Tecnologías

Minimum Tillage [Federación Rusa]

Минимальная обработка

technologies_1315 - Federación Rusa

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1. Información general

1.2 Detalles de contacto de las personas de referencia e instituciones involucradas en la evaluación y la documentación de la Tecnología

Persona(s) de referencia clave

Especialista MST:
Nombre del proyecto que financió la documentación/ evaluación de la Tecnología (si fuera relevante)
Book project: Making sense of research for sustainable land management (GLUES)
Nombre del proyecto que financió la documentación/ evaluación de la Tecnología (si fuera relevante)
Sustainable land management in the Russian steppes (KULUNDA / GLUES)

1.3 Condiciones referidas al uso de datos documentados mediante WOCAT

El compilador y la/s persona(s) de referencia claves aceptan las condiciones acerca del uso de los datos documentados mediante WOCAT:

1.4 Declaración de la sostenibilidad de la Tecnología descrita

¿La Tecnología aquí descrita resulta problemática en relación a la degradación de la tierra, de tal forma que no puede considerársela una tecnología sostenible para el manejo de la tierra?

No

1.5 Referencia al (los) Cuestionario(s) de Enfoques MST (documentados usando WOCAT)

Vocational Training
approaches

Vocational Training [Federación Rusa]

Regular in-service training of land use specialists and farm managers in the fields of sustainable land use management, and monitoring in the agrarian sector.

  • Compilador: Peter Liebelt
Field days
approaches

Field days [Federación Rusa]

Field days are events for regional stakeholders, mainly farmers in the study area, to discuss their demands regarding scientific help, and to be informed about the activities and results of new methods and technologies for conservation agriculture.

  • Compilador: Peter Liebelt

2. Descripción de la Tecnología MST

2.1 Breve descripción de la Tecnología

Definición de la Tecnología:

Minimum tillage is a one-pass operation combined with sowing, using a classic Russian seeder modified for seedbed preparation and soil mixing. It can include shallow stubble cultivation after harvesting.

2.2 Descripción detallada de la Tecnología

Descripción:

Minimum tillage is a key element of the "adapted Soviet cropping system", which aims at more sustainable land use but based on predominantly local technologies. For successful implementation of minimum tillage, adaption of the whole cropping system is required, including crop rotation. Rotation includes a succession of cereal crops (e.g. spring wheat), legumes (peas), and oil seed crops. Stubble cultivation in autumn is best performed with the "Catros" compact disc harrow for a quick, shallow operation. Seedbed preparation is carried out using a classic Russian seeder modified with wing shares for shallow seedbed preparation including soil mixing. In general, the performance of this drill is very close to that of a cultivator.

Minimizing tillage, saves time and fuel, and also helps to reduce evaporation, as well as protecting the soil against erosion. Shallow tillage with disc harrows after harvest ensures better stubble mixing and stimulates the germination of weed seeds. The adapted seeder, SZS 2.1, works with wing shares that open the soil and place the seed. Thus traditional deep tillage operations for the preparation of the seedbed can are omitted: that helps to reduce costs. With respect to crop protection, the first and most important element is to implement a full crop rotation. To control late germinating weeds and seeds of the previous crop, a disc harrow is used for shallow cultivation – this can be supplemented by the application of a non-selective herbicide if there is germination - to avoid the risk of flowering before the hard frost sets in. Fertilization becomes more important, because of the decreased mineralization rate under minimized soil tillage, especially at the beginning of the conversion of the cropping system.

The Technology including crop rotation was tested in the field in 4 test plots with 4 repetitions at the test site in Poluyamki. Results showed that the intensity of soil tillage and seeding methods used had a great influence on crop establishment and expected yields. It was demonstrated that minimizing tillage leads to higher water use efficiency and highest yields. Positive effects were also observed regarding soil structure and soil fertility already after 3 years. Minimized soil disturbance led to higher aggregate stability, which leads to a lower risk of wind erosion, increased soil organic carbon storage and soil fertility as well as available soil water content. The adapted Soviet system is more profitable, due to higher gross margins.

The test site in Poluyamki is located in the dry steppe of the border region next to Kazakhstan, where, due to the climatic conditions, no natural afforestation occurs, and the planted windbreaks don’t grow vigorously due to the prevailing aridity. The annual precipitation is under 300 mm a year. Probably the greatest climatic influence factor is the precipitation - in terms of quantity and space/ time distribution and, due to high summer temperatures, the high rates of evapotranspiration. The total yearly precipitation rate is the primary yield-limiting factor in all steppe regions. The ratio between precipitation and evaporation is negative. In the late weeks of spring, prolonged droughts must be expected in 5-year cycles, limiting germination and crop establishment. The soils are classed among those of cool-tempered grasslands. Due to their physical and chemical characteristics, these soils (Chernozems and Kastanozems) have high agronomic potential.

2.3 Fotografías de la Tecnología

2.5 País/ región/ lugares donde la Tecnología fue aplicada y que se hallan comprendidos por esta evaluación

País:

Federación Rusa

Región/ Estado/ Provincia:

Russian Federation/Altai Krai

Especifique más el lugar :

Mikhaylovski district (Pavlovski district, Mamontovski district)

Especifique la difusión de la Tecnología:
  • distribuida parejamente sobre un área
Si la Tecnología se halla difundida homogéneamente a lo largo de un área, especifique el área que cubre (en km2):

0,13

Si se desconoce el área precisa, indique el área aproximada cubierta:
  • 0.1-1 km2
Comentarios:

Boundary points of the Technology area: Centre latitude: _52° 4'3.00"N Centre longitude: 79°54'26.16"E Test site Poluyamki
Total area covered by the SLM Technology is 0.13 km2.
The total investigation area of the SLM Technology “Minimum Tillage” refers to the test site areas: 1. Poluyamki, Mikhaylovskiy Rayon: 13ha ; 2. Pervomayskiy, Mamontovskiy Rayon: 10ha and 3. Komsomolskiy, Pavlovskiy Rayon: 3ha all managed by Minimum Tillage. This questionnaire is related to the test site in Poluyamki, Mikhaylovskiy Rayon

2.6 Fecha de la implementación

Si no se conoce el año preciso, indique la fecha aproximada:
  • hace menos de 10 años (recientemente)

2.7 Introducción de la Tecnología

Especifique cómo se introdujo la Tecnología:
  • durante experimentos/ investigación
Comentarios (tipo de proyecto, etc.):

Already during the Soviet land use periode temporal,especially after the Virgin land campagne (1954-'63)efforts were made to minimize soil tillage intensity to obtain from conventional ploughing system. An important scientific thinker for this innovative farming systems was T. C. Malcev. But at this time the new approaches for minimized tillage systems were not seriously implemented in Russia. Only in the last decade a significant trend towards minimum soil tillage can be recodnized in the Russian agriculture

3. Clasificación de la Tecnología MST

3.1 Propósito(s) principal(es) de la Tecnología MST

  • mejorar la producción
  • reducir, prevenir, restaurar la degradación del suelo

3.2 Tipo(s) actuales de uso de la tierra donde se aplica la Tecnología

Tierras cultivadas

Tierras cultivadas

  • Cosecha anual
Número de temporadas de cultivo por año:
  • 1
Especifique:

Longest growing period in days: 110, Longest growing period from month to month: May-October

Comentarios:

Major land use problems (compiler’s opinion): The decrease of soil organic carbon content in the soils and loss of topsoil depth has led to a decrease in soil fertility. Additionally, the negative soil water balance due to the high summer temperatures and evaporation, and the high spatial and temporal variability of precipitation, is a serious problem relating to the lack of soil water.
Major land use problems (land users’ perception): The land users who were involved in the studies and implemented the new farming practices have a similar opinion. But there are still a lot of farmers that underestimate the ecological risks of soil degradation resulting from conventional/ traditional soil management.

3.4 Provisión de agua

Provisión de agua para la tierra donde se aplica la Tecnología:
  • de secano

3.5 Grupo MST al que pertenece la Tecnología

  • perturbación mínima del suelo

3.6 Medidas MST que componen la Tecnología

medidas agronómicas

medidas agronómicas

  • A1: vegetación/ cubierta del suelo
  • A2: materia orgánica/ fertilidad del suelo
  • A3: Tratamiento de superficie del suelo
A3: Diferencie sistemas de labranza:

A 3.2: Reduced tillage (> 30% soil cover)

medidas de manejo

medidas de manejo

  • M2: Cambio de gestión/ nivel de intensidad
Comentarios:

Type of agronomic measures: better crop cover, mulching, green manure, mineral (inorganic) fertilizers, rotations / fallows, minimum tillage, non-inversion tillage

3.7 Principales tipos de degradación del suelo encarados con la Tecnología

erosión de suelos por agua

erosión de suelos por agua

  • Wt: pérdida de capa arable/ erosión de la superficie
erosión de suelos por viento

erosión de suelos por viento

  • Et: pérdida de capa arable
  • Ed; deflación y deposición
  • Eo; efectos de degradación fuera del sitio:
deterioro químico del suelo

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

deterioro físico del suelo

  • Pc: compactación
Comentarios:

Main causes of degradation: soil management (Conventional (intensive) soil tillage by phloughing), crop management (annual, perennial, tree/shrub) (Bare fallow (without any vegetation cover)), wind storms / dust storms (Strong wind and storm (local name: Sukhovey) from the south-western central-Asiatic semi-desert regions cause a higher risk of wind erosion especially on traditional cropland without plant cover), droughts (The frequently occurring early-summer drought periods are particularly problematic for agricultural production)
Secondary causes of degradation: education, access to knowledge and support services (The linkages between research, education, extension services and end users need to strengthened, for better knowledge creation and transfer. Need for more efficient and qualified advisory service), Capital for investments (Lack of capital for investment in modern adapted agricultural technologies)

3.8 Prevención, reducción o restauración de la degradación del suelo

Especifique la meta de la Tecnología con relación a la degradación de la tierra:
  • prevenir la degradación del suelo
  • reducir la degradación del suelo

4. Especificaciones técnicas, actividades de implementación, insumos y costos

4.1 Dibujo técnico de la Tecnología

Especificaciones técnicas (relacionadas al dibujo técnico):

Soviet Seeder SZS 2.1 with wing shares for shallow soil mixing and seed bed preparation.
Location: Poluyamki. Altai Krai
Date: 20.05.2015

Technical knowledge required for field staff / advisors: high
Technical knowledge required for land users: high
Main technical functions: improvement of topsoil structure (compaction), increase in organic matter, increase of infiltration, increase / maintain water stored in soil, sediment retention / trapping, sediment harvesting
Secondary technical functions: control of raindrop splash, control of dispersed runoff: retain / trap, control of dispersed runoff: impede / retard, control of concentrated runoff: retain / trap, control of concentrated runoff: impede / retard, improvement of surface structure (crusting, sealing), improvement of subsoil structure (hardpan), stabilisation of soil (eg by tree roots against land slides), increase in nutrient availability (supply, recycling,…), reduction in wind speed, increase of biomass (quantity)

Better crop cover
Material/ species: Crop rotation without bare fallow
Mulching
Material/ species: stubble cultivation with disc harrow or harrow weeder
Quantity/ density: 1/year
Green manure
Material/ species: pea
Mineral (inorganic) fertilizers
Material/ species: fertilization with calcium ammonium nitrate
Quantity/ density: yearly
Remarks: (100kg/ha (spring wheat and rape), 50kg (pea)
Rotations / fallows
Material/ species: wheat-pea-wheat-raps
Minimum tillage
Material/ species: Catros (disc harrow) and Seeder СЗС2.1 (wing shares)
Remarks: Catros (depth: 10 cm) after harvest (autumn) and Seeder in May)
Non-inversion tillage
Material/ species: Catros (disc harrow) and Seeder СЗС2.1 (wing shares)
Remarks: Catros (depth: 10 cm) after harvest (autumn) and Seeder in May)

Autor:

Lars-Christian Grunwald

4.5 Actividades de establecimiento/ recurrentes

Actividad Momento/ frequencia
1. Stubble cultivation september
2. Seeding late april/early may
3. Seeding (extension)
4. Pest management period of vegetation
5. Pest management (extension)
6. Harvest september

4.6 Costos e insumos necesarios para actividades de mantenimiento/ recurrentes (por año)

Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad Costos totales por insumo % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
Mano de obra labour ha 1,0 4,34 4,34 100,0
Equipo machine use ha 1,0 37,4 37,4 100,0
Equipo fuel ha 1,0 47,34 47,34 100,0
Material para plantas seeds ha 1,0 25,3 25,3 100,0
Fertilizantes y biocidas fertilizer ha 1,0 30,83 30,83 100,0
Fertilizantes y biocidas pesticides ha 1,0 9,42 9,42 100,0
Indique los costos totales para mantenecer la Tecnología 154,63
Costos totales para mantener la Tecnología en USD 154,63
Comentarios:

The costs refers to 1ha land of the test field in Poluyamki.

4.7 Factores más determinantes que afectan los costos:

Describa los factores más determinantes que afectan los costos:

The highest cost factors of minimum tillage are equipment, fuel, fertilizer and seeds. Compared to the conventional deep ploughing often without fertilizer application, fertilizer and pesticides are the main additional cost factors.

5. Entorno natural y humano

5.1 Clima

Lluvia anual
  • < 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
  • semi-árida

Thermal climate class: temperate

5.2 Topografía

Pendientes en promedio:
  • 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
Zona altitudinal:
  • 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

5.3 Suelos

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):
  • mediana (limosa)
Materia orgánica de capa arable:
  • media (1-3%)

5.4 Disponibilidad y calidad de agua

Agua subterránea:

5-50 m

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

Orientación del mercado del sistema de producción:
  • comercial/ mercado
Ingresos no agrarios:
  • menos del 10% de todos los ingresos
Nivel relativo de riqueza:
  • promedio
  • muy rico
Individuos o grupos:
  • empleado (compañía, gobierno)
Nivel de mecanización:
  • mecanizado/motorizado
Género:
  • hombres
Indique otras características relevantes de los usuarios de las tierras:

Land users applying the Technology are mainly Leaders / privileged
There are generally less woman than men in rural regions caused by rural-urban migration. Furthermore, jobs in the agricultural sector are not so attractive for woman.
Population density: 10-50 persons/km2
Annual population growth: negative

5.7 Área promedio de la tierra usada por usuarios de tierra que aplican la Tecnología

  • < 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
¿Esto se considera de pequeña, mediana o gran escala (refiriéndose al contexto local)?
  • gran escala

5.8 Tenencia de tierra, uso de tierra y derechos de uso de agua

Tenencia de tierra:
  • estado
  • individual, sin título
Derechos de uso de tierra:
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
Derechos de uso de agua:
  • acceso abierto (no organizado)
Comentarios:

state: 45%, the data refer to the Altai Krai

5.9 Acceso a servicios e infraestructura

salud:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
educación:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
asistencia técnica:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
empleo (ej. fuera de la granja):
  • pobre
  • moderado
  • bueno
mercados:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
energía:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
caminos y transporte:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
agua potable y saneamiento:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
servicios financieros:
  • pobre
  • moderado
  • bueno

6. Impactos y comentarios para concluir

6.1 Impactos in situ demostrados por la Tecnología

Impactos socioeconómicos

Producción

producción de cultivo

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

In the first years after the change of the cropping system, there is an increased risk of crop losses due not correct/suitable management of the new cropping system

Ingreso y costos

gastos en insumos agrícolas

incrementó
disminuyó
Comentarios/ especifique:

mainly for initial investments and herbicides in the first years

ingreso agrario

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

but increase of costs for herbicides and fertilizer; decrease for fuel and labor

Otros impactos socioeconómicos

Increase use of herbicide applications

increased
decreased
Comentarios/ especifique:

particular necessary in the first years after the imlementation of the minimum tillage system

Impactos socioculturales

seguridad alimentaria/ autosuficiencia

disminuyó
mejoró
Comentarios/ especifique:

In general yes, but food security is not a problem in this region.

mitigación de conflicto

empeoró
mejoró

contribution to human well-being

decreased
increased
Comentarios/ especifique:

Technology makes a contribution to the long-term productivity of the soil – the most important factors in the rural areas of the Kulunda region. Furthermore, it leads to an increase in efficiency and to an improvement of the economic situation of farms, which might lead to a decrease in out-migration of the youth.

Impactos ecológicos

Ciclo de agua/ escurrimiento de sedimento

escurrimiento superficial

incrementó
disminuyó

evaporación

incrementó
disminuyó
Suelo

humedad del suelo

disminuyó
incrementó

cubierta del suelo

disminuyó
mejoró

pérdida de suelo

incrementó
disminuyó

compactación de suelo

incrementó
disminuyó

ciclo/ recarga de nutrientes

disminuyó
incrementó

materia orgánica debajo del suelo C

disminuyó
incrementó
Biodiversidad: vegetación, animales

especies benéficas

disminuyó
incrementó
Reducción de riesgos de desastres y riesgos climáticos

emisión de carbono y gases de invernadero

incrementó
disminuyó

velocidad de viento

incrementó
disminuyó
Otros impactos ecológicos

Increased use of herbicide application

increased
decreased
Comentarios/ especifique:

Especially in the first years after the implementation of the minimum tillage system.

6.2 Impactos fuera del sitio demostrados por la Tecnología

disponibilidad de agua

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

there is a higher content of soil moisture under minimum tillage than under traditional ploughing especially in dry weather periods / drought periods.

sedimentos transportados por el viento

incrementó
disminuyó

daño a campos de vecinos

incrementó
disminuyó

6.3 Exposición y sensibilidad de la Tecnología al cambio climático gradual y a extremos relacionados al clima/ desastres (desde la percepción de los usuarios de tierras)

Cambio climático gradual

Cambio climático gradual
Estación Incremento o reducción ¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
temperatura anual incrementó bien

Extremos (desastres) relacionados al clima

Desastres climatológicos:
¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
tormenta de lluvia local bien
tormenta de viento bien
Desastres climatológicos
¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
sequía bien

Otras consecuencias relacionadas al clima

Otras consecuencias relacionadas al clima
¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
periodo reducido de crecimiento no muy bien
Comentarios:

The increase of air temperature and wind lead to an increase of the evapotransporation rate and consequently, as well as rainfall decrease and droughts, to a decrease of soil water content that is one of the most important limiting factor in crop production. The minimization of soil tillage intensity helps to reduce the evapotranspiration rate and thus leads to a higher soil water content. The stubble slow down the wind, that protect the soil against erosion and reduce the evapotranspiration rate.

6.4 Análisis costo-beneficio

¿Cómo se comparan los beneficios con los costos de establecimiento (desde la perspectiva de los usuarios de tierra)?
Ingresos a corto plazo:

neutral/ balanceado

Ingresos a largo plazo:

positivo

¿Cómo se comparan los beneficios con los costos de mantenimiento/ recurrentes (desde la perspectiva de los usuarios de tierra)?
Ingresos a corto plazo:

ligeramente positivo

Ingresos a largo plazo:

positivo

6.5 Adopción de la Tecnología

Comentarios:

100% of land user families have adopted the Technology without any external material support

The 3 farms/ sites where minimum tillage was tested were already interested in conservation technologies and were able to invest in new machinery, which is not representative of the whole Kulunda region. There is a moderate trend towards spontaneous adoption, but this trend depends on different natural and socioeconomic factors, like precipitation or the economic situation and financial power of the farmers.
There is a trend towards spontaneous adoption of the Technology, but this trend depends on different natural and socioeconomic factors like the precipitation or conditions an economic situation of the financial power of the farms. For example the drier the conditions, the more sense is to minimize the tillage. But there is a need to invest in new machinery. An advantage of the tested Adapted Soviet System in contrast to the Modern Soviet System is the less need for new machinery through the use of old Soviet machinery.

6.7 Fuerzas/ ventajas/ oportunidades de la Tecnología

Fuerzas/ ventajas/ oportunidades desde la perspectiva del compilador o de otra persona de referencia clave
Increase of soil aggregate stability and improved soil structure thus better erosion control and protection of soil organic matter will improve soil fertility and water holding capacity
Minimization of evaporation losses through the mulch layer
Protection of soil organisms thus ensuring natural soil forming processes
Lower input costs (materials, fuel, labour, time) and quicker field operations.
A great advantage of the tested ‘minimum tillage’ in contrast to ‘no till‘ is that the former needs no new machinery because of the use and adaptation of old Soviet machinery.

6.8 Debilidades/ desventajas/ riesgos de la Tecnología y formas de sobreponerse a ellos

Debilidades/ desventajas/ riesgos desde la perspectiva del compilador o de otra persona de referencia clave ¿Cómo sobreponerse a ellas?
Need for comprehensive system knowledge and risk of significant crop losses in case of incorrect implementation Knowledge transfer, Capacity building and extension services, State support (subsidies for new technologies)
Application of chemical herbicides leads to higher costs and possible ecological risks Selective spraying using the “Amaspot” system that is based on infrared detection of weeds.
Higher requirements for fertilizers, especially at the beginning, due to lower mineralization rates and less nutrient availability compared to conventional cultivation Higher fertilizer application in the first years after conversion.
Challenging straw management that leads to higher risk of fungal infestation and poorer field crop emergence Good straw management: effective straw chopping and spreading as well as stubble cultivation for an optimal straw/ soil ratio.

7. Referencias y vínculos

7.1 Métodos/ fuentes de información

  • visitas de campo, encuestas de campo
  • entrevistas con usuarios de tierras
¿Cuándo se compilaron los datos (en el campo)?

23/06/2016

Vínculos y módulos

Expandir todo Colapsar todos

Módulos