(Callum Weir)

Reduced tillage - Non-inversion and shallow cultivation in organic systems (Великобритания)

Non-inversion and shallow cultivation in organic systems

Описание

Non-inversion and ‘shallow’ ploughing cultivation strategies on an organic farm, where the use of herbicides for weed control is prohibited.

The shallow plough is used on land dominated by clay soils at an organically farmed estate, south of Cambridgeshire, UK. Previously, ‘conventional’ ploughs were used, which plough deeper than a shallow plough. However, ploughing deeper would often bring large chunks of raw clay from the subsoil to the surface. This would quickly solidify, locally referred as when the soil turns to ‘concrete’. Numerous cultivations were then required to reduce these ‘concrete’ soil chunks into a seed bed. It was a laborious, expensive task which sacrificed soil health to produce a less than satisfactory result. However, the farm still required a plough of some form as a means of weed control through inversion. As it is an organic estate, chemical sprays could not be used. A shallow plough was invested in as a way of striking the balance between overcoming the problems of creating a seedbed, but also maintaining the weed control benefits of inversion tillage. It has been very successful in reducing the input requirements, and at the same time increasing the quality of the output. Whilst shallow ploughing has challenges, such as full inversion of weeds in very dry conditions, on balance it is much better for the farming business than the previous alternative. We are able to do less damage to soil, and increase outputs which is important due to agricultural labour scarcity and smaller weather windows due to climate change.

Reduced tillage options have been a challenge to combat in organic systems where herbicides are prohibited. As such, trials of reduced tillage options have been explored. These include;
1)Non-inversion tillage where no ploughing is done and soil is cultivated to the first 100 mm.
2)Shallow ploughing where a specifically designed plough inverts soil to a depth of 125 mm, as opposed to traditional plough depths of 200 mm.

The purpose of this technology is to minimise soil disturbance to enhance the soil structure, biology and chemistry, whilst creating a seed bed and controlling weeds. The challenge on the specific site is there has been a history of annual plough, which has led to the proliferation of weeds that thrive on such systems. These include creeping thistle and common docks. As such, there was also the purpose of ‘disrupting’ the existing system in order to control these weeds. The only specific input required was a shallow plough, designed to invert soil from lower depths. For non-inversion tillage, a subsoiler and disc cultivator were used. The non-inversion tillage was done at two sites; one cereal stubble and one out of a fertility building two-year grass and clover ley.

Benefits/impacts/things land owners did/did not like:
Non-inversion tillage:
-Instead of ploughing, non-inversion tillage from the fertility ley allowed us to keep the soil structure from 2 years of grass/clover intact and in the right soil profile. We weren’t burying the friable, high-nutrient and porous top soil 200 mm under the ground and we weren’t lifting heavy, lower-aerobic soil to the surface where we wanted to plant.
-This meant that plants established quicker and we were able to drill later, despite the fields being very heavy, poorly drained fields.
-Weeds were killed, primarily through timely cultivations during a hot-spell, so that the cultivator brought roots to the surface to dry them.
-Drainage was evident after drilling as we were able to graze sheep on the wheat in March.
-Crops have tillered well and responded to nutrients.
-Establishment costs were approximately £30/ha cheaper.
-However, non-inversion tillage in cereal stubbles has not been as successful due to weed control, and whether the cheaper costs outweighs the weed burden remains to be assessed. The reason for this is not being able to cultivate during the hot weather (as this came before harvest).
-In addition, in cereal stubbles, we have seen less creeping thistles and docks, but more wild oats and cereal volunteers.

Shallow ploughing:
-Cheaper establishment costs through lower diesel usage (yet to be quantified).
-Better in many circumstances of inverting soil completely, but from a much lower depth.
-Did not bring up any large clumps of sub-soil which the conventional plough would. These result in much cultivations to break the clumps down.
-Ploughing ‘on-land’ meant that there was no smearing in the furrow from tyres.
-Lower HP requirement – 180 hp tractor ploughing 3.2 m to 125 mm on heavy land.
-Ploughing left over-winter did not require more than one cultivation before drilling as ploughed soil was friable from lower plough depth.
-That being said, there were favourable ploughing conditions in 2018. Regardless, we have sold our conventional plough because we like the shallow plough so much.

General benefits are:
-Reduced, prevented or restored land degradation
-Improved/preserved biodiversity
-Increased adaptation/resilience to climate change/extremes and its impacts
-A potential beneficial economic impact

The compilation of this SLM is a part of the European Interreg project FABulous Farmers which aims to reduce the reliance on external inputs by encouraging the use of methods and interventions that increase the farm’s Functional AgroBiodiversity (FAB). Visit www.fabulousfarmers.eu and www.nweurope.eu/Fabulous-Farmers for more information.

Местоположение

Местоположение: Wimpole Estate, Великобритания

Число исследованных участков, где применяется Технология: отдельный участок

Географическая привязка выбранных участков
  • -0.04205, 52.14849
  • -0.04205, 52.14849

Пространственное распространение Технологии: равномерно-однородное применение на определенной площади (4.0 km²)

На постоянно охраняемой территории?: Нет

Продолжительность применения Технологии: 2018; менее 10 лет назад (недавняя)

Тип внедрения/ применения
Shallow ploughing green stubbles. (Callum Weir)
Claas Arion tractor ploughing (Callum Weir)

Классификация Технологии

Основная цель
  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • сохранение экосистем
  • защита бассейнов рек (приводораздельной части/ нижнего течения) – в сочетании с другими Технологиями
  • сохранение/ повышение биоразнообразия
  • снижение риска стихийных бедствий
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • смягчение последствий изменения климата
  • создание благоприятных экономических условий
  • создание благоприятных социальных условий
Землепользование
Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы: Нет

  • Пахотные угодья и плантации
    • Однолетние культуры: зерновые культуры - другие, кормовые культуры - клевер, кормовые культуры - травы
    Число урожаев за год: 1
    Применяются ли посевы в междурядьях? Да
    Применяется ли севооборот? Нет

Водоснабжение
  • богарные земли
  • сочетание богарных и орошаемых земель
  • полное орошение

Цель, связанная с деградацией земель
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель
  • восстановление/ реабилитация нарушенных земель
  • адаптация к деградации земель
  • не применимо
Тип деградации, на борьбу с которым направлена
  • ветровая эрозия почв - Эп: утрата плодородного слоя почвы
  • ухудшение химических свойств почв - Хп: Снижение плодородия и уменьшение содержания органического вещества (вызванное не эрозией, а другими причинами)
  • ухудшение физических свойств почв - Фу: уплотнение
  • биологическая деградация - Бв: потеря природного разнообразия , Бб: рост числа вредителей/болезней
  • деградация водных ресурсов - Вуп: изменение объема поверхностного стока, Вуг: изменения уровня грунтовых вод/ водоносных горизонтов, Взг: снижение качества грунтовых вод, Вб: снижение буферной способности водно-болотных угодий
Категория УЗП
  • Минимальная обработка почв
  • Комплексное управление почвенным плодородием
  • Водоотвод и осушение
Мероприятия УЗП
  • Агрономические мероприятия - A3: Поверхностная обработка почв (A 3.2: Reduced tillage (> 30% soil cover)), A5: Семенное хозяйство, селекция, применение улучшенных сортов

Технический рисунок

Технические характеристики

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты: на площадь, где применяется Технология (размер и единица площади: 4 haкоэффициент перевода: 1 гектар = Approx. £45/ha – about 25% less than ‘deep ploughing’)
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: GBP
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 0.82 GBP
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: £90
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
Most important factors affecting cost are decreased time spent ploughing and lower diesel cost, reducing establishment costs by £15 per ha.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. Use of shallow plough (Сроки/ повторяемость проведения: After harvest)
Стоимость вложений и затрат по запуску (per 4 ha)
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (GBP) Общая стоимость на единицу (GBP) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Person per day person day 1,0 90,0 90,0 100,0
Оборудование
Ovlac Shallow Plough (7+1f) (one off) 1 1,0 11000,0 11000,0 100,0
Tractor per day 1,0 180,0 180,0 100,0
Другие
Diesel (120 litres per day) ltrs per day 1,0 60,0 60,0 100,0
Общая стоимость запуска Технологии 11'330.0
Общие затраты на создание Технологии в долларах США 13'817.07
Текущее обслуживание
  1. Grease plough (Сроки/ повторяемость проведения: once per week)
  2. change plough points (Сроки/ повторяемость проведения: once per season)

Природные условия

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Агроклиматическая зона
  • влажная
  • Умеренно-влажная
  • полузасушливая
  • засушливая
Дополнительные характеристики климата
Highest rainfall month is August, which is important as this is when cultivations need to occur. As non-inversion and shallow ploughing are faster operations, this means that cultivations can occur at more optimum times.
Склон
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Высота над уровнем моря
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Технология применяется в
  • в условиях выпуклого рельефа
  • в ситуациях вогнутого рельефа
  • не имеет значения
Мощность почв
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем почвенном горизонте
  • высокое (> 3%)
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Уровень грунтовых вод
  • на поверхности
  • < 5 м
  • 5-50 м
  • > 50 м
Доступность поверхностных вод
  • избыток
  • хорошая
  • средняя
  • недостаточны/ отсутствуют
Качество воды (без обработки)
  • питьевая вода хорошего качества
  • питьевая вода плохого качества (необходима обработка)
  • исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)
  • непригодная для использования
Качество воды относится к: одновременно грунтовые и поверхностные воды
Является ли солёность воды проблемой?
  • Да
  • Нет

Повторяемость затопления
  • Да
  • Нет
Видовое разнообразие
  • высокое
  • средняя
  • низкое
Разнообразие местообитаний
  • высокое
  • средняя
  • низкое

Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Рыночная ориентация
  • натуральное хозяйство (самообеспечение)
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
  • товарное/ рыночное хозяйство
Доходы из других источников
  • < 10% всех доходов
  • 10-50% всех доходов
  • > 50% всех доходов
Относительный уровень достатка
  • очень плохой
  • плохой
  • средний
  • обеспеченный
  • весьма обеспеченный
Уровень механизации
  • ручной труд
  • тягловая сила
  • механизировано/ есть автотранспорт
Осёдлый или кочевой
  • Осёдлый
  • Полукочевой
  • Кочевой
Индивидуальное или коллективное хозяйство
  • частное/ домовладение
  • группа/ община
  • кооператив
  • использующее наемных работников (компания, государство)
Пол
  • женщины
  • мужчины
Возраст
  • дети
  • молодёжь
  • средний возраст
  • пожилой
Площадь, используемая домохозяйством
  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Масштаб
  • мелкое
  • среднего размера
  • крупное
Собственность на землю
  • государственная
  • частной компании
  • общинная/ поселковая
  • коллективная
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Права на землепользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Права на водовользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Доступ к базовым услугам и инфраструктуре
медицинское обслуживание

плохой
хорошая
образование

плохой
хорошая
технические консультации

плохой
хорошая
занятость (вне хозяйства)

плохой
хорошая
рынки

плохой
хорошая
электроснабжение

плохой
хорошая
транспорт и дорожная сеть

плохой
хорошая
водоснабжение и канализация

плохой
хорошая
финансовые услуги

плохой
хорошая

Влияние

Социально-экономическое воздействие
Продуктивность сельскохозяйственных культур
снизил.
увеличил.

качество урожая
снизил.
увеличил.

производство кормов
снизил.
увеличил.


Crop quality before SLM not able to handle grazing, but now can graze so large increase in fodder/animal production compared to previous model

производство продуктов животноводства
снизил.
увеличил.


Crop quality before SLM not able to handle grazing, but now can graze so large increase in fodder/animal production compared to previous model

управление землями
усложнилось
упростилось

сельскохозяйственные издержки
увеличил.
снизил.

доходы хозяйства
снизил.
увеличил.

разнообразие источников дохода
снизил.
увеличил.

объем работ
увеличил.
снизил.

work/life balance
None
None

Социальное и культурное воздействие
возможности отдыха и рекреации
снизил.
улучшил.

знания в области УЗП/ деградации земель
снизил.
улучшил.

Экологическое воздействие
сбор воды/ водоудержание (поверхностный сток, роса, снег и т.д.)
снизил.
улучшил.

поверхностный сток
увеличил.
снизил.

водный дренаж
снизил.
улучшил.

влажность почв
снизил.
увеличил.

почвенный покров
снизил.
улучшил.

утрата почв
увеличил.
снизил.

образование корки на поверхности почв/ запечатывание
увеличил.
сократил.

уплотнение почв
увеличил.
сократил.

круговорот/ восполнение питательных веществ
снизил.
увеличил.

почвенное / подземное органическое вещество/ углерод
снизил.
увеличил.

растительный покров
снизил.
увеличил.

биомасса/ содержание углерода в надземной биомассе
снизил.
увеличил.

инвазивные чужеродные виды
увеличил.
сократил.

разнообразие фауны
снизил.
увеличил.

полезные виды (дождевые черви, опылители, некоторые хищники)
снизил.
увеличил.

борьба с вредителями/ болезнями
снизил.
увеличил.


A small decrease in disease control with shallow ploughing is not as effective as inverting with a conventional plough. This is because less of the stubble from the previous crop would be inverted, creating a greater chance of disease carryover, for example Septoria nodorum blotch.

последствия наводнений
увеличил.
снизил.

влияние засух
увеличил.
снизил.

Влияние за пределами территории применения
надежность и постоянство водотоков (включая слабые водотоки)
снизил.
увеличил.

затопление участков ниже по течению (нежелательное)
увеличил.
сократил.

отложение наносов ниже по течению
увеличил.
снизил.

загрязнение подземных/ речных вод
увеличил.
сократил.

буферная/ фильтрационная способность (почв, растительности, водно-болотных угодий)
снизил.
улучшил.

отложения, переносимые ветром
увеличил.
сократил.

воздействие парниковых газов
увеличил.
сократил.

Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с затратами на техническое обслуживание
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовые температуры увеличилось

очень плохо
очень хорошо
сезонные температуры увеличилось

очень плохо
очень хорошо
Сезон: весна
среднегодовое количество осадков снизилось

очень плохо
очень хорошо
сезонное количество осадков снизилось

очень плохо
очень хорошо
Сезон: весна
Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)
местные ливневые дожди

очень плохо
очень хорошо
местные грозы

очень плохо
очень хорошо
сильная жара

очень плохо
очень хорошо
засухи

очень плохо
очень хорошо
Другие воздействия, связанные с изменением климата
увеличение вегетационного периода

очень плохо
очень хорошо
сокращение вегетационного периода

очень плохо
очень хорошо

Внедрение и адаптация

Доля землепользователей (в процентах), применяющих Технологию
  • отдельные случаи/ эксперимент
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Была ли Технология УЗП модифицирована в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?
  • Да
  • Нет
К каким именно изменяющимся условиям среды?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
  • изменяющиеся условия рынка
  • доступность рабочей силы (например, из-за миграции населения)

Заключительные положения и извлечённые уроки

Сильные стороны: по мнению землепользователей
  • Cheaper establishment costs and quicker establishment time mean it will benefit the farm in the long term as labour becomes an issue (regardless of Brexit).
  • Makes soil more resilient to changing weather conditions, both drier and wetter conditions.
  • Reduced soil carbon emissions and diesel emissions from tractor.
  • Better soil structure, biology and chemistry to boost yield, plus allows us to use plough sparingly as a ‘reset’ button when we really need to.
  • However, there is a risk to yield if not used correctly. Plus, we may solve one weed issue (thistles and docks) and move to another weed issue (cereal volunteers, blackgrass and wild oats).
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
  • We may solve one weed issue (thistles and docks) and move to another weed issue (cereal volunteers, blackgrass and wild oats). - Use dry June/July to non-invert fertility leys, allowing plough to be used as a reset button later in the rotation.
    - Minimise non-inversion in cereal stubbles to cleanest crops.
  • Management demand to adapt technology to annual changes in conditions (not as easy as ploughing or spraying in any conditions – to do this, you must be adaptable). -Operator education
    -Planning
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления

Справочные материалы

Составитель
  • Sabine Reinsch
Editors
  • David Robinson
Рецензент
  • Renate Fleiner
Продолжительность применения Технологии: 10 июня 2019 г.
Последнее обновление: 29 ноября 2019 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International