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Fruchtfolge ist eine landwirtschaftliche Technik, die bis in das Römische Reich oder das antike Griechenland zurückreicht. Obwohl alte Bauern die Wissenschaft hinter der Fruchtfolge nicht vollständig verstanden, Sie beobachteten, dass der mehrjährige Anbau derselben Kultur auf derselben Parzelle den Boden an Nährstoffen entzieht und den Ernteertrag verringert.
Um das Problem anzugehen, Die Römer entwickelten ein einfaches System namens „Essen, füttern, Brache." Während dieser Übung, Bauern teilten das Land in drei Abschnitte. In einem Abschnitt, Lebensmittel Getreide wie Weizen wurden angebaut; im nächsten Abschnitt, Vieh füttern wie Hafer angebaut wurde, und der letzte Abschnitt war übrig Brache sich erholen. Jede Vegetationsperiode, Abschnitte wurden rotiert, um langfristig die höchste Landproduktivität zu gewährleisten [1].
Sobald die Landwirte dieses System angewendet haben, die Bodenqualität verbesserte sich und Ernteverluste durch Schädlinge oder Krankheiten gingen zurück. Einfach und effektiv.
Um zu verstehen, warum eine so einfache Praxis einen Unterschied macht, Wir müssen uns zuerst die Grundprinzipien der Fruchtfolge ansehen.
Die Fruchtfolge basiert auf dem Anbau einer Reihe verschiedener Pflanzenarten auf derselben Fläche in aufeinanderfolgenden Jahreszeiten. Die geplante Rotation kann von einer Vegetationsperiode bis zu einigen Jahren oder sogar längeren Zeiträumen variieren. Landwirte folgen in der Regel nicht einem bestimmten Fruchtfolgeplan. Sie entscheiden sich für wechselnde Kulturen basierend auf ihren individuellen Anforderungen, Möglichkeiten, Umweltbedingungen und Budget.
Zum Beispiel, Ein Landwirt könnte ein siebenjähriges Fruchtfolgeprogramm wie folgt befolgen:
Ein anderer Landwirt könnte ein einfacheres Schema wählen:
Auch wenn sich diese beiden Pläne unterscheiden, beide halten sich an die allgemeine Regel der Fruchtfolge. Das Grundprinzip besteht darin, Hülsenfrüchte (z.B. Hülsenfrüchte, Alfalfa, Blaugras, Klee) nach den Getreidekulturen (z.B. Weizen, Hafer, Mais, Reis), und dann das Land für mindestens eine Saison ungestört lassen.
Nach dieser Rotationssequenz hilft, drei Hauptprobleme zu vermeiden wir sehen, wenn wir Jahr für Jahr nur eine Ernte pflanzen. Diese Probleme sind:
Die Praxis der Fruchtfolge ist, deshalb, eine der effektivsten landwirtschaftlichen Kontrollstrategien, denn es bringt zahlreiche Vorteile mit sich, die sehr wichtig sind, um den Einsatz von Chemikalien in landwirtschaftlichen Betrieben zu reduzieren und die Bodenfruchtbarkeit langfristig zu unterstützen.
Stickstoff ist einer der wichtigsten Nährstoffe für die Pflanzenentwicklung. Es ist ein unverzichtbarer Bestandteil von DNA , der Baustein der Proteine , und selbst Chlorophyll .
Obwohl die Atmosphäre 78 Prozent Stickstoff enthält, Pflanzen sind nicht in der Lage, die atmosphärische Form zu nutzen. Sie benötigen einen „festen“ Stickstoff aus dem Boden, entweder in Form von Ammoniak, Nitrat oder Nitrit.
Stickstoff wird unter anderem durch die Aktivität symbiotischer Bakterien ( Rhizobium spp. ) leben von den Wurzeln von Hülsenfrüchten, wie Sojabohnen, Erbsen, Linsen oder andere zuvor erwähnte Beispiele.
Wenn ein Bauer Hülsenfrüchte anbaut, Hülsenfrüchte zusammen mit diesen Stickstofffixierende Bakterien reichern Böden mit dem „fixierten“ Stickstoff an .
Beispiel:Sojabohnen können in einem Jahr bis zu 200 kg Stickstoff pro Hektar binden. Obwohl ein Teil dieses Stickstoffs von der Pflanze selbst verwendet wird, um proteinreiche Bohnen zu produzieren, der restliche Stickstoff verbleibt im Boden [3].Dadurch wird sichergestellt, dass die nachfolgende Getreide- oder Grasart, die auf derselben Fläche angebaut wird, eine ausreichende Menge dieses wichtigen Nährstoffs für ihr gesundes Wachstum erhält. So, Der Anbau von Leguminosen führt zu stickstoffangereicherten Böden und höheren Erträgen der nachfolgenden Fruchtfolgekulturen.
Mit der Intensivierung des Agrarsystems Wir haben gelernt, den Stickstoffgehalt im Boden durch den Einsatz von Düngemitteln künstlich zu erhöhen. Aber die Veränderung des natürlichen Stickstoffkreislaufs in Verbindung mit dem übermäßigen und ineffizienten Einsatz von Düngemitteln hat dazu geführt, dass zu viel von diesem Nährstoff in die Umwelt abgegeben wird. Störung des Gleichgewichts der Ökosysteme (insbesondere der aquatischen Ökosysteme).
Einige Studien gehen davon aus, dass rund 80 Prozent des als landwirtschaftliche Düngemittel verwendeten Stickstoffs ungehindert in die Umwelt gelangen. Wasserressourcen kontaminieren.
Die gravierendste Auswirkung der Stickstoffbelastung ist die Eutrophierung der Gewässer, die für unsere Trinkwasserversorgung gefährlich ist und zu schweren gesundheitlichen Problemen führt. Zum Beispiel, ein nitratreiches Wasser schränkt den Sauerstofftransport im Blutkreislauf von Babys ein und verursacht eine schwere Erkrankung, die als Blue-Baby-Syndrom bekannt ist.
Wenn Sie der Meinung sind, dass dieses Problem Sie nicht direkt betrifft, denke nochmal nach. In 2010, Das U.S. Geological Survey stellte fest, dass 64 Prozent der flachen Brunnen in landwirtschaftlichen Gebieten der Vereinigten Staaten einen überdurchschnittlichen Nitratgehalt aufwiesen [4]. Die Stickstoffbelastung ist weiter verbreitet als erwartet.
Im Gegensatz zur intensiven Düngerlandwirtschaft Fruchtfolgesysteme funktionieren, indem sie den Stickstoffgehalt in den Böden durch den Wechsel von Leguminosen mit anderen Kulturen auf natürliche Weise wieder auffüllen.
Gemäß den Forschungsergebnissen, durch Leguminosen gebundener Stickstoff verbleibt sogar länger im Boden als die synthetisch bereitgestellte Form [5]. Fruchtfolgekulturen geben keinen Stickstoff in die Umwelt ab. Stattdessen, der Nährstoff bleibt für die Pflanzenaufnahme im Boden gespeichert.
Die Praxis der Fruchtfolge reduziert den Düngebedarf und minimiert das Risiko von Boden- und Wasserverschmutzung.
Die Diversifizierung der Fruchtfolgen ist eine Win-Win-Win-Lösung für den Gewinn der Landwirte, die langfristige Gesundheit ihres Bodens, und sauberes Wasser für die Gemeinden.
— Kranti Mulik
Die Bodenstruktur ist ein wichtiger Faktor für ein gesundes Pflanzenwachstum. Es beeinflusst, wie viel Platz Wurzeln haben, um sich durch den Boden auszudehnen und wie leicht Wasser, Luft und Nährstoffe erreichen sie.
Bei schlechter Bodenstruktur, Pflanzen entwickeln kein gesundes Wurzelsystem und wachsen nicht gut. Dies hat eine Reihe von negativen Konsequenzen für die Landwirte, da sie nicht nur Ernteerträge verlieren, aber ihr Ackerland wird viel anfälliger für Erosion und Oberflächenabfluss, Nährstoffe entweichen und die Fruchtbarkeit weiter verringern.
Beim Wechseln von Feldfrüchten auf demselben Land, Die Bodenstruktur verbessert sich, da wir zwischen tief und flach wurzelnden Pflanzen wechseln. Zum Beispiel, Hafer hat ein großes und tiefreichendes Wurzelsystem, während Rotklee kleine und flache Wurzeln hat [6]. Durch nachträgliches Pflanzen dieser Pflanzen ihre unterschiedlichen Wurzelsysteme verbessern die Bodenstruktur durch:
Ein weiterer Vorteil von Fruchtfolgesystemen besteht darin, dass Landwirte bei Bedarf gezielt die Fruchtfolge wählen können, die die Bodenstruktur verbessert. Beispiel:Eine Hülsenfrucht, Lupine, hat ein tiefes Wurzelsystem, das es der Pflanze ermöglicht, in erschöpften Böden gut zu wachsen. Und zusätzlich, Lupine füllt auch den Stickstoffgehalt in Böden wieder auf, sie wieder für nährstoffintensive Getreidekulturen vorzubereiten [7].
In Kombination mit einer verbesserten Bodenstruktur, Fruchtfolge verbessert die Wasserhaltekapazität der Böden. Böden mit guter Struktur ermöglichen eine schnelle und gründliche Wasseraufnahme. Ein Teil dieses Wassers wird leicht von Pflanzen aufgenommen, während das zusätzliche Wasser tiefer in den Poren zurückgehalten wird, um von den Pflanzen während einer trockeneren Jahreszeit gezogen zu werden.
In dieser Situation, Fruchtfolge hilft beim Wassersparen in den Betrieben, weil der Bewässerungsbedarf sinkt.
Einige zusätzliche Vorteile einer besseren Wasserhaltekapazität sind:
Bodenerosion ist heute weltweit zu einem weit verbreiteten Problem geworden. Umfangreiche Erosion verursacht viele Probleme in der modernen Landwirtschaft, einschließlich des Verlustes von Mutterboden, schädlicher landwirtschaftlicher Abfluss, und ein erhöhtes Risiko von Überschwemmungen und Erdrutschen aufgrund der eingeschränkten Fähigkeit der Böden, Wasser zu speichern.
Während die Bodenerosion verheerende Auswirkungen auf intensiv bewirtschaftete Ackerflächen hat, Rotationspflanzung hilft, all diese negativen Auswirkungen zu vermeiden. Laut einer 13-jährigen Untersuchung eines Fruchtfolgesystems in Iowa, Fruchtfolge reduziert die Erosion um fast 90 Prozent im Vergleich zum traditionellen Mais- und Soja-Monokulturanbau.
Zu den Gründen, warum die Fruchtfolge die Erosion verringert, gehören:
Einer der Hauptgründe, warum alte Zivilisationen die Fruchtfolge anwendeten, bestand darin, die Ausbreitung von Schädlingen zu verhindern. Unkraut und Krankheiten. Mit der Einführung von Chemikalien in die Landwirtschaft, die Notwendigkeit, Ernten zu drehen, verschwand. Jedoch, die weit verbreitete Anwendung dieser Chemikalien hat zu einigen schweren Vergiftungsfällen geführt, Verschmutzung der Umwelt und sogar die erhöhte Resistenz von Schädlingen gegenüber den Wirkstoffen.
Glücklicherweise, nur ein einfacher schritt wie Fruchtfolge kann den Ausbruch von Schädlingen oder Krankheiten verhindern . Diese Methode ist effektiv, da viele schädliche Insekten und Bakterien im Boden überwintern. Wenn wir in jeder Vegetationsperiode dieselbe Kultur am selben Ort anbauen, wir schaffen perfekte Bedingungen, damit sich ihre Kolonien jedes Jahr weiter ausbreiten.
Viele Schädlinge oder Krankheiten bevorzugen nur einen bestimmten Wirt. Durch das Verschieben des Ernteguts und die Diversifizierung der Schnittreihenfolge wir nehmen ihnen ihren bevorzugten Wirt weg und stören den jährlichen Lebenszyklus dieser Schädlinge oder Krankheiten.
Zum Beispiel, Reisstängelbohrer ernährt sich hauptsächlich von Reis. Wenn wir Reis nicht mit anderen Kulturen einer anderen Familie rotieren, Das Problem besteht weiterhin, da dem Schädling immer Nahrung zur Verfügung steht. Jedoch, wenn wir als nächste Kultur Hülsenfrüchte anbauen, der Insektenschädling wird wahrscheinlich aufgrund des Fehlens von Nahrung sterben.
Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) erkennt die Fruchtfolge als eine der Methoden des Integrierten Pflanzenschutzes (IPM) an – eine umweltfreundliche Methode der Pflanzenproduktion, die darauf abzielt, den Einsatz von chemischen Pestiziden und Herbiziden in der Landwirtschaft zu reduzieren.
Fruchtfolge ist eine der empfohlenen IPM-Strategien zur Vorbeugung und Unterdrückung von Schadorganismen.
Fruchtfolge trägt in zweierlei Hinsicht zur Eindämmung des Klimawandels bei:
Die intensive Landwirtschaft ist zu einem der Hauptemittenten eines starken Treibhausgases namens Lachgas geworden. Das Treibhauspotenzial dieses Gases ist 300-mal größer als das von Kohlendioxid. Da unser übermäßiger Einsatz von Stickstoffdüngern in der Landwirtschaft, seine Emissionen sind um fast 50 Prozent gestiegen [8].
Durch die Umsetzung der Fruchtfolge, der Einsatz von Stickstoffdünger kann jährlich um bis zu 100 Kilogramm pro Hektar reduziert werden [9]. Dies wiederum erheblich senkt den Ausstoß von Lachgas und trägt dazu bei, weitere Veränderungen der Treibhausgaskonzentrationen aufgrund unserer Aktivitäten zu verhindern.
Boden hat eine große Kapazität, atmosphärischen Kohlenstoff einzufangen und zu speichern. Durch die Verbesserung der Bodenstruktur, Böden ungestört lassen und Zwischenfruchtanbau praktizieren, Fruchtfolgelandwirtschaft steigert die Fähigkeit des Bodens, mehr Kohlenstoff zu speichern, und deshalb, hilft, die mit der landwirtschaftlichen Produktion verbundenen CO2-Emissionen auszugleichen.
Eine Studie, die die große Fähigkeit der Fruchtfolge bei der Eindämmung des Klimawandels zeigt, im Vergleich zu a Weizen in Monokulturen mit einem Rotationsschnitt von Linsen und Weizen . Folgendes haben die Wissenschaftler herausgefunden:
Diese Ergebnisse zeigen insgesamt deutlich die positiven Effekte des Fruchtfolgeanbaus gegenüber dem standardisierten Weizenanbau.
Gründüngung sind schnell wachsende Pflanzen, die auf nacktem Boden gesät werden. organisches Material hinzufügen und Böden mit Mineralien anreichern. Sie werden oft in Gemüsegärten oder als Winterkulturen verwendet, da ihr Laub früh wachsendes Unkraut im Frühjahr erstickt und ihre Wurzeln den Boden in harten Wintern festhalten. Diese Pflanzen werden normalerweise in den Boden gepflügt, bevor sie reif sind. Wenn er noch grün in den Boden gegraben wird, Sie geben dem Boden die meisten Nährstoffe zurück und verbessern die Bodenstruktur.
Häufig verwendete Gründünger sind Rotklee, Alfalfa, Roggengras, Erbsen, Linsen, Wicke, Heu oder Weidegräser. Die meisten Landwirte wählen ihre Gründüngungs-Deckfrüchte nach einigen ihrer Funktionen aus, wie zum Beispiel:
Der Anbau von Gründüngungs-Zwischenfrüchten ist eine wirksame Strategie zur Wiederbelebung der Bodenfruchtbarkeit auf einem landwirtschaftlichen Betrieb. Die Fruchtfolgewirtschaft profitiert von dieser Methode, indem sie eine langfristig stabilisierte Produktivität der landwirtschaftlichen Flächen erreicht.
Die Liste der positiven Effekte der Fruchtfolge wäre ohne die Erwähnung von Ertragssteigerungen nicht vollständig. Alle vorherigen Vorteile zusammengenommen schaffen eine perfekte Umgebung für den Anbau gesunder und reichlich vorhandener Pflanzen.
Zahlreiche Studien haben bestätigt, dass die Fruchtfolge als nachhaltige Anbaumethode die Ernte steigert. Zum Beispiel, eine Studie der Washington State University untersuchte die Veränderung des Maisertrags in einem Fruchtfolgesystem in Malawi. Im Vergleich zum Direktsaatmaisanbau Fruchtfolge brachte 11 bis 58 Prozent mehr .
Eine ähnliche Studie aus anderen Entwicklungsländern bestätigt, dass Maisernten, Kartoffeln und Bohnen haben sich auf nachhaltig bewirtschafteten Flächen fast verdoppelt [12]. Solche positiven Ergebnisse sind höchstwahrscheinlich auf die Unkraut- und Schädlingsbekämpfung zurückzuführen, Erhaltung gesunder Böden und intelligentere Nutzung von Nährstoffen in der Fruchtfolge.
Mehr als 200, 000 Menschen sterben jedes Jahr an Pestizidvergiftungen, und jährlich werden mindestens zwei Millionen Fälle von Gesundheitsproblemen im Zusammenhang mit Pestiziden gemeldet [13].
Über zwei Milliarden Kilogramm Pestizide werden jedes Jahr auf Nutzpflanzen auf der ganzen Welt ausgebracht. obwohl, nur 0,1 Prozent dieser Menge erreichen die Zielschädlinge. Die restlichen 99,9 Prozent werden rücksichtslos in die Umwelt entlassen, wo es lautlos Ökosysteme und unsere Gesundheit verwüstet [14].
Fruchtfolge ist eine sehr effektive Methode, um eine ausreichende Menge an Nahrungsmitteln zu niedrigsten Umweltkosten anzubauen.Die Praxis selbst reduziert den Einsatz vieler aggressiver Agrarchemikalien erheblich, einschließlich Pestizide und Herbizide.
Wissenschaftler haben eine Reihe von Tests mit einem Schädling namens Wurzelwurm durchgeführt. Dieser Schädling verursacht häufig Probleme auf kontinuierlich angebauten Maisfeldern. In ihrem Testplot Über 60 Prozent des Feldes mussten mit einem Insektizid behandelt werden, um den Wurzelwurmbefall zu bekämpfen. Jedoch, Sie fanden heraus, dass wenn Mais mit anderen Kulturen abgewechselt wird, nur 8 bis 26 Prozent mussten mit dem Insektizid besprüht werden [15].
Das gleiche Ergebnis wurde mit Baumwolle bestätigt. Kontinuierlich angebaute Baumwolle musste 50 Prozent mehr Pestizide erhalten als Baumwolle aus einem Fruchtfolgesystem [15].
Basierend auf diesen Ergebnissen, Es ist klar, dass die Fruchtfolge dazu beitragen könnte, die weit verbreitete chemische Kontamination der Umwelt, in der wir leben, zu bekämpfen. deshalb, gesundheitsfördernd und könnte eine der Möglichkeiten sein, unsere Ernährungssicherheit aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die negativen Auswirkungen der Landwirtschaft auf die Ökosysteme zu minimieren. Dies unterstreicht nur die Bedeutung der Fruchtfolge für die Schaffung einer nachhaltigen Zukunft.
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