An aerial view of the DOK (biodynamic, organic and conventional) experiment (Tibor Fuchs)

Organic Agriculture (DOK Experiment) (Suiza)

Biologischer Landbau/ Biologische Landwirtschaft

Descripción

Organic agriculture is a system of crop cultivation that uses biological methods of pest control and organic fertilizer as substitutes for chemical fertilizers and pesticides. It targets sustainability, enhancement of soil fertility, and biological diversity by aiming to close nutrient cycles while generally prohibiting synthetic pesticides, antibiotics, synthetic fertilizers, genetically modified organisms, and growth hormones.

Organic agriculture is a globally applied technology practiced on agricultural land. It is carried out in 188 countries, with over 96 million hectares of agricultural land managed organically by at least 4.5 million farmers.

The main elements of this technology include the use of biological methods of pest control and organic fertilizer application, which replace chemical fertilizers and pesticides. It generally prohibits synthetic pesticides, antibiotics, synthetic fertilizers, genetically modified organisms, and growth hormones. The purpose of organic agriculture is to achieve sustainability in farming, enhancing soil fertility, increasing biological diversity and reducing the reliance on external inputs to agriculture, relying on nutrient recycling by applying manure and on biological nitrogen fixation from legumes. It also aims to provide a healthier and more environmentally friendly alternative to conventional farming practices. To establish and maintain organic agriculture, major activities include the application of organic fertilizers, crop rotation, and the use of pest-resistant plant varieties. Regular soil testing and monitoring of pest populations are also necessary. Certification of a farm as being officially organic is needed if the products are to be sold at a price premium.

Organic agriculture can improve soil health, reduce pollution of the surrounding environment, and contribute to biodiversity in the fields. Moreover, it can offer healthier food options and potentially higher income for farmers due to the premium prices of organic products. Land users appreciate organic agriculture for its environmental benefits and potential for higher income. However, some dislike the increased labour and time required, the 10-30% of reduction in yields, compared to conventional agriculture, as well as the need for a transition period before farms can be certified as organic and products sold at a premium price.

The DOK experiment presented here is representative of organic practices in the context of temperate regions (specifically, Switzerland and surrounding countries). It is jointly managed by the Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), and by the Swiss Confederation's centre of excellence for agricultural research (Agroscope). The name "DOK Experiment" is derived from its main purpose, to compare three cultivation systems: Biodynamic (D), organic (O) and conventional (K) agriculture. These differ in terms of how they are fertilized (D: liquid manure, manure compost, biodynamic preparations; O: liquid manure, rotted manure; K: two variants, one with liquid manure, fresh or rotted manure, mineral fertilizer (CONFYM variant) and one with only mineral fertilizer (CONMIN variant)), as well as by plant protection (D and O: organic; K: chemical-synthetic). In addition to two fertilization levels of the three cultivation systems (half fertilization and standard practice fertilization), two controls are carried out, an unfertilized (N) and a purely mineral-fertilized variant (M). The experiment is spatially replicated four times. The results presented here refer to the conventional (K) and the organic (O) treatments at the standard practice fertilization level.

Lugar

Lugar: Therwil, Basel, Suiza

No. de sitios de Tecnología analizados: un solo sitio

Georreferencia de sitios seleccionados
  • 7.53917, 47.50254

Difusión de la Tecnología: aplicada en puntos específicos/ concentrada en un área pequeña

¿En un área de protección permanente?: No

Fecha de la implementación: 1978

Tipo de introducción
Harvest of winter wheat stover (Thomas Alföldi)
Harvest of maize (Thomas Alföldi)

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 - maíz, cereales - trigo (invierno), cultivos para forraje - trébol, leguminosas y legumbres - soya, cultivos de raíces/ tubérculos - patatas. Cropping system: Trigo o rotación similar con heno/pastizal
    Número de temporadas de cultivo por año: 1
    ¿Se practica la rotación de cultivos? Sí

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
  • deterioro químico del suelo - Cn: reducción de la fertilidad y contenido reducido de la materia orgánica del suelo (no ocasionados por la erosión)
  • degradación biológica - Bs: reducción en la calidad y composición/ diversidad de las especies, Bl: pérdida de la vida del suelo
Grupo MST
  • sistemas de rotación (rotación de cosecha, cosecha rotatoria con descanso, agricultura migratoria)
  • manejo de agricultura—ganadería integrada
  • manejo integrado de pestes y enfermedades (incl. agricultura orgánica)
Medidas MST
  • medidas agronómicas - A2: materia orgánica/ fertilidad del suelo, A5: Manejo de semillas, variedades mejoradas, A6: Manejo de residuos (A 6.4: retenido)

Dibujo técnico

Especificaciones técnicas
A summary of the principles of organic farming in Switzerland
Author: Moritz Laub

Establecimiento/ mantenimiento: actividades, insumos y costos

Cálculo de insumos y costos
  • Los costos se calculan: por área de Tecnología (unidad de tamaño y área: ha; factor de conversión a una hectárea: 1 ha = 1 ha)
  • Moneda usada para calcular costos: CHF
  • Tasa de cambio (a USD): 1 USD = 0.91 CHF
  • Costo promedio por día del sueldo de la mano de obra contratada: 160-240
Factores más determinantes que afectan los costos
Reduced yield without price premium during transition period.
Actividades de establecimiento
  1. Courses on the principles of organic farming (Momento/ frequencia: Before transition)
  2. Transitioning period (already practicing but not yet certified) (Momento/ frequencia: 2 years)
  3. Certification (Momento/ frequencia: Start of year 3)
Actividades de mantenimiento
  1. Application of manure (Momento/ frequencia: At least yearly)
  2. Application of slurry (Momento/ frequencia: Usually twice a year)
  3. Soil preparation by harrow or cultivator (Momento/ frequencia: Yearly)
  4. Weed supression by tine weeder (Momento/ frequencia: At least yearly)
  5. Biological pesticide application (e.g., Novodor) (Momento/ frequencia: When needed, mostly in potato)
  6. Planting of cover crop (Momento/ frequencia: After wheat)
  7. Mulching cover crop (Momento/ frequencia: Before planting soy/maize)
Insumos y costos de mantenimiento (per ha)
Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad (CHF) Costos totales por insumo (CHF) % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
Mano de obra
Labour requirements compared to conventional agriculture % 113,0

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
Promedio anual de lluvia en mm:840.0
Typical temperate climate. Rainfall is mostly evenly distributed throughout the year with slightly higher values in May, June, July and August.
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
¿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
  • irrigation not common
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

Cantidad antes de MST: Mean wheat yield of 5 t DM/ha
Cantidad luego de MST: Mean wheat yield of 4 t DM/ha
Other mean yields of organic treatment (BIOORG2 with 1.4 livestock units):
Potatoes: 7.5 t DM/ha
Soybean: 2.8 t DM/ha

Other mean yields of conventional treatment with only mineral fertilizer(CONMIN2):
Potatoes: 10 t DM/ha
Soybean: 2.8 t DM/ha

producción de forraje
disminuyó
incrementó

Cantidad antes de MST: Grass-clover: 13 t DM/ha
Cantidad luego de MST: Grass-clover: 12.5 t DM/ha
Other mean yields of organic treatment (BIOORG2 with 1.4 livestock units):
Maize silage: 17 t DM/ha

Other mean yields of conventional treatment with only mineral fertilizer(CONMIN2):
Maize silage: 19 t DM/ha

gastos en insumos agrícolas
incrementó
disminuyó


Refers to overall organic agriculture in Switzerland (not DOK experiment)

ingreso agrario
disminuyó
incrementó


Refers to overall organic agriculture in Switzerland (not DOK experiment)

diversidad de fuentes de ingreso
disminuyó
incrementó


Refers to overall organic agriculture in Switzerland (not DOK experiment)

carga de trabajo
incrementó
disminuyó


Refers to overall organic agriculture in Switzerland (not DOK experiment)

Impactos socioculturales
Impactos ecológicos
materia orgánica debajo del suelo C
disminuyó
incrementó

Cantidad antes de MST: About 1.3% SOC in the mineral fertilizer treatment in 2020
Cantidad luego de MST: About 1.6% SOC in the organic agriculture treatment in 2020
Organic treatment refers to BIOORG2 with 1.4 livestock units. Conventional treatment to the one with only mineral fertilizer (CONMIN2).

acidez
incrementó
disminuyó

Cantidad antes de MST: pH of 6.3 in the mineral fertilizer treatment in 2020
Cantidad luego de MST: pH of 6.5 in the organic agriculture treatment in 2020
Organic treatment refers to BIOORG2 with 1.4 livestock units. Conventional treatment to the one with only mineral fertilizer (CONMIN2).

Impactos fuera del sitio
contaminación de aguas subterráneas/ de ríos
incrementó
disminuyó

Greenhouse gas emissions per land area
increased
decreased


Based on a recent modeling study, emissions were between 0.5 to 1 t CO2 equivalent less per ha and year in organic compared to conventional agriculture in Switzerland (https://doi.org/10.1016/j.agsy.2020.102822).

Greenhouse gas emissions per calorie
increased
decreased


In contrast to emissions per land area, it has been found that due to the lower yields there is little difference in terms of emissions per unit of food produced (https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa6cd5).

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

The main establishment costs is that in the first years of establishment, farmers have to apply all organic principles and thus have lower yields. However, certification as organic produce, which receive price premiums, is only possible 1-3 years after establishment, depending on the farm type. Thus, there is a period in which the lower yields are not yet compensated by a price premium. Once the system is certified and a price premium received, gross returns, benefit/cost ratios, and net present values are significantly higher for organic crops compared to conventional crops (https://www.doi.org/10.1073/pnas.1423674112)

Cambio climático

Cambio climático gradual
temperatura anual incrementó

nada bien
muy bien
lluvia estacional disminuyó

nada bien
muy bien
Estación: verano
Extremos (desastres) relacionados al clima
sequía

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%
Número de hogares y/ o área cubierta
About 16% of all farms in Switzerland are currently organic. (BAFU; https://www.bfs.admin.ch/news/de/2024-0392)
¿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
  • Higher income due to price premiums
  • Less dependance on external inputs
Fortalezas: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clave
  • Better nutrient cycling and soil fertility.
Debilidades/ desventajas/ riesgos: perspectiva del usuario de tierrascómo sobreponerse
Debilidades/ desventajas/ riesgos: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clavecómo sobreponerse
  • Lower yields compared to conventional agriculture. Price premium. Eating less meat, which consumes most of the agricultural produce.

Referencias

Compilador
  • Moritz Laub
Editors
  • Jochen Mayer
  • Hans-Martin Krause
Revisado por
  • Rima Mekdaschi Studer
  • William Critchley
Fecha de la implementación: 17 de mayo de 2024
Últimas actualización: 27 de septiembre de 2024
Personas de referencia
Descripción completa en la base de datos de WOCAT
Datos MST vinculados
La documentación fue facilitada por
Institución Proyecto
Referencias claves
  • Knapp, S., Gunst, L., Mäder, P., Ghiasi, S., Mayer, J., 2023. Organic cropping systems maintain yields but have lower yield levels and yield stability than conventional systems – Results from the DOK trial in Switzerland. Field Crops Research 302, 109072.: For free: https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109072
  • Krause, H.-M., Stehle, B., Mayer, J., Mayer, M., Steffens, M., Mäder, P., Fliessbach, A., 2022. Biological soil quality and soil organic carbon change in biodynamic, organic, and conventional farming systems after 42 years. Agron. Sustain. Dev. 42, 117.: For free: https://doi.org/10.1007/s13593-022-00843-y
  • Mayer, M., Krause, H.-M., Fliessbach, A., Mäder, P., Steffens, M., 2022. Fertilizer quality and labile soil organic matter fractions are vital for organic carbon sequestration in temperate arable soils within a long-term trial in Switzerland. Geoderma 426, 116080.: For free: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116080
  • Crowder, D.W., Reganold, J.P., 2015. Financial competitiveness of organic agriculture on a global scale. Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 7611–7616.: For free: https://doi.org/10.1073/pnas.1423674112
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