Reduced contour tillage of cereals in semi-arid environments
(Испания)
Labranza reducida de cereal en contra de la pendiente en ambientes semi-áridos (ES)
Описание
Reduced contour tillage in a rotational system of winter cereals and fallow land.
This technology is a type of conservation tillage with minimal economic effort and is adapted to semi-arid conditions. Tillage is reduced to a maximum of three times surface tillage (20-30cm) in two years with a disc- or a chisel-plough. The disc-plough is only used where there is a dense weed or crop residue cover. The disc-plough breaks-up the soil top layer better than the chisel-plough, while the chisel tends to plough slightly deeper (~30cm) than the disc-plough (~20cm). The advantage of the chisel-plough is that it leaves a higher surface roughness and is less destructive to soil aggregates. Under conventional tillage, fields are ploughed up to five times every two years, once with a mouldboard plough. In both systems, cereals are cropped in a rotational system with fallow land. Cereals are sown in autumn (October) and harvested in June followed by a fallow year. Under reduced tillage the crop residues are left on the field throughout the autumn and winter periods. This provides increased protection against soil erosion. Tillage is performed on fallow land in early spring (March-April) to prepare the land for sowing in October. With conventional tillage, fields are ploughed with a mouldboard plough in autumn. Traditional sowing machinery can be used so no investments are needed in specialised equipment. Tillage is performed parallel to the contour lines to prevent rill and gully formation. No herbicides are required since annual weeds are mixed with the upper soil layer during ploughing. Owing to increased organic matter content and a better infiltration capacity, soil water retention capacity, soil humidity and crop yields will increase within 3-5 years after implementation.
The aim of this technology is to increase the soil organic matter content by retaining it in soil aggregates and to reduce soil erosion by water and tillage. The higher infiltration capacity and better surface cover with crop residues in autumn and winter protects the soil against water erosion, reducing soil erosion by over 50% and runoff by 30%. In addition, the better organic matter content increases overall soil quality in terms of soil structure and water holding capacity. Compared to traditional multiple tillage operations with a mouldboard plough, under reduced tillage, tillage erosion is reduced by having fewer tillage operations, but also through tillage of fallow land resulting in lower tillage erosion rates than secondary tillage operations of already loosened soil. Fuel use by tractors is decreased, leading to a reduction of 40% in production costs and reduced CO2 emissions. Some studies showed that in first 2-3 years after implementation, the soil can be denser and have a lower infiltration capacity than under traditional tillage regimes. Yet, when the organic matter content and soil structure have increased, infiltration rates are higher than under traditional ploughing and result in increased soil water content and crop yields.
The technology is applied on loamy soils with a calcareous substrate, of shallow to medium depth, and slopes are gentle to moderate (5-15%). The climate is semi-arid with a mean annual rainfall of around 300 mm. Droughts, centred in summer commonly last for more than 4-5 months. Annual potential evapotranspiration rates greater than 1000 mm are common. The production system is highly mechanised and market oriented but depends strongly on agricultural subsidies.
Местоположение
Местоположение: Guadalentin catchment, Murcia, Испания
Число исследованных участков, где применяется Технология:
Географическая привязка выбранных участков
Пространственное распространение Технологии: равномерно-однородное применение на определенной площади (approx. 10-100 км2)
На постоянно охраняемой территории?:
Продолжительность применения Технологии: менее 10 лет назад (недавняя)
Тип внедрения/ применения
-
как инновация (инициатива) землепользователей
-
как часть традиционной системы землепользования (более 50 лет назад)
-
в качестве научного/ полевого эксперимента
-
через проекты/ внешнее вмешательство
Crop residue in August of cereals that were harvested around May/June. This field will remain like this until March/April next year when it will be ploughed for sowing in autumn (Joris de Vente)
Cereal harvest in June. (Joris de Vente)
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
-
Пахотные угодья и плантации
Число урожаев за год: 1
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
-
водная эрозия почв - ВЭп: поверхностная эрозия/смыв верхних почвенных горизонтов , ВЭл: овражная эрозия / оврагообразование
-
ухудшение физических свойств почв - Фк: растрескивание и коркообразование
-
деградация водных ресурсов - Ва: почвенная засуха
Категория УЗП
-
Минимальная обработка почв
Мероприятия УЗП
-
Агрономические мероприятия - A1: Растительный/ почвенный покров, A3: Поверхностная обработка почв, A4: Глубокая обработка почв
Технический рисунок
Технические характеристики
Photo of the disc-plough used for superficial ploughing (~20cm depth) where there is a large amount of crop residue and/or perennial vegetation. Bottom: Chisel-plough
Technical knowledge required for field staff / advisors: moderate. Technical knowledge required for land users: moderate.
Main technical functions: control of raindrop splash, control of dispersed runoff: retain / trap, control of dispersed runoff: impede / retard, control of concentrated runoff: impede / retard, improvement of ground cover, improvement of surface structure (crusting, sealing), improvement of topsoil structure (compaction), improvement of subsoil structure (hardpan), increase in organic matter, increase of infiltration, increase / maintain water stored in soil. Secondary technical functions: increase of surface roughness, increase in nutrient availability (supply, recycling,…)
Rotations / fallows: cereals are followed by 1-2 years of fallow
Breaking crust / sealed surface / compacted topsoi: Disc-plough or chisel-plough
Minimum tillage: Disc-plough or chisel-plough
Non-inversion tillage: Disc-plough or chisel-plough
Contour tillage: Disc-plough or chisel-plough
Author: Joris de Vente
Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты
Подсчет вложений и затрат
- Подсчитанные затраты:
- Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: Euro
- Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 0.63 Euro
- Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 79.00
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
Fuel price is the most determinate factor affecting the costs.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
n.a.
Стоимость вложений и затрат по запуску
Опишите затраты |
Единица |
Количество |
Затраты на единицу (Euro) |
Общая стоимость на единицу (Euro) |
% затрат, оплаченных землепользователями |
Оплата труда
|
Disc plough |
piece |
1,0 |
397,0 |
397,0 |
100,0 |
Общая стоимость запуска Технологии |
397.0 |
|
Общие затраты на создание Технологии в долларах США |
630.16 |
|
Текущее обслуживание
-
Tillage with disc-plough (Сроки/ повторяемость проведения: Before seeding once every 2 years in a rotational fallow system)
Стоимость вложений и затрат по эксплуатации
Опишите затраты |
Единица |
Количество |
Затраты на единицу (Euro) |
Общая стоимость на единицу (Euro) |
% затрат, оплаченных землепользователями |
Оплата труда
|
Labour |
|
1,0 |
12,0 |
12,0 |
100,0 |
Оборудование
|
Machine hours |
|
1,0 |
50,0 |
50,0 |
99,0 |
Общая стоимость поддержания Технологии |
62.0 |
|
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США |
98.41 |
|
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
Dry period in summer during 3-4 months (June – August/September)
Thermal climate class: subtropics. The higher parts are generally somewhat colder
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:
Является ли солёность воды проблемой?
Повторяемость затопления
Разнообразие местообитаний
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)
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
занятость (вне хозяйства)
транспорт и дорожная сеть
водоснабжение и канализация
Влияние
Социально-экономическое воздействие
Продуктивность сельскохозяйственных культур
Depending on local conditions yield may be the same or increase slightly. Sometimes in first year of implementation crop production is slightly reduced.
сельскохозяйственные издержки
Possible investment in a Disc-plough during first years
доходы хозяйства
Depends on crop yield. Gasoline use is decreasing.
объем работ
Reduced labour: Less ploughing required.
Социальное и культурное воздействие
Экологическое воздействие
сбор воды/ водоудержание (поверхностный сток, роса, снег и т.д.)
On the long term higher infiltration capacity of the soil
образование корки на поверхности почв/ запечатывание
круговорот/ восполнение питательных веществ
выбросы углекислого газа и парниковых газов
Влияние за пределами территории применения
затопление участков ниже по течению (нежелательное)
отложение наносов ниже по течению
отложения, переносимые ветром
ущерб объектам инфраструктуры общего/ частного пользования
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
Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)
регулярные наводнения (выход рек из берегов)
Другие воздействия, связанные с изменением климата
сокращение вегетационного периода
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?
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
-
The technology is low cost and even generates more farm income due to lower fuel use. The increased soil cover through winter and the contour ploughing have a notable positive effect on rill and gully formation in the fields. (How to sustain: The tillage between two fallow periods might be avoided to further reduce fuel use and maintain surface cover intact. However, in order to apply for subsidies for agricultural extensification, farmers are obliged to plough fallow land once a year in order to eliminate weeds.)
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
-
This is a low-cost technology that requires limited initial investments in equipment and potentially results in a slightly increased farm income, as well as a decrease in land degradation and an increase in soil quality and water-holding capacity. (How to sustain: In some higher areas with sufficient rainfall, the technology might be adapted to conservation tillage with direct sowing, reducing the tillage operations even more. However, this implies an important investment in machinery and a high level of organisation at the agricultural cooperation level.)
-
An increased soil surface cover throughout autumn and winter provides a good protection against soil erosion reducing rill and gully formation. (How to sustain: Sometimes a field is left fallow for two consecutive years, but it is still ploughed between them. This ploughing might be avoided as well.)
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
-
In order to apply for subsidies for cereal cultivation in a rotation system with fallow, farmers are obliged to plough after each fallow period to control weeds, even when two consecutive years of fallow are applied. This is considered unnecessary
It might be worthwhile to test the need for this and look for alternatives without ploughing.
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
-
The most important weakness of this technology is that it does not significantly improve farm income and so may not be stimulating enough for farmers to apply
Provide information on all the advantages of good soil management that include many costs for society (including floods, reservoir siltation, etc.) and stress the fact that reduced tillage will lead to less work for the same or slightly higher profit.
Справочные материалы
Рецензент
-
Deborah Niggli
-
Alexandra Gavilano
Продолжительность применения Технологии: 15 января 2011 г.
Последнее обновление: 21 июня 2019 г.
Ответственные специалисты
-
Joris De Vente - Специалист по УЗП
-
Ascensión Ibáñez Torres - None
-
Antonio Escamez - землепользователь
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Документирование осуществлялось при участии
Организация
- EEZA-CSIC (EEZA-CSIC) - Испания
Проект
Ключевые ссылки
-
Angás, P., Lampurlanés, J. and Cantero-Martínez, C., 2006. Tillage and N fertilization: Effects on N dynamics and Barley yield under semiarid Mediterranean conditions. Soil and Tillage Research, 87(1): 59-71.: Internet
-
Holland, J.M., 2004. The environmental consequences of adopting conservation tillage in Europe: reviewing the evidence. Agriculture, Ecosystems & Environment, 103(1): 1-25.: Internet
-
Hoogmoed, W.B. and Derpsch, R., 1985. Chisel ploughing as an alternative tillage system in Parana, Brazil. Soil and Tillage Research, 6(1): 53-67.: Internet
-
Josa, R. and Hereter, A., 2005. Effects of tillage systems in dryland farming on near-surface water content during the late winter period. Soil and Tillage Research, 82(2): 173-183.: Internet
-
Lampurlanés, J. and Cantero-Martínez, C., 2006. Hydraulic conductivity, residue cover and soil surface roughness under different tillage systems in semiarid conditions. Soil and Tillage Research, 85(1-2): 13-26.: Internet
-
Lampurlanés, J., Angás, P. and Cantero-Martínez, C. 2002. Tillage effects on water storage during fallow, and on barley root growth and yield in two contrasting soils of the semi-arid Segarra region in Spain. Soil and Tillage Research, 65(2): 207-220: Internet
-
López-Fando, C., Dorado, J. and Pardo, M.T., 2007. Effects of zone-tillage in rotation with no-tillage on soil properties and crop yields in a semi-arid soil from central Spain. Soil and Tillage Research, 95(1-2): 266-276.: Internet
-
Martin-Rueda, I., Muñoz-Guerra, L.M., Yunta, F., Esteban, E., Tenorio, J.L. and Lucena, J.J., 2007. Tillage and crop rotation effects on barley yield and soil nutrients on a Calciortidic Haploxeralf. Soil and Tillage Research, 92(1-2): 1-9: Internet
-
Ozpinar, S., 2006. Effects of tillage systems on weed population and economics for winter wheat production under the Mediterranean dryland conditions. Soil and Tillage Research, 87(1): 1-8.: Internet
-
Van Muysen, W., Govers, G., Van Oost, K. and Van Rompaey, A., 2000. The effect of tillage depth, tillage speed and soil condition on chisel tillage erosivity. Journal of Soil and Water Conservation(355-364).: Internet
-
Van Muysen, W., Govers, G., Bergkamp, G., Roxo, M. and Poesen, J., 1999. Measurement and modelling of the effects of initial soil conditions and slope gradient on soil translocation by tillage1. Soil and Tillage Research, 51(3-4): 303-316: Internet
-
Van Oost, K., Govers, G., De Alba, S. and Quine, T.A., 2006. Tillage erosion: a review of controlling factors and implications for soil quality. Progress in Physical Geography, 30(4): 443-466.: Internet
-
CARM 2008. Programa de Desarrollo Rural de la Región de Murcia 2007-2013 Tomo I. 508pp: http://www.carm.es/neweb2/servlet/integra.servlets.ControlPublico?IDCONTENIDO=4689&IDTIPO=100&RASTRO=c431$m1219
-
Poesen, J., van Wesemael, B., Govers, G., Martinez-Fernandez, J., Desmet, P., Vandaele, K., Quine, T. and Degraer, G., 1997. Patterns of rock fragment cover generated by tillage erosion. Geomorphology, 18(3-4): 183-197.: Internet