芦笋作物的年度重新起垄、喷洒作业和收获等田间作业可能会导致床间碾压逐渐严重压实,导致渗透减少,并增加地表水积水、径流产生和土壤侵蚀的风险。
AHDB 资助项目 FV 450 “芦笋:可持续土壤管理可延长林分寿命并优化产量” (01/05/2016 – 31/03/2018), 制定并有效传播一套最佳管理实践 (BMP),以防止和/或补救滚动压实及其引起的问题。该项目由克兰菲尔德大学克兰菲尔德土壤和农业食品研究所的 Rob Simmons 博士负责。
2016 年 1 月,在 Cobrey 农场的实物支持下,瓦伊河畔罗斯的 Gatsford 农场建立了两个重复的田间实验。 BMP 包括 (XNUMX) 伴生作物 – 黑麦 (塞雷阿莱·塞卡莱 L.)、芥末(白芥),(2)行间表面覆盖物应用(秸秆覆盖物或 PAS 100 堆肥与浅层土壤扰动(SSD)相结合)和(3)传统耕作方法(重新起垄(R)和 SSD)与(4)的结合零耕作选项。在覆盖物处理中,使用带翼尖齿在 0.25 – 0.3 m 深度施加浅层土壤扰动。
在实验 1(48 个实验地块)中,BMP 的影响在 Gijnlim 进行了研究,Gijnlim 占英国田间芦笋作物的 70%。实验 2 比较了 Gijnlim 和 Guelph Millennium 受深土处理影响的根系发育和结构以及根系分布的品种差异。试验设置如下 -
表 1 – 实验 1:治疗描述
品种 | 治疗说明 | 重新起脊 |
吉恩林 | 伴侣作物 – 黑麦 | R |
吉恩林 | 伴侣作物 – 黑麦 | NR |
吉恩林 | 同伴作物——芥菜 | R |
吉恩林 | 同伴作物——芥菜 | NR |
吉恩林 | PAS 100 堆肥 SSD | R |
吉恩林 | PAS 100 堆肥 SSD | NR |
吉恩林 | 秸秆覆盖SSD | R |
吉恩林 | 秸秆覆盖SSD | NR |
吉恩林 | 裸土SSD | R |
吉恩林 | 裸土SSD | NR |
吉恩林 | 常规做法 | R |
吉恩林 | 零耕作 | NR |
每年重新起脊 (R) 或零起脊 (NR)。浅层土壤扰动(SSD)。实验 2 中包含粗体处理。
实验 2:治疗描述
品种 | 治疗说明 | 重新起脊 |
吉恩林 | 裸土SSD | R |
吉恩林 | 裸土SSD | NR |
吉恩林 | *常规做法 | R |
吉恩林 | 零耕作 | NR |
圭尔夫千禧酒店 | 裸土SSD | R |
圭尔夫千禧酒店 | 裸土SSD | NR |
圭尔夫千禧酒店 | *常规做法 | R |
圭尔夫千禧酒店 | 零耕作 | NR |
每年重新起脊 (R) 或零起脊 (NR)。浅层土壤扰动(SSD)。粗体处理包括来自实验 1 的处理。
*传统做法的定义是每年重新起垄,行间轮行不施加浅层土壤扰动。
确定了根结构和根轮廓分布。在冠零线(CZL)上从该行中的两株植物之间采集根核。随后也在远离 CZL 的地方取了岩心,但与冠部在 0.3 m、0.6 m 和 0.9 m 的距离处(图 1)。从以下土壤深度提取根芯:0.00 – 0.15 m、0.15 – 0.30 m、0.30 – 0.45 m 和 0.45 – 0.6 m。
图 1. FV 450 / FV 450a 试验现场采用的根部取芯方案。
为期两年的项目表明,与 Guelph Millennium 相比,Gijnlim 的根部有向轮毂扩展更多的强烈趋势,但在各品种之间没有观察到根质量密度的空间分布存在显着差异。量化产量的有限收获表明,重新起垄并没有降低任一品种的产量,尽管结果表明,对于幼苗和 1.83 m 中心的翻耕,在黑麦或芥菜伴作作物的情况下,进行 0.3 m 深的深松作业是安全的长大了。然而,当对 Guelph Millennium 的 2 cm 深度和 Gijnlim 的 5 m 深度的轮子进行深土时,存在损坏总根质量 0.175-0.3% 的风险。
黑麦和芥菜伴生作物似乎限制了芦笋贮藏根向山脊区域的发育,轮状表面(< 0.15 m)的根生长较少。黑麦/无浅土扰动、无脊处理的产量显着低于大多数其他处理(低 18.9 – 28.5%)。这种减少与北美芦笋种植者的发现形成鲜明对比。
高渗透体电阻值 (PR>3 MPa) 和高堆积密度 (BD>1.45 cm-3)
在轮动的上层底土中观察到了测量结果,这可能会影响芦笋根部的发育。还为中表土制作了高 BD 录音。历史上,曾在 PR 值为 1.96 MPa 和 2.9 MPa 的土壤中观察到芦笋根。高 PR 和 BD 值对芦笋储存根系生长以及储存可溶性碳水化合物的能力的影响目前尚不清楚。
延续项目 FV 450a(02 年 04 月 2018 日 - 02 年 04 月 2021 日)是 Lucie Maskova 在克兰菲尔德大学 Rob Simmons 博士、Sarah De Baets 博士和 Lynda Deeks 博士的监督下作为博士研究进行的。该项目继续研究 FV450 处理对产量、根系发育和结构的影响,以及根系中可溶性碳水化合物的水平以及对土壤健康的影响。评估了根系对 BMP 反应的品种差异,并进行了更广泛的芦笋根系结构调查,涵盖芦笋种植者社区的不同土壤类型、林龄、不同品种和生产系统。确定了各个地点的储存根碳水化合物水平,并对所调查的特定作物的“根部损害脆弱性”进行了评估。
FV 450a:BMP 对产量的影响
与传统做法和黑麦非脊处理相比,PAS 100 堆肥处理(脊和非脊与浅层土壤扰动相结合)可使芦笋产量提高 20%。与黑麦有脊处理相比,黑麦无脊处理仍然导致产量下降 23%(图 2)。
图 2. 2020 年 Gijnlim 产量差异(公斤·公顷-1) 实验 1 处理之间。垂直条表示 0.95 置信区间。
这提供了强有力的证据,表明在黑麦作为伴生作物种植且无法进行起垄的情况下,预计来年春季产量会大幅下降。然而,如果可以进行起垄,与传统做法或零耕相比,不会观察到产量损失。根据这些发现,种植者可能不愿意冒险种植黑麦作为伴生作物,以防天气/土壤条件意味着他们无法到达田脊。
2020 年的结果遵循 2018 年和 2019 年的研究结果,即无论进行何种处理,Guelph Millennium 的芦笋储藏根碳水化合物值均显着高于 Gijnlim 的同等值。尽管产量存在一些明显的差异,但 2019 年或 2020 年的处理对根部碳水化合物值没有影响。
结果还表明,对于 Gijnlim 和 Guelph Millennium,与同等的零耕处理相比,与传统做法相关的年度重新起垄导致产量减少 20-24%。这可能在一定程度上证实了之前的研究表明,每年重新起垄会导致根部损伤和产量下降。
FV 450a:BMP 对土壤压实和渗透的影响
与裸土处理相比,传统做法与 0.0-0.2 m 深度的贯入计阻力 (PR) 值显着较高相关。相比之下,零耕处理的整个土壤剖面的 PR 值显着降低,表明与所有其他裸土处理相比,土壤压实程度较低。
与传统做法相比,伴作并没有显着影响 PR。这是出乎意料的,因为根据之前发表的研究,伴作生物修复土壤结构。
2020 年,所有浅层土壤扰动处理的行间轮动中的 PR 均显着降低至 0.25 m 深度。此外,秸秆覆盖物和 PAS 100 堆肥处理(与浅层土壤扰动结合使用)导致深度大于 0.5 m 的压实程度明显低于传统做法。
2020 年,所有受到浅层土壤扰动的处理的入渗率均被归类为“非常快”(>500 mm h1)并且显着高于传统做法(“中等”,23.2 mm h-1).
结果表明,将覆盖物(PAS 100 堆肥或秸秆)与行间轮动和浅层土壤扰动相结合,可显着减少深层压实并增加渗透。这对于径流和侵蚀控制以及土壤水分补给具有影响。
FV 450a:处理对根结构的影响
在零耕和常规实践处理之间观察到整个轮廓根质量密度(RMD)的显着差异。这是由于距地冠零线 0.15 – 0.30 m 深度、0.3、0.6 和 0.9 m 处的 RMD 存在显着差异。与传统做法相比,这些差异相当于零耕处理相关的 RMD 增加了 48-98%。这表明每年重新起垄会损害贮藏根。然而,迄今为止,尚未观察到与这种治疗相关的产量显着降低或疾病发生率增加。
与 Gijnlim 相比,Guelph Millennium 的根系倾向较浅。对于零耕处理,本质上允许芦笋根部不受干扰地生长,与 Gijnlim 相比,Guelph Millennium 在距离树冠零线 66 和 100 m 的 0.0 – 0.15 m 深度处的 RMD 高出 0.3-0.6%。
在所有处理中,在操作深度为 5 毫米的一系列齿配置下,行间轮动中的深土(浅层土壤扰动)可能会损害高达 300% 的总根生物量。每年的起垄作业也有可能损害高达 5% 的根系生物量。
FV 450a:种植者调查结果
对于从更广泛的种植者土地库中取样的田地,芦笋行距随着轮转中心的变化而变化。根质量的最高值出现在树冠零线和距山脊 0.3m 处,最低值出现在靠近土壤表面的“死区”(0-0.3m)。品种并不是根质量分布的主要因素,而林龄则具有显着影响。轮动区中反复的重新起垄和深土可防止轮动区根系的扩张,从而导致可实现的潜在根系生物量的显着“截断”。这对碳水化合物的储存有影响。所有采样地点和田地的根质量也与土壤 PR 呈负相关。结果继续支持以下建议:为了防止重新起垄或深松操作对储藏根造成损害,种植者应在开始重新起垄和/或深松操作之前进行探索性根系分布调查。
延续项目 FV 450b(自 1 年 2021 月 XNUMX 日起)
(取决于 Defra 部长关于 AHDB 园艺未来的决定)
由 Cobrey Farm 的 John Chinn、Gs Sandfields Farm Ltd. 的 Phil Langley、J & V Casey & Son Ltd. 的 Tim Casey 和独立顾问 Claire Donkin 组成的项目管理小组 (PMG) 认为这项工作应该继续下去在接下来的 3 年里,随着作物成熟进入商业生产的高峰阶段,对其进行监测非常重要。该试验尚未达到通常发生在 4-7 年之间的作物成熟和经济生产阶段(图 3)。这是种植者的关键投资回收期。因此,需要继续监测每年重新起垄对林分寿命和盈利能力的影响并评估经济影响。 PMG的观点于2020年XNUMX月得到了AGA研发技术委员会的支持。
图 3. FV450 / FV450a / FV450b 项目时间表,显示迄今为止的活动以及商业成熟的关键时期。
目的是继续评估最佳管理实践对芦笋产量、寿命、疾病发生率和土壤健康的影响。工作将包括对 PAS 100 堆肥应用在增加产量方面的作用进行严格评估;全面评估土壤物理、化学、生物指标和贮藏根剖面分布,以确定贮藏根增殖的最佳条件。将量化限制根伸长的阈值渗透阻力值,并将继续评估根结构和产量的品种差异。
该项目将根据成本效益分析,确定最具成本效益的 BMP,以推动 6 年商业收获期间芦笋产量和土壤健康的改善。这将使芦笋种植者能够在自己农场企业的经济背景下就采用 BMP 的经济性做出明智的决策。
还打算通过建立 3-5 个复制卫星站点,将选定的 BMP 实际扩展到其他种植者站点。该项目还将调查燕麦作为代替黑麦的替代伴生作物的潜在作用,以提供越冬径流/侵蚀保护。
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