美國明尼蘇達(dá)州農(nóng)場的秸稈還田可持續(xù)耕作模式
美國明尼蘇達(dá)州農(nóng)場的秸稈還田可持續(xù)耕作模式
美國中北部的明尼蘇達(dá)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(chǎn)玉米、大豆、甜菜等，是美國重要的糧食產(chǎn)區(qū)之一。美國大陸的極北點(diǎn)（北緯49度23分）就在明尼蘇達(dá)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(dá)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(chǎn)區(qū)里，我們看不到農(nóng)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(nóng)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(chǎn)？
美國中北部的明尼蘇達(dá)州
為什么美國很多農(nóng)場主有著極高的主動保護(hù)耕地的動力和熱情？我們通過一位美國明尼蘇達(dá)州的農(nóng)場主Rob的故事來了解美國專業(yè)種植農(nóng)場的一種可持續(xù)耕作模式。
Rob的農(nóng)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(nóng)場”，農(nóng)場位于明尼蘇達(dá)州羅切斯特以北約20英里處。Rob的祖父于1892年購買了現(xiàn)在這些建筑物房產(chǎn)和土地。
從那時起該農(nóng)場一直由家族經(jīng)營。幾年前Rob開始把產(chǎn)權(quán)逐漸轉(zhuǎn)移給第四代他的兒子Rick。 Rick現(xiàn)在是主要的運(yùn)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(nóng)業(yè)管理模式將這片新購買的土地的土壤轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀桓缓袡C(jī)質(zhì)的土壤。
農(nóng)場主Rob和他們兒子Rick以及妻子站在農(nóng)場的卡車旁。Rick現(xiàn)在是主要的農(nóng)場經(jīng)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(nóng)場主成立一個民間指導(dǎo)團(tuán)體“Soil Organic Matter Generators” 中文翻譯為“土壤有機(jī)質(zhì)發(fā)動機(jī)”。他們自發(fā)推廣土壤再生可持續(xù)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)，幫助任何尋求土壤轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀桓鞣椒ǖ娜双@取成功?，F(xiàn)在農(nóng)場讓兒子來管理，他就有更多的時間投入到社團(tuán)工作中。如此真心的熱愛賴以生存的耕地真是讓人敬佩！
SOM Generators使命:幫助農(nóng)場在創(chuàng)造新的土壤有機(jī)質(zhì)的農(nóng)藝實(shí)踐中取得成功。
我們先來看看Rob是怎么成功經(jīng)營它的農(nóng)場的。農(nóng)場的土地以前大多是橡樹林，最初在19世紀(jì)中期被清除。森林土壤開始時土壤有機(jī)質(zhì)含量為5-6％，當(dāng)他開始種植的時候大多數(shù)土壤有機(jī)質(zhì)含量為1-2％。牧場上還保留著很多陡峭不平坦的土地。
“陽光田地農(nóng)場”的田地
農(nóng)場一開始主要經(jīng)營畜牧業(yè)務(wù)，雇了幾名員工一起養(yǎng)牛，直到90年代牲畜價格崩潰， 負(fù)擔(dān)不起高成本經(jīng)營不下去了，Rob就把農(nóng)場轉(zhuǎn)變成主要種植玉米和大豆作物的農(nóng)場。為了在像圖片上這樣陡峭的牧場土地上進(jìn)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(xiàn)在的田地里在下大雨的時候很少有地表徑流，因?yàn)橐堰^渡到自然農(nóng)耕法。使用免耕和條帶耕作以及其他再生農(nóng)業(yè)管理原則，恢復(fù)了田間土壤的健康。Rob說現(xiàn)在他的農(nóng)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(nóng)場的田地也幾乎沒有侵蝕的跡象。
農(nóng)場現(xiàn)在采用的耕作模式是怎樣的呢？
農(nóng)場現(xiàn)在只在春播前采用12行齒間距為76厘米的條帶耕作機(jī)具作業(yè)同時深施肥。圖片是海內(nèi)克(Hiniker)條帶耕作機(jī)停放在覆蓋作物田里。
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(jìn)種子發(fā)芽。同時玉米秸稈全量覆蓋還田。
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(dá)7噸的化肥。當(dāng)土壤潮濕時，他不喜歡將它們填滿因?yàn)檫@樣會加劇土壤板結(jié)。農(nóng)場主要在種植玉米前進(jìn)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(dāng)尿素肥料因?yàn)樘吵聿涣鲃訒r，必須將其從肥箱中取出然后撒在地里。
這張圖展示的是一個帶狀耕作區(qū)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(tuán)粒結(jié)構(gòu)。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(chǎn)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(nóng)場的土壤有機(jī)質(zhì)含量一直在穩(wěn)步增加。當(dāng)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(nóng)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(zhì)成分不會在徑流水中懸浮。
Rob歷數(shù)了條帶耕作的好處。他喜歡采用條帶耕作因?yàn)樵诿髂崽K達(dá)州氣候嚴(yán)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(diǎn)發(fā)芽。它還有很多好處，例如在施固態(tài)肥的時候能夠精準(zhǔn)施肥，肥料帶施在種植作物行的下方，不暴露在環(huán)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(jié)約能源，耗油量大約10升柴油/公頃。相比較于傳統(tǒng)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。
農(nóng)場使用的大平原公司(Great Plains)的寬窄行免耕精量播種機(jī)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(shí)施條帶耕作和寬窄行播種結(jié)合的耕種模式大大增加了農(nóng)場的土壤有機(jī)質(zhì)。
20厘米-56厘米寬窄行種植模式實(shí)現(xiàn)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(nóng)場的玉米平均產(chǎn)量在標(biāo)準(zhǔn)水分下達(dá)到15噸/公頃（比中國平均產(chǎn)量高9噸）。
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(jī)，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(fā)現(xiàn)寬窄行種植可以顯著增加玉米植株的莖桿直徑。
用科學(xué)的方法種田是美國農(nóng)場主必備的素質(zhì)， Rob還介紹了他常用的幾種土壤檢測工具和方法。
農(nóng)場通常在種植玉米之前的大豆收獲之后每隔一年進(jìn)行一次土壤測試。管理區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行測試和管理?，F(xiàn)在將樣品采集深度為30厘米而不是15厘米，因?yàn)闂l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(chǎn)量目標(biāo)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(yǎng)素也一樣。
這是農(nóng)場使用的硝酸鹽檢測套裝。當(dāng)玉米高一英尺時，他測試了一英尺深的土壤，以決定是否應(yīng)該更多地施加氮肥。收集土壤樣本，干燥它們，滴定溶液并進(jìn)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(dāng)你有其他工作需要做的時候。
這是SLAN有機(jī)氮測試。它用于估算土壤中有機(jī)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。
Rob使用的美國天寶公司（Trimble）的GreenSeeker手持作物感應(yīng)器,用于評估作物的健康和活力，讀數(shù)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。
Bob還講述了很多關(guān)于如何管理植物秸稈碳的礦化的土壤再生實(shí)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(dāng)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?yàn)樵诖禾斓孛嬉虼藢⒆兊酶稍锒鴾嘏?，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(jié)，高碳玉米秸稈現(xiàn)在通過聯(lián)合收割機(jī)收割豆類，并與從割臺中出來的大豆秸稈混合。在聯(lián)合收割機(jī)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(guān)于如何充分利用肥料和養(yǎng)分Rob提起來也是津津樂道。在惡劣的天氣條件下，在進(jìn)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(huán)鉀。條帶耕作可以把鉀肥施入更深的土壤里，在一個條帶內(nèi)有助于保持鉀更多被利用到，它提高了條帶區(qū)域的基礎(chǔ)飽和度，而且更深的土壤不太可能太干。
2010年9月，陽光農(nóng)田農(nóng)場所在的珠布羅河流域發(fā)生了一場大洪水。據(jù)測量，該流域大部分地區(qū)的降雨量高達(dá)13英寸。這張照片是在農(nóng)場下游的一個小鎮(zhèn)上拍攝的。由于洪水的破壞達(dá)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(nóng)場土壤吸水飽和了！收獲被推遲，直到地面凍得足以支撐機(jī)械才開始收獲。然而，即使有這么大量降水，農(nóng)場也幾乎看不到土壤侵蝕。來自農(nóng)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。
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(nèi)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(jīng)開始轉(zhuǎn)化成健康土壤。它現(xiàn)在是黑色的，充滿了土壤有機(jī)物質(zhì)，我們稱這個過程為“再生你的土壤”。
為了給展巴士旅游團(tuán)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(jī)具和免耕播種機(jī)，還挖了一個大土坑來展示健康的土壤結(jié)構(gòu)。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(hù)性自然農(nóng)耕法的其他好處。
Rob很自豪他能夠參與到國家的農(nóng)業(yè)科研中。 大約一年前，Rob的農(nóng)場被邀請參加印第安納州西拉斐特的CTIC“Conservation TechnologyInformation Center”“保護(hù)性耕作技術(shù)信息中心” 的封面作物研究。他的農(nóng)場是7個國家的21個站點(diǎn)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(xiàng)研究包括為普渡大學(xué)提供十年的作物記錄。
農(nóng)場種植的覆蓋作物
十多年來，Rob一直在推廣土壤再生可持續(xù)農(nóng)業(yè)的好處。其實(shí)在美國也并不是所有的農(nóng)場都采用可持續(xù)保護(hù)性耕作模式。當(dāng)他與其他采取傳統(tǒng)耕作模式的農(nóng)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(jié)構(gòu)。
許多生產(chǎn)者沒有意識到存在這個問題，因?yàn)樗麄儚膩頉]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(tài)對他們而言不是一件容易的事！
長期以來他一直認(rèn)為，如果有人缺乏土壤需要發(fā)生的變化的經(jīng)驗(yàn)，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(zhǔn)備。在更多的幫助下我們會看到變化。直到優(yōu)勢變得明顯。在恢復(fù)自然耕地狀態(tài)時，土壤的質(zhì)量變化可以快得令人難以置信。然而，它不是瞬間發(fā)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(nóng)場主的不平凡的故事。人們常說“土地是農(nóng)民的命根子”，Rob對土地的深厚感情，發(fā)自內(nèi)心的熱愛土地，把為子孫留下一片永續(xù)利用的土地作為自己的神圣責(zé)任。這樣的故事發(fā)人深省值得讓更多的人聽到。
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