Intercropping peas and barley (Basile Brunner (UniBE))

Intercropping of grain legumes with cereals (Suíça)

Mischkultur von Körnerleguminosen und Getreide

Descrição

Intercropping of grain legumes with cereals is a sustainable agricultural practice in Swiss farming. This involves growing grain legumes (such as peas or beans) alongside cereal crops (like barley or wheat) in the same field, reducing crop failure or yield risk, stabilising the grain legumes, promoting biodiversity and enhancing overall crop yield.

Intercropping of grain legumes with cereals is practised in the Broye catchment area, which covers the cantons of Vaud and Fribourg in Switzerland. The area is characterised by mixed dairy and arable production in the hills and predominantly arable production in the lowlands. The area has an average annual rainfall of 865 mm, an average temperature of 9.6°C and significant agricultural activity relies on irrigation from local rivers.
Intercropping is the simultaneous cultivation of two or more crops in the same field. In this case, grain legumes (such as peas, lupins or faba beans) are grown alongside cereals (such as barley, oats or wheat). The crops are sown together in a pre-prepared mixture, usually at a ratio of 65% legumes to 35% cereals by weight, compared to the standard weight sown in monoculture (100%). The seeds are fully mixed and sown in the same row. Crops are grown over the winter and harvested simultaneously in the spring, which requires compatible combinations whose breeding is continuously optimised for simultaneous ripening. The standard practice in Switzerland is to use a cereal plus a legume.
The main purpose of intercropping grain legumes with cereals is to increase ecological resilience and improve soil fertility. Including legumes in rotations significantly improves soil nitrogen levels, reducing the need for synthetic fertilisers. Intercropping also increases water infiltration, reduces runoff and increases biodiversity. The increase in biodiversity is small in terms of the overall biodiversity of agricultural land (e.g. soil micro-organisms, pollinators). The number of crops grown remains relatively constant. The practice aims to produce higher yields on a given piece of land by using resources that would otherwise not be used by a single crop. The overall yield is higher, although land equivalent ratios (LER) were not measured in this study. However, a cited paper (Chapagain & Riseman, 2014) shows that intercropping barley with peas can increase land productivity by 12-32% compared to monoculture plots, with a 2:1 arrangement producing the highest total land outputs and LER values.
Establishing and maintaining intercropping requires several key activities and inputs: (1) Use of tractors and seed drills for planting and harvesting intercrops. (2) Regular weeding, especially in fields with crops such as soy. (3) Episodic irrigation with water from local irrigation syndicates. (4) Minimal use of fertiliser and homemade manure to maintain soil health.
Intercropping has many benefits: (1) Increases biodiversity, improves soil fertility and increases water infiltration. (2) Reduces the need for synthetic fertilisers, making it economically viable for farmers. (3) Improves drought resistance and reduces the risk of crop failure. (4) Contributes to better water management and resilience to climate change. (5) Surface erosion is reduced by the greater cover of mixed crops (leaf area index).
Farmers appreciate the effectiveness of intercropping in achieving yields similar to monocultures, while adding the benefits of cereals. They also value the reduced need for synthetic fertilisers and improved soil health. However, challenges include seed selection and segregation, particularly for crops such as wheat and faba beans, and weed management in certain fields.

Localização

Localização: Missy / Vaud / Switzerland, Suíça

Nº de sites de tecnologia analisados: Local único

Geo-referência de locais selecionados
  • 6.96711, 46.89083

Difusão da tecnologia: Uniformemente difundida numa área

Em uma área permanentemente protegida?: Não

Data da implementação: 10-50 anos atrás

Tipo de introdução
Intercropping of peas and barley in spring (Hansueli Dierauer (FiBL))
Mixed intercropping of pea and barley in summer (Cornelia Kupferschmid (FiBL))

Classificação da Tecnologia

Objetivo principal
  • Melhora a produção
  • Reduz, previne, recupera a degradação do solo
  • Preserva ecossistema
  • Protege uma bacia/zonas a jusante – em combinação com outra tecnologia
  • Preservar/melhorar a biodiversidade
  • Reduzir riscos de desastre
  • Adaptar a mudanças climáticas/extremos e seus impactos
  • Atenuar a mudanças climáticas e seus impactos
  • Criar impacto econômico benéfico
  • Cria impacto social benéfico
Uso da terra
Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra: Não

  • Terra de cultivo
    • Cultura anual: cereais - cevada, cereais - aveia, Legumes e leguminosas - outras, legumes e leguminosas - ervilhas, Lupine (legume)
    Número de estações de cultivo por ano: 1
    O cultivo entre culturas é praticado? Sim
    O rodízio de culturas é praticado? Sim

Abastecimento de água
  • Precipitação natural
  • Misto de precipitação natural-irrigado
  • Irrigação completa

Objetivo relacionado à degradação da terra
  • Prevenir degradação do solo
  • Reduzir a degradação do solo
  • Recuperar/reabilitar solo severamente degradado
  • Adaptar à degradação do solo
  • Não aplicável
Degradação abordada
  • Erosão do solo pela água - Wt: Perda do solo superficial/erosão de superfície
Grupo de GST
  • Solo/cobertura vegetal melhorada
  • Gestão integrada de fertilidade do solo
  • variedades vegetal/raças de animais melhoradas
Medidas de GST
  • Medidas agronômicas - A1: cobertura vegetal/do solo, A2: Matéria orgânica/fertilidade do solo, A5: Gestão de sementes, variedades melhoradas

Desenho técnico

Especificações técnicas
The illustration shows a field where peas and barley are grown together in a mixed cropping system. The plants with rounded leaves and tendrils are peas, while the taller plants with linear leaves are barley. The interviewed farmer typically grows these crops on an area of two to three hectares. The mixed crops are at an advanced stage of growth, several weeks before harvest, with both pea and barley producing seed. The rooting depth of the pea plants can reach up to 110 centimetres, while the barley plants can extend their roots up to 150 centimetres under optimal conditions.

These plants grow on brown soil composed of three main horizons. Horizon A is usually brownish in colour and extends to a depth of over 20 cm. It is rich in organic matter and mineral particles, making it biologically active with many soil organisms and plant roots. The B horizon is lighter in colour and typically extends from about 20 cm to 150 cm deep. It contains minerals leached from the A horizon and shows signs of weathering, with a more defined structure due to the accumulation of minerals and organic matter from the upper layers. The C horizon, or parent material, lies below the B horizon and extends beyond 150 cm. It consists of partially disintegrated and weathered parent material, is typically lighter in colour than the B horizon and has minimal biological activity compared to the upper layers.
Author: Basile Brunner (UniBE)
llustration of benefits of intercropping for crop resilience and crop yields, management of soils, weeds, pests, and pathogens, along with environmental benefits of carbon sequestration and reduction of fossil fuel inputs.
Author: Christiana Huss

Estabelecimento e manutenção: atividades, insumos e custos

Cálculo de insumos e custos
  • Os custos são calculados: por área de tecnologia (tamanho e unidade de área: ha)
  • Moeda utilizada para o cálculo de custos: CHF
  • Taxa de câmbio (para USD): 1 USD = 1.13 CHF
  • Custo salarial médio da mão-de-obra contratada por dia: 240 CHF
Fatores mais importantes que afetam os custos
No exceptional investments are needed as existing machines are used. The cost of seeds and the seed sorting costs by the mills. Time and labour required for weeding, which can vary based on crop type. The demand and price for the crops grown. E.g. soy having higher demand and price compared to peas.
Atividades de implantação
n.a.
Atividades de manutenção
  1. Mixing seeds: For single tank seeders, mix seeds at a ratio of 80% peas and 40% barley. For multi-tank seeders, apply seeds of mixture partners separately. (Periodicidade/frequência: Before sowing, typically in late summer.)
  2. Sowing: Use a row spacing of 12 cm, and place seeds at a depth of 3 to 4 cm. (Periodicidade/frequência: late october)
  3. Assess the mix’s condition after winter. (Periodicidade/frequência: Spring, depending on winter severity.)
  4. Weed Control: Generally not needed due to the competitive nature of the mixed crop. If high weed pressure: Consider harrowing once (2-3 hours per hectare for weeding). (Periodicidade/frequência: Spring, depending on winter severity.)
  5. Harvesting: Adjust harvester sieves for peas. Open threshing concave and hulling bars wide. Maintain low drum rotation. Monitor for grain loss regularly. Adjust Vario-table to an aggressive cutting angle. (Periodicidade/frequência: Summer.)
Insumos e custos de manutenção (per ha)
Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade (CHF) Custos totais por entrada (CHF) % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra
Ploughing person-days 1,0 200,0 200,0 100,0
Sowing the Mixture person-days 1,0 200,0 200,0 100,0
Weeding person-hours 3,0 23,0 69,0 100,0
Equipamento
seeder piece 1,0 10000,0 10000,0 100,0
tractor piece 1,0 30000,0 30000,0 100,0
harvester piece 1,0 15000,0 15000,0 100,0
plough piece 1,0 15000,0 15000,0 100,0
Material vegetal
Seed mixture protein peas / barley mixture (autumn sowing) organic kg/ha 200,0 6,0 1200,0 100,0
Custos totais para a manutenção da tecnologia 71'669.0
Custos totais de manutenção da Tecnologia em USD 63'423.89

Ambiente natural

Média pluviométrica 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
  • úmido
  • Subúmido
  • Semiárido
  • Árido
Especificações sobre o clima
Pluviosidade média anual em mm: 865.0
Nome da estação meteorológica: Payerne
average maximum temperature 14.2°C, average minimum temperature 5.1°C
Inclinação
  • Plano (0-2%)
  • Suave ondulado (3-5%)
  • Ondulado (6-10%)
  • Moderadamente ondulado (11-15%)
  • Forte ondulado (16-30%)
  • Montanhoso (31-60%)
  • Escarpado (>60%)
Formas de relevo
  • Planalto/planície
  • Cumes
  • Encosta de serra
  • Encosta de morro
  • Sopés
  • Fundos de vale
Altitude
  • 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.
A tecnologia é aplicada em
  • Posições convexas
  • Posições côncavas
  • Não relevante
Profundidade do solo
  • Muito raso (0-20 cm)
  • Raso (21-50 cm)
  • Moderadamente profundo (51-80 cm)
  • Profundo (81-120 cm)
  • Muito profundo (>120 cm)
Textura do solo (superficial)
  • Grosso/fino (arenoso)
  • Médio (limoso, siltoso)
  • Fino/pesado (argila)
Textura do solo (>20 cm abaixo da superfície)
  • Grosso/fino (arenoso)
  • Médio (limoso, siltoso)
  • Fino/pesado (argila)
Teor de matéria orgânica do solo superior
  • Alto (>3%)
  • Médio (1-3%)
  • Baixo (<1%)
Lençol freático
  • Na superfície
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Disponibilidade de água de superfície
  • Excesso
  • Bom
  • Médio
  • Precário/nenhum
Qualidade da água (não tratada)
  • Água potável boa
  • Água potável precária (tratamento necessário)
  • apenas para uso agrícola (irrigação)
  • Inutilizável
A qualidade da água refere-se a: água de superfície
A salinidade é um problema?
  • Sim
  • Não

Ocorrência de enchentes
  • Sim
  • Não
Diversidade de espécies
  • Alto
  • Médio
  • Baixo
Diversidade de habitat
  • Alto
  • Médio
  • Baixo

Características dos usuários da terra que utilizam a tecnologia

Orientação de mercado
  • Subsistência (autoabastecimento)
  • misto (subsistência/comercial)
  • Comercial/mercado
Rendimento não agrícola
  • Menos de 10% de toda renda
  • 10-50% de toda renda
  • >50% de toda renda
Nível relativo de riqueza
  • Muito pobre
  • Pobre
  • Média
  • Rico
  • Muito rico
Nível de mecanização
  • Trabalho manual
  • Tração animal
  • Mecanizado/motorizado
Sedentário ou nômade
  • Sedentário
  • Semi-nômade
  • Nômade
Indivíduos ou grupos
  • Indivíduo/unidade familiar
  • Grupos/comunidade
  • Cooperativa
  • Empregado (empresa, governo)
Gênero
  • Mulheres
  • Homens
Idade
  • Crianças
  • Jovens
  • meia-idade
  • idosos
Área utilizada por residência
  • < 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
  • Pequena escala
  • Média escala
  • Grande escala
Propriedade da terra
  • Estado
  • Empresa
  • Comunitário/rural
  • Grupo
  • Indivíduo, não intitulado
  • Indivíduo, intitulado
Direitos do uso da terra
  • Acesso livre (não organizado)
  • Comunitário (organizado)
  • Arrendado
  • Indivíduo
Direitos do uso da água
  • Acesso livre (não organizado)
  • Comunitário (organizado)
  • Arrendado
  • Indivíduo
Acesso a serviços e infraestrutura
Saúde

Pobre
Bom
Educação

Pobre
Bom
Assistência técnica

Pobre
Bom
Emprego (p. ex. não agrícola)

Pobre
Bom
Mercados

Pobre
Bom
Energia

Pobre
Bom
Vias e transporte

Pobre
Bom
Água potável e saneamento

Pobre
Bom
Serviços financeiros

Pobre
Bom

Impactos

Impactos socioeconômicos
Produção agrícola
diminuído
aumentado


Higher land use ratio (more biomass per hectare).

Qualidade da safra
diminuído
aumentado


Cereals in the mixture prevent weeds from spreading within the legumes. But cereals (e.g. barley) of a lower quality than if they were grown in a monoculture.

Risco de falha de produção
aumentado
diminuído


If legumes are not growing well, fertiliser can be added and cereals can be harvested.

Diversidade de produtos
diminuído
aumentado


The same products are harvested as in a monoculture, but at the same time.

Área de produção (nova terra sob cultivo/uso)
diminuído
aumentado

Gestão de terra
Impedido
Simplificado


Less intervention (e.g. weeding, fertilisation) required.

Demanda por água para irrigação
aumentado
diminuído


Water demand remains approximately the same as in monoculture.

Despesas com insumos agrícolas
aumentado
diminuído


Reduced expenditure on organic crop protection & weeding thanks to cereals' positive effect on weed control (compared to legume monoculture).

Rendimento agrícola
diminuído
aumentado


As mixed cropping can be used within the crop rotation, it only leads to a slight increase in the farmer's income.

Diversidade de fontes de rendimento
diminuído
aumentado


The same crops are cultivated as in monoculture.

Carga de trabalho
aumentado
diminuído


Less intervention (e.g. weeding) required as cereals protect legumes from weeds and legumes provide nitrogen to cereals.

Impactos socioculturais
Impactos ecológicos
Evaporação
aumentado
diminuído


Good soil cover due to mixed cultivation slightly reduces evaporation.

Cobertura do solo
Reduzido
Melhorado

Ciclo e recarga de nutrientes
diminuído
aumentado


Legumes fix nitrogen in the soil.

Salinidade
aumentado
diminuído

Acidez
aumentado
Reduzido

Cobertura vegetal
diminuído
aumentado


Slightly higher due to mixed species.

Biomassa/carbono acima do solo
diminuído
aumentado


slightly higher because of species mixture

Diversidade vegetal
diminuído
aumentado


Slightly higher due to mixed species.

Espécies exóticas invasoras
aumentado
Reduzido


Slightly less due to weed suppression in cereals.

Espécies benéficas (predadores, minhocas, polinizadores)
diminuído
aumentado


Legumes provide flowers for pollinators.

Impactos fora do local
Sedimentos transportados pelo vento
aumentado
Reduzido

Análise do custo-benefício

Benefícios em relação aos custos de estabelecimento
Retornos a curto prazo
muito negativo
muito positivo

Retornos a longo prazo
muito negativo
muito positivo

Benefícios em relação aos custos de manutenção
Retornos a curto prazo
muito negativo
muito positivo

Retornos a longo prazo
muito negativo
muito positivo

Mudança climática

Mudança climática gradual
Temperatura sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: primavera
Temperatura sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: verão
Temperatura sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: outono
Temperatura sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: inverno
Precipitação pluviométrica sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: primavera
Precipitação pluviométrica sazonal redução/diminuição

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: verão
Precipitação pluviométrica sazonal redução/diminuição

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: outono
Precipitação pluviométrica sazonal aumento

não bem em absoluto
muito bem
Estação do ano: inverno
Extremos (desastres) relacionados ao clima
Trovoada local

não bem em absoluto
muito bem
Tempestade de granizo local

não bem em absoluto
muito bem
Onde de calor

não bem em absoluto
muito bem
Onde de frio

não bem em absoluto
muito bem
Seca

não bem em absoluto
muito bem
Doenças epidêmicas

não bem em absoluto
muito bem

Adoção e adaptação

Porcentagem de usuários de terras na área que adotaram a Tecnologia
  • casos isolados/experimental
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
De todos aqueles que adotaram a Tecnologia, quantos o fizeram sem receber incentivos materiais?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
A tecnologia foi recentemente modificada para adaptar-se as condições variáveis?
  • Sim
  • Não
A quais condições de mudança?
  • Mudança climática/extremo
  • Mercados dinâmicos
  • Disponibilidade de mão-de-obra (p. ex. devido à migração)
Decrease for market reasons (barley has low market price) & more adapted varieties (pea varieties that are more resistant to wind damage).

Conclusões e experiências adquiridas

Pontos fortes: visão do usuário de terra
  • Mixed cropping works very well, providing both legume and cereal yields.
  • Certain crops, like oats, help suppress weeds, reducing the need for additional weeding. Thus saving costs (PPPs & labour) and reducing workload (hours of weeding).
  • Legumes contribute to nitrogen fixation, improving soil fertility for subsequent crops.
  • Mixed cropping reduces the risk of total crop failure, as one crop can compensate if the other underperforms.
Pontos fortes: a visão do/a compilador/a ou de outra pessoa capacitada
  • If one crop fails, the other can still provide a harvest, ensuring some yield.
  • Mixed cropping can produce more biomass on the same land compared to monocultures.
  • It enhances soil diversity, supports pollinators, and contributes to nitrogen enrichment.
  • Good market price for protein peas. Additionally, the farmer receives a subsidy for grain legumes (including protein peas), if the harvest contains at least 30% grain legume seeds. In addition, the cantons of Jura and Vaud pay cantonal contributions to farmers who cultivate mixed crops. The farmers can also get extra payments by the organic farmer organisation Bio Suisse if certain grain legume species of high demand are cultivated (see Agridea Deckungsbeitrag catalogue for more information).
Pontos fracos/desvantagens/riscos: visão do usuário de terracomo superar
  • Legumes are not growing well due to a cold winter. Adding fertilizer can help growing the cereal and enables the farmer to still harvest something.
  • Water competition in a dry summer results in a bad crop quality. Ensure efficient irrigation to reduce competition for water between mixed crops.
  • Barley has a very low market value. Choose crop varieties that are better adapted to market demands.
Pontos fracos/desvantagens/riscos: a visão do/a compilador/a ou de outra pessoa capacitadacomo superar
  • During drought stress, competition for water between the two crops can occur, leading to potential yield losses or low quality yield. Use drought-tolerant varieties or species with deep roots for mixed cropping. This can help reduce competition for water and improve resilience during dry periods.
  • Limited market demand for certain crops like barley. Focus on crops with higher market demand.
  • Need for minimal fertilization in mixed cropping can reduce yield quality of cereals like barley. Implement targeted fertilization strategies to balance the needs of both crops.

Referências

Compilador/a
  • Basile Brunner
Editores
  • Maria Eliza Turek
  • Tatenda Lemann
  • Joana Eichenberger
Revisor
  • William Critchley
  • Joana Eichenberger
Data da documentação: 22 de Abril de 2022
Última atualização: 10 de Setembro de 2024
Pessoas capacitadas
Descrição completa no banco de dados do WOCAT
Dados GST vinculados
A documentação foi facilitada por
Instituição Projeto
Referências-chave
  • Huss, C. P., Holmes, K. D., & Blubaugh, C. K. (2022). Benefits and risks of intercropping for crop resilience and pest management. Journal of Economic Entomology, 115(5), 1350–1362. https://doi.org/10.1093/jee/toac045:
  • Klaiss, M. (2021). Intercropping of grain pea with cereals (Legumes Translated Practice Note 17, S. 1–4). Institute of Organic Agriculture FiBL. https://orgprints.org/id/eprint/42384/:
  • Alföldi, T., Haug, B., Messmer, M., Goldringer, I., Forst, E., Mary-Huard, T., Enjalbert, J., & Hohmann, P. (2020). Mischkulturen Erbsen/Gerste - Braucht es eine eigene Züchtung? EU-Projekt ReMIX (Video). Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL, CH-Frick. Retrieved 31 July, 2024, from https://orgprints.org/id/eprint/37276/:
  • Haug, B., Messmer, M., Enjalbert, J., Goldringer, I., Flutre, T., Mary-Huard, T., & Hoh-mann, P. (2023). New insights towards breeding for mixed cropping of spring pea and bar-ley to increase yield and yield stability. Field Crops Research, 297, 108923. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.108923:
  • Hiltbrunner J., Wüst S., Blatter A., Vonzun S., Klaiss M., Messmer M. (2023). Optimierung des Mischkultursystems Erbse-Gerste zur Sicherung der lokalen Eiweissversorgung. Feld-rundgänge & Präsentation Projekt PROMISE 2023. Agroscope. Stiegenhof, Arenenberg, Utzenstorf & Sargans. https://ira.agroscope.ch/de-CH/publication/53643:
  • Vonzun S., Blatter A., Wüst S., Hiltbrunner J., Schneider M., Messmer M. (2023). Investi-gating mixed cropping systems with pea and lentils for climate-smart and demand oriented agriculture. Fourth International Legume Society Conference 2023. 19 September, Granada. https://ira.agroscope.ch/de-CH/publication/55455:
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