Dragon fruit as an example of a high value crop in a greenhouse (Chimi Yangki)

Protected Agriculture for High Value Crops (Butão)

Ngotshel Shelkhim Nang Nyuel Thog Tsug Ni (སྔོ་ཚལ་ཤེལ་ཁྱིམ་ནང་དངུལ་ཐོག་བཙུགས་ནི།)

Descrição

Protected agriculture (controlled environment agriculture) is the use of technology to modify the growing environment for crops to extend the growing period and increase yields. It can include greenhouses, shade nets or polytunnels. This technology is moderately expensive therefore it is used only for the cultivation of high-value crops and raising seedlings in winter.

Protected agriculture, also known as controlled environment agriculture, refers to the practice of growing crops within an enclosed structure that provides controlled environmental conditions. There are various structures that can be employed, such as greenhouses, shade nets, polytunnels and glasshouses. This documentation focuses on greenhouses. These are commonly used for cultivating high-value crops that yield a higher economic return per unit area compared to traditional field crops. Technical specification for a 20 m x 5 m greenhouse set consists of a galvanized tubular frame, two doors, UV stabilized 120 GSM cross-laminated clear plastic sheet, channels and a nylon belt for holding the plastic sheet. Construction activities include clearing, levelling the ground and ensuring drainage. Installation of water lines, electrical connections, heating systems and ventilation systems is required.
Greenhouses are typically designed with a framework made of materials like metal, wood, or PVC. The structure must be sturdy enough to support covering materials and withstand environmental loads such as wind and snow. Coverings are transparent or translucent materials that allow sunlight to enter the structure. Common options include glass, polycarbonate panels, or plastic film. The choice of covering material depends on factors such as light transmission, insulation properties, durability, and cost. Greenhouses require adequate ventilation to control temperature, humidity, and air circulation. Vents, louvres, or roll-up side walls can be used to regulate airflow and prevent heat buildup. Exhaust fans or natural ventilation methods help remove excess heat, humidity, and carbon dioxide from the structure. Efficient irrigation systems, such as drip irrigation, and micro-sprinklers, are used to deliver water directly to plants' root zones. Raised beds of 1.2 m width and 30 cm height and planting distance of 60 cm are applied for (for example) watermelon.
Greenhouses allow for the cultivation of plants throughout the year, regardless of the external weather. By maintaining a stable and favourable climate inside, growers can start plants earlier in the spring, extend the growing season into the fall, or even grow plants year-round in certain regions. It shields plants from adverse weather conditions such as frost, heavy rain, wind, or hail, which can damage or destroy crops. Greenhouses provide a physical barrier that safeguards plants from external threats, minimizing the risk of disease, pests, and other environmental stresses.
Greenhouses provide a range of benefits and impacts, including increased food production by extending the growing season and improving food security. They produce higher crop yields by providing optimal growing conditions and conserving water through efficient irrigation systems. Greenhouses also contributes to reduced pesticide use, energy efficiency, local and seasonal produce, employment opportunities, research and innovation, and serves as an attractive space for recreation and education. Overall, greenhouses offer sustainable and efficient solutions for agriculture while enhancing environmental stewardship and community well-being.
Protected agriculture through the use of greenhouses offers land users the ability to control environmental factors, leading to optimal conditions for plant growth and higher crop yields compared to open-field cultivation. It protects from adverse weather conditions, reducing crop losses due to frost, rain, or wind. Additionally, the controlled environment minimizes the risk of pests and diseases, resulting in fewer losses and reduced reliance on pesticides. Overall, greenhouses enhance productivity, profitability, and sustainability for land users. On the other hand, setting up a greenhouse requires a significant initial investment, including the construction or purchase of the structure, equipment, and environmental control systems. Operating a greenhouse involves ongoing costs for utilities, maintenance, and replacement of equipment, which can impact profitability. The cost can be reduced by establishing a low cost greenhouse with locally available materials such as bamboo.

Localização

Localização: Tsendagang Gewog, Dagana Dzongkhag, Butão

Nº de sites de tecnologia analisados: Local único

Geo-referência de locais selecionados
  • 89.96147, 26.94935

Difusão da tecnologia: Aplicado em pontos específicos/concentrado numa pequena área

Em uma área permanentemente protegida?: Não

Data da implementação: 2020

Tipo de introdução
Watermelons grown inside the greenhouse (Chimi Yangki)

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
  • To improve livelihood
Uso da terra
Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra: Sim - Agrofloresta

  • Terra de cultivo
    • Cultura anual: Legumes e leguminosas - feijão, legumes - melão, abóbora ou aboborinha, legumes - outros, Chilli
    • Cultura perene (não lenhosa): banana/planta/abacá, culturas florais - perenes
    • Cultura de árvores e arbustos: frutos secos (castanhas do Brasil, pistache, nozes, amêndoas, etc.)
    Número de estações de cultivo por ano: 2
    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
  • Erosão do solo pelo vento - Et: Perda do solo superficial
  • Degradação biológica - Bc: redução da cobertura vegetal, Bp: aumento de pragas/doenças, perda de predadores
  • Degradação da água - Hs: mudança na quantidade de água de superfície
Grupo de GST
  • sistema rotativo (rotação de culturas, pousios, cultivo itinerante)
  • variedades vegetal/raças de animais melhoradas
  • Gestão de irrigação (inclusive abastecimento de água, drenagem)
Medidas de GST
  • Medidas agronômicas - A1: cobertura vegetal/do solo, A2: Matéria orgânica/fertilidade do solo
  • Medidas estruturais - S1: Terraços, S11: Outros
  • Medidas de gestão - M1: Mudança no tipo de uso da terra

Desenho técnico

Especificações técnicas
The technical drawing provided is for the low-cost greenhouse (Made up of bamboo). Generally, the length of a commercial greenhouse is 10 or 20 m and the width of 5 m. The greenhouse can be modified based on the crop to be cultivated. Additional facilities such as drip irrigation set, blower, fan, cooling pad and exhaust fan, temperature sensors are added modify the environment.
Author: National Centre for Organic Agriculture, Yusipang
Technical details for setting up 5m by 20m double poly house protected structure
Author: ARDC Bajo

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: 3.75 acres)
  • Moeda utilizada para o cálculo de custos: Ngultrum (Nu.)
  • Taxa de câmbio (para USD): 1 USD = 79.0 Ngultrum (Nu.)
  • Custo salarial médio da mão-de-obra contratada por dia: 500
Fatores mais importantes que afetam os custos
Infrastructure and machinery.
Atividades de implantação
  1. Clearing of vegetations (Periodicidade/frequência: Winter)
  2. Agriculture land development (Periodicidade/frequência: Winter)
  3. Field preparation (Periodicidade/frequência: Winter)
  4. Installation of greenhouse and other structure (Periodicidade/frequência: Winter)
  5. Sowing and plantation of crops and fruits (especially late winter crops) (Periodicidade/frequência: Winter)
Estabelecer insumos e custos (per 3.75 acres)
Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade (Ngultrum (Nu.)) Custos totais por entrada (Ngultrum (Nu.)) % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra
Farm establishment Number 30,0 500,0 15000,0 100,0
Installation of structure and plantation Number 15,0 500,0 7500,0 100,0
Equipamento
Excavator (farm establishment) Number of days 12,0 24000,0 288000,0 100,0
Power tiller Per hour 16,0 250,0 4000,0 50,0
Material vegetal
Dragon fruit Per sapling 300,0 50,0 15000,0
Watermelon seed Per packet 1,0 2700,0 2700,0
Material de construção
Greenhouse Number 6,0 80000,0 480000,0 20,0
Dragon fruit staking Number 39,0 700,0 27300,0 100,0
Custos totais para a implantação da tecnologia 839'500.0
Custos totais para o estabelecimento da Tecnologia em USD 10'626.58
Atividades de manutenção
n.a.

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
The area falls under a humid subtropical and warm subtropical zone among the six agro-ecological zones of Bhutan.
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
x
Bom
Educação

Pobre
x
Bom
Assistência técnica

Pobre
x
Bom
Emprego (p. ex. não agrícola)

Pobre
x
Bom
Mercados

Pobre
x
Bom
Energia

Pobre
x
Bom
Vias e transporte

Pobre
x
Bom
Água potável e saneamento

Pobre
x
Bom
Serviços financeiros

Pobre
x
Bom

Impactos

Impactos socioeconômicos
Produção agrícola
diminuído
x
aumentado


Compared to open fields, protected agriculture has shown an increase in production. This could be due to the extended growing period, reduced disease incidence and ease of performing cultural activities.

Qualidade da safra
diminuído
x
aumentado


The crop quality is improved in the protected agriculture as the optimum environmental conditions are provided.

Risco de falha de produção
aumentado
x
diminuído


The risk of production failure is reduced as the crop is not exposed to abiotic stress.

Gestão de terra
Impedido
x
Simplificado

Quantidade anterior à GST: 10%
Quantidade posterior à GST: 20%
Land management in the protected cultivation is easier compared to open field.

Despesas com insumos agrícolas
aumentado
x
diminuído

Quantidade anterior à GST: 0%
Quantidade posterior à GST: 10%
Initial investment for the establishment of the protected structure is high. However, the expenses on agricultural inputs were reduced after establishment. Further, the initial negative expenses are compensated by the return from selling the farm produce.

Rendimento agrícola
diminuído
x
aumentado

Quantidade anterior à GST: 20%
Quantidade posterior à GST: 70%
There is a significant increase in the farm income after the establishment of the protected structure as the quantity and the quality of the high-value crops increased fetching higher prices. This has led to an increase in farm income.

Carga de trabalho
aumentado
x
diminuído


The workload has reduced after the establishment of the greenhouse. For example, the greenhouse is equipped with a drip irrigation system in which the land users can regulate the irrigation frequency and need not water the plants manually.

Impactos socioculturais
Segurança alimentar/auto-suficiência
Reduzido
x
Melhorado

Quantidade anterior à GST: 20%
Quantidade posterior à GST: 80%
The increase in agricultural production has made the land user self-sufficient in certain fruits and vegetables. The technology has also contributed to the food security of the farm household as the income generated from the farm can be used to purchase nutritious foods that are not available on the farm.

Impactos ecológicos
Impactos fora do local
disponibilidade de água (lençóis freáticos, nascentes)
diminuído
x
aumentado


Unlike flooding irrigation in open fields which requires a large amount of water, a protected structure optimizes water usage. It is achieved by drip irrigation and manual irrigation leading to minimum water wastage. This increases water availability on other parts of the farm or for the community.

Análise do custo-benefício

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

Retornos a longo prazo
muito negativo
x
muito positivo

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

Retornos a longo prazo
muito negativo
x
muito positivo

Mudança climática

Mudança climática gradual
Temperatura anual aumento

não bem em absoluto
x
muito bem
Precipitação pluviométrica anual aumento

não bem em absoluto
x
muito bem
Precipitação pluviométrica sazonal aumento

não bem em absoluto
x
muito bem
Estação do ano: verão
Extremos (desastres) relacionados ao clima
Doenças epidêmicas

não bem em absoluto
x
muito bem
Infestação de insetos/vermes

não bem em absoluto
x
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)

Conclusões e experiências adquiridas

Pontos fortes: visão do usuário de terra
  • Improved market access. Protected structures enable off-season cultivation of certain high-value crops such as chilli and beans leading to higher market access and increased income.
  • Reduced pest and disease incidence. This could be due to optimum growing conditions provided to the plant and ease of pest and disease management. For example, the land user can remove a part of the plant that is infested or remove the crop that is infested in the particular greenhouse and still obtain the yield from other greenhouses. This is not possible in the open field condition.
  • Improved quality of the crops. The environmental conditions inside the greenhouse can be maintained at the optimum level required by plants leading to better quality produce.
Pontos fortes: a visão do/a compilador/a ou de outra pessoa capacitada
  • Reduced workload. After the establishment of the protected structure, there is less workforce required for the cultivation.
  • Increased production. The land users can extend the growing period in the enclosed structure which leads to increased cropping season per year maximizing agricultural production.
Pontos fracos/desvantagens/riscos: visão do usuário de terracomo superar
  • The establishment of the technology has high initial investment. Getting loans from financial institutions and sourcing fund from the government.
  • The farm is challenged with labour shortage. Increasing the daily wage of labour and providing necessary facilities such as clean drinking water, washing and toilet facilities and providing incentives to retain them.
  • Difficult to manage the farm. Improving record keeping, developing farm calendar and scheduling activities.
Pontos fracos/desvantagens/riscos: a visão do/a compilador/a ou de outra pessoa capacitadacomo superar

Referências

Compilador/a
  • Nima Dolma Tamang
Editores
  • Haka Drukpa
Revisor
  • William Critchley
  • Rima Mekdaschi Studer
  • Joana Eichenberger
Data da documentação: 12 de Julho de 2023
Última atualização: 30 de Maio de 2024
Pessoas capacitadas
Descrição completa no banco de dados do WOCAT
Dados GST vinculados
A documentação foi facilitada por
Instituição Projeto
Referências-chave
  • ARDC Wengkhar. (2017). Activity completion report for CARELP support to ARDC-Wengkhar.: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://www.carlep.gov.bt/wp-content/uploads/2016/11/Activity-Completion-Report-2016_17_CARLEP-Support-to-ARDC-wengkhar_FINAL.pdf&ved=2ahUKEwi3wZSPj_CAAxUB3TgGHTh_A0cQFnoECBEQAQ&usg=AOvVaw3lsXjKzuaScR91V1MntyJZ
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