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美國明尼蘇達州農場的秸稈還田可持續耕作模式


來源/作者:可持續農業   日期:2019-02-19【字體:    打印本頁 關閉本頁 分享

美國中北部的明尼蘇達州有“萬湖之州”和“冰球之州”的稱呼。它的耕地面積270萬英畝,占全州的53%。該州地處美國玉米帶,主產玉米、大豆、甜菜等,是美國重要的糧食產區之一。美國大陸的極北點(北緯49度23分)就在明尼蘇達州,它和中國的黑龍江緯度相似,氣溫也很相似,平均最低溫度達可到零下21度。而在這種極端寒冷的氣候條件下的美國玉米主產區里,我們看不到農場焚燒秸稈,也很少看到玉米秸稈被打包收走,收獲后的籽粒玉米秸稈基本都是直接還田。難道美國農民就不怕秸稈不腐爛嗎?他們有什么辦法來解決秸稈問題同時還能保障作物高產?


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美國中北部的明尼蘇達州

為什么美國很多農場主有著極高的主動保護耕地的動力和熱情?我們通過一位美國明尼蘇達州的農場主Rob的故事來了解美國專業種植農場的一種可持續耕作模式。

Rob的農場有大約兩萬畝耕地,它有個非常好聽的名字叫做“陽光田地農場”,農場位于明尼蘇達州羅切斯特以北約20英里處。Rob的祖父于1892年購買了現在這些建筑物房產和土地。從那時起該農場一直由家族經營。幾年前Rob開始把產權逐漸轉移給第四代他的兒子Rick。 Rick現在是主要的運營者,每天都會接管更多的管理工作。2013年秋季,他們又購買了一些新土地。Rob一直在使用再生農業管理模式將這片新購買的土地的土壤轉變為自然富含有機質的土壤。 


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農場主Rob和他們兒子Rick以及妻子站在農場的卡車旁。Rick現在是主要的農場經營者,并接管了更多的日常管理工作。

Rob在2012年和幾個志同道合的農場主成立一個民間指導團體“Soil Organic Matter Generators” 中文翻譯為“土壤有機質發動機”。他們自發推廣土壤再生可持續農業耕作技術,幫助任何尋求土壤轉變為自然耕作方法的人獲取成功。現在農場讓兒子來管理,他就有更多的時間投入到社團工作中。如此真心的熱愛賴以生存的耕地真是讓人敬佩!


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SOM Generators使命:幫助農場在創造新的土壤有機質的農藝實踐中取得成功。

我們先來看看Rob是怎么成功經營它的農場的。農場的土地以前大多是橡樹林,最初在19世紀中期被清除。森林土壤開始時土壤有機質含量為5-6%,當他開始種植的時候大多數土壤有機質含量為1-2%。牧場上還保留著很多陡峭不平坦的土地。


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“陽光田地農場”的田地

農場一開始主要經營畜牧業務,雇了幾名員工一起養牛,直到90年代牲畜價格崩潰, 負擔不起高成本經營不下去了,Rob就把農場轉變成主要種植玉米和大豆作物的農場。為了在像圖片上這樣陡峭的牧場土地上進行耕種,他們嘗試了用免耕來控制土壤侵蝕。幾年后,Rob開始采用條帶耕作來施肥種植玉米。現在的田地里在下大雨的時候很少有地表徑流,因為已過渡到自然農耕法。使用免耕和條帶耕作以及其他再生農業管理原則,恢復了田間土壤的健康。Rob說現在他的農場里有些地方的土壤耕層比二百多年前更加深厚,即使在像在這張照片中那樣的陡坡上,農場的田地也幾乎沒有侵蝕的跡象。

農場現在采用的耕作模式是怎樣的呢?


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農場現在只在春播前采用12行齒間距為76厘米的條帶耕作機具作業同時深施肥。圖片是海內克(Hiniker)條帶耕作機停放在覆蓋作物田里。


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條帶耕作整理出清潔帶有利于土壤升溫,在清潔帶上播種可促進種子發芽。同時玉米秸稈全量覆蓋還田。


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這是Rob使用的可變量施肥的肥車。它可以在后面兩個肥箱中容納多達7噸的化肥。當土壤潮濕時,他不喜歡將它們填滿因為這樣會加劇土壤板結。農場主要在種植玉米前進行條帶耕作,施用一些AMS肥料,氮磷鉀比例為18-46-0和0-0-60來降低尿素肥料。他記得唯一一次在條帶耕作的是后不施肥,就是當尿素肥料因為太粘稠不流動時,必須將其從肥箱中取出然后撒在地里。


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這張圖展示的是一個帶狀耕作區域。松土被挖出來,一些肥料放回溝里,以展示它的施肥位置。肥料比投種的地方深約15厘米,箭頭指出了這里的土壤生物快速撤離的地方,留下了它們活動的痕跡。如果你看一下溝槽的左上方,你可以看到這個土壤如何聚集并具有健康的土壤團粒結構。這塊田地去年種的是食品級大豆,所以右邊的玉米秸稈來自前年的玉米作物。來自高產作物(包括覆蓋作物)的所有秸稈保持在表面上或混合至幾英寸深土壤層里。農場的土壤有機質含量一直在穩步增加。當有徑流時,它通常看起來像泉水沿著草地水道流下來。在Rob農場的許多田地中都能夠保持健康的土壤。這種表面土壤就像海綿緩沖和吸收雨滴,而土壤中新的腐殖質成分不會在徑流水中懸浮。


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Rob歷數了條帶耕作的好處。他喜歡采用條帶耕作因為在明尼蘇達州氣候嚴寒,春播的時候土壤升溫慢,這種模式可露出部分黑土有利于土壤升溫讓種子早點發芽。它還有很多好處,例如在施固態肥的時候能夠精準施肥,肥料帶施在種植作物行的下方,不暴露在環境中。種床很清潔,秸稈覆蓋在播種帶之間而且不會混合土壤表面的植被覆蓋。條帶耕作還很節約能源,耗油量大約10升柴油/公頃。相比較于傳統模式在雨后能夠更早噴藥。播種行之間的秸稈像堆肥堆一樣的,有利于蚯蚓翻過堆肥材料。


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農場使用的大平原公司(Great Plains)的寬窄行免耕精量播種機的播種行單元。播種行距是窄行20厘米,寬行56厘米。多年來實施條帶耕作和寬窄行播種結合的耕種模式大大增加了農場的土壤有機質。



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20厘米-56厘米寬窄行種植模式實現密植,可最大化利用土地。玉米田還沒有接受任何除草劑處理。這里種植的玉米密度為95000株/公頃。Rob農場的玉米平均產量在標準水分下達到15噸/公頃(比中國平均產量高9噸)。

 

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寬窄行種植密度為95000株/公頃的2個月的玉米植株。5月1日播的種,7月1日玉米桿直徑為5厘米。 根系長度為60厘米。

增加作物根系量是Rob喜歡采用條帶耕作和寬窄行模式種植玉米的一個原因。在8月中旬挖了玉米根系,根系生長超過60英寸深(1.5米),洗后的根系難以裝入5加侖桶中。除非使用的挖溝機,否則不可能在沒有撕扯它們的情況下獲得完整的根部。同時也發現寬窄行種植可以顯著增加玉米植株的莖桿直徑。

用科學的方法種田是美國農場主必備的素質, Rob還介紹了他常用的幾種土壤檢測工具和方法。


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農場通常在種植玉米之前的大豆收獲之后每隔一年進行一次土壤測試。管理區域單獨進行測試和管理。現在將樣品采集深度為30厘米而不是15厘米,因為條帶耕作的肥料更深地被施入土壤里,這代表作物的根系扎的更深。Rob說他們的長期產量目標是300蒲式耳/英畝玉米(18.7噸/公頃)和100蒲式耳/英畝大豆(6.8噸/公頃)。大豆種植100%氮肥的來自大自然,其他大部分營養素也一樣。


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這是農場使用的硝酸鹽檢測套裝。當玉米高一英尺時,他測試了一英尺深的土壤,以決定是否應該更多地施加氮肥。收集土壤樣本,干燥它們,滴定溶液并進行測試,Rob說這是一個緩慢而且通常很混亂的過程,特別是當你有其他工作需要做的時候。


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這是SLAN有機氮測試。它用于估算土壤中有機氮的含量。將土壤樣品在罐中與氫氧化鈉溶液混合,釋放樣品中的氨,使顏色探針改變其顏色。這個測試很容易做到。這些25個測試樣品包大約300美元, 可冷藏保存一年。

 

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Rob使用的美國天寶公司(Trimble)的GreenSeeker手持作物感應器,用于評估作物的健康和活力,讀數可以用來對作物施肥量做出評估參考,從而提高肥料的使用效率。


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Bob還講述了很多關于如何管理植物秸稈碳的礦化的土壤再生實踐。所施加的氮肥位于播種行的下方同時,所有秸稈位于播種行之間的地表,這使它們保持分離。當收獲玉米時,盡量將割臺靠近玉米穗盡可能多地留下莖桿。因為在春天地面因此將變得干燥而溫暖,有利于在播種行之間免耕或條帶耕作種植大豆。直到收獲季節,高碳玉米秸稈現在通過聯合收割機收割豆類,并與從割臺中出來的大豆秸稈混合。在聯合收割機后面出來的秸稈覆蓋物是新秸稈和舊秸稈的完全天然混合物,具有幾乎完美的碳/氮比率用于田間堆肥。

關于如何充分利用肥料和養分Rob提起來也是津津樂道。在惡劣的天氣條件下,在進行免耕/條帶耕作的時候不會翻埋作物秸稈。由于大量的鉀分布在外部難以分解作物秸稈,因此在表面上保留了大量的再循環鉀。條帶耕作可以把鉀肥施入更深的土壤里,在一個條帶內有助于保持鉀更多被利用到,它提高了條帶區域的基礎飽和度,而且更深的土壤不太可能太干。


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2010年9月,陽光農田農場所在的珠布羅河流域發生了一場大洪水。據測量,該流域大部分地區的降雨量高達13英寸。這張照片是在農場下游的一個小鎮上拍攝的。由于洪水的破壞達到了主街建筑物的二層,在洪水最高峰處,只有郵局的旗幟的頂部露出水面。農場土壤吸水飽和了!收獲被推遲,直到地面凍得足以支撐機械才開始收獲。然而,即使有這么大量降水,農場也幾乎看不到土壤侵蝕。來自農場土地的徑流水對下游的幾乎沒有什么影響。研究表明健康的土壤會吸收滲入85%的雨水,而不健康的土壤只能滲透15%的雨水。


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圖片上Rob站在小箱子旁邊,展示健康土壤是怎樣的。他將把水倒到頂部并展示土壤如何不懸浮,并且水在主要由蚯蚓造成的生物通道中在幾分鐘內從底部流出。你能看到從盒子里出來的水看起來很清澈,可以飲用。一年多前第一次將土壤放入這個玻璃容器中時,底部4英寸是黃色粘土,后來Rob在箱子中放入蚯蚓給它們喂食干燥紫云英,不到一年后黃粘土已經開始轉化成健康土壤。它現在是黑色的,充滿了土壤有機物質,我們稱這個過程為“再生你的土壤”。


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為了給展巴士旅游團做展示,Rob種植了16種不同種類的覆蓋作物,田間停放了條帶耕作機具和免耕播種機,還挖了一個大土坑來展示健康的土壤結構。在這張照片中,Rob在洞中展示了2英尺的地平線表土,證明了我們所有的蚯蚓和保護性自然農耕法的其他好處。


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Rob很自豪他能夠參與到國家的農業科研中。 大約一年前,Rob的農場被邀請參加印第安納州西拉斐特的CTIC“Conservation TechnologyInformation Center”“保護性耕作技術信息中心” 的封面作物研究。他的農場是7個國家的21個站點之一,去年秋天,播種了55英畝的覆蓋作物,這塊地是大豆田。今年他們需要將覆蓋作物播種到玉米田中。這項研究包括為普渡大學提供十年的作物記錄。


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農場種植的覆蓋作物

十多年來,Bob一直在推廣土壤再生可持續農業的好處。其實在美國也并不是所有的農場都采用可持續保護性耕作模式。當他與其他采取傳統耕作模式的農場主交談時,他們通常不希望聽到不用他們心愛的耕種法就有可能獲利。土壤中礦化碳會破壞土壤的結構。許多生產者沒有意識到存在這個問題,因為他們從來沒有耕作過健康的土壤,所以他們不知道會有什么不同。將土壤重新生成它自然耕地的狀態對他們而言不是一件容易的事!

長期以來他一直認為,如果有人缺乏土壤需要發生的變化的經驗,那么在健康土壤能夠自然地工作之前,在嘗試這樣做之前需要有更好的信息和支持,他們會為這個過渡時期做好準備。在更多的幫助下我們會看到變化。直到優勢變得明顯。在恢復自然耕地狀態時,土壤的質量變化可以快得令人難以置信。然而,它不是瞬間發生的,正如土壤中碳的降解不是瞬間的一樣。

這是一個平凡的美國農場主的不平凡的故事。人們常說“土地是農民的命根子”,Rob對土地的深厚感情,發自內心的熱愛土地,把為子孫留下一片永續利用的土地作為自己的神圣責任。這樣的故事發人深省值得讓更多的人聽到。 


內容審核:zll176
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