Crop rotation with legumes [Chili]

Rotación de cultivos con leguminosas (Spanish)

technologies_1123 - Chili

État complet : 76%

1. Informations générales

1.2 Coordonnées des personnes-ressources et des institutions impliquées dans l'évaluation et la documentation de la Technologie

Personne(s)-ressource(s) clé(s)

Spécialiste GDT:
Spécialiste GDT:

Soledad Espinoza

Instituto de Investigaciones Agropecuarias


Nom du projet qui a facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)
Nom du ou des institutions qui ont facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)
Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) (Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA)) - Chili

1.3 Conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées

Le compilateur et la(les) personne(s) ressource(s) acceptent les conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées:


1.5 Référence au(x) Questionnaires sur les Approches de GDT (documentées au moyen de WOCAT)

2. Description de la Technologie de GDT

2.1 Courte description de la Technologie

Définition de la Technologie:

Biological Nitrogen Fixation (BNF) of legumes as a source of N in crop rotations with cereals in Mediterranean Chile

2.2 Description détaillée de la Technologie


In the past, legumes were commonly used as a biological and economic source of N for farming systems. Nowadays, N-fixing legumes have been recovering as viable crops because of the increased cost of N fertilizer and the need to develop more sustainable farming systems.

Purpose of the Technology: These systems combine phases of legumes of different duration, in which N is fixed and accumulates in the soil, followed by phases of cereal growing during which accumulated N is extracted

Establishment / maintenance activities and inputs: In this new rotation for rainfed agricultural systems in Central Chile, four legume-wheat rotations were compared to a monoculture crop rotation (wheat followed by oat). The legume species are: the narrow-leaf lupin (Lupinus angustifolium); Wonga (early-flowering and high-yielding narrow-leafed lupin variety), yellow lupin (Lupinus luteus); Motiv, Peas (Pisum sativum); Rocket and a fodder mixture of vetch (Vicia atropurpurea) with oats. Legume seeds were inoculated with a specific Rhizobium. In the year following the legume crop, wheat was seeded without N fertilisation on the incorporated residues of grain legumes and green manure (vetch with oats). The BNF in the grain legumes varies from 124 to 178 kg N ha-1, depending on the type of legume. Peas are the most efficient fixing legume crop. In the lupins - wheat (L. angustifolius) rotation without application of N to the wheat after lupins, production of wheat was between 79 and 110% of that when fertilised with N. In the peas - wheat rotation, a yield equivalent to 72 and 105% of the wheat fully fertilised with N was obtained. While peas (Pisum sativum) can be eaten as a green vegetable, lupins and Vicia are used as fodder supplements for animals.

Natural / human environment: The new rotations were developed and evaluated experimentally. Then, through a technology transfer programme, the technology was transferred to real conditions with farmers in a programme covering 250 ha in the municipality of Yumbel.

The area has a subhumid Mediterranean climate with an average annual precipitation of 695 mm (80% concentrated in winter), with five months of drought. Soils are Alfisols of the Cauquenes type, classified as Ultic Palexeralfs. The soil is formed from weathered granite with moderately acidic conditions and low organic carbon. Clay content in the soil is 15% at depths of 0-18 cm depth. Below this depth, it is above 44%. The topography comprises a hillslope with a gradient of 10-20 % and the main traditional crop rotation is oat-wheat or wheat-natural pasture. The farmers are smallholders working on their own land. The sizes of the holdings on the dryland soils vary from 5 to 20 ha.

2.3 Photos de la Technologie

2.5 Pays/ région/ lieux où la Technologie a été appliquée et qui sont couverts par cette évaluation



Région/ Etat/ Province:

Cauquenes and Bíobio

Autres spécifications du lieu:

Secano interior, Mediterranean Chile

Spécifiez la diffusion de la Technologie:
  • répartie uniformément sur une zone
Si la Technologie est uniformément répartie sur une zone, précisez la superficie couverte (en km2):



Total area covered by the SLM Technology is 250 km2

2.6 Date de mise en œuvre de la Technologie

Si l'année précise est inconnue, indiquez la date approximative: :
  • il y a moins de 10 ans (récemment)

2.7 Introduction de la Technologie

Spécifiez comment la Technologie a été introduite: :
  • au cours d'expérimentations / de recherches
  • par le biais de projets/ d'interventions extérieures

3. Classification de la Technologie de GDT

3.1 Principal(aux) objectif(s) de la Technologie

  • préserver l'écosystème

3.2 Type(s) actuel(s) d'utilisation des terres, là où la Technologie est appliquée

Terres cultivées

Terres cultivées

  • Cultures annuelles
Cultures annuelles - Précisez les cultures:
  • céréales - avoine
  • légumineuses et légumes secs - autres
  • légumineuses et légumes secs - pois
  • légumes - légumes à feuilles (laitues, choux, épinards, autres)
  • wheat

Longest growing period in days: 180; Longest growing period from month to month: Mar - Nov

Est-ce que la rotation des cultures est appliquée?



The legume species are: the narrow-leaf lupin (Lupinus angustifolium); Wonga (early-flowering and high-yielding narrow-leafed lupin variety), yellow lupin (Lupinus luteus); Motiv, Peas (Pisum sativum); Rocket and a fodder mixture of vetch (Vicia atropurpurea) with oats

Major land use problems (compiler’s opinion): In rainfed areas of the Mediterranean region of Chile, bread wheat (Triticum aestivum) is mainly produced in rotation with oats (Avena sativa) and therefore N is obtained from the soil and synthetic N fertilizers applied during sowing and ploughing. These intensive crop rotations have resulted in deterioration of the physical properties and a depletion of soil fertility as a result of the drastic reduction in organic matter content of these soils.

3.5 Groupe de GDT auquel appartient la Technologie

  • système de rotation (rotation des cultures, jachères, agriculture itinérante)

3.6 Mesures de GDT constituant la Technologie

pratiques agronomiques

pratiques agronomiques

  • A1: Couverture végétale/ du sol

3.7 Principaux types de dégradation des terres traités par la Technologie

dégradation chimique des sols

dégradation chimique des sols

  • Cn: baisse de la fertilité des sols et réduction du niveau de matière organique (non causée par l’érosion)

Main type of degradation addressed: Cn: fertility decline and reduced organic matter content

Main causes of degradation: soil management, change in temperature, change of seasonal rainfall, Heavy / extreme rainfall (intensity/amounts), education, access to knowledge and support services

3.8 Prévention, réduction de la dégradation ou réhabilitation des terres dégradées

Spécifiez l'objectif de la Technologie au regard de la dégradation des terres:
  • prévenir la dégradation des terres
  • réduire la dégradation des terres

4. Spécifications techniques, activités, intrants et coûts de mise en œuvre

4.1 Dessin technique de la Technologie

Spécifications techniques (associées au dessin technique):

Lupins forming part of the crop sequence (Lupinus angustifolium)

Technical knowledge required for land users: high

Main technical functions: increase in organic matter, increase in nutrient availability (supply, recycling,…), promotion of new crops and varieties

Secondary technical functions: improvement of ground cover


Soledad Espinoza

4.2 Informations générales sur le calcul des intrants et des coûts

Indiquez la monnaie utilisée pour le calcul des coûts:
  • dollars américains

4.5 Activités d'entretien/ récurrentes

Activité Calendrier/ fréquence
1. Seeding legumes
2. Application of fertilizer
3. Harvesting with special machinery

4.6 Coûts et intrants nécessaires aux activités d'entretien/ récurrentes (par an)

Spécifiez les intrants Unité Quantité Coûts par unité Coût total par intrant % du coût supporté par les exploitants des terres
Main d'œuvre Seed, fertilize and harvest ha 1,0 146,0 146,0 100,0
Equipements Rent seeder machine+harvesting ha 1,0 293,0 293,0 60,0
Matériel végétal Seeds ha 1,0 306,0 306,0 80,0
Coût total d'entretien de la Technologie 745,0
Coût total d'entretien de la Technologie en dollars américains (USD) 745,0

4.7 Facteurs les plus importants affectant les coûts

Décrivez les facteurs les plus importants affectant les coûts :

There are not establishment inputs and costs because in annual crops all the cost are recurrent

5. Environnement naturel et humain

5.1 Climat

Précipitations annuelles
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1000 mm
  • 1001-1500 mm
  • 1501-2000 mm
  • 2001-3000 mm
  • 3001-4000 mm
  • > 4000 mm
Zone agro-climatique
  • subhumide

Thermal climate class: temperate

5.2 Topographie

Pentes moyennes:
  • plat (0-2 %)
  • faible (3-5%)
  • modéré (6-10%)
  • onduleux (11-15%)
  • vallonné (16-30%)
  • raide (31-60%)
  • très raide (>60%)
  • plateaux/ plaines
  • crêtes
  • flancs/ pentes de montagne
  • flancs/ pentes de colline
  • piémonts/ glacis (bas de pente)
  • fonds de vallée/bas-fonds
Zones altitudinales:
  • 0-100 m
  • 101-500 m
  • 501-1000 m
  • 1001-1500 m
  • 1501-2000 m
  • 2001-2500 m
  • 2501-3000 m
  • 3001-4000 m
  • > 4000 m
Commentaires et précisions supplémentaires sur la topographie:

Slopes on average: Also hilly

5.3 Sols

Profondeur moyenne du sol:
  • très superficiel (0-20 cm)
  • superficiel (21-50 cm)
  • modérément profond (51-80 cm)
  • profond (81-120 cm)
  • très profond (>120 cm)
Texture du sol (de la couche arable):
  • fin/ lourd (argile)
Matière organique de la couche arable:
  • faible (<1%)
Si disponible, joignez une description complète du sol ou précisez les informations disponibles, par ex., type de sol, pH/ acidité du sol, capacité d'échange cationique, azote, salinité, etc.

Soil fertility is very low

Soil drainage / infiltration is poor

Soil water storage capacity is very low

5.4 Disponibilité et qualité de l'eau

Profondeur estimée de l’eau dans le sol:

5-50 m

Disponibilité de l’eau de surface:

faible/ absente

Qualité de l’eau (non traitée):

eau potable

5.5 Biodiversité

Diversité des espèces:
  • faible

5.6 Caractéristiques des exploitants des terres appliquant la Technologie

Orientation du système de production:
  • exploitation mixte (de subsistance/ commerciale)
Revenus hors exploitation:
  • > 50% de tous les revenus
Niveau relatif de richesse:
  • pauvre
Individus ou groupes:
  • individu/ ménage
  • hommes
Indiquez toute autre caractéristique pertinente des exploitants des terres:

Population density: 10-50 persons/km2

Annual population growth: < 0.5%

80% of the land users are poor and own 60% of the land.

5.7 Superficie moyenne des terres utilisées par les exploitants des terres appliquant la Technologie

  • < 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

5.8 Propriété foncière, droits d’utilisation des terres et de l'eau

Propriété foncière:
  • individu, sans titre de propriété
Droits d’utilisation des terres:
  • individuel
Droits d’utilisation de l’eau:
  • individuel

5.9 Accès aux services et aux infrastructures

  • pauvre
  • modéré
  • bonne
assistance technique:
  • pauvre
  • modéré
  • bonne
emploi (par ex. hors exploitation):
  • pauvre
  • modéré
  • bonne
  • pauvre
  • modéré
  • bonne
routes et transports:
  • pauvre
  • modéré
  • bonne
eau potable et assainissement:
  • pauvre
  • modéré
  • bonne

6. Impacts et conclusions

6.1 Impacts sur site que la Technologie a montrés

Impacts socio-économiques


production agricole

en baisse
en augmentation

production fourragère

en baisse
en augmentation

qualité des fourrages

en baisse
en augmentation

risque d'échec de la production

en augmentation
en baisse

diversité des produits

en baisse
en augmentation
Revenus et coûts

revenus agricoles

en baisse
en augmentation

diversité des sources de revenus

en baisse
en augmentation

charge de travail

en augmentation
en baisse

Impacts socioculturels

sécurité alimentaire/ autosuffisance


situation sanitaire


connaissances sur la GDT/ dégradation des terres


livelihood and human well-being


Impacts écologiques


couverture du sol


perte en sol

en augmentation
en baisse

encroûtement/ battance du sol

en augmentation

cycle/ recharge des éléments nutritifs

en baisse
en augmentation

matière organique du sol/ au dessous du sol C

en baisse
en augmentation
Biodiversité: végétale, animale

biomasse/ au dessus du sol C

en baisse
en augmentation
Autres impacts écologiques

hazard towards adverse events


6.2 Impacts hors site que la Technologie a montrés

disponibilité de l'eau

en baisse
en augmentation

surface runoff


6.3 Exposition et sensibilité de la Technologie aux changements progressifs et aux évènements extrêmes/catastrophes liés au climat (telles que perçues par les exploitants des terres)

Changements climatiques progressifs

Changements climatiques progressifs
Saison Augmentation ou diminution Comment la Technologie fait-elle face à cela?
températures annuelles augmente bien

Extrêmes climatiques (catastrophes)

Catastrophes climatiques
Comment la Technologie fait-elle face à cela?
sécheresse pas bien

This technology should be complemented with no tillage and subsoiling of the soil (see QT CHL01).

6.4 Analyse coûts-bénéfices

Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts de mise en place (du point de vue des exploitants des terres)?
Rentabilité à court terme:


Rentabilité à long terme:


Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts d'entretien récurrents (du point de vue des exploitants des terres)?
Rentabilité à court terme:


Rentabilité à long terme:


6.5 Adoption de la Technologie


Comments on acceptance with external material support: This is a new approach to the cereal production system in rainfed areas. Initially the adoption has been slow, as the results obtained in the project are recent.

Comments on adoption trend: . Hence it is expected that in the future the adoption of this technology increases up to 20,000 ha in the “secano interior” of south-central Chile

6.7 Points forts/ avantages/ possibilités de la Technologie

Points forts/ avantages/ possibilités du point de vue du compilateur ou d'une autre personne ressource clé
Reduces the costs of fertiliser: the incorporation of legumes in the rotation cycle means a saving of 30% of nitrogen fertilizer in cereal production costs

How can they be sustained / enhanced? keep the phases of legumes sufficiently frequent and long
Increases the economic benefits. When analysing the whole farming system, replacing the traditional rotation of wheat followed by natural pasture, implies two economic benefits for the producer: increasing the income by the incorporation of a new crop (legumes) and the reduction of costs in the fertilization of cereals.
Increase soil organic matter: the new rotation system means a new concept in the management of crop residues. These should be incorporated into the soil, which in the medium and long term will involve an increase in the soil organic matter content

How can they be sustained / enhanced? ensure application of the new management of crop residues
The new rotation system involves an increase in productivity of the land, as it incorporates new cultures and improves the physical and chemical conditions of the soils.

6.8 Faiblesses/ inconvénients/ risques de la Technologie et moyens de les surmonter

Faiblesses/ inconvénients/ risques du point de vue du compilateur ou d'une autre personne ressource clé Comment peuvent-ils être surmontés?
Necessity of more training for the farmers improve / enhance agricultural extension

7. Références et liens

7.1 Méthodes/ sources d'information

7.2 Références des publications disponibles

Titre, auteur, année, ISBN:

Espinoza, S., Ovalle, C., del Pozo, A., Zagal, E., Urquiaga, S. 2011. Biological Fixation of N2 in mono and polyspecific legume pasture in the humid Mediterranean zone of Chile. Chilean Journal of Agricultural Research. 71(1):132-139.