De landbouw degradeert elk jaar meer dan 24 miljoen hectare vruchtbare grond, bezorgdheid geuit over het voldoen aan de stijgende wereldwijde vraag naar voedsel. Maar een eenvoudige landbouwpraktijk geboren uit de Dust Bowl uit de jaren 30 zou een oplossing kunnen bieden, volgens nieuw Stanford-onderzoek. De studie, gepubliceerd op 6 december in Brieven voor milieuonderzoek , toont aan dat boeren uit het Midwesten die de mate waarin ze de grond omverwierpen, verminderden - bekend als grondbewerking - de oogst van maïs en sojabonen verhoogden, terwijl ze ook gezondere bodems koesterden en de productiekosten verlaagden.

"Gereduceerde grondbewerking is een win-winsituatie voor de landbouw in de Corn Belt, " zei hoofdauteur Jillian Deines van de studie, een postdoctoraal onderzoeker bij Stanford's Center on Food Security and the Environment. "Bezorgdheid dat het de gewasopbrengsten kan schaden, heeft sommige boeren ervan weerhouden om van werkwijze te veranderen. maar we ontdekten dat dit doorgaans leidt tot hogere opbrengsten."

De VS - de grootste producent van maïs en sojabonen ter wereld - verbouwt een meerderheid van deze twee gewassen in het Midwesten. Boeren plukten het afgelopen groeiseizoen ongeveer 367 miljoen ton maïs en 108 miljoen ton sojabonen van Amerikaanse bodem. het verstrekken van sleutelvoedsel, olie, grondstof, ethanol en exportwaarde.

Landbouw vanuit de ruimte volgen

Boeren bewerken over het algemeen de grond voordat ze maïs of sojabonen planten - een praktijk waarvan bekend is dat het onkruid bestrijdt, mix voedingsstoffen, samengeperst vuil afbreken en uiteindelijk de voedselproductie op korte termijn verhogen. Echter, na verloop van tijd degradeert deze methode de bodem. Uit een rapport uit 2015 van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties blijkt dat de wereld in de afgelopen 40 jaar een derde van het voedselproducerende land heeft verloren aan verarmde bodem. De teloorgang van ooit vruchtbare grond vormt een serieuze uitdaging voor de voedselproductie, vooral met toenemende druk op de landbouw om een ​​groeiende wereldbevolking te voeden.

In tegenstelling tot, verminderde grondbewerking - ook bekend als conserverende grondbewerking - bevordert een gezonder bodembeheer, vermindert erosie en afvoer en verbetert de waterretentie en -afvoer. Het houdt in dat de oogstresten van het voorgaande jaar (zoals maïsstengels) op de grond blijven bij het planten van het volgende gewas, met weinig of geen mechanische grondbewerking. De praktijk wordt wereldwijd gebruikt op meer dan 370 miljoen acres, voornamelijk in Zuid-Amerika, Oceanië en Noord-Amerika. Echter, veel boeren vrezen dat de methode de opbrengsten en winst kan verminderen. Eerdere studies naar opbrengsteffecten waren beperkt tot lokale experimenten, vaak op onderzoeksstations, die de praktijken op productieschaal niet volledig weerspiegelen.

Het Stanford-team wendde zich tot machine learning en satellietdatasets om deze kenniskloof te dichten. Eerst, ze identificeerden gebieden met verminderde en conventionele grondbewerking op basis van eerder gepubliceerde gegevens die de jaarlijkse Amerikaanse praktijken voor 2005 tot 2016 schetsen. Met behulp van op satellieten gebaseerde modellen voor gewasopbrengst - die rekening houden met variabelen zoals klimaat en de levenscyclus van gewassen - beoordeelden ze ook de maïs- en sojabonenopbrengsten gedurende deze periode. Om de impact van verminderde grondbewerking op gewasopbrengsten te kwantificeren, de onderzoekers trainden een computermodel om veranderingen in opbrengsten te vergelijken op basis van grondbewerkingspraktijken. Ze registreerden ook elementen zoals bodemtype en weer om te helpen bepalen welke omstandigheden een grotere invloed hadden op de oogsten.

Verbeterde opbrengsten

De onderzoekers berekenden dat de maïsopbrengst met gemiddeld 3,3 procent verbeterde en sojabonen met 0,74 procent in velden die werden beheerd met langdurige grondbewerkingspraktijken in de negen bemonsterde staten. Opbrengsten van de extra tonnage staan ​​voor beide gewassen in de top 15 wereldwijd. voor maïs, dit komt neer op ongeveer 11 miljoen extra metrische tonnen die overeenkomen met de landoutput van 2018 in Zuid-Afrika, Indonesië, Rusland of Nigeria. Voor sojabonen, de toegevoegde 800, 000 metrische ton ligt tussen de totalen van Indonesië en Zuid-Afrika in.

Sommige gebieden kenden een stijging van 8,1 procent voor maïs en 5,8 procent voor sojabonen. Op andere gebieden, negatieve opbrengsten van 1,3 procent voor maïs en 4,7 voor sojabonen kwamen voor. Water in de bodem en seizoenstemperaturen waren de meest invloedrijke factoren in opbrengstverschillen, vooral in droger, warmere streken. Natte omstandigheden werden ook gunstig bevonden voor gewassen, behalve tijdens het vroege seizoen, waar met water gevulde bodems profiteren van conventionele grondbewerking die op zijn beurt droogt en belucht.

"Door uit te zoeken wanneer en waar minder grondbewerking het beste werkt, kunnen de voordelen van de technologie worden gemaximaliseerd en kunnen boeren naar de toekomst worden geleid. " zei hoofdauteur David Lobell, een professor in Aardsysteemwetenschap in de School of Earth, Energy &Environmental Sciences en de Gloria en Richard Kushel directeur van het Center on Food Security and the Environment.

Het kost tijd om de voordelen van minder grondbewerking in te zien, omdat het het beste werkt bij continue implementatie. Volgens de berekeningen van de onderzoekers maïsboeren zullen de eerste 11 jaar niet de volledige voordelen zien, en sojabonen doen er twee keer zo lang over om volledige opbrengsten te realiseren. Echter, de aanpak resulteert ook in lagere kosten door verminderde behoefte aan arbeid, brandstof en landbouwapparatuur, terwijl ook vruchtbare gronden in stand worden gehouden voor continue voedselproductie. De studie laat een kleine positieve winst zien, zelfs tijdens het eerste jaar van implementatie, met hogere winsten die in de loop van de tijd toenemen naarmate de bodemgezondheid verbetert. Volgens een rapport van de landbouwtellingen uit 2017, boeren lijken aan boord te gaan met de langetermijninvestering en bijna 35 procent van het akkerland in de VS wordt nu beheerd met minder grondbewerking.

"Een van de grote uitdagingen in de landbouw is vandaag de dag de beste oogstopbrengsten behalen zonder toekomstige productie in gevaar te brengen. Dit onderzoek toont aan dat verminderde grondbewerking een oplossing kan zijn voor de gewasproductiviteit op de lange termijn. ' zei Deine.