Under 2014, Jodi DeJong- Hughes förberedde en fältdagsutställning med andra forskare från University of Minnesota (U of M).
"Vi skapade en jord med omväxlande lager av sand och lera genom vilken vi körde en skivripper, ” påminner om jordforskaren U of M Extension.
När skivklipparen ångade genom jorden, något fångade deras blick, liknar en glänsande slant på botten av en pool.
"Vi kunde se jorden röra sig 8 till 10 fot framför skivklipparen, " hon säger. "Jag visste att skivklipparen flyttade jord, men jag trodde inte att det flyttade det så långt."
På ytan, det korta avståndet verkar obetydligt. Än, markrörelsen som styrs av hundratals jordbearbetningsresor år efter år sammanfaller. Erosion genom jordbearbetning får en störande ton i områden med glacierade kuperade landskap.
"Över tid, allvarliga jordförluster beror på att jord flyttas från kullar till lägre mark genom jordbearbetning, säger David Lobb, en markforskare vid University of Manitoba. Jorderosion frammanar ofta visioner av bländande dammstormar eller jord som är fast i tjärliknande raviner. Än, jordförlust som beror på jordbearbetning kan dvärga de för vind- och vattenerosion. En erosionsanalys från 1994 av Lobb och andra forskare i sydvästra Ontario fann att jordbearbetningserosion stod för minst 70 % av den totala jordförlusten.
"Mer jord flyttas av jordbearbetningserosion än av vind- och vattenerosion tillsammans, '' säger Jodi DeJong-Hughes.
En erosionsanalys från 1994 av Lobb och andra forskare i sydvästra Ontario fann att jordbearbetningserosion stod för minst 70 % av den totala jordförlusten.
Smygande eroder
Jordbearbetningserosion uppstod långt innan moldboard-plogen bara var en glimt i John Deeres öga. När människan först brukade med en hacka, jord flyttade.
"Marken drogs alltid nedför, aldrig uppförsbacke, säger Lobb.
Över tid, jordbearbetning – antingen med hacka eller maskin – tar bort matjord, särskilt på sluttande mark. Har du någonsin lagt märke till de gula till vita nyanserna på kullar innan grödor maskerar dem? Detta tyder på en jordbearbetning som har skalat ett förhöjt område ända ner till undergrunden.
Jordbearbetningserosion kan till och med påverka den pannkaka-platta marken i Red River Valley i North Dakota och Minnesota.
"Även på så kallad platt mark, jordbearbetning kommer att fylla ytavlopp på fältet med jord, säger Lobb. "Google Earth eller flygbilder kan visa diagonala åsar på de fält där jord har flyttats av jordbearbetning."
Jordförluster till följd av jordbearbetningserosion kan vara häpnadsväckande. DeJong-Hughes citerar en 2002-2006 USDA-ARS-studie vid Morris, Minnesota, där en moldboard-plog bearbetade mycket eroderbar mark (HEL) sluttar.
År 2003, jordbearbetningserosionsförlusten på 27 ton per acre och år var nästan 5½ gånger så mycket som den naturliga 5 ton per acre per år.
År 2003, jordbearbetningserosionsförlusten på 27 ton per acre och år var nästan 5½ gånger så mycket som den naturliga 5 ton per acre per år. Jordbearbetningserosion kan då utlösa vind- och vattenerosion.
"När jordbearbetning inträffar, vind och regn kan flytta jorden när den lossnar, säger Dave White, som tjänstgjorde som NRCS-chef från 2009 till 2013. Detta påverkar både platt och kuperat land negativt. Det är vad som hände i USDA-ARS-studien.
"När vattnet i ravinområdet (på fältet) flyttade in, erosionen ökade med ytterligare 9 ton per hektar, ” säger DeJong-Hughes. "Så, 36 ton per tunnland jord och år flyttades. I dessa områden, vi fick 45 skäppor-per-acre vete. Bonden brukade i princip underjorden. Fosfor, kalium, och organiskt material i de eroderade områdena minskade också."
3,8 till 5,7 Åren för ekonomisk återbetalning för marklandskapsrestaurering i en Manitoba-studie från 2004 till 2008.
En förmån dök upp. "På låglänta områden, 90 bushels per hektar vete skördades, " hon säger.
Ökad skörd på lägre arealer resulterar inte alltid, fastän. På en typisk sluttning, jordbearbetningserosion kan avsätta matjord på upp till en meters djup, säger Lobb.
"Skörden kan ofta inte dra nytta av det, " han säger. Den kan helt enkelt inte använda så mycket matjord."
Ingen quick fix
Beviljat, Att plöja HEL-jord i dag är som att råna en bank. Bevarande jordbearbetning ses nu som ett universalmedel för allt som plågar marken. Vissa bevarande jordbearbetningsverktyg, fastän, förvärra erosion. Mejselplöjning i höga hastigheter kan flytta mer jord än plöjning av moldboard, säger Lobb.
"Det är som att ta en väghyvel över fältet, " han säger.
No-till fungerar bättre. Förvänta dig bara inte att det ska göra mirakel på höga eroderade områden.
"Bara att stoppa jordbearbetningen kommer inte att förändra situationen, säger Lobb. "Det hindrar bara att det blir värre."
Trots sitt namn, no-till använder viss jordbearbetning för att rensa en fröbana.
Högstörande öppnare, såsom hackor och sopmaskiner och injektionsenheter, nyckelbearbetning som lämnar minst 50 % av markytan utsatt för efterföljande vind- och vattenerosion, säger Lobb.
"Med högstörande sådd, vi skrapar fortfarande bort matjord, säger Lobb. Han noterar att några tidiga kanadensiska no-tillers var förvånade över att högre avkastning inte resulterade i dessa områden.
"Att förbättra avkastningen på eroderade kullar innebär att jorden återuppbyggs, säger Lobb. ”Det fanns ingen biologisk kapacitet i de områdena att bygga upp jorden med mer organiskt material. Matjorden skrapades bort.”
Vad ska man göra?
Jordbrukare måste fortfarande odla med någon form av jordbearbetning, oavsett om det är konventionell jordbearbetning eller den mindre jordbearbetning som uppstår under ingen jordbearbetning.
Fortfarande, upp med hakan. Följande steg kan minimera jordbearbetningserosion. När det gäller verktyg som täckgrödor, bönder kan till och med börja återuppbygga jordbearbetningseroderade områden.
Studera avkastningsmätare och kartor. Avkastningsmonitorer och kartor kan peka ut var jordbearbetningserosion inträffar. "Om du ser samma (lägre) avkastningsmönster år efter år på dessa områden, de kan hjälpa dig att avgöra om jordbearbetningserosion är problemet, säger Lobb.
Sakta ner. Quicksilver plantering och jordbearbetning snabbar snabbt på fältarbete, men de utlöser jordbearbetningserosion. ''Gå upp och ner för kullar i särskilt höga hastigheter, såsom 10 till 15 mph, kommer att förstöra landskap, säger Lobb.
Håll upp farten. "När du ser stora variationer av fälthastigheter, massiva jordförluster kan resultera, säger Lobb. Det är lättare sagt än gjort på böljande mark. Jordbearbetning eller plantering i uppförsbacke saktar ner redskapets hastighet. Under tiden, bearbetning eller plantering i nedförsbacke ökar det. "Du kommer alltid att flytta mer jord nerför, säger Lobb. Till detta görs det faktum att effektmärken för jordbearbetningsredskap ofta utvärderas på plan mark, säger Lobb. I den verkliga världen av böljande mark, betyg går snett, han säger. Teknik hjälper. GPS-verktyg kan hjälpa till att lokalisera olika hastigheter. "Du kan se om du skapar problem när du rör dig upp och ner i fältsänkningar, säger Lobb. Jordbrukare kan använda denna realtidsdata för att bättre hålla en jämn hastighet, han lägger till.
Variera jordbearbetningsdjup. Det är förutsättningen bakom John Deeres TruSet Jordbearbetningsteknologi. TruSet hämtar data från åker- och skördekartor för att skapa en jordbearbetningsrecept som automatiskt justerar jordbearbetningsdjupet. TruSet kan automatiskt justera för mindre intensiv jordbearbetning i sluttningar och djupare jordbearbetning på tyngre jordar och områden med hög resthalt, säger Jarred Karnei, John Deere produktmarknadschef. TruSet passar åtta av Deeres enheter som bearbetar jord via rivning, åkerodling, kompostbehandling, diskning, vertikal jordbearbetning, och näringstillförsel.
Flytta rester, inte jord. Även om no-till inte kan återställa eller fixa ytor som saknar matjord, det kan bevara befintlig matjord. No-till med dubbelskivöppnare i kombination med skräpvispar fungerar bäst, säger Lobb. Var särskilt uppmärksam på radrengöringsinställningarna, säger Steve Berger, en Wellman, Iowa, jordbrukare. "När du kör radstädare, flytta resterna och inte jorden, " han säger. "Mycket erosion uppstår från att radrengörare inte är korrekt inställda."
Bygg upp jorden igen. "När du slutat röra upp jorden genom jordbearbetning, odla täckgrödor för att öka organiskt material, säger Berger. Han började syssla med ingen jordbearbetning och täckodling redan på 1970-talet. "Med ingen jordbearbetning och täckgrödor, Jag har en helt ny miljö under jorden, " han säger. Detta tillvägagångssätt har sporrat hyfer (hårliknande projektioner) av arbuskulära mykorrhizasvampar i jord och rötter för att producera en klibbig substans som kallas glomalin. Höga glomalinkoncentrationer hjälper till att stabilisera markaggregaten och förbättra markstrukturen. Detta hjälper jordar att fungera bättre för att odla grödor, säger Berger.
Ge inte upp
Moder Natur tog århundraden att bygga matjord. Det kommer inte tillbaka över en natt. Att inse att jordbearbetningserosion uppstår är det första steget för att återvinna jord.
"Om du gör saker rätt, jorden kan studsa tillbaka, ” säger DeJong-Hughes.
Återställande av landskap
Kinesiska bönder har historiskt sett hanterat jordbearbetningserosion genom att flytta jord från låga områden till högre med skopbrigad.
Nordamerikanska bönder kan använda samma koncept. "Precis som i Kina, detta innebär att jorden flyttas upp från botten till toppen, säger David Lobb, en markforskare vid University of Manitoba. "Det här gör det bara mekaniskt."
Marklandskapsrestaurering använder vägbyggnadsskrapor för att flytta matjord längst ner på sluttningar till toppslutter och kullar. I många fall, en $5, 000 till $10, 000 skrapa dragen bakom en fälttraktor gör jobbet, säger Lobb.
Går vidare Upp
Ivan och Brian DeJong, två bröder som äger Youngfield Farms Ltd. nära Nestleton i södra Ontario, tipsades först om sjunkande skördar på sidobackar av skördetröskan. Avläsningar indikerade att skörden på sidbackar som eroderats av jordbearbetning var 50 % av den genomsnittliga fältskörden.
Så, med hjälp av en skrapa fasthakad på en traktor, de flyttade 2 till 3 tum matjord längst ner på kullarna till sidobackarna. Avkastningsgenomsnittet på minskade sluttningar zoomades från 60 % av fältgenomsnittet till 90 % av fältgenomsnittet efter fyra år på deras vete, majs, och sojabönor.
"Vi är så övertygade om att det fungerar, vi planerar att använda den här metoden när vi tar upp nya gårdar, ” säger Ivan DeJong.
DeJongs flyttar vanligtvis jord efter veteskörden i början av augusti. "Det är en tid då det normalt är torrare och vi gör mindre (packnings)skador, " han säger.
Risk finns. "Tunga regn kan skölja jorden tillbaka ner för backen, ” säger DeJong. Bröderna minskar denna risk genom att odla en täckskörd av frivilligt vete, jordbearbetningsrädisor, och österrikiska vinterärter.
DeJongs erfarenhet överensstämmer med fynd Lobb och andra markforskare har gjort. En storskalig fältstudie från 2004 till 2006 på böljande fält i sydvästra Manitoba jämförde fyra fält där markåterställning jämfördes med kontrollområden. Jordbearbetningseroderade sidobackar till vilka 4 tum bottenliggande matjord tillsattes hade:
Snabbare uppkomst av grödan.
Större växtpopulationer – 60 % större.
Större avkastning sträcker sig från en ökning med 31 % det första året till 64 % nästa på en primär plats.
På tre sekundära platser, avkastningsökningen varierade från 10 % till 133 % jämfört med kontrollytorna.
Minskad skörd i områden där matjord tas bort är en risk. I Manitoba-studien, fastän, detta inträffade på bara en av tre platser där detta övervakades. Övergripande, fältavkastningsgenomsnittet var högre på renoverade platser än kontrollerade, säger Lobb.
"Det är en av de mest kostnadseffektiva markförvaltningsmetoderna vi har, säger Lobb.
