Michigan State University-ledd forskning har funnit en stor skillnad i avkastningen som produceras av alternativa jordbruksmetoder inom kommersiella fält jämfört med samma metoder i de små experimentella tomterna som vanligtvis används för att testa dem.

Dessa skillnader har viktiga konsekvenser för att minska det globala avkastningsklyftan mellan forskningstomter och jordbruksfält, särskilt för metoder med låg insats som antagits av ekologiska jordbrukare i USA och av resursbaserade jordbrukare i mindre utvecklade regioner.

Studien, publicerad i det senaste numret av PNAS , jämförde avkastningen av en växtföljd av vete, majs och sojabönor under tre olika hanteringsmetoder:konventionella, låg input och organisk. Testerna utfördes på små experimentella tomter och den mycket större kommersiella fältnivån. Även om forskarna inte fann någon märkbar skillnad i avkastningen som producerades på någon av nivåerna för konventionell grödhantering, de noterade en betydande avkastningsklyfta för både låginsats och organisk förvaltning.

Enligt Sasha Kravchenko, huvudförfattare och MSU -växtbiolog, Denna skillnad kan hänföras till de ytterligare utmaningar som storskalig produktion innebär för både låginsats och organiska metoder. Konventionell hantering förlitar sig på enhetlig tillämpning av kemiska insatsvaror som gödningsmedel och bekämpningsmedel, metoder som enkelt kan skalas upp till större fält. I kontrast, låg insats och organisk hantering kräver mycket mer arbetskrävande arbete, liksom odling av täckgrödor, vilket är svårare att genomföra konsekvent på stora landområden. På grund av svårigheten att skala upp låga input och organiska metoder till kommersiella fält, dessa bönder kan se så mycket som 30 procent lägre avkastning än forskning tyder på.

"Den stora slutsatsen är att när du har hanteringsmetoder som kräver mycket tid och ansträngning, och när framgången med övningen kräver mer arbete än vad en bonde rimligen kunde göra på en hel gård, då måste vi som forskare justera våra rekommendationer, "sa Kravchenko, som också är MSU AgBioResearch -forskare. "Vår studie visar att om du inte investerar i fältskalastudier, du riskerar att rekommendera opraktiska metoder som inte ger den utlovade avkastningsnivån. "

Kravchenkos lag, det långsiktiga ekologiska forskargruppen vid MSU:s Kellogg Biological Station, hittade ett antal faktorer som påverkade avkastningsklyftan mellan experimentella tomter och kommersiella fält. En av de viktigaste faktorerna var behovet av täckgrödor. Eftersom låginsats och ekologiskt jordbruk inte förlitar sig på kemiskt gödningsmedel, låga jordbrukare måste istället se till att täcka grödor som rödklöver för att berika sin jord med kväve. Kemiska gödningsmedel kan spridas enhetligt, men variationen i höjd, markkvalitet och fuktnivåer som finns i fält i kommersiell skala innebär att täckgrödor kanske inte fungerar på samma nivå hela tiden, vilket resulterar i ojämna markhälsofördelar och därefter minskat skörd totalt sett. I en mindre experimentell tomt, mer försiktighet kan iakttas för att se till att täckgrödor etableras och blomstrar. Denna underhållsnivå blir mindre praktisk i en större miljö.

Teamet fann också utmaningar inom ogräshantering. Utan tillgång till samma volymer och typer av kemiska sprayer för att bekämpa ogräs i konventionella system, låga insatsvaror och ekologiska jordbrukare måste använda mer tidskrävande metoder som rotationsbearbetning i sina åkrar. Detta kan ge tillräcklig ogräsbekämpning i mindre tomter, men igen, när den skalas upp till kommersiella nivåer, praktiken kan bli opraktisk utan rätt tillgång till arbetskraft.

"Dessa fynd visar att vi måste ägna mer uppmärksamhet åt skalan i vår forskning, när bönder står inför avvägningar och tidskänslig användning av resurser, "sa Sieg Snapp, MSU gröda och jordvetare och medförfattare. "Detta måste återspeglas i våra rekommendationer för ett mer hållbart jordbruk."

Kravchenko sa att hon hoppas att detta arbete kommer att belysa behovet av fler experiment i fältskal för att ge bönder det bästa, mest praktisk information de behöver.

"Min största förhoppning är att studien ökar medvetenheten, "Kravchenko sa." Någon nivå av diskrepans mellan fynd från små tomter och vad bönderna kommer att uppleva förväntas alltid, men detta arbete visar att sådana avvikelser kan vara djupa. Stora fältförsök är inte bara en lyx utan något som måste göras, särskilt för att testa metoder som kräver extra kompetens och arbete. "

Phil Robertson, chef för MSU:s Kellogg Biological Station Långsiktiga ekologiska forskningsprogram, bidragit också till denna studie.