草原条带:通过将无利可图的农田转变为草原来提高农业产量和授粉昆虫栖息地的案例研究

创建农业生态系统,造福野生动物、研究和农业的未来。bob体育登录

长在麦田里的大草原。
长在麦田里的大草原。照片由K. Stepnitz, MSU KBS拍摄。

建立传粉昆虫栖息地的方法有很多T他的案例研究提供了一个例子农民谁感兴趣建立的栖息地为了帮助传粉者,同时也通过使用被称为草原带的传粉植物来提高农场的生产力这些带子就是它们听起来的样子- - - - - -一条条的草原。草原条可以放置在农田内的各种位置,以各种方式使农民受益。这些好处可能包括通过避免电场中的障碍,如电力线,以及降低通常与电场边缘不规则形状相关的低效率。

背景

BOB体育(msu) w。凯洛格生物站(KBS)与美国农业部(USDA)在许多长期农业研究项目上合作,包括bob体育合法吗bob体育登录长期农业生态系统研究bob体育登录(LTAR)。LTAR项目是美国18个长期研究地点的合作伙伴关系,旨在应对我们种植系统未来可持续性的挑战。bob体育登录特别是在KBS,该团队正在研究如何通过利用草原带等创新理念来促进粮食生产,并在农业中创造积极的环境成果。bob体育合法吗

KBS的工作受到爱荷华州立大学项目的启发,该项目启动了对草原条带的研究bob体育登录基于科学的Rowcrops trail with Prairie strip)项目。KBS团队与爱荷华州条带团队合作创建误跳闸这是KBS在密歇根开展的一个项目,旨在进一步研究如何有效地将草原地带纳入密歇根的农田。bob体育登录

一片盛开的草原
来自2022年MiSTRIPS项目的一片盛开的草原。照片由C.费瑟,密歇根州立大学KBS。

布鲁克·威尔克是农学和科学副主任KBS LTAR节目.在这个职位上,他对农艺进步进行研究,以提高作物系统的bob体育登录效率和可持续性,同时监督为KBS LTAR所做的所有活动。Wilke的他对风景的热爱始于童年时期的一个农场。这种热情加上他对捕鱼和狩猎的热爱,帮助他获得了对景观的欣赏,这是一种混合了农业和非农业栖息地的景观,支持着他感兴趣的野生动物和作物。他目前在KBS的职位正是建立在这个基础上的,这使他有机会通过他的团队的研究来改善农业生态系统。bob体育登录他在密歇根州立大学的角色提供了许多与其他研究人员的合作,包括bob体育登录布鲁诺低音部以进一步完善他正在进行的研究。bob体育登录

目标

KBS LTAR研究项目的目标是比较典型(照常经营bob体育登录)的耕作方式和理想的耕作系统。该项目旨在提高农民的每英亩利润,减少农业的低效率,扩大生态系统服务(例如,减缓气候变化、水质、生物多样性、授粉),并改善从农业生态系统中获得的效益(例如,食物、燃料、纤维和一般人类福祉)。草原条被放置在产量低,对农业有问题的地方,和/或对单个田地来说最容易的地方。

选址

整个选址过程非常彻底,以确保种植的草原条带不会干扰农业活动,也不会被农业设备或未来的除草剂应用破坏。威尔克对潜在的地点进行了广泛的研究,以确bob体育登录定油田中受益最大的区域。首先,在巴索实验室的帮助下,他收集了多年的产量图,为每个领域创建了产量稳定性和利润图。他把目标对准了那些产量低、可能没有经济意义的种植区域,他标出了那些没有意义的高产区域,把它们变成草原。

威尔克还寻找了具有独特物理土地特征的地区,这些地区难以耕种或面临侵蚀风险,包括田地内的水道。电力线区域也被考虑在内,因为对农田来说,电力线穿过田地是很常见的。这些区域通常要求农民以奇怪的模式驾驶,经常折返路径,导致重叠和浪费燃料、时间和资源。

当草原条形植物种植在低产地区时,以及当它们用于提高全宽车道的覆盖效率,消除回溯和重叠时,它们可以很好地发挥作用。重要的是,选定的地点被转换为草原而不是森林,因为促进更多的树木侵入田野,可能会导致更多的无利可图的土地,因为树木与作物竞争。

一个绿色的草原带的田野的鸟瞰图
田野的鸟瞰图,中间是一片绿色的大草原,沿着边缘,在田野的角落有一个长方形的块(左上)。bob体育登录其他项目的研究地块可以在邻近的场地看到。摄影:Ruben Ulbrich, Basso实验室。

根据威尔克的建议,负责KBS LTAR决策的指导委员会决定在每个场地内安装至少两条30英尺宽的草原带:一条在中间,一条在边缘。在以前利润为负、恢复产量希望渺茫的地区,还增加了长方形的草原。每条条带都放置在距离田地边缘一段距离的地方,这样农场设备就可以进行全宽通道,以防止作物行重叠。

根据历史上的低产量和接近林木线,很容易选择田地边缘的草原条带。在田野中间放置草原条带对这个项目有很强的研究意义,希望了解草原条带在增强生物多样性、控制侵蚀和防止径流方面发挥的作用。bob体育登录在非研究区域中间的草原条带可以在输电线下使用,在产量低和/或不可预测的地区使bob体育登录用,并作为减缓斜坡上水和沉积物流动的手段。总的结果是在10个不同的地区有25个独特的草原地区。

田野的鸟瞰图,田野中间有一片大草原
田野的鸟瞰图,在田野中间有一片大草原,中间有额外的矩形块。摄影:Ruben Ulbrich, Basso实验室。

工厂选择

为了在KBS项目中保持植物物种的一致性,Wilke选择了以前在另一个长期研究项目(KBS LTER)中使用的植物混合物。bob体育登录他使用了每英亩4磅的混合物,由4种草和18种forbs组成,这些都是从当地的生产商那里采购的,本地连接.这种混合物被选为重forbs混合排除草将主导forbs。重要的是,这种混合物包括在整个生长季节开花的开花物种。为了避免牧草之间的竞争,没有在混合中加入柳枝稷。

由于种植面积达20英亩,威尔克只使用种子,而不是栓子,以最大限度地降低成本和劳动力。移植会给这个项目增加很多额外的工作,使播种变得更容易。威尔克选择在种子混合物中添加一种覆盖作物,即一年生黑麦草(每英亩5磅)和燕麦(每英亩20磅)的组合,以减少径流和杂草压力,并增加播种机中的流量。

三年级时在农田中间的一片大草原
作为KBS长期生态恢复(LTER)计划的一部分,第三年在农田中间的草原地带。照片由N. Haddad, MSU KBS拍摄。

现场准备

所选地点的土壤为砂质壤土,这对先前种植的行作物非常有利。在草原种植前一年,这些地方已经种植了玉米,因此入侵植物几乎不受关注,但会留下大量的玉米残渣。对于将重新种植行列作物的地区,威尔克计划在施用草甘膦或草甘膦除草剂后进行免耕种子。在种植前,草原上没有使用除草剂,因为耕作可以控制杂草的生长。取而代之的是在4月份将大草原狭长地带切碎,以吸收玉米残渣并改善苗床条件。在5月种植前,先进行浅土壤整理和栽培包装。如果这些土地之前种植了大豆或小麦作物,那么残留物就会明显减少,威尔克可能会使用免耕的方法来建立草原地带。

阀瓣
为了吸收玉米残渣和改善苗床条件,使用了圆盘和栽培封隔器。照片由Fahimeh Baziari, MSU KBS拍摄。

种植

威尔克最初调查了合同种植,这将导致使用与KBS拥有的设备不同的设备,并导致安排限制以适应承包商。最终,他决定自己种植。这样,他就可以使用KBS的设备按照自己的时间表种植,并确保在规划过程中使用的GPS技术符合草原条带的特定尺寸。

5月下旬,威尔基使用15英尺宽的约翰迪尔1590免耕谷物钻机种植草原混合作物。为了让混合种子在不进行分选或在料斗中桥接的情况下流过钻头,他使用了一年生黑麦草(每英亩5磅)和燕麦(每英亩20磅)与本地种子(每英亩4磅)混合的混合物。随着时间的推移,一些蓬松的本地种子积累在钻头的种杯区域,形成了一个压缩区域,减少了种子的流动。在这个拥挤的地区,让钻头在里面储存种子一个周末,并在接下来的一周恢复种植后,情况似乎更糟了。

总的来说,尽管有一些微小的个别行堵塞问题,播种速度相对于校准的预期速度略有下降,但混合种植情况良好。为了弥补稍微低的播种率,威尔克和他的团队在12月回到草原地带,播下了剩余的草原种子,预计这些种子将在第二年发芽。

谷物播种机
播种机用来播撒草原杂种。照片由布鲁克威尔克,密歇根州立大学KBS

长期维护

所有种植在这些条带上的本地种子都是多年生植物,所以只种植一次。在随后的几年里,这些林带将仅用于管理杂草、木本植物和入侵物种,使用割草和焚烧相结合的方法。

与草原种子一起使用黑麦草和燕麦的护理作物减少了第一年的杂草压力和侵蚀。在5月下旬种植后,这些场地被修剪到大约8英寸高,一次在7月,一次在9月/ 10月。威尔克计划在第二年和第三年至少割一次草,要么在年底,要么在早春。只有在需要减少杂草种子产量时,才会进行夏季刈割。他还将继续管理林带边缘的树枝,这些树枝在暴风雨后会掉到地里,而那些树枝长得太低,无法阻止拖拉机从树冠下驶过。未来将考虑焚烧,但这在很大程度上取决于邻近的作物。

深秋刈草后的草原
深秋刈草后的一条狭长的草原。注意草原边上的白色柱子。这些灵活的杆子将草原地带的一角指示给农民。照片由布鲁克威尔克,密歇根州立大学KBS。

KBS团队在未来几年也有许多从传粉带中受益的选择。牛有可能在田里吃草,也包括在大草原上吃草。这些地点的生物质可能会在某个时候收获,用于生物能源的目的,但这些计划仍未确定,因为KBS LTAR仍处于该项目的相对早期阶段。

反射

在草原条带的规划和设计方面进行了大量工作,因为有足够的研究机会至关重要,而且确保设计合理,使农民能够有效地在田地中导航也很重要。bob体育登录威尔克强调了在种植之前了解场地以前的用途的重要性。虽然最终取得了成功,但在玉米作物种植后立即种植草原导致了克服残留的斗争,并留下了潜在的除草剂遗留问题。然而,了解了历史,威尔克能够更好地理解未来对这些漫画的期待。

盛开的鲜花
草原上最早出现的花之一(Rudbeckia hirta)。照片由布鲁克威尔克,密歇根州立大学KBS。

尽管在这个过程中遇到了一些挫折,但总的来说,经历是积极的,并提供了巨大的教学和研究机会。bob体育登录威尔克和KBS的团队将能够研究有多少不同的草原场地因素影响几种植物物种的建立和相对成功。田野边缘实验将具体得出林木线对草原建设的影响,以及是否会影响沿边缘的牲畜对作物的损害。

草原地带
在第四年,KBS的LTER节目中出现了一片盛开的草原。照片由E. Schultheis拍摄,MSU KBS。

尽管这些特殊的地点仍处于建立的早期,但该团队在该研究站使用相同种子混合物的其他地块上取得了巨大成功。bob体育登录第一年杂草丛生,但第二年有明显的本地植物迹象。直到第三和第四年,KBS的研究人员终于看到了具有植物多样性的本地植物的强大建立。bob体育登录

总结

这项研究有很多机会可以扩展并融入今天的农业领域。bob体育登录即使是小块的大草原变成农田,传粉者也会得到很大帮助,农民的效率也会提高。

蜜蜂和益虫组成了世界上最勤劳的劳动力。密歇根州有超过450种蜜蜂,创造了一个多样化的栖息地,帮助它们茁壮成长,并将对我们的州产生深远的影响。

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鸣谢

谢谢密歇根农业和农村发展部bob体育合法吗为了获得资金美国环境保护署密歇根州BOB体育立大学实施密歇根州管理传粉者保护计划的策略。

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