Växtföljd är en odlingsteknik som går så långt tillbaka som Romarriket eller antikens Grekland. Även om forntida bönder inte helt förstod vetenskapen bakom växtföljden, de observerade att odling av samma gröda på samma tomt under flera år utarmar jorden på näringsämnen och minskar skörden.
För att ta itu med problemet, romarna kom på ett enkelt system som heter "mat, utfodra, träda." Under denna praktik, bönderna delade jorden i tre sektioner. I ett avsnitt, mat grödor som vete planterades; i nästa avsnitt, boskap utfodra som havre odlades, och den sista delen var kvar träda att återhämta sig. Varje växtsäsong, sektioner roterades för att säkerställa den högsta markproduktiviteten på lång sikt [1].
När bönderna väl tillämpade detta system, jordkvaliteten förbättrades och förluster av grödor på grund av skadedjur eller sjukdomar minskade. Enkelt och effektivt.
För att förstå varför en så enkel praxis gör skillnad, vi måste först titta på de grundläggande principerna för växtföljd.
Principerna för växtföljd
Växtföljd bygger på att odla en rad olika typer av grödor i samma område under säsonger i följd. Den planerade rotationen kan variera från en växtsäsong till några år eller till och med längre perioder. Jordbrukare följer vanligtvis inte en specifik växtföljdsplan. De väljer att växla grödor baserat på deras individuella behov, möjligheterna, miljöförhållanden och budget.
Till exempel, En jordbrukare kan följa ett sjuårigt växelsystem enligt följande:
- Första året:Majs
- Andra året:Havre
- Tredje till femte året:Alfalfa eller klöver
- Sjätte till sjunde året:Träda eller använd som bete för boskap
En annan bonde kanske väljer ett enklare system:
- Första året:Morötter
- Andra året:Vete
- Tredje till sjunde året:Bluegrass
Även om dessa två planer skiljer sig åt, båda håller sig till den allmänna regeln om växtföljd. Grundprincipen är att plantera baljväxter (t.ex. baljväxter, blålusern, bluegrass, klöver) efter spannmålsodlingarna (t.ex. vete, havre, majs, ris), och lämna sedan landet ostört i minst en säsong.
Efter denna rotationssekvens hjälper till att förhindra tre huvudproblem vi ser när man planterar bara en gröda år efter år. Dessa problem är:
- Förlust av markens bördighet: Om samma gröda odlas kontinuerligt, växten dränerar alltid samma näringsämnen från jorden. Detta leder så småningom till utarmning av näringsämnen och markinfertilitet.
- Skadedjursangrepp: Många skadedjur är specialiserade på en viss sorts grödor. När vi planterar deras val av gröda upprepade gånger, vi ger dem gynnsamma förutsättningar att sträva efter.
- Erosion: Upprepad plantering av samma gröda gör jordar mer mottagliga för erosion. Varje gröda har en specifik form av rotsystemet, vattenkrav, avstånd mellan växter och baldakin. När man endast odlar en sorts gröda under långa tidsperioder, mark kommer att börja erodera på platser där växter lämnar den obetäckt och försvagad.
Bruket med växtföljd är, därför, en av de mest effektiva jordbrukskontrollstrategierna, eftersom det kommer med många fördelar som är mycket viktiga för att minska användningen av kemikalier på gårdar och stödja markens bördighet på lång sikt.
Topp 10 fördelar med växtföljd inom jordbruket
#1 Bättre kvävehantering
Kväve är ett av de avgörande näringsämnena för växtutveckling. Det är en oumbärlig del av DNA , byggstenen för proteiner , och även klorofyll .
Även om atmosfären innehåller 78 procent kväve, växter är inte kapabla att använda den atmosfäriska formen. De behöver en "fixerad" typ av kväve från jorden antingen i form av ammoniak, nitrat eller nitrit.
Ett sätt som kväve dras in i marken är genom aktiviteten av symbiotiska bakterier ( Rhizobium spp. ) lever på rötterna av baljväxter, som sojabönor, ärtor, linser eller andra tidigare nämnda exempel.
När en bonde planterar baljväxter, baljväxter tillsammans med dessa kvävefixerande bakterier berikar jordar med den "fixerade" typen av kväve .
Till exempel:Sojabönor kan fixera upp till 200 kg kväve per hektar på ett år. Även om en del av detta kväve används av växten själv för att producera proteinrika bönor, resten av kvävet finns kvar i jorden [3].
Detta säkerställer att följande spannmålsgröda eller gräsarter som odlas på samma mark kommer att ha en tillräcklig mängd av detta viktiga näringsämne för en sund tillväxt. Så, plantering av baljväxter resulterar i kväveberikade jordar och högre avkastning av efterföljande rotationsgrödor.
#2 Minskad mark- och vattenförorening
Med intensifieringen av jordbrukssystemet, vi har lärt oss hur man på konstgjord väg kan öka kvävehalten i jorden med hjälp av konstgödsel. Men förändringen av det naturliga kvävekretsloppet i kombination med överdriven och ineffektiv användning av gödningsmedel har lett till att för mycket av detta näringsämne släpps ut i miljön, störa balansen i ekosystemen (särskilt akvatiska ekosystem).
Vissa studier uppskattar att cirka 80 procent av det kväve som används som jordbruksgödsel hamnar fritt i miljön, förorenande vattenresurser.
Den allvarligaste effekten av kväveföroreningar är eutrofiering av vattendrag, vilket är farligt för vår dricksvattenförsörjning och ger allvarliga hälsoproblem. Till exempel, ett nitratrikt vatten begränsar syretransporten i blodomloppet hos spädbarn och orsakar ett allvarligt tillstånd som kallas Blue Baby Syndrome.
Om du tror att detta problem inte påverkar dig direkt, Tänk två gånger. 2010, U.S. Geological Survey fann att 64 procent av grunda brunnar i jordbruksområden i USA hade över normala nivåer av nitrat [4]. Kväveföroreningen är mer utbredd än väntat.
Till skillnad från intensivt gödseljordbruk, växtföljdssystem fungerar genom att naturligt fylla på kvävenivåerna i marken genom att växla baljväxter med andra grödor.
Enligt forskning, kväve fixerat av baljväxter förblir till och med längre i jorden än den syntetiskt tillhandahållna formen [5]. Rotationsgrödor läcker inte ut kväve i miljön. Istället, näringen förblir lagrad i jorden för växtens upptag.
Övningen av växtföljd minskar behovet av spridning av gödningsmedel och minimerar risken för mark- och vattenföroreningar.
Diversifiering av växtföljder är en win-win-win-lösning för jordbrukarnas vinster, den långsiktiga hälsan hos deras jord, och rent vatten för samhällen.
— Kranti Mulik
#3 Förbättrad jordstruktur
Markstrukturen är en viktig faktor för en sund växttillväxt. Det påverkar hur mycket utrymme rötter har att expandera genom jorden och hur lätt vatten, luft och näringsämnen når dem.
Om markstrukturen är dålig, växter kommer inte att utveckla ett hälsosamt rotsystem och kommer inte att växa bra. Detta utlöser en rad negativa konsekvenser för jordbrukare, eftersom de inte bara kommer att förlora skörd, men deras jordbruksmarker blir mycket mer sårbara för erosion och ytavrinning, läcker bort näringsämnen och minskar fertiliteten ytterligare.
När man roterar grödor på samma mark, markstrukturen förbättras eftersom vi växlar mellan djupa och grunda rotade växter. Till exempel, havre har ett stort och djuptgående rotsystem, medan rödklöver har små och grunda rötter [6]. Genom att sedan plantera dessa växter, deras olika rotsystem ökar markstrukturen genom att:
- Ökar jordens porositet
- Stabiliserande jordpartikelaggregat
- Förbättra växtnäringshanteringen – t.ex. havre når näring från de djupare jordlagren, medan klöver drar näring från det övre lagret.
- Öka vattenretention i jordar
- Tillhandahålla livsmiljö för mer mångsidiga markorganismer
- Tillför högre halt av organiskt material
En ytterligare fördel med växelbrukssystem är att lantbrukare avsiktligt kan välja den växelföljd som förbättrar markstrukturen vid behov. Till exempel:en baljväxt, lupin, har ett djupt rotsystem som gör att plantan kan växa bra i utmattade jordar. Och vad mer, lupin fyller också på kvävenivåerna i jordar, förbereda dem igen för näringskrävande spannmålsgrödor [7].
#4 Vattenbesparing
I kombination med förbättrad markstruktur, växtföljd förbättrar jordens vattenhållande förmåga. Jordar med bra struktur tillåter snabb och grundlig absorption av vatten. En del av detta vatten tas lätt av grödor, medan det extra vattnet hålls kvar djupare i porerna för att dras av växter under en torrare säsong.
I den här situationen, växelbruk hjälper till att spara vatten på gårdar, eftersom behovet av bevattning minskar.
Några ytterligare fördelar med bättre vattenhållningskapacitet är:
- Minskning av avrinning och förlust av näringsämnen från jordar
- Lägre risk för översvämning eftersom jordar fungerar som en svamp
- Förebyggande av erosion
- Påfyllning av grundvattenreservoar
- Strävande grödor
#5 Förebyggande av jorderosion
Markerosion har blivit ett utbrett problem runt om i världen idag. Omfattande erosion orsakar många problem i modernt jordbruk, inklusive förlust av matjord, skadligt avrinning från jordbruket, och en ökad risk för översvämningar och jordskred på grund av begränsad kapacitet hos marken att hålla kvar vatten.
Medan jorderosion orsakar en förödelse på intensivt odlade jordbruksmarker, rotationsplantering hjälper till att förhindra alla dessa negativa effekter. Enligt en 13-årig undersökning av ett växtföljdssystem i Iowa, växtföljd minskar erosion med nästan 90 procent jämfört med traditionell majs- och sojaodling.
Bland anledningarna till att växtföljd minskar erosion är:
- Minskad markstörning: Längre perioder med minskad störning av marken. När marken lämnas i träda, jorden bearbetas inte alls. Detta är raka motsatsen till intensiv monokultur växtodling, där marken ofta bearbetas varje år.
- Täckgrödor: Täckgrödor planteras på marken under större delen av omloppscykeln. Växter håller jorden på plats och minimerar dess direkta exponering för regn och vind - de viktigaste faktorerna som orsakar erosion.
- Olika rotsystem: Kombination av grödor med olika längder och former av rotsystem säkerställer att jordpartiklarna håller ihop bättre.
- Mellanrum: Varje gröda har olika utrymmesbehov. Vissa grödor växer när rader har större utrymmen emellan; andra grödor kräver mindre eller inga rader alls. Perioden för att lämna vissa delar av jorden direkt exponerade är kortare vid plantering av växtföljd, eftersom den efterföljande grödan med största sannolikhet kommer att behöva kortare mellanrum eller inget alls.
- Friska jordar: Förbättrad markstruktur och vattenhållande förmåga förhindrar skador som orsakas av kraftiga regn eller översvämningar – de vanligaste orsakerna till erosion.
#6 Lättare skadedjur, ogräsbekämpning och motståndskraft mot sjukdomar
En av de främsta anledningarna till att forntida civilisationer tillämpade växtföljd var att förhindra spridning av skadedjur, ogräs och sjukdomar. Med införandet av kemikalier i jordbruket, behovet av att rotera grödor försvann. Dock, den utbredda användningen av dessa kemikalier har lett till några allvarliga fall av förgiftning, förorening av miljön och till och med den ökade motståndskraften hos skadedjur mot de aktiva ämnena.
Lyckligtvis, bara ett enkelt steg som t.ex växling av grödor kan förhindra ett utbrott av skadedjur eller sjukdomar . Denna metod är effektiv eftersom många skadliga insekter och bakterier övervintrar i marken. Om vi odlar samma gröda på samma plats varje växtsäsong, vi skapar perfekta förutsättningar för deras kolonier att sprida sig mer varje år.
Många skadedjur eller sjukdomar föredrar bara en viss värd. Genom att flytta grödorna och diversifiera beskärningssekvensen, vi tar bort deras föredragna värd och orsakar störningar i den årliga livscykeln för dessa skadedjur eller sjukdomar.
Till exempel, risstamborren livnär sig mest på ris. Om vi inte roterar ris med andra grödor som tillhör en annan familj, problemet fortsätter eftersom mat alltid är tillgänglig för skadedjuret. Dock, om vi planterar baljväxter som nästa gröda, skadeinsekten kommer sannolikt att dö på grund av frånvaro av mat.
Integrerad skadedjursbekämpning
Food and Agriculture Organisation (FAO) erkänner växtföljd som en av metoderna för Integrated Pest Management (IPM) – en ekologiskt vänlig metod för växtodling som syftar till att minska användningen av kemiska bekämpningsmedel och herbicider inom jordbruket.
Växtföljd är en av de rekommenderade IPM-strategierna för att förebygga och undertrycka skadliga organismer.
#7 Begränsning av klimatförändringar
Växtföljd hjälper till att mildra klimatförändringarna på två viktiga sätt:
- Minskning av utsläpp av växthusgaser;
- Ökad förmåga hos marken att lagra kol.
Intensivt jordbruk har blivit en av de viktigaste utsläpparna av en potent växthusgas som kallas dikväveoxid. Den globala uppvärmningspotentialen för denna gas är 300 gånger större än koldioxid. Sedan vår överdrivna användning av kvävegödselmedel i jordbruket, dess utsläpp har ökat med nästan 50 procent [8].
Genom att implementera växtföljd, användningen av kvävegödsel kan minskas med upp till 100 kg per hektar varje år [9]. Detta i sin tur avsevärt sänker utsläppen av dikväveoxid och hjälper till att förhindra ytterligare förändringar i växthusgaskoncentrationer som härrör från våra aktiviteter.
Jord har en stor kapacitet att fånga och lagra atmosfäriskt kol. Genom att förbättra markstrukturen, lämnar jordar ostörda och tränar täckskörd, växtföljdsodling ökar jordens förmåga att lagra mer kol, och därför, hjälper till att kompensera för koldioxidutsläpp i samband med jordbruksproduktion.
En studie som visar den stora förmågan hos växtföljd för att mildra klimatförändringar jämfört med en monokultur vete grödor med en rotationsbeskärning av linser och vete . Här är vad forskarna fick reda på:
- Båda systemen producerade nästan samma mängd vete – cirka 1, 800 kilo per hektar.
- Växtföljdsfält använde nästan 30 procent mindre gödselmedel.
- Lustgasutsläppen var 16 procent lägre vid omloppsgrödan.
- Koldioxidavtrycket var 150 procent lägre vid rotationssystemet [10].
Dessa resultat visar tydligt överlag de positiva effekterna av rotationsodling jämfört med standardiserad veteplantering.
#8 Produktion av täckgrödor av gröngödsel
Gröngödsel är snabbväxande grödor som sås för att täcka bar jord, tillsätt organiskt material och berika jordar med mineraler. De används ofta i grönsaksträdgårdar eller som vintergrödor eftersom deras lövverk kväver tidigt växande vårogräs och deras rötter håller jorden på plats under hårda vintrar. Dessa grödor bearbetas normalt i jorden innan de når mognad. När man grävde ner sig i marken medan den fortfarande är grön, de återför de flesta näringsämnen till jorden och förbättrar markens struktur.
Vanligt använda gröngödslingsgrödor är rödklöver, blålusern, rågräs, ärtor, linser, vicker, hö eller betesgräs. De flesta bönder väljer sina gröngödslingsgrödor baserat på några av deras funktioner, Till exempel:
- Markskydd mot erosion
- Bevarande av näringsämnen
- Skadedjur och sjukdoms livscykelavbrott
- Kvävefixering
- Ogräsdämpning
- Biomassaförsörjning [11]
Odlingen av gröngödseltäckgrödor är en effektiv strategi för att återuppliva jordens bördighet på en gård. Växtföljdsodling drar nytta av denna metod genom att uppnå stabiliserad långsiktig produktivitet på jordbruksmark.
#9 Högre skörd
Listan över positiva effekter av växtföljd skulle inte vara komplett utan att nämna ökade skördar. Alla tidigare fördelar tillsammans skapar en perfekt miljö för att odla friska och rikliga grödor.
Flera studier har bekräftat att växtföljd som en hållbar odlingsmetod ökar skörden. Till exempel, en studie utförd av Washington State University undersökte förändringen av majsskörd i ett växtföljdssystem i Malawi. Jämfört med majsodling utan bearbetning, växtföljd gav 11 till 58 procent mer .
En liknande studie från andra utvecklingsländer bekräftar att skördar av majs, potatis och bönor nästan fördubblades på hållbart förvaltade marker [12]. Sådana positiva resultat inträffar mest sannolikt på grund av ogräs- och skadedjursbekämpning, underhåll av friska jordar och smartare användning av näringsämnen i växtföljden.
#10 Skapar en hälsosammare miljö för livet
Mer än 200, 000 människor dör varje år på grund av bekämpningsmedelsförgiftning och minst två miljoner fall av bekämpningsmedelsrelaterade hälsoproblem rapporteras årligen [13].
Över två miljarder kilo bekämpningsmedel appliceras varje år på grödor över hela världen, även om, endast 0,1 procent av denna mängd når de riktade skadedjuren. De återstående 99,9 procenten släpps vårdslöst ut i miljön, där den tyst härjar ekosystemen och vår hälsa [14].
Växtföljd är ett mycket effektivt sätt att odla en tillräcklig mängd mat till lägsta miljökostnad.
Metoden i sig minskar avsevärt behovet av att applicera många aggressiva jordbrukskemikalier, inklusive bekämpningsmedel och herbicider.
Forskare har gjort en serie tester med en skadegörare som kallas rotmask. Denna skadegörare orsakar ofta problem på kontinuerligt odlade majsfält. I deras testplot, över 60 procent av fältet måste behandlas med en insekticid för att ta itu med rotmaskangreppet. Dock, de fick reda på att när majs varvas med andra grödor, endast 8 till 26 procent behövde sprayas med insekticidet [15].
Samma resultat bekräftades med bomull. Kontinuerligt odlad bomull var tvungen att få 50 procent mer bekämpningsmedel än bomull från ett växtföljdssystem [15].
Baserat på dessa resultat, det är tydligt att växtföljd kan hjälpa till att ta itu med den utbredda kemiska kontamineringen av miljön vi lever i. Praxis är att därför, fördelaktigt för vår hälsa och kan vara ett av sätten att upprätthålla vår livsmedelssäkerhet samtidigt som jordbrukets negativa effekter på ekosystemen minimeras. Detta belyser bara vikten av växtföljd för att skapa en hållbar framtid.
