作物残茬和高碳炭:潜在的土壤保持工具

2018年作物生产临床会议记录

作物残茬和高碳炭:潜在的土壤保持工具

土壤是我们农业赖以生存的最重要的资源。适当的土壤管理是维持长期农业生产力所必需的。通过侵蚀或径流造成的土壤流失损害了农业生产,消耗了有机物质和肥力。它也有环境影响。减少单位玉米和大豆土壤侵蚀(图1),尽管自2005年以来进展似乎有所放缓(GAP报告,2017年)。自2005年以来,减少耕作和免耕措施分别从25%下降至19%和21%,常规耕作相应增加至约60% (Field to Market, 2016)。这一趋势,再加上来自耕地保护计划的更多易侵蚀土地在同一时期恢复生产,导致土壤保持进展缓慢。1980年至2015年,美国玉米和大豆产量分别提高了61%和29%,土壤侵蚀分别减少了58%和47%。

用于生产玉米和大豆的资源图表
图1所示。1980-2015年美国玉米(左)和大豆(右)的资源利用指数。数据以指数形式呈现,其中2000年(1996-2000年的平均值)等于1,0.1点的变化等于10%的差异。2000年土壤保持价值为每英亩4.7吨。2017年全球农业生产率报告全文,请访问http://www.globalharvestinitiative.org/gap-report-gap-index/2017-gap-report

土壤侵蚀包括水侵蚀和风侵蚀。土壤保持措施是防止土壤流失和退化,建立土壤结构和有机物质的工具。视乎场地的具体情况,这些做法可能包括但不限于:

  • 物理障碍,如梯田(包括梯田段,瓷砖出口梯田等)
  • 轮作
  • 减少耕作
  • 覆盖耕作
  • 覆盖
  • 常设作物残留风腐蚀
  • 用作物残茬覆盖土壤防治水土流失
  • 等高耕作
  • 高土壤有机质和土壤聚集的维持
  • 添加土壤修正案

在内布拉斯加州,整个州的降水量有明显的梯度,同样的做法可能并不适用于所有地方。养分和害虫管理是保护土壤的几个其他因素。

内布拉斯加州水土保持的管理选择和研究

下面我们专注于农作物残留管理和土壤保护修正。

残留管理及其对土壤的影响

将作物残留为地覆盖以减少水和风腐蚀和缓慢径流的值是众所周知的。然而,作物残留物是内布拉斯加州的有价值的牲畜饲料,从未耕地中除去作物残留物对于高产生产可能是重要的。通过储存的植物生物质的分解来维持土壤有机物,尤其是根料,特别是通过根材料,而是通过地层材料。我们对维持土壤有机物质所需的最小残留量的最佳估计为2或3吨/英亩/年。(两吨玉米残留物通常给出约50%的覆盖率。)该值只是一个起点,因为耕作增加(频率,深度,土壤紊乱程度),需要更多的残留物来平衡结果增加的分解率。例如,在内布拉斯加州的三个县中,使用USDA-NRC水侵蚀估计器Rusle2估计提供足够的地覆盖以限制土壤损失至不超过5吨/英亩/年的平均作物残留量。图2).有关残留管理的更多信息,请参阅NeBuide G1846,收获作物残留物

减少各种坡度侵蚀所需的残留图
图2.在内布拉斯加州三个县的三个斜坡上,在淤泥壤土和粉质粘土壤土和淤泥粘土土壤中低于5吨/英亩/年的水腐蚀所需的作物残留物。达到图表上限的条形表明,超过5吨/英亩的作物残留需要留在该领域的地面盖。

在半干旱的内布拉斯加州西部,通过风蚀造成的土壤流失尤其重要,而且在干旱期间会恶化。作物秸秆覆盖可以控制或减少风蚀。在半干旱地区,保持作物秸秆对降低土壤表面风速和捕获土壤颗粒以及冬季捕获积雪提供急需的土壤水分都很重要。据估计,30%和60%的地面覆盖可分别减少70%和90%的风蚀(见NebGuide 1537,风腐蚀及其控制).NRCS风蚀预测系统表明,内布拉斯加州西部在雨水灌溉和耕作条件下,通常没有作物残留可以清除。

内布拉斯加州西部半干旱地区的土壤状况

在内巴斯加州西部,农作物往往是在灌溉,集中养殖或受风和水侵蚀的影响的领域中的领域种植,所有这些都可以减少土壤有机物(SOM)。缺乏SOM是降解土壤的重要指标。当在降解的土壤中生长时,植物易于较少剧烈的叶酸生长,萎黄,根系发育差,由于土壤壳导致的出现差。此外,有机物质的较轻的较轻的土壤较低,预热较慢,并且具有从矿化的营养素产生营养物的潜力较小。许多强烈栽培的大平原土壤损失了原有的SOM水平的30%至50%。

土壤有机质影响许多土壤物理、化学和生物过程和特性(UNL Extension G2283,土壤管理增加土壤管理).增加SOM可降低压实风险,改善土壤结构、保水能力、阳离子交换能力和微生物活性。土壤有机质流失在质地粗糙的土壤中尤其不利,比如内布拉斯加州西部的许多土壤。恢复损失的SOM是提高作物总体产量的首要任务。

土壤修正案目前的研究改善土壤性质

在2017年,在Center-Pivot下的低生产领域开始了一个现场研究研究,以评估富含碳的炭(也称为Cinder),生物炭,来自松树,粪便和市政废物作为潜在修正恢复土壤质量,增加干豆生产。煤炭低效燃烧后留下的含量。BioChar是通过热解或无氧气燃烧而产生的木炭,在没有氧气的情况下,C分子转化为更稳定的环状形式,使BioChar成为可能超过100年的土壤中的半衰期。

本季度早期的航空图像显示了这些产品令人鼓舞的证据,特别是炭作为一种潜在的土壤改良剂(图3.).第一年干豆产量显著高于无焦区,干豆产量最高(60吨/英亩)。施炭后干豆产量增加12-52%,最高施炭率增加幅度最大。今年春天又冷又湿,还出现了褪绿问题。焦炭可能通过改善土壤物理性质来改善通气和/或渗透,从而产生一些有益的效果。至少需要对这一领域进行几年的监测,以记录这些修正在农艺生产力或土壤特性方面的任何其他重大效益。

Char试验的土壤是钙质的,含沙壤土,并且有大约1%的SOM。该试验在中心枢轴的一个区域,与其他领域相比具有低生产率,可能是由于过去某个时间的水平。我们预计该屠体对SOM和降级低的土壤最有效。

试用复制的空中形象

图3.使用无人机在Bean Exceence收集空中图像。所有四项复制中,全部五个季节早期夏季(10,20,30,30,40和60吨/英亩)的所有五个速度都是更环保的(这里只描绘了一个代表)。

结论的话

从某种意义上说,土壤是一种难以替代的有限资源。因此,保护和保护这种宝贵的资源对我们的农业生产的可持续性至关重要。考虑到土地条件、该地区的气候专一性、种植制度和其他重要因素,有各种各样的保护措施。在未来的许多年里,任何保护土壤的努力都将极大地有利于这片土地的土壤和农业生产。