輪作は、ローマ帝国や古代ギリシャにまでさかのぼる農業技術です。古代の農民は輪作の背後にある科学を完全には理解していませんでしたが、 彼らは、同じ区画で同じ作物を数年間栽培すると、土壌の栄養分が枯渇し、作物の収穫量が減少することを観察しました。
問題に取り組むために、 ローマ人は「食べ物」と呼ばれる簡単なシステムを思いついた。 餌、 休閑。"この練習中、 農民は土地を3つのセクションに分けました。あるセクションでは、 食物 小麦などの作物が植えられました。次のセクションでは、 家畜 餌 オーツ麦が育ったように、 そして最後のセクションが残されました 休閑 回復する。成長する季節ごとに、 長期的に最高の土地生産性を確保するために、セクションがローテーションされました[1]。
農民がこのシステムを適用すると、 土壌の質が改善され、害虫や病気による作物の損失が減少しました。シンプルで効果的。
そのような単純な実践がなぜ違いを生むのかを理解するために、 まず、輪作の基本原則に目を向ける必要があります。
輪作の原則
輪作は、同じ地域で一連の異なる種類の作物を連続した季節に栽培することに基づいています。計画されているローテーションは、成長期から数年、さらにはそれ以上の期間までさまざまです。農民は通常、特定の輪作計画に従わない。彼らは、個々の要件に基づいて作物を交互に選ぶことを選択します。 可能性、 環境条件と予算。
例えば、 ある農民は、次のように7年間の輪作計画に従うかもしれません。
- 初年度：トウモロコシ
- 2年目：オーツ麦
- 3年目から5年目：アルファルファまたはクローバー
- 6年目から7年目：休耕地または家畜の牧草地としての使用
別の農家は、より単純なスキームを選択する可能性があります。
- 初年度：にんじん
- 2年目：小麦
- 3年目から7年目：ブルーグラス
これら2つの計画は異なりますが、 それらは両方とも輪作の一般的な規則に固執します。基本的な原則は、マメ科作物を植えることです（例：豆類、 アルファルファ、 ブルーグラス、 クローバー）穀物作物の後（例：小麦、 オーツ麦、 トウモロコシ、 ご飯）、 その後、少なくとも1シーズンは土地を邪魔されないままにしておきます。
このローテーションシーケンスに従います 3つの主な問題を防ぐのに役立ちます 毎年1つの作物だけを植えるときにわかります。これらの問題は次のとおりです。
- 土壌肥沃度の喪失： 同じ作物が継続的に栽培されている場合、 植物は常に同じ栄養素を土壌から排出します。これは最終的に栄養素の枯渇と土壌の肥沃度につながります。
- 害虫の蔓延： 多くの害虫は特定の種類の作物を専門としています。私たちが彼らの選んだ作物を繰り返し植えるとき、 私たちは彼らに努力するための好ましい条件を提供しています。
- 侵食： 同じ作物を繰り返し植えると、土壌が侵食されやすくなります。各作物種は、根系の特定の形状を持っています、 水の必要量、 植物とキャノピーの間の間隔。長期間にわたって1種類の作物のみを栽培する場合、 植物が覆いを外して弱体化させたままにする場所では、土壌が侵食され始めます。
輪作の実践は、 したがって、 最も効果的な農業管理戦略の1つ、 農場での化学物質の使用を減らし、長期的な土壌肥沃度をサポートするために非常に重要な多くの利点があります。
農業における輪作のトップ10の利点
＃1より良い窒素管理
窒素は、植物の発達に欠かせない栄養素の1つです。それはの不可欠な部分です DNA 、 タンパク質の構成要素 、 そしてさえ クロロフィル 。
大気には78％の窒素が含まれていますが、 植物は大気の形を使うことができません。それらは、アンモニアの形で土壌からの「固定」タイプの窒素を必要とします。 硝酸塩または亜硝酸塩。
窒素が土壌に引き込まれる1つの方法は、共生細菌の活動によるものです（ リゾビウム属 ）マメ科植物の根に住んでいる、 大豆など、 豆、 レンズ豆または他の前述の例。
農民が合法的な作物を植えるとき、 これらと一緒にマメ科植物 窒素固定細菌は、「固定」タイプの窒素で土壌を豊かにします 。
例：大豆は、1ヘクタールあたり最大200kgの窒素を1年間で固定できます。この窒素の一部は、タンパク質が豊富な豆を生産するために植物自体によって使用されますが、 残りの窒素は土壌に残ります[3]。
これにより、同じ土地で栽培されている次の穀物や草の種が、健康的な成長のために十分な量のこの重要な栄養素を確実に摂取できるようになります。そう、 脚の長い作物を植えると、窒素が豊富な土壌になり、その後の輪作の収量が高くなります。
＃2土地と水質汚染の削減
農業システムの強化に伴い、 肥料を使って土壌中の窒素含有量を人為的に増やす方法を学びました。しかし、肥料の過剰かつ非効率的な使用と組み合わされた自然の窒素循環の変化は、環境にこの栄養素の過剰な放出をもたらしました、 生態系（特に水生生態系）のバランスを崩します。
いくつかの研究では、農業用肥料として使用される窒素の約80％が環境中に自由に放出されると推定しています。 水資源の汚染。
窒素汚染の最も深刻な影響は、水域の富栄養化です。 これは私たちの飲料水の供給にとって危険であり、深刻な健康問題を引き起こします。例えば、 硝酸塩が豊富な水は、赤ちゃんの血流中の酸素輸送を制限し、青色児症候群として知られる深刻な状態を引き起こします。
この問題が直接影響しないと思われる場合は、 考え直してください。 2010年に、 米国地質調査所は、米国の農業地域の浅い井戸の64％が通常のレベルを超える硝酸塩を持っていることを発見しました[4]。窒素汚染は予想よりも広範囲に及んでいます。
集中的な肥料農業とは異なり、 輪作システムは、合法的な作物を他の作物と交互に介して土壌中の窒素レベルを自然に補充することによって機能します。
研究によると、 マメ科植物によって固定された窒素は、合成的に提供された形態よりも土壌中に長く残ります[5]。輪作は窒素を環境に浸出させません。その代わり、 養分は植物の取り込みのために土壌に貯蔵されたままです。
輪作の練習 肥料の適用の必要性を減らします 土地や水質汚染のリスクを最小限に抑えます。
輪作の多様化は、農家の利益のための双方にメリットのあるソリューションです。 彼らの土壌の長期的な健康、 コミュニティのためのきれいな水。
<引用> — クランティ・ムリック
＃3土壌構造の改善
土壌構造は、健全な作物の成長の重要な要素です。それは、土壌を通してどれだけの空間の根が拡大しなければならないか、そしてどれだけ簡単に水を飲むかに影響します、 空気と栄養素がそれらに到達します。
土壌構造が悪い場合、 植物は健全な根系を発達させず、うまく成長しません。これは、農民に一連の悪影響を引き起こします。 彼らは作物の収穫量を失うだけでなく、 しかし、彼らの農地は侵食と表面流出に対してはるかに脆弱になります、 栄養素が漏れ出し、出産する可能性がさらに低下します。
同じ土地で輪作をするときは、 根の深い植物と浅い植物を交互に繰り返すため、土壌構造が改善されます。例えば、 オーツ麦は大きくて深い根系を持っています、 一方、レッドクローバーの根は小さく浅い[6]。続いてこれらの植物を植えることにより、 それらの異なる根系は、次の方法で土壌構造を強化します。
- 土壌の多孔性の増加
- 土壌粒子凝集体の安定化
- 植物による栄養管理の改善-例：オーツ麦はより深い土壌層から栄養分を求めて到達します、 クローバーは上層から栄養素を引き出します。
- 土壌中の保水性の増加
- より多様な土壌生物に生息地を提供する
- より多くの有機物を供給する
輪作システムの追加の利点は、農民が必要に応じて土壌構造を強化する輪作シーケンスを意図的に選択できることです。例：合法的な植物、 ルパン、 植物が枯渇した土壌でよく育つことを可能にする深い根系を持っています。さらに、 ルパンは土壌中の窒素レベルも補充します、 栄養を必要とする穀物のためにもう一度それらを準備します[7]。
＃4節水
改良された土壌構造と組み合わせて、 輪作は土壌の保水力を高めます。構造の良い土壌は、水を素早く完全に吸収します。この水の一部は作物に簡単に吸収されますが、 追加の水は毛穴の奥深くに保持され、乾燥した季節に植物によって引き出されます。
この状況では、 輪作は農場の水を節約するのに役立ちます、 灌漑の必要性が減少するからです。
より良い保水能力のいくつかの追加の利点は次のとおりです。
- 土壌からの流出と栄養素の損失の削減
- 土壌がスポンジとして機能するため、洪水のリスクが低くなります
- 侵食の防止
- 地下水貯留層の補充
- 作物の努力
＃5土壌侵食の防止
土壌侵食は、今日、世界中で広まっている問題になっています。広範囲にわたる侵食は、現代の農業において多くの問題を引き起こします。 表土の喪失を含む、 有害な農業流出、 土壌が水を保持する能力が制限されているため、洪水や地滑りのリスクが高まります。
土壌侵食は集中的に耕作された農地に大混乱をもたらしますが、 輪作植栽は、これらすべての悪影響を防ぐのに役立ちます。アイオワ州の輪作システムに関する13年間の調査によると、 輪作は、従来のトウモロコシと大豆の単作農業と比較して、侵食をほぼ90パーセント削減します。
輪作が侵食を減らす理由には、次のようなものがあります。
- 土壌の乱れの減少： 土壌への乱れが減少する期間が長くなります。土地が休耕地のままになると、 土は全く耕作されていません。これは、集中的な単一栽培作物農業とは正反対です。 土地は毎年耕作されることがよくあります。
- 作物を覆う： 被覆作物は、ほとんどの輪作サイクルの間、土地に植えられます。植物は土壌を所定の位置に保持し、雨や風への直接の曝露を最小限に抑えます。これは侵食を引き起こす主な要因です。
- 多様な根系： 根系の長さと形が異なる作物の組み合わせにより、土壌粒子がよりよく結合することが保証されます。
- 間隔： 作物ごとに異なるスペース需要があります。一部の作物は、列の間に大きなスペースがあると成長します。他の作物は、より小さな行を必要とするか、まったく行を必要としません。輪作植栽では、土壌の一部を直接露出させたままにする期間が短くなります。 なぜなら、後続の作物はおそらくより短い間隔を必要とするか、まったく必要としないからです。
- 健康な土壌： 土壌構造と保水能力の向上により、侵食の一般的なトリガーである大雨や洪水による被害を防ぎます。
＃6より簡単な害虫、 雑草防除と病気への耐性
古代文明が輪作を適用した主な理由の1つは、害虫の蔓延を防ぐためでした。 雑草や病気。化学物質の農業への導入により、 輪作の必要性はなくなりました。しかし、 これらの化学物質の広範な適用は、中毒のいくつかの深刻なケースにつながっています、 環境の汚染、さらには害虫の活性物質に対する耐性の増加さえも。
幸いなことに、 次のような簡単な手順 輪作は害虫や病気の発生を防ぐことができます 。多くの有害な昆虫やバクテリアが土壌に越冬するため、この方法は効果的です。成長期ごとに同じ場所で同じ作物を栽培すると、 私たちは彼らのコロニーが毎年もっと広がるための完璧な条件を作り出しています。
多くの害虫や病気は特定の宿主だけを好みます。作物を動かし、作付け順序を多様化することにより、 私たちは彼らの好みの宿主を奪い、これらの害虫や病気の年間ライフサイクルに混乱を引き起こします。
例えば、 イネの茎の穴あけ器は主にイネを食べます。別の家族に属する他の作物と一緒に米を輪作しない場合、 食物は常に害虫に利用可能であるため、問題は続きます。しかし、 次の作物としてマメ科植物を植えると、 害虫は食物がないために死ぬ可能性があります。
総合的病害虫管理
食糧農業機関（FAO）は、輪作を総合的病害虫管理（IPM）の方法の1つとして認識しています。これは、農業における化学農薬や化学農薬の使用を減らすことを目的とした、環境に優しい作物生産方法です。
輪作は、有害な生物を予防および抑制するために推奨されるIPM戦略の1つです。
＃7気候変動の緩和
輪作は、2つの重要な方法で気候変動を緩和するのに役立ちます。
- 温室効果ガス排出量の削減。
- 土壌が炭素を貯蔵する能力の向上。
集約農業は、亜酸化窒素と呼ばれる強力な温室効果ガスの主要な排出源の1つになっています。このガスの地球温暖化係数は二酸化炭素の300倍です。農業での窒素肥料の過剰使用以来、 その排出量はほぼ50パーセント増加しています[8]。
輪作を実施することにより、 窒素肥料の使用量は、1ヘクタールあたり毎年最大100キログラム削減できます[9]。これは順番にかなり 亜酸化窒素の排出量を削減します そして、私たちの活動に起因する温室効果ガス濃度のさらなる変化を防ぐのに役立ちます。
土壌は、大気中の炭素を捕獲して貯蔵する大きな能力を持っています。土壌構造を改善することにより、 土壌を乱さずに残し、カバークロップを実践し、 輪作農業は、より多くの炭素を貯蔵する土壌の能力を高めます。 したがって、 農業生産に関連する炭素排出量を相殺するのに役立ちます。
気候変動を緩和する輪作の優れた能力を示す研究は、 単作小麦作物 の輪作で レンズ豆と小麦 。科学者が見つけたものは次のとおりです。
- どちらのシステムもほぼ同じ量の小麦を生産しました–約1 1ヘクタールあたり800キログラム。
- 輪作畑では、肥料の使用量が30％近く少なくなりました。
- カーボンフットプリントは、ローテーションシステムで150％低かった[10]。
これらの結果は、標準化された小麦の作付けに対する輪作の全体的なプラスの効果を明確に示しています。
＃8緑肥被覆作物の生産
緑肥は、裸の土壌を覆うために播種される急成長作物です。 有機物を加え、ミネラルで土壌を豊かにします。それらは、野菜畑や冬の作物としてよく使用されます。葉が早生の春の雑草を窒息させ、厳しい冬の間、根が土壌を所定の位置に保持するからです。これらの作物は通常、成熟する前に土壌に耕作されます。緑のまま地面に掘ったとき、 それらはほとんどの栄養素を土壌に戻し、土壌構造を改善します。
一般的に使用される緑肥作物はレッドクローバーです、 アルファルファ、 ライグラス、 豆、 レンズ豆、 ベッチ、 干し草または牧草。ほとんどの農民は、いくつかの機能に基づいて緑肥被覆作物を選択します。 そのような：
- 侵食からの土壌保護
- 栄養素の保全
- 害虫と病気のライフサイクルの中断
- 窒素固定
- 雑草抑制
- バイオマス供給[11]
緑肥被覆作物の栽培は、農場の土壌肥沃度を復活させる効果的な戦略です。輪作農業は、農地の安定した長期生産性を達成することにより、この方法の恩恵を受けます。
＃9より高い収穫量
輪作のプラスの効果のリストは、収穫量の増加に言及せずに完全ではありません。これまでのすべての利点を組み合わせることで、健康的で豊富な作物を育てるのに最適な環境が生まれます。
多くの研究により、持続可能な農法としての輪作が収穫を増やすことが確認されています。例えば、 ワシントン州立大学が実施した研究では、マラウイの輪作システムにおけるトウモロコシの収穫量の変化を調査しました。不耕起トウモロコシ栽培と比較して、 輪作 11から58パーセント多くをもたらしました 。
他の発展途上国からの同様の研究は、トウモロコシの収穫が ジャガイモと豆は、持続可能な方法で管理された土地でほぼ2倍になりました[12]。このような肯定的な結果は、雑草や害虫の抑制が原因である可能性が最も高いです。 健康な土壌の維持と輪作における栄養素のよりスマートな使用。
＃10生活のためのより健康的な環境を作成します
200以上、 農薬中毒により毎年000人が死亡しており、農薬に関連する健康問題の少なくとも200万件が毎年報告されています[13]。
世界中の作物に毎年20億キログラム以上の農薬が使用されています。 それでも、 この量のわずか0.1パーセントが対象の害虫に到達します。残りの99.9％は無謀に環境に放出され、 生態系と私たちの健康を静かに破壊します[14]。
輪作は、最低の環境コストで十分な量の食料を育てる非常に効果的な方法です。
実践自体は、多くの攻撃的な農薬を適用する必要性を大幅に減らします。 農薬や除草剤を含みます。
科学者たちは、ルートワームと呼ばれる害虫を使って一連のテストを実行しました。この害虫は、継続的に成長するトウモロコシ畑に問題を引き起こすことがよくあります。彼らのテストプロットでは、 ルートワームの蔓延に対処するために、畑の60パーセント以上を殺虫剤で処理する必要がありました。しかし、 彼らは、トウモロコシが他の作物と交互になっていると、 殺虫剤を噴霧する必要があったのはわずか8〜26パーセントでした[15]。
綿でも同じ結果が確認されました。継続的に栽培された綿花は、輪作システムから綿花よりも50パーセント多くの農薬を摂取しなければなりませんでした[15]。
これらの結果に基づいて、 輪作が私たちが住んでいる環境の広範囲にわたる化学的汚染に取り組むのを助けることができることは明らかです。 したがって、 私たちの健康に有益であり、生態系への農業の悪影響を最小限に抑えながら、私たちの食料安全保障を維持する方法の1つになる可能性があります。これは、持続可能な未来を創造する上での輪作の重要性を浮き彫りにするだけです。
