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耕作还是不耕作:花园中的大争论

到不到,这是个问题!这个话题一直在争论中,当然使用这两种方法都有好处。每种方法的有用性也随着不同的应用而变化,例如容器、地面和凸起的床园艺。18luck官网登录

一个好的开始是定义耕作。耕作是经常用于为种植准备土壤的搅乱土壤的过程。在小型和大型生产水平上,有各种各样的耕作和免耕设备。设备的用途、强度和深度各不相同。

作为一个花时间研究耕作及其对土壤、环境和生产力的各种影响的人,我可以说这个话题变得复杂了。东海岸的许多州都是切萨皮克湾流域的一部分,流入该流域的农业径流代表了水体污染的很大一部分。本文将概述耕耘法和免耕耘法,以及它们的总体影响。

什么是常规耕作?

圆盘犁
田里的圆盘犁。资料来源:Evelyn Simak

传统耕作方法是家庭和商业种植者广泛使用的过程。这些常规做法是任何需要土壤扰动。这些工具在深度和强度上各不相同。

在较大的农场作业中,犁铧犁被用于深入地面8-12英寸并翻转地面。这也被称为初耕,因为它是一个多步骤过程中的第一步。圆盘犁用于二耕和三耕。这些犁使土壤在接近地表5-8英寸深的地方松动。深开膛机和底土机是其他品种的耕作设备,旨在减轻压实在更大的深度。考虑到生产的规模和范围,许多这些犁不会用于家庭园丁。

对于占地面积较小的家庭园丁来说,旋转式耕耘机是轮作耕作设备的常见形式。这些设备可以连接到小型拖拉机上,也可以被推着使用。深达4-6英寸。一般来说,园丁会用旋耕机做几次,使土壤松动,以便种植。虽然为种植准备土壤是一个原因,但还有其他几个原因要耕作土壤。

什么是免耕和保护性耕作?

免耕播种
在田里播种的免耕播种机。资料来源:美国大豆协会

顾名思义,免耕指的是完全不扰动土壤。在一个理想的系统中,它包括覆盖作物,这样土壤就不会裸露。免耕与保护性耕作相辅相成。总的来说,这些方法的目的是尽可能少地扰动土壤。条形耕作和凿形耕作是保护性耕作的另外两种主要类型。条状耕作包括在种植农作物的小范围内进行圆盘犁。在这些区域之间是理想的作物残渣。凿子耕作使表面粗糙,并在表面留下50-70%的作物残余物。

有专门为这种耕作系统制造的设备。农民使用免耕的方法,比如免耕播种机或播种机,割开植物残渣和植物或种子。这对农民来说是一个真正的好处,因为他们只需要在更少的机器上进行设备维护。他们不需要担心维护和购买耕作设备。它还节省了时间和人力成本,因为农民只需要使用免耕播种机或播种机,而不需要耕作设备加播种机。

覆盖作物

覆盖作物是任何耕作系统的一个关键组成部分。覆盖作物是用于覆盖土壤的任何作物,对整体土壤和环境健康有益。这些作物生长在季节不使用的田地或淡季(秋季/冬季)的田地里。一般来说,一个好的经验法则是始终保持土壤绿色。这意味着要一直在地里种东西。有各种各样的土壤覆盖植物类型,它们都有不同的用途。一些常见的作物包括冬季黑麦,燕麦冬豌豆,黄豆,三叶草、草料萝卜、油籽、荞麦苏丹草,和向日葵.还有很多其他的,但这些只是其中的一小部分。

像冬季黑麦和燕麦这样的作物产生更多的生物量,并且有纤维根,这有助于向土壤中添加更多的碳。豆科覆盖作物(有毛的豇豆、冬豌豆和三叶草)产生的生物量较少,但与土壤中的细菌有关系,这些细菌有助于将大气中的氮转化为植物可用的形式。它们为土壤和其后的作物提供了一些氮。一些十字花科植物,如草料萝卜和油籽,有助于减轻压实。它们有大而结实的主根,可以帮助松弛压实,为其他作物提供水分和养分。这些作物还能从较低的土壤剖面中吸收养分,使其更接近土壤表面。向日葵是一种更独特的覆盖作物,正因此而受到关注。

葡萄园行间覆盖作物
一种葡萄园中的行间覆盖作物资料来源:Cortes de Cima

虽然在夏天种植土壤覆盖物看起来像是浪费时间,因为你可以种植蔬菜或水果,但事实并非如此。首先,这些花吸引了许多有益的传粉者,这有助于建立生态群落。向日葵做的一件更独特的事情是在土壤中建立菌根连接,正如在这项研究中看到的向日葵的基因表达在自然.向日葵也有强壮的根系,有助于增加土壤中的碳和清除养分。苏丹草是另一种温暖天气的覆盖作物,可以产生大量的生物量。

覆盖作物的混合是最好的,特别是将豆类和草覆盖作物结合在一起。这是因为像黑麦这样的高生物量作物含有太多的碳。与氮相比,它们含有更多的碳。这就产生了问题,因为微生物会耗尽氮,使植物无法获得氮。在有机物质混合物中添加豆类可以确保最终的土壤碳氮比更好。

包括覆盖作物还有助于减少杂草压力,因为地面上有更多的残留物,全年都有更多有竞争力的植物生长在地面上。

免耕与常规耕作系统的比较

相比之下,当考虑到土壤健康、生产力、环境效益等生长过程的所有方面时,这两个系统就变得复杂了。这些比较将基于更大的种植操作,但这些概念中的许多可以缩小到家庭园丁的目的。

除草

无论大小种植者,控制杂草都是一个永恒的问题。杂草本身是不受欢迎的植物,它们会进入田地。在大规模的有机选择中,不使用耕作,杂草控制是非常具有挑战性的。这是因为杂草化学防治的选择有限。了解您要管理的杂草是理解使用什么管理工具的关键。虽然许多杂草通过耕作得到了很好的控制,但也有一些杂草因为耕作而变得更糟。选择耕作方式是有问题的,当试图抑制像百慕大草这样的杂草在种子之外繁殖时。这最终会使虫害更加严重。

在关键时刻控制杂草是最重要的。对于家庭园丁来说,早期预防杂草是让小植物生长的关键。这就是种植前的耕作开始发挥作用的地方,因为杂草最初会消失。这让植物有一个良好的开端。一旦植物建立起来,杂草对生产力的影响就会变小。在大规模的生产中,杂草在收割时是一个问题,因为收割机器会被杂草弄乱。家庭园丁大多是手工收获,使得连续免耕的杂草管理方法不太受关注。

压实

粘土层土壤
土壤压实造成硬壳。资料来源:明尼苏达大学分校

耕作的一个共同目的是减轻压实。虽然在耕作的深度上可能压实程度较低,但持续的耕作会在下面留下一个非常压实的层。对于使用重型机械的大型农场来说,问题更大。裸露的土地和潮湿的环境加剧了这个问题。上面的照片描述了这一点。正如你所看到的,在层次上是不同的。底部非常紧凑。这对于水的渗透是有问题的,因为缺乏通道和孔隙阻止了水的流动。根无法越过这一层,并将被限制在顶部8-12英寸或任何深度的耕作。这也限制了人们获取水和营养的途径。 No-till systems have a reduction in this compaction. Including a forage radish or oilseed in either a till or no-till system can reduce this soil compaction.

侵蚀和养分流失

在考虑使用哪种耕作制度时,土壤侵蚀是最重要的因素之一。在常规耕作中,有两个部分发生侵蚀。第一种是在耕作过程中,由于土壤受到扰动而发生风蚀造成的土壤流失。有些工具造成的危害比其他工具小。土壤颗粒会通过空气传播,然后被吹走。这在干燥的环境中尤其普遍。

耕地后,土壤易受水分侵蚀。雨滴下落时获得大量能量。想想雨滴的影响。你可以想象,一些泥土被扔到离雨滴几英尺远的地方。数以百万计的雨滴落下,这可能是毁灭性的。与此同时,由于耕作导致径流污染,渗水减少。你的土壤及其养分都可能被冲走,导致土壤健康状况恶化,并污染水道。

在免耕系统中,作物残留物经常会残留。这些残留物充当雨滴和土壤之间的屏障。它减少了雨水对土壤的干扰,而且由于土壤结构的保留,提高了入渗效果。更多的水会渗入土壤而不是从表面流出。包括覆盖作物可以提高保护的有效性。

雨滴溅在土壤上
溅在土壤上的雨滴。资料来源:爱荷华州立大学分校

土壤有机质与土壤有机碳

在谈到耕作时,土壤中的有机物质是需要考虑的。在讨论耕作土壤中的有机物质与未耕土壤中的有机物质之前,必须考虑有机物质是什么以及它是如何积累的。一方面,一些土壤比其他土壤具有更高的有机质容量。这取决于土壤类型。与沙质土壤相比,粘土含量高的土壤可以有更高的有机质含量。可以采取许多措施来提高沙质土壤中有机物的含量,但最终所能达到的比例是有限的。栽培技术之外的其他环境因素也会影响土壤中的有机质和碳。

在考虑气候变化和二氧化碳等温室气体时,研究土壤有机碳和碳固存很重要。有机质和土壤有机碳是土壤的重要组成部分,是一个复杂的课题。

封存碳的目标是让稳定的碳进入土壤。稳定碳是分解成分子的有机物,能在土壤中存留很长时间。虽然有稳定的碳,但也有快速转化的碳。一些迅速分解的碳被释放到大气中。碳封存和帮助气候变化的关键在于植物的根和减少分解。减少分解减少温室气体,二氧化碳。根最终构成了更大比例的稳定碳。

耕作导致稳定有机碳的数量减少。通常情况下,稳定的碳与土壤颗粒聚集在一起。耕作破坏了这些稳定的聚集,增加了植物材料分解成不稳定形式的速度。本研究展示了耕作和未耕土壤在聚集和稳定碳方面的一些差异。有机物质和碳对健康的土壤至关重要,耕作减少了这两种物质。这样,免耕方法的环境效益比传统耕作方法有了改进。

土壤结构

关于土壤结构及其重要性,首先要考虑的是了解根是如何生长的。随着植物的生长,它们的根会选择阻力最小的路径。植物利用生物和其他植物根形成的通道来获取营养和水。空气、水、土壤、矿物质和有机物的混合物与土壤的结构交织在一起。有机物对于形成稳定的团聚体特别重要,这有助于孔隙空间。耕作破坏了结构。耕作使土壤完全破碎,因此所有的通道、孔隙和团聚体都减少了。随着耕作面积的增加,这个问题只会变得更糟。免耕措施限制了土壤扰动,使结构得以较好地保存。改良后的土壤结构有利于根系生长和水分入渗。

真菌和细菌

土壤菌丝体
菌丝体网土壤中的菌丝体网来源:布什曼。K

土壤微生物和真菌等生物活性是影响土壤健康的重要因素。菌根真菌在土壤中形成极小的菌丝网络,并与大多数植物建立关系。芸苔属植物是一组不建立这些关系的植物。植物为真菌提供糖,以换取水和磷等营养物质,而这些物质在正常情况下很难获得。把这些网络想象成连接树木和植物的蜘蛛网。

耕作时,这些连接被破坏,需要时间来重建。不断的耕作阻止了这些连接的形成。我们在微生物群落中也发现了类似的情况。这项研究来自NCBI观察微生物群落和养分循环。研究发现,改良后的微生物群落也改善了养分循环。这使得保持土壤肥沃变得更加重要。

土壤温度及湿度

耕作的原因之一是使土壤温暖,便于种植。美国一些冬季较长的地区发现,土壤太冷,不适合种植,需要耕作,这样土壤才能更快地升温,植物才能生长。这些地区的生长季节要短得多,因此让作物生长起来,获得好收成就显得尤为重要。耕作过的土壤温度较低,因此需要更长的时间来准备种植。

减少土壤湿度也是耕作的一个常见原因,因为它会使土壤变干。最终,尝试增加有机质将比传统的耕作更有帮助,这是一个短期的解决方案。此外,在大农场耕作需要大型重型设备。再加上已经潮湿的土壤,将导致更大的压实。

对于家庭园丁来说,除去作物残渣可以降低土壤湿度。如果你想除草,这可能是一种福利。然而,如果你在一个容易干旱的地区,免耕方法也可以用来生产绿肥,帮助保持土壤中的水分。免耕的方法,如砍伐和丢弃是很好的方法,通过种植你以后会砍伐和丢弃的作物,你同时也减少了杂草问题的可能性。

这对家庭园丁意味着什么?

直到或不直到
决定是耕作还是免耕(如图所示)是很棘手的。18luck官网登录来源:innatvalleyfarms

本文所讨论的大部分内容都是关于拥有多英亩土地的大中型农民。其中许多东西都可以扩展到家庭园丁种植的地面和凸起的床。

容器园丁不必担心这里讨论的内容,因为大多数生长介质不是真正的土壤,而是一种盆栽组合,因此不具有相同的属性。在栽培床中,空间足够小,可以手动控制杂草。在不可能做到这一点的情况下,那么利用耕作可能是最好的选择。无论如何,通过采用免耕措施来减少耕作量对土壤和地球都是一件好事,但并不是每个人都能接受持续的免耕方法。

以轮作的方式种植覆盖作物与其他作物在凸起和地下床上种植非常有益。要考虑的一件事是尽早播种(取决于气候),这样植物就可以在冬天寒冷之前得到良好的生长。

总的来说,选择取决于园丁。锻炼耐心可以充分发挥免耕制度的好处。另一方面,在几种情况下,由于有机生产除草剂的选择有限,需要进行耕作。

常见问题

问:耕作和免耕作哪个更好?

答:对地球来说,免耕农业比免耕农业更好,但与经常耕作的土壤相比,免耕农业的产量同样高,甚至更高。

问:免耕的目的是什么?

答:免耕系统对整个系统包括土壤和环境都有好处。免耕不使用任何耕作,它有利于许多土壤性质,限制侵蚀和养分循环。总的来说,它促进了更健康的土壤。

问:为什么没有更多的农民使用免耕?

答:在许多情况下,不同世代的农民都采用了耕作法。虽然有很多非常成功的农民使用免耕,但传统耕作在美国占主导地位。转到免耕农田不一定会立即显示出效益,这使得人们很难看到采用免耕农业的效益。通常需要多年的连续免耕实践才能实现效益最大化。


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