در پایان فصل رشد، کل محصول برداشت شد زیرا کاه ارزش اقتصادی قابل توجهی برای بستر حیوانات، کاهگل سقف، آجرسازی و سوخت داشت. گاهی اوقات، مزارع پس از برداشت محصول سوزانده می شد تا بقایای محصول باقیمانده حذف شود و آفات کنترل شوند. اگرچه این سیستم زراعی قرن ها دوام آورد، اما منجر به فرسایش بیش از حد، از دست دادن مواد آلی و کاهش مواد مغذی شد، به ویژه در منطقه مدیترانه، جایی که باعث تخریب گسترده خاک شد. در نهایت با خشک شدن آب و هوا، بیابان ها گسترش یافتند.

فن آوری هایی که نیاز به خاکورزی را کاهش داده اند

• علفکشها
• ابزارهای خاکورزی جدید که تجزیه هدفمند را در ردیف محصول فراهم می کند
• کاشت و نشاکار جدید
• روش های جدید مدیریت گیاهان پوششی

سیستم خاکورزی باستانی به عنوان بخشی از فرهنگ های کشت برنج در آسیای جنوبی و شرقی انجام می شد. در آنجا شالیزارها برای کنترل علف های هرز و گودال زدن خاک برای ایجاد یک لایه متراکم که تلفات رو به پایین آب را از طریق خاک محدود می کرد، کشت می کردند. فرآیند پادلینگ زمانی اتفاق می‌افتد که خاک در حالت مرطوب کار می‌شود. و به طور خاص با هدف از بین بردن خاکدانه‌ها انجام می‌شود. این سیستم برای بهره مندی از گیاهان برنج طراحی شده است که در شرایط غرقابی، به ویژه نسبت به علف های هرز رقیب، رشد می کنند. فرسایش خاک کمی وجود دارد زیرا برنج شالیزاری باید در زمین های مسطح یا پلکانی کشت شود و رواناب به عنوان بخشی از فرآیند رشد محصول کنترل می شود. تلاش‌های تحقیقاتی اخیر بر روی کمتر پوکه‌کردن و آب‌پاشی برای حفظ سلامت خاک و آب متمرکز شده‌اند.

سیستم های خاک ورزی کامل مزرعه به دلیل سازگاری با کشاورزی مکانیزه گسترده تر شدند و با گذشت زمان محصولات سنتی تپه ای مانند ذرت و لوبیا به محصولات ردیفی تبدیل شدند. گاوآهن برگردان دار 2500 سال پیش توسط چینی ها اختراع شد اما در دهه 1700 در انگلستان به ابزاری موثرتر طراحی شد و توسط آهنگر جان دیر برای توسعه زمین های آمریکا بهبود یافت. کنترل بهتر علف های هرز را با چرخاندن کامل بقایای محصول، فراهم کرد. فواید آن در ابتدا قانع‌کننده بود: تأمین غذای پایدارتری را امکان‌پذیر می‌کرد و همچنین شکستن زمین‌های بکر را تسهیل می‌کرد. منجر به توسعه تراکتورهای قدرتمندتر خاکورزی شد ولی در کنار اینها، منجر به بهم خوردن شدید خاک می شود و در نهایت به تخریب خاک ها را در پی دارد. مزارع شخم خورده در معرض بیشتر فرسایش، تجزیه بالاتر مواد آلی و کاهش در میزان مواد مغذی و کربن خاک هستند که برای سلامت خاک حیاتی می باشند.

افزایش خاکورزی و فرسایش، بسیاری از خاک های کشاورزی را به حدی تخریب کرده است که مردم فکر می کنند خاک ورزی برای رهایی موقت از تراکم لازم است. اما فن آوری های جدید نیاز به خاک ورزی را کاهش داده است. توسعه علف کش ها نیاز به شخم خاک را به عنوان یک روش کنترل علف های هرز کاهش داد. گیاهان پوششی به سرکوب رشد علف های هرز کمک می کنند، همانند تناوب هایی که محصولات یکساله و چند ساله را جایگزین می کنند. اصلاحاتی مانند کودها و کودهای مایع را می توان مستقیماً تزریق کرد یا به صورت نواری اعمال کرد. در حال حاضر حتی ادواتی مثل نشاکاران سبزیجات وجود دارند که تماس خوبی با خاک و ریشه در سیستم‌های بدون خاک‌ورزی فراهم می‌کنند. به جز برای اکثر سیستم‌های تولید ارگانیک، که در آنها اغلب به خاک‌ورزی نیاز است زیرا از علف‌کش‌ها استفاده نمی‌شود، محصولی که با خاک‌ورزی محدود یا بدون خاک‌ورزی تولید می‌شود، می‌تواند بازده اقتصادی بهتری نسبت به محصول تولید شده با سیستم ‌های خا‌کورزی معمولی ایجاد کند.

سیستم های خاکورزی

سیستم های خاکورزی را می توان بر اساس میزان بقایای سطحی باقی مانده در سطح خاک طبقه بندی کرد. سیستم های خاکورزی حفاظتی بیش از 30 درصد از سطح خاک را با بقایای گیاهی پوشانده است. این مقدار پوشش باقیمانده سطح در سطحی در نظر گرفته می شود که فرسایش بیش از نصف کاهش می یابد. البته این پوشش باقیمانده تا حدی به مقدار و کیفیت بقایای باقی مانده پس از برداشت بستگی دارد که ممکن است در بین محصولات زراعی و روش برداشت بسیار متفاوت باشد. اگرچه پوشش بقایا پتانسیل فرسایش را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد، اما تحت تأثیر عواملی مانند زبری سطح و سست شدن خاک نیز قرار می گیرد.

خاک ورزی سنتی

یک سیستم با عرض کامل ادوات، خاک را به طور یکنواخت در کل سطح مزرعه عملیات انجام می دهد. چنین سیستم های خاکورزی معمولاً شامل یک پاس (عبور) اولیه با یک ابزار خاکورزی سنگین برای سست کردن خاک و ترکیب مواد در سطح (کودها، اصلاح کننده ها، علف های هرز و غیره) و به دنبال آن یک یا چند پاس ثانویه برای ایجاد بستر بذر مناسب است. ابزارهای خاکورزی اولیه عموماً گاوآهن های برگرداندار، چیزل ها و دیسک های سنگین هستند، در حالی که خاکورزی ثانویه با دیسک های تکمیلی و کلوخ کوب ها، انجام می شود. این سیستم های خاکورزی بستر بذری یکنواخت و اغلب ریزدانه را در تمام سطح مزرعه ایجاد می کند و در نتیجه شرایط خوبی برای جوانه زدن بذر و استقرار محصول ایجاد می کند. قبل از اینکه کشاورزی مکانیزه شود، کشاورزان از برنامه های بذر پاشی با پرتاب بذر با دست و سپس کشتن بذر استفاده می کردند، اما این کار اکنون با کاشت های مکانیکی انجام می شود. اگر بستر مناسبی برای کاشت بذر تهیه شود، کاشت برای مقابله با بقایای سطحی یا خاک سفت نیازی به اتصالات و ملحقات خاصی ندارد.

سیستم های خاکورزی محدود

این سیستم ها بر این ایده مبتنی هستند که خاک ورزی را می توان به منطقه ای که بلافاصله مجاور محصول است محدود کرد و لازم نیست کل سطح بین ردیف های محصول را خاکورزی کند. چندین سیستم خاکورزی – بدون خاک ورزی، نواری (شبیه به منطقه خاک ورزی) با این مفهوم مطابقت دارند. سیستم بدون خاکورزی با این مفهوم توسعه داده شد که تا زمانی که بذر خوب و کنترل علف های هرز امکان پذیر باشد، به آشفتگی خاک نیازی نیست. کارنئه فقط در یک منطقه بسیار باریک و کم عمق بلافاصله در اطراف بذر، خاک را شل می کند. این خاکورزی بسیار موضعی معمولاً با کاشت بدون خاکورزی انجام می شود. این سیستم نشان دهنده شدیدترین تغییر و تفاوت نسبت به خاک ورزی معمولی است و در جلوگیری از فرسایش خاک و ایجاد مواد آلی و سلامت کلی خاک موثرترین است.

خاک ورزی نواری (منطقه ای) و پشته ای

این سیستم های خاکورزی برای محصولات ردیفی سازگار شده اند. رویکرد آنها این است که خاک را در یک نوار باریک در امتداد ردیف گیاه بهم می زنند و بیشتر سطح خاک را دست نخورده می گذارند. نواری شامل استفاده از کولیتواتور و پیش بر دیسکی است که یک نوار شل و نرم شده را ایجاد می کند که 6 تا 16 اینچ در زیر خاک گسترش می یابد. اعماق کمتر ممکن است در سالهای اول پس از تبدیل از خاکورزی معمولی برای رشد عمیق تر ریشه و حرکت آب مناسب باشد. نوارها در اعماق کمتر می توانند پس از بهبود سلامت خاک استفاده شوند و در مصرف انرژی صرفه جویی کنند. کشت نواری اغلب توسط یک کاشت محصول ردیفی همراه با پیش برهای دیسکی نصب شده در قسمت جلویی انجام می شود که می تواند طیف وسیعی از شرایط کشت خاک را مدیریت کند. خاک‌ورزی نواری بهبود کیفیت خاک را شبیه به خاک‌ورزی بدون خاک‌ورزی فراهم می‌کند، اما مصرف انرژی در آن بیشتر است. به طور کلی نسبت به سیستم‌های بدون خاک‌ورزی کامل در خاک‌هایی که مشکل تراکم دارند (مثلاً مزارعی که کود مایع دریافت می‌کنند یا زمانی که خاک‌ها مرطوب است برداشت می‌شوند)، دارای زهکشی ناقص یا در آب و هوای مرطوب و خنک هستند، ترجیح داده می‌شود. در این شرایط حذف بقایای خاک، بالا آمدن جزئی نوارها و سست شدن خاک در ردیف برای خشک کردن، گرم کردن و ریشه زایی خاک مطلوب است. در آب و هوای معتدل، کشت نواری و زون سازی اغلب در پاییز قبل از کاشت ردیف بهاره انجام می شود تا امکان ته نشین شدن خاک فراهم شود. برخی از کشاورزان با عملیات خاک‌ورزی کود تزریق می‌کنند و در نتیجه تعداد دفعات عبور در مزرعه را کاهش می‌دهند.