En 2017, Rodale Institute initié un essai de quatre ans étudier les effets du chanvre industriel sur la santé des sols, la suppression des mauvaises herbes et d'autres utilisations. Le projet vient de terminer sa troisième année. Plus d'informations sur la portée, la méthodologie et les résultats de l'essai après deux ans peuvent être trouvées dans «Essais sur le chanvre industriel: résultats préliminaires», Publié en 2019.
Mises à jour clés
- Le chanvre extrait et accumule les métaux lourds dans ses tissus, ce qui en fait une culture de biorestauration viable.
- Un essai de gestion des éléments nutritifs a été lancé au cours de la troisième année, axé sur la recherche des exigences de fertilité pour le chanvre industriel. Cela a été motivé par les observations de l'année 3.
- Au cours de la troisième année, les rendements du soja et du blé ont augmenté après le chanvre et le sorgho Soudan, tandis que la pression des mauvaises herbes a été réduite.
- La disponibilité de l'azote semble permettre au chanvre de surmonter la concurrence des mauvaises herbes à un espacement plus large des rangs, tandis que les mauvaises herbes semblent supplanter le chanvre à des espacements plus larges lorsque l'azote est limité. Une plus grande disponibilité d'azote augmente le rendement en grains de chanvre à un espacement plus large des rangs.
En savoir plus sur nos essais de chanvre industriel
Objectifs du projet
Les objectifs de ce projet sont les suivants: 1) évaluer les capacités de suppression des mauvaises herbes du chanvre industriel (Cannabis sativa) dans une rotation de cultures céréalières biologiques, 2) réduire le travail du sol dans un système de rotation sans labour basé sur une culture de couverture biologique, 3) évaluer les effets sur la santé du sol de l'inclusion du chanvre dans une rotation de cultures céréalières biologiques et 4) évaluer les pratiques de gestion des nutriments organiques qui améliorent rendement et qualité du chanvre industriel. Ces informations devraient aider les agriculteurs à prendre des décisions lors de l'incorporation du chanvre dans un plan agricole existant.
Résumé du projet
Le chanvre industriel était autrefois considéré comme une culture commerciale majeure pour la Pennsylvanie et les États voisins avant son interdiction au début des années 1940 et devrait donc être adapté au sol et aux conditions climatiques du nord-est des États-Unis. En raison de cette interdiction, peu ou pas de recherche sur le chanvre industriel a été menée au cours des quatre-vingts dernières années aux États-Unis, ce qui a entraîné des lacunes dans les connaissances sur les pratiques agronomiques de base. En général, nous savons que le chanvre pousse rapidement et possède un système racinaire étendu, ce qui en fait un outil potentiel pour la suppression naturelle des mauvaises herbes et l'amélioration de la santé du sol. La gestion des mauvaises herbes est considérée comme un obstacle permanent pour les agriculteurs biologiques existants et un obstacle pour ceux qui envisagent de passer à l'agriculture biologique. Une gestion efficace des mauvaises herbes dans les systèmes biologiques comprend souvent un travail intensif du sol et des cultures répétées qui peuvent dégrader la santé du sol. Pour cette raison, Rodale Institute a examiné le chanvre comme un outil potentiel pour l'agriculture régénérative et la gestion des mauvaises herbes.
Nos résultats préliminaires des deux premières années d'une étude pluriannuelle indiquent que le chanvre peut supprimer les mauvaises herbes ainsi qu'une herbe de sorgho Soudan (Sorgho × drummondii) étouffer la récolte. Ces résultats indiquent également que la variété de chanvre à fibres en rotation peut permettre l'établissement de cultures de couverture hivernales sans labour sans réduire le rendement de la récolte ultérieure de soja (Glycinemax) et le blé (Triticum aestivum) dans la rotation.
Hypothèse du projet
Nous prévoyons que le chanvre supprimera les mauvaises herbes et épuisera les banques de graines de mauvaises herbes, améliorera la santé des sols, réduira le travail du sol et améliorera les revenus des agriculteurs.
Description de la recherche
Une description détaillée de l'essai variétal en cours, de l'essai de suppression des mauvaises herbes et de l'analyse du chanvre industriel se trouve sous Résultats préliminaires.
Essai de variété
Le but de cet essai est d'évaluer les variétés de chanvre les plus adaptées au sol et aux conditions climatiques de l'est de la Pennsylvanie et de déterminer lesquelles seront les plus efficaces à incorporer dans une rotation des cultures pour fournir des avantages à la fois agronomiques et économiques.
Essai de suppression des mauvaises herbes
L'essai de suppression des mauvaises herbes évalue le potentiel du chanvre à agir comme une culture de couverture de haute valeur pour la suppression des mauvaises herbes dans un système de culture de céréales à rotation sans labour biologique et à faciliter l'établissement de cultures de couverture d'hiver sans labour, tout en améliorant la santé du sol et le rendement de cultures suivantes en rotation. Les résultats seront publiés dans des médias de vulgarisation et des revues à comité de lecture pour informer les producteurs, les chercheurs et d'autres groupes d'intérêt sur les meilleures pratiques agricoles de gestion qui incluent le chanvre industriel en rotation.
Essai de gestion des éléments nutritifs
Un déclin apparent de la germination, de l'établissement et du rendement global observé au cours de la deuxième année de l'essai variétal, attribué à une perte probable de fertilité du sol, a incité la mise en place d'un essai de gestion des éléments nutritifs pour déterminer les exigences de fertilité pour la production de chanvre biologique. Trois traitements d'engrais azotés (N) (compost, farine de sang (NPK: 12-0-0) et compost + farine de sang) par deux espacements de rangs différents ont été étudiés. La croissance des plantes, la biomasse végétale, le rendement en grains et les concentrations de nutriments dans les grains de chanvre ont été mesurés.
Avant de planter du chanvre, vesce velue plantée à 30 livres. par acre au début de l'automne de l'année précédente était incorporé au sol sous forme d'engrais vert au printemps. On estime que la vesce velue fournit 100 à 150 livres. de N lorsqu'il est cultivé dans le sol, mais cette quantité de N peut ne pas toujours être disponible en quantités suffisantes pour la culture suivante. L'asynchronie des éléments nutritifs n'est pas rare non plus dans les systèmes organiques qui reposent sur la biologie du sol pour minéraliser les sources de fertilité liées aux résidus de cultures de couverture et à la matière organique. Pour cette raison, des sources supplémentaires de fertilité peuvent être nécessaires pour maximiser le potentiel de rendement du chanvre.
La détermination de l'espacement optimal des plantes est également nécessaire pour maximiser les rendements. Les rendements peuvent être considérés comme la teneur totale en graines ou en fibres ou la concentration totale de composés bioactifs (commercialisables) par unité de terre en fonction de la variété de chanvre cultivée. Par conséquent, cette étude mesurera non seulement les niveaux de minéraux du sol et des tissus, mais mesurera la concentration de composés bioactifs dans les tissus végétaux et l'huile de graines.
Resultats
Essais de suppression de variétés et de mauvaises herbes
Les résultats des essais de suppression des variétés et des mauvaises herbes concordent avec les résultats préliminaires publié en 2019.
Lisez nos résultats préliminaires
Métaux lourds
Les tissus végétaux de chanvre échantillonnés au cours de l'année 3 de l'étude ont bioaccumulé certains métaux lourds étant donné que les résultats des analyses de sol ont montré des niveaux indétectables de métaux lourds, ce qui suggère que le chanvre peut être une culture biorémédiatoire efficaceTableau 1). Nous continuerons à surveiller le mouvement des métaux lourds du sol, aux tissus, vers d'autres produits finis de chanvre pour établir l'efficacité du chanvre en tant que culture biorémédiatrice tout en évitant la perte de matière finale rentable contaminée par des métaux lourds.
Rendements et pression des mauvaises herbes
La courte période de croissance du chanvre élargit la fenêtre pour l'établissement de cultures de couverture d'hiver à la fin de l'été / au début de l'automne, ce qui peut être difficile dans les conditions du nord-est lors de la culture du maïs et du soja en raison d'une récolte tardive. En 2017, suite à la récolte industrielle de chanvre, le seigle céréalier (Secale céréales) a été établi dans des parcelles de recherche en utilisant des pratiques de travail du sol standard ou en semant directement avec un semoir à grains sans labour.
Le seigle a été enroulé et tout le soja sans labour a été planté en un seul passage au printemps 2018. Les résultats préliminaires ont indiqué que la variété de chanvre à fibres «Santhica 27» était aussi efficace pour supprimer les mauvaises herbes que l'herbe de sorgho Soudan par rapport à un ray-grass (Lolium multiflore), et pour certaines mauvaises herbes, plus efficace. Les rendements moyens de soja en 2018 après le chanvre ou le sorgho Soudan étaient nettement plus élevés dans les parcelles où le paillis de seigle roulé était précédemment établi avec le travail du sol, dépassant la moyenne nationale de 2018 de 52 boisseaux par acre (la Figure 1). Cependant, les rendements moyens des graines de soja plantées dans du paillis de seigle sans labour étaient presque égaux à la moyenne nationale, ce qui suggère que le coût économique et environnemental de l'établissement de la culture de couverture avec labour ne peut être justifié ou nécessaire si le chanvre est inclus dans le semis direct en rotation rotation organique.
Le blé d'hiver semé après le soja avait tendance à avoir des rendements plus élevés dans les parcelles dans lesquelles une culture de couverture de seigle a été établie sans travail du sol en 2017 (la Figure 2). Cependant, cette tendance n'a été observée que dans les parcelles qui avaient auparavant du chanvre et du sorgho Soudan. Dans l'ensemble, les rendements moyens en grains de blé ont dépassé la moyenne nationale de 2019 de 62 boisseaux par acre. Des mesures supplémentaires de la fertilité du sol et des cultures permettront de mieux comprendre l'effet que le chanvre peut avoir sur les cultures ultérieures au sein de la rotation des cultures.
Figure 1. Rendements moyens de soja sans labour plantés dans du paillis de seigle de céréales roulé précédemment établi avec ou sans labour après la lutte contre le chanvre, le sorgho Soudan ou le ray-grass annuel. Le rendement du soja planté dans le paillis de seigle de céréales établi avec le travail du sol était plus élevé dans toutes les parcelles qui avaient auparavant du chanvre ou du sorgho. Le contraire a été le cas pour les parcelles témoins. La ligne pointillée illustre le rendement national moyen du blé d'hiver pour 2018 (52 boisseaux / acre).
Si des tendances intéressantes ont été observées dans les travaux préliminaires, il est nécessaire de valider ces résultats en répétant l'étude avec une plus grande réplication pour confirmer les différences statistiques.
Essai de gestion des éléments nutritifs
Au cours de la première année de l'essai de gestion des éléments nutritifs (2018), nous avons eu un traitement de contrôle (aucun amendement de sol / engrais ajouté), un traitement de compost (compost produit sur place, durci un an et appliqué à 15 tonnes / acre), un (100 lb / acre) et un taux élevé (200 lb / acre) de farine de sang (NPK: 12-0-0) avant la plantation. Tous les amendements ont été appliqués immédiatement avant la plantation, incorporés avec une herse Perfecta et emballés avant la plantation.
Les résultats préliminaires ont révélé une relation linéaire positive (r2 = 0.66) entre les taux d'application d'azote et le rendement en grains de chanvre, les parcelles témoins (sans traitement d'engrais) montrant le rendement en grains le plus faible. Comme prévu, le rendement en grains de chanvre augmentait avec l'augmentation du taux d'application d'azote, le taux le plus élevé de farine de sang (200 lb / acre) produisant le plus grand rendement en grain suivi du taux le plus bas de farine de sang (100 lb / acre) et de traitement de compost (la Figure 3).
L'essai comprenait également deux traitements d'espacement des rangées, des rangées de 7.5 po et 15 po. Lorsque la fertilité était limitée (contrôle et compost seulement), l'espacement plus large avait un effet négatif sur le rendement en grains de chanvre, probablement en raison d'une pression plus élevée des mauvaises herbes. Dans les traitements à base de farine de sang où N était moins limitant que les autres traitements, le chanvre semblait avoir mieux concurrencé les mauvaises herbes dans les deux traitements d'espacement des rangs, mais l'espacement plus large avait tendance à mieux fonctionner que l'espacement plus étroit (la Figure 3). Selon Rosenberg et al. (Oregon State University Extension, 2019; Sol, préparation du lit de semences et ensemencement pour le chanvre), un espacement plus large permet aux plantes de se ramifier et de produire une densité de floraison maximale, ce qui peut se traduire par des rendements plus élevés, mais il est nécessaire de déterminer l'espacement optimal entre les rangs. ne peut pas limiter la densité potentielle maximale des plantes et le rendement potentiel maximal.
La relation linéaire de ces données suggère que le rendement maximum en grains n'a peut-être pas été obtenu. Pour cette raison, une exploration plus poussée avec des taux d'application accrus d'azote avec une meilleure gestion des mauvaises herbes devrait être menée. Nous proposons d'inclure un traitement des légumineuses couvre-sol, des taux d'application supplémentaires de farine de sang et de mesurer le potentiel de lixiviation de l'azote à ces taux d'engrais. Nous aimerions également inclure une pratique utilisée par de nombreux agriculteurs où le compost est initialement appliqué et les besoins supplémentaires en fertilité sont complétés par un engrais, comme la farine de sang. De plus, nous calculerons les bilans d'azote en mesurant l'azote total dans les tissus végétaux et les grains, déterminerons l'azote disponible produit par la culture de couverture fixant l'azote, analyserons les échantillons de sol de base, de mi-saison et d'après-saison pour l'azote potentiellement minéralisable, et tester le potentiel N lessivé dans les eaux souterraines à l'aide de lysimètres à ventouse.
Conclusions
- Le chanvre extrait et accumule les métaux lourds dans ses tissus, ce qui en fait une culture de biorestauration viable.
- Les rendements du soya et du blé ont augmenté après le chanvre à fibres, tandis que la pression des mauvaises herbes a été réduite.
- La disponibilité de l'azote permet au chanvre de surpasser les mauvaises herbes et d'augmenter le rendement en grains à un espacement plus large des rangs, tandis que les espèces de mauvaises herbes l'emportent sur le chanvre à des espacements plus larges lorsque l'azote est limité.
Résultats de l'évaluation préliminaire du projet
Depuis le lancement du Rodale Institute Programme de recherche sur le chanvre industriel en 2017, l'intérêt du public pour notre travail augmente rapidement, les visites de la page Web en 2019 enregistrant plus de 9 fois les visites en 2018. En plus d'assister à des conférences et des réunions, Rodale Institute Le personnel consulte régulièrement les agriculteurs du nord-est et de l'ensemble des États-Unis sur la culture du chanvre industriel de manière régénérative afin de déterminer comment le chanvre peut profiter aux agriculteurs tout en atténuant les impacts environnementaux.
Implications
Notre recherche et notre sensibilisation auront un impact positif sur le marché du chanvre en croissance rapide en raison du manque d'informations disponibles pour les agriculteurs sur les meilleures pratiques agronomiques pour produire des produits de chanvre de haute qualité dans le nord-est des États-Unis. Il y a un grand besoin de mieux comprendre les pratiques standard, comme les exigences de fertilité du chanvre pour améliorer le succès des producteurs de chanvre PA.
L'attention et le financement supplémentaires reçus cette année du Dr Bronner et de CV Sciences nous ont permis de transférer les rôles de gestion de projet de chanvre pour inclure un poste de «spécialiste du chanvre» avec 100% de leurs efforts consacrés à la gestion et à la croissance de la recherche sur le chanvre de l'Institut.
Orientation future
- Pour augmenter les revenus des agriculteurs, apprenez-en davantage sur les semences et les variétés à double usage et déterminez si elles peuvent s'intégrer dans une rotation céréalière en tant que culture étouffant les mauvaises herbes ainsi que les variétés de fibres. En outre, étudiez les technologies coût-efficacité pour récolter avec succès des fibres, des semences et des variétés à double usage.
- Étendre la recherche et la culture à différents sols et états pour s'assurer que ces rotations peuvent se traduire dans tout le comté.
- Poursuivre les essais de gestion des nutriments, à la fois dans le chanvre industriel et le chanvre CBD pour mieux comprendre les exigences de fertilité dans les systèmes de gestion biologique régénérative afin d'améliorer le rendement et la qualité et, finalement, d'augmenter les revenus des agriculteurs.
Financement pour Rodale InstituteEssai sur le chanvre industriel et soutien à la recherche fournis par le Dr Bronner's, CV Sciences et Natural Care PA. Remerciements particuliers au ministère de l'Agriculture de l'AP pour le financement de l'essai de gestion des nutriments.
