(Callum Weir)

Reduced tillage - Non-inversion and shallow cultivation in organic systems (Reino Unido)

Non-inversion and shallow cultivation in organic systems

Descripción

Non-inversion and ‘shallow’ ploughing cultivation strategies on an organic farm, where the use of herbicides for weed control is prohibited.

The shallow plough is used on land dominated by clay soils at an organically farmed estate, south of Cambridgeshire, UK. Previously, ‘conventional’ ploughs were used, which plough deeper than a shallow plough. However, ploughing deeper would often bring large chunks of raw clay from the subsoil to the surface. This would quickly solidify, locally referred as when the soil turns to ‘concrete’. Numerous cultivations were then required to reduce these ‘concrete’ soil chunks into a seed bed. It was a laborious, expensive task which sacrificed soil health to produce a less than satisfactory result. However, the farm still required a plough of some form as a means of weed control through inversion. As it is an organic estate, chemical sprays could not be used. A shallow plough was invested in as a way of striking the balance between overcoming the problems of creating a seedbed, but also maintaining the weed control benefits of inversion tillage. It has been very successful in reducing the input requirements, and at the same time increasing the quality of the output. Whilst shallow ploughing has challenges, such as full inversion of weeds in very dry conditions, on balance it is much better for the farming business than the previous alternative. We are able to do less damage to soil, and increase outputs which is important due to agricultural labour scarcity and smaller weather windows due to climate change.

Reduced tillage options have been a challenge to combat in organic systems where herbicides are prohibited. As such, trials of reduced tillage options have been explored. These include;
1)Non-inversion tillage where no ploughing is done and soil is cultivated to the first 100 mm.
2)Shallow ploughing where a specifically designed plough inverts soil to a depth of 125 mm, as opposed to traditional plough depths of 200 mm.

The purpose of this technology is to minimise soil disturbance to enhance the soil structure, biology and chemistry, whilst creating a seed bed and controlling weeds. The challenge on the specific site is there has been a history of annual plough, which has led to the proliferation of weeds that thrive on such systems. These include creeping thistle and common docks. As such, there was also the purpose of ‘disrupting’ the existing system in order to control these weeds. The only specific input required was a shallow plough, designed to invert soil from lower depths. For non-inversion tillage, a subsoiler and disc cultivator were used. The non-inversion tillage was done at two sites; one cereal stubble and one out of a fertility building two-year grass and clover ley.

Benefits/impacts/things land owners did/did not like:
Non-inversion tillage:
-Instead of ploughing, non-inversion tillage from the fertility ley allowed us to keep the soil structure from 2 years of grass/clover intact and in the right soil profile. We weren’t burying the friable, high-nutrient and porous top soil 200 mm under the ground and we weren’t lifting heavy, lower-aerobic soil to the surface where we wanted to plant.
-This meant that plants established quicker and we were able to drill later, despite the fields being very heavy, poorly drained fields.
-Weeds were killed, primarily through timely cultivations during a hot-spell, so that the cultivator brought roots to the surface to dry them.
-Drainage was evident after drilling as we were able to graze sheep on the wheat in March.
-Crops have tillered well and responded to nutrients.
-Establishment costs were approximately £30/ha cheaper.
-However, non-inversion tillage in cereal stubbles has not been as successful due to weed control, and whether the cheaper costs outweighs the weed burden remains to be assessed. The reason for this is not being able to cultivate during the hot weather (as this came before harvest).
-In addition, in cereal stubbles, we have seen less creeping thistles and docks, but more wild oats and cereal volunteers.

Shallow ploughing:
-Cheaper establishment costs through lower diesel usage (yet to be quantified).
-Better in many circumstances of inverting soil completely, but from a much lower depth.
-Did not bring up any large clumps of sub-soil which the conventional plough would. These result in much cultivations to break the clumps down.
-Ploughing ‘on-land’ meant that there was no smearing in the furrow from tyres.
-Lower HP requirement – 180 hp tractor ploughing 3.2 m to 125 mm on heavy land.
-Ploughing left over-winter did not require more than one cultivation before drilling as ploughed soil was friable from lower plough depth.
-That being said, there were favourable ploughing conditions in 2018. Regardless, we have sold our conventional plough because we like the shallow plough so much.

General benefits are:
-Reduced, prevented or restored land degradation
-Improved/preserved biodiversity
-Increased adaptation/resilience to climate change/extremes and its impacts
-A potential beneficial economic impact

The compilation of this SLM is a part of the European Interreg project FABulous Farmers which aims to reduce the reliance on external inputs by encouraging the use of methods and interventions that increase the farm’s Functional AgroBiodiversity (FAB). Visit www.fabulousfarmers.eu and www.nweurope.eu/Fabulous-Farmers for more information.

Lugar

Lugar: Wimpole Estate, Reino Unido

No. de sitios de Tecnología analizados: un solo sitio

Georreferencia de sitios seleccionados
  • -0.04205, 52.14849
  • -0.04205, 52.14849

Difusión de la Tecnología: distribuida parejamente sobre un área (4.0 km²)

¿En un área de protección permanente?: No

Fecha de la implementación: 2018; hace menos de 10 años (recientemente)

Tipo de introducción
Shallow ploughing green stubbles. (Callum Weir)
Claas Arion tractor ploughing (Callum Weir)

Clasificación de la Tecnología

Propósito principal
  • mejorar la producción
  • reducir, prevenir, restaurar la degradación de la tierra
  • conservar el ecosistema
  • proteger una cuenca hidrográfica/ áreas corriente abajo – en combinación con otras Tecnologías
  • preservar/ mejorar biodiversidad
  • reducir el riesgo de desastres naturales
  • adaptarse al cambio climático/ extremos climáticos y sus impactos
  • mitigar cambio climático y sus impactos
  • crear impacto económico benéfico
  • crear impacto social benéfico
Uso de tierra
Mezcla de tipos de uso de tierras dentro de la misma unidad de tierras: No

  • Tierras cultivadas
    • Cosecha anual: cereales - otros, cultivos para forraje - trébol, cultivos para forraje - pastos
    Número de temporadas de cultivo por año: 1
    ¿Se practica el intercultivo? Sí
    ¿Se practica la rotación de cultivos? No

Provisión de agua
  • de secano
  • mixta de secano – irrigada
  • totalmente irrigada

Propósito relacionado a la degradación de las tierras
  • prevenir la degradación de la tierra
  • reducir la degradación de la tierra
  • restaurar/ rehabilitar tierra severamente degradada
  • adaptarse a la degradación de la tierra
  • no aplica
La degradación considerada
  • erosión de suelos por viento - Et: pérdida de capa arable
  • deterioro químico del suelo - Cn: reducción de la fertilidad y contenido reducido de la materia orgánica del suelo (no ocasionados por la erosión)
  • deterioro físico del suelo - Pc: compactación
  • degradación biológica - Bs: reducción en la calidad y composición/ diversidad de las especies, Bp: incremento de pestes/ enfermedades, pérdida de depredadores
  • degradación del agua - Hs: cambio en la cantidad de aguas superficiales, Hg: cambio en nivel de aguas subterráneas/ nivel de acuífero, Hq: reducción de la calidad de aguas subterráneas, Hw: reducción de la capacidad de amortiguación de las áreas humedales
Grupo MST
  • perturbación mínima del suelo
  • manejo integrado de la fertilidad del suelo
  • diversión y drenaje de agua
Medidas MST
  • medidas agronómicas - A3: Tratamiento de superficie del suelo (A 3.2: Reduced tillage (> 30% soil cover)), A5: Manejo de semillas, variedades mejoradas

Dibujo técnico

Especificaciones técnicas

Establecimiento/ mantenimiento: actividades, insumos y costos

Cálculo de insumos y costos
  • Los costos se calculan: por área de Tecnología (unidad de tamaño y área: 4 ha; factor de conversión a una hectárea: 1 ha = Approx. £45/ha – about 25% less than ‘deep ploughing’)
  • Moneda usada para calcular costos: GBP
  • Tasa de cambio (a USD): 1 USD = 0.82 GBP
  • Costo promedio por día del sueldo de la mano de obra contratada: £90
Factores más determinantes que afectan los costos
Most important factors affecting cost are decreased time spent ploughing and lower diesel cost, reducing establishment costs by £15 per ha.
Actividades de establecimiento
  1. Use of shallow plough (Momento/ frequencia: After harvest)
Insumos y costos para establecimiento (per 4 ha)
Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad (GBP) Costos totales por insumo (GBP) % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
Mano de obra
Person per day person day 1,0 90,0 90,0 100,0
Equipo
Ovlac Shallow Plough (7+1f) (one off) 1 1,0 11000,0 11000,0 100,0
Tractor per day 1,0 180,0 180,0 100,0
Otros
Diesel (120 litres per day) ltrs per day 1,0 60,0 60,0 100,0
Costos totales para establecer la Tecnología 11'330.0
Costos totales para establecer la Tecnología en USD 13'817.07
Actividades de mantenimiento
  1. Grease plough (Momento/ frequencia: once per week)
  2. change plough points (Momento/ frequencia: once per season)

Entorno natural

Promedio anual de lluvia
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1,000 mm
  • 1,001-1,500 mm
  • 1,501-2,000 mm
  • 2,001-3,000 mm
  • 3,001-4,000 mm
  • > 4,000 mm
Zona agroclimática
  • húmeda
  • Sub-húmeda
  • semi-árida
  • árida
Especificaciones sobre el clima
Highest rainfall month is August, which is important as this is when cultivations need to occur. As non-inversion and shallow ploughing are faster operations, this means that cultivations can occur at more optimum times.
Pendiente
  • plana (0-2 %)
  • ligera (3-5%)
  • moderada (6-10%)
  • ondulada (11-15%)
  • accidentada (16-30%)
  • empinada (31-60%)
  • muy empinada (>60%)
Formaciones telúricas
  • meseta/ planicies
  • cordilleras
  • laderas montañosas
  • laderas de cerro
  • pies de monte
  • fondo del valle
Altura
  • 0-100 m s.n.m.
  • 101-500 m s.n.m.
  • 501-1,000 m s.n.m
  • 1,001-1,500 m s.n.m
  • 1,501-2,000 m s.n.m
  • 2,001-2,500 m s.n.m
  • 2,501-3,000 m s.n.m
  • 3,001-4,000 m s.n.m
  • > 4,000 m s.n.m
La Tecnología se aplica en
  • situaciones convexas
  • situaciones cóncavas
  • no relevante
Profundidad promedio del suelo
  • muy superficial (0-20 cm)
  • superficial (21-50 cm)
  • moderadamente profunda (51-80 cm)
  • profunda (81-120 cm)
  • muy profunda (>120 cm)
Textura del suelo (capa arable)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Textura del suelo (> 20 cm debajo de la superficie)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Materia orgánica de capa arable
  • elevada (>3%)
  • media (1-3%)
  • baja (<1%)
Agua subterránea
  • en superficie
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Disponibilidad de aguas superficiales
  • excesiva
  • bueno
  • mediana
  • pobre/ ninguna
Calidad de agua (sin tratar)
  • agua potable de buena calidad
  • agua potable de mala calidad (requiere tratamiento)
  • solo para uso agrícola (irrigación)
  • inutilizable
La calidad de agua se refiere a: agua subterránea y superficial
¿La salinidad del agua es un problema?
  • No

Incidencia de inundaciones
  • No
Diversidad de especies
  • elevada
  • mediana
  • baja
Diversidad de hábitats
  • elevada
  • mediana
  • baja

Las características de los usuarios de la tierra que aplican la Tecnología

Orientación del mercado
  • subsistencia (autoprovisionamiento)
  • mixta (subsistencia/ comercial)
  • comercial/ mercado
Ingresos no agrarios
  • menos del 10% de todos los ingresos
  • 10-50% de todo el ingreso
  • > 50% de todo el ingreso
Nivel relativo de riqueza
  • muy pobre
  • pobre
  • promedio
  • rico
  • muy rico
Nivel de mecanización
  • trabajo manual
  • tracción animal
  • mecanizado/motorizado
Sedentario o nómada
  • Sedentario
  • Semi-nómada
  • Nómada
Individuos o grupos
  • individual/ doméstico
  • grupos/ comunal
  • cooperativa
  • empleado (compañía, gobierno)
Género
  • mujeres
  • hombres
Edad
  • niños
  • jóvenes
  • personas de mediana edad
  • ancianos
Área usada por hogar
  • < 0.5 ha
  • 0.5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1,000 ha
  • 1,000-10,000 ha
  • > 10,000 ha
Escala
  • pequeña escala
  • escala mediana
  • gran escala
Tenencia de tierra
  • estado
  • compañía
  • comunitaria/ aldea
  • grupal
  • individual, sin título
  • individual, con título
Derechos de uso de tierra
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Derechos de uso de agua
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Acceso a servicios e infraestructura
salud

pobre
bueno
educación

pobre
bueno
asistencia técnica

pobre
bueno
empleo (ej. fuera de la granja)

pobre
bueno
mercados

pobre
bueno
energía

pobre
bueno
caminos y transporte

pobre
bueno
agua potable y saneamiento

pobre
bueno
servicios financieros

pobre
bueno

Impacto

Impactos socioeconómicos
Producción de cultivo
disminuyó
incrementó

calidad de cultivo
disminuyó
incrementó

producción de forraje
disminuyó
incrementó


Crop quality before SLM not able to handle grazing, but now can graze so large increase in fodder/animal production compared to previous model

producción animal
disminuyó
incrementó


Crop quality before SLM not able to handle grazing, but now can graze so large increase in fodder/animal production compared to previous model

manejo de tierras
obstaculizado
simplificado

gastos en insumos agrícolas
incrementó
disminuyó

ingreso agrario
disminuyó
incrementó

diversidad de fuentes de ingreso
disminuyó
incrementó

carga de trabajo
incrementó
disminuyó

work/life balance
None
None

Impactos socioculturales
oportunidades recreativas
disminuyó
mejoró

MST/ conocimiento de la degradación de la tierra
disminuyó
mejoró

Impactos ecológicos
cosecha/recolección de agua (escurrimiento, rocío, nieve, etc.)
disminuyó
mejoró

escurrimiento superficial
incrementó
disminuyó

drenaje de agua en exceso
disminuyó
mejoró

humedad del suelo
disminuyó
incrementó

cubierta del suelo
disminuyó
mejoró

pérdida de suelo
incrementó
disminuyó

encostramiento/ sellado de suelo
incrementó
disminuyó

compactación de suelo
incrementó
disminuyó

ciclo/ recarga de nutrientes
disminuyó
incrementó

materia orgánica debajo del suelo C
disminuyó
incrementó

cubierta vegetal
disminuyó
incrementó

biomasa/ sobre suelo C
disminuyó
incrementó

especies invasoras extrañas
incrementó
disminuyó

diversidad animal
disminuyó
incrementó

especies benéficas (depredadores, gusanos de tierra, polinizadores)
disminuyó
incrementó

control de pestes/ enfermedades
disminuyó
incrementó


A small decrease in disease control with shallow ploughing is not as effective as inverting with a conventional plough. This is because less of the stubble from the previous crop would be inverted, creating a greater chance of disease carryover, for example Septoria nodorum blotch.

impactos de inundaciones
incrementó
disminuyó

impactos de sequías
incrementó
disminuyó

Impactos fuera del sitio
corriente confiable y estable fluye en estación seca (inc. caudales bajos)
disminuyó
incrementó

inundaciones río abajo (no deseadas)
incrementó
disminuyó

colmatación río abajo
incrementó
disminuyó

contaminación de aguas subterráneas/ de ríos
incrementó
disminuyó

capacidad de amortiguación/ filtrado (por suelo, vegetación, humedales)
disminuyó
mejoró

sedimentos transportados por el viento
incrementó
disminuyó

impacto de gases de invernadero
incrementó
disminuyó

Análisis costo-beneficio

Beneficios comparados con los costos de establecimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
muy positivo

Beneficios comparados con costos de mantenimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
muy positivo

Cambio climático

Cambio climático gradual
temperatura anual incrementó

nada bien
muy bien
temperatura estacional incrementó

nada bien
muy bien
Estación: primavera
lluvia anual disminuyó

nada bien
muy bien
lluvia estacional disminuyó

nada bien
muy bien
Estación: primavera
Extremos (desastres) relacionados al clima
tormenta de lluvia local

nada bien
muy bien
tormenta local

nada bien
muy bien
ola de calor

nada bien
muy bien
sequía

nada bien
muy bien
Otras consecuencias relacionadas al clima
período extendido de crecimiento

nada bien
muy bien
periodo reducido de crecimiento

nada bien
muy bien

Adopción y adaptación

Porcentaje de usuarios de la tierra que adoptaron la Tecnología
  • casos individuales / experimentales
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
De todos quienes adoptaron la Tecnología, ¿cuántos lo hicieron sin recibir incentivos/ pagos materiales?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
¿La tecnología fue modificada recientemente para adaptarse a las condiciones cambiantes?
  • No
¿A qué condiciones cambiantes?
  • cambios climáticos / extremos
  • mercados cambiantes
  • disponibilidad de mano de obra (ej. debido a migración)

Conclusiones y lecciones aprendidas

Fortalezas: perspectiva del usuario de tierras
  • Cheaper establishment costs and quicker establishment time mean it will benefit the farm in the long term as labour becomes an issue (regardless of Brexit).
  • Makes soil more resilient to changing weather conditions, both drier and wetter conditions.
  • Reduced soil carbon emissions and diesel emissions from tractor.
  • Better soil structure, biology and chemistry to boost yield, plus allows us to use plough sparingly as a ‘reset’ button when we really need to.
  • However, there is a risk to yield if not used correctly. Plus, we may solve one weed issue (thistles and docks) and move to another weed issue (cereal volunteers, blackgrass and wild oats).
Fortalezas: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clave
Debilidades/ desventajas/ riesgos: perspectiva del usuario de tierrascómo sobreponerse
  • We may solve one weed issue (thistles and docks) and move to another weed issue (cereal volunteers, blackgrass and wild oats). - Use dry June/July to non-invert fertility leys, allowing plough to be used as a reset button later in the rotation.
    - Minimise non-inversion in cereal stubbles to cleanest crops.
  • Management demand to adapt technology to annual changes in conditions (not as easy as ploughing or spraying in any conditions – to do this, you must be adaptable). -Operator education
    -Planning
Debilidades/ desventajas/ riesgos: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clavecómo sobreponerse

Referencias

Compilador
  • Sabine Reinsch
Editors
  • David Robinson
Revisado por
  • Renate Fleiner
Fecha de la implementación: 10 de junio de 2019
Últimas actualización: 29 de noviembre de 2019
Personas de referencia
Descripción completa en la base de datos de WOCAT
Datos MST vinculados
La documentación fue facilitada por
Institución Proyecto
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