede sundere jord og sænkede produktionsomkostninger.

"Reduceret jordbearbejdning er en win-win for landbruget på tværs af majsbæltet, "sagde studieforfatter Jillian Deines, en postdoktor ved Stanfords Center for Fødevaresikkerhed og Miljø. "Bekymringer for, at det kan skade afgrødeudbyttet, har forhindret nogle landmænd i at skifte praksis, men vi fandt ud af, at det typisk fører til øget udbytte. "

USA - den største producent af majs og sojabønner i verden - dyrker et flertal af disse to afgrøder i Midtvesten. Landmænd plukkede omkring 367 millioner tons majs og 108 millioner tons sojabønner fra amerikansk jord i den forgangne ​​vækstsæson, leverer nøglemad, olie, råstof, ethanol og eksportværdi.

Overvågning af landbrug fra rummet

Landmænd dyrker generelt jorden før plantning af majs eller sojabønner - en praksis, der er kendt for at bekæmpe ukrudt, bland næringsstoffer, nedbryde komprimeret snavs og i sidste ende øge fødevareproduktionen på kort sigt. Imidlertid, over tid nedbryder denne metode jord. En rapport fra 2015 fra FN's Fødevare- og Landbrugsorganisation fandt, at verden i de sidste 40 år har mistet en tredjedel af fødevareproducerende jord til formindsket jord. Nedgangen i det engang frugtbare land udgør en alvorlig udfordring for fødevareproduktion, især med stigende pres på landbruget for at fodre en voksende global befolkning.

I modsætning, reduceret jordbearbejdning - også kendt som bevaringsbearbejdning - fremmer sundere jordforvaltning, reducerer erosion og afstrømning og forbedrer vandophobning og dræning. Det indebærer at lade det foregående års afgrøderester (såsom majsstængler) ligge på jorden, når den næste afgrøde plantes, med lidt eller ingen mekanisk jordbearbejdning. Praksis bruges globalt på over 370 millioner hektar, mest i Sydamerika, Oceanien og Nordamerika. Imidlertid, mange landmænd frygter, at metoden kan reducere udbytter og overskud. Tidligere undersøgelser af udbytteeffekter har været begrænset til lokale eksperimenter, ofte på forskningsstationer, der ikke fuldt ud afspejler praksis i produktionsskala.

Stanford -teamet henvendte sig til maskinlæring og satellitsæt for at løse dette vidensgab. Først, de identificerede områder med reduceret og konventionel jordbearbejdning fra tidligere offentliggjorte data, der beskriver årlig amerikansk praksis for 2005 til 2016. Ved hjælp af satellitbaserede afgrødeudbyttemodeller-som tager højde for variabler som klima og afgrødes livscyklusser-gennemgik de også majs og sojabønneudbytter i løbet af denne tid. For at kvantificere virkningen af ​​reduceret jordbearbejdning på afgrødeudbyttet, forskerne uddannede en computermodel til at sammenligne ændringer i udbytter baseret på jordbearbejdningspraksis. De registrerede også elementer som jordtype og vejr for at hjælpe med at bestemme, hvilke forhold der havde større indflydelse på høsten.

Forbedrede udbytter

Forskerne beregnede majsudbytter forbedrede i gennemsnit 3,3 procent og sojabønner med 0,74 procent på tværs af felter, der blev håndteret med langsigtet bevaringsbearbejdningspraksis i de ni stater, der blev udtaget prøver. Udbytter fra den ekstra tonnage rangerer i top 15 på verdensplan for begge afgrøder. Til majs, dette udgør i alt cirka 11 millioner ekstra metriske tons, der matcher Sydafrikas landeproduktion 2018, Indonesien, Rusland eller Nigeria. Til sojabønner, de tilføjede 800, 000 tons ligger mellem Indonesien og landene i Sydafrika.

Nogle områder oplevede op til en 8,1 procent stigning for majs og 5,8 procent for sojabønner. På andre områder, negative udbytter på 1,3 procent for majs og 4,7 for sojabønner forekom. Vand i jorden og sæsonbestemte temperaturer var de mest indflydelsesrige faktorer i udbytteforskelle, især i tørretumbler, varmere områder. Våde forhold blev også fundet gunstige for afgrøder undtagen i den tidlige sæson, hvor vandlogede jorde nyder godt af konventionel jordbearbejdning, der igen tørrer og belufter.

"At finde ud af hvornår og hvor reduceret jordbearbejdning fungerer bedst, kan hjælpe med at maksimere fordelene ved teknologien og guide landmændene ind i fremtiden, "sagde studiens seniorforfatter David Lobell, professor i jordsystemvidenskab på Jordens skole, Energy &Environmental Sciences og Gloria og Richard Kushel Direktør for Center for Fødevaresikkerhed og Miljø.

Det tager tid at se fordelene ved reduceret jordbearbejdning, da det fungerer bedst under kontinuerlig implementering. Ifølge forskernes beregninger, majsbønder vil ikke se de fulde fordele i de første 11 år, og sojabønner tager dobbelt så lang tid, før det fulde udbytte bliver til noget. Imidlertid, tilgangen resulterer også i lavere omkostninger på grund af reduceret behov for arbejdskraft, brændstof og landbrugsudstyr og samtidig opretholde frugtbare arealer til kontinuerlig fødevareproduktion. Undersøgelsen viser en lille positiv gevinst, selv i løbet af det første implementeringsår, med højere gevinster, der tilkommer over tid, efterhånden som jordens sundhed forbedres. Ifølge en rapport fra 2017 om landbrugstællinger, landmænd ser ud til at komme om bord med de langsigtede investeringer, og tæt på 35 procent af dyrkede marker i USA forvaltes nu med reduceret jordbearbejdning.

"En af de store udfordringer i landbruget er at opnå de bedste afgrødeudbytter i dag uden at omfatte fremtidig produktion. Denne forskning viser, at reduceret jordbearbejdning kan være en løsning for langsigtet afgrødeproduktivitet, "Sagde Deines.