Quản lý chất dinh dưỡng trong hệ thống nông nghiệp hữu cơ: phụ thuộc vào sản xuất chăn nuôi để quản lý chất dinh dưỡng cho đất canh tác

Organic Agriculture - Tập 3 - Trang 183-199 - 2014
Damien Foissy1, Jean-François Vian2, Christophe David2
1INRA UR 055 SAD ASTER-Mirecourt, Mirecourt, France
2ISARA-Lyon, UR SCAB, Lyon Cedex 07, France

Tóm tắt

Nông nghiệp hữu cơ là một hệ thống sản xuất dựa vào quản lý hệ sinh thái và các quá trình sinh thái thay vì phụ thuộc vào dòng chảy bên ngoài của các yếu tố đầu vào nông nghiệp. Sự phát triển của ngành hữu cơ đã dẫn đến sự phân tách không gian giữa sản xuất chăn nuôi và cây trồng. Điều này đã làm tăng dòng chảy chất dinh dưỡng diễn ra giữa các trang trại so với những gì xảy ra trong các trang trại riêng lẻ. Các hệ thống hữu cơ đã thay thế các yếu tố đầu vào tổng hợp bằng các phương pháp quản lý cụ thể theo địa điểm để cân bằng chất dinh dưỡng đầu vào và đầu ra nhằm đảm bảo năng suất ngắn hạn và tính bền vững dài hạn. Bài báo này đề cập đến việc quản lý chất dinh dưỡng của các hệ thống nông nghiệp hỗn hợp và chuyên môn hóa, với nhấn mạnh đặc biệt vào sự phụ thuộc vào sản xuất chăn nuôi để quản lý chất dinh dưỡng cho đất canh tác. Chúng tôi đã đánh giá ngân sách chất dinh dưỡng của nitrogen (N), phosphorus (P) và potassium (K) của 28 trang trại hữu cơ được chọn theo mật độ chăn nuôi từ ba huyện của Pháp. Các trang trại được phân loại là không có gia súc, hỗn hợp và hệ thống chăn nuôi gia súc. Một ngân sách dinh dưỡng trên bề mặt đất được tính cho từng trang trại dựa trên đầu vào (cố định N, phân thải và phân chuồng) và đầu ra (lấy cỏ, thu hoạch) trên các loại cây hàng năm và đồng cỏ. Các đầu vào do sự lắng đọng N từ khí quyển và hạt giống và các tổn thất do rửa trôi và bay hơi không được xem xét trong nghiên cứu này. Ngân sách dinh dưỡng của 28 trang trại cho thấy sự thiếu hụt N, P và K, mặc dù cũng có sự chênh lệch giữa các hệ thống canh tác và vị trí địa lý của chúng. Các trang trại không có gia súc biểu hiện sự thiếu hụt N cao, trong khi các hệ thống canh tác hỗn hợp và chăn nuôi gia súc thể hiện sự thiếu hụt thấp hơn (gần như cân bằng) hoặc thậm chí là thặng dư ở một huyện có mật độ trang trại chăn nuôi cao. Sự khác biệt giữa các hệ thống canh tác về ngân sách P và K theo cùng một xu hướng, nhưng các đặc điểm khu vực tỏ ra quan trọng ở các hệ thống không có gia súc và chăn nuôi gia súc (liên quan đến quy mô trang trại và tỷ lệ chăn nuôi). Không có trang trại nào mua phân hữu cơ bên ngoài khi có sự giao lưu phân và rơm rạ được ghi nhận ở quy mô vùng. Khi có chăn nuôi trên trang trại, các nguồn tài nguyên chất dinh dưỡng chủ yếu đến từ việc tái chế các nguồn tài nguyên nội bộ (phân, phân thải và cố định N), trong khi các hệ thống không có gia súc đã mua phân hữu cơ từ các trang trại lân cận (14 đến 58% tổng đầu vào N, 10 đến 100% tổng đầu vào P và K). Tính bền vững của các hệ thống nông nghiệp hữu cơ không có gia súc đang bị đặt ra câu hỏi, đặc biệt là những hệ thống nằm ở các vùng mà tài nguyên chất hữu cơ đang khan hiếm. Chỉ có những hệ thống canh tác sản xuất lượng phân lớn hoặc mua thức ăn cho gia súc mới cho thấy ngân sách dinh dưỡng cân bằng.

Từ khóa

#nông nghiệp hữu cơ #quản lý chất dinh dưỡng #sản xuất chăn nuôi #đất canh tác #ngân sách dinh dưỡng

Tài liệu tham khảo

Aronsson H, Torstensson G, Bergstrom L (2007) Leaching and crop uptake of N, P and K from organic and conventional cropping systems on a clay soil. Soil Use Manag 23:71–81. doi:10.1111/j.1475-2743.2006.00067.x

Berry PM, Sylvester-Bradley R, Philipps L, Hatch DJ, Cuttle SP, Rayns FW, Gosling P (2002) Is the productivity of organic farms restricted by the supply of available nitrogen? Soil Use Manag 18:248–255. doi:10.1079/sum2002129

Berry PM, Stockdale EA, Sylvester-Bradley R, Philipps L, Smith KA, Lord EI, Watson CA, Fortune S (2003) N, P and K budgets for crop rotations on nine organic farms in the UK. Soil Use Manag 19:112–118. doi:10.1079/sum2003176

Carlsson G, Huss-Danell K (2003) Nitrogen fixation in perennial forage legumes in the field. Plant Soil 253:353–372

Clement, A (2013) Etude des flux de matieres et d'elements en relation avec les prairies agricoles au sein d'un systeme de polyculture-élevage autonome en AB. ESITPA, Rouen. Data obtained in experimental organic farm at INRA Mirecourt from 2005–2012

CORPEN (1988) Bilan de l'azote à l'exploitation. Comité d'Orientation pour des Pratiques agricoles. Respectueuses de l'Environnement, Paris

CORPEN (1999) Estimation des flux d’azote, de phosphore et de potassium associés aux vaches laitières et à leur système fourrager. Comité d'Orientation pour des Pratiques agricoles Respectueuses de l'Environnement, Paris

CORPEN (2001) Estimation des flux d’azote, de phosphore et de potassium associés aux bovins allaitants et aux bovins en croissance, issus des troupeaux allaitants et laitiers, et à leur système fourrager. Comité d'Orientation pour des Pratiques agricoles Respectueuses de l'Environnement, Paris

Dalgaard T, Halberg N, Sillebak Kristense I (1998) Can organic farming help to reduce N-losses? Nutr Cycl Agroecosyst 52:277–287

David C, Jeuffroy MH, Laurent F, Mangin M, Meynard JM (2005a) The assessment of a decision making tool for managing the nitrogen fertilization of organic winter wheat. Eur J Agron 23:225–242

David C, Jeuffroy MH, Henning J, Meynard JM (2005b) Yield variation of organic winter wheat: a crop diagnosis on a field network in South-East of France. Agron Sustain Dev 25:1–11

David C, Abecassis J, Carcea M, Celette F, Friedel J, Hellou G, Hiltbrunner J, Messmer M, Narducci V, Peigné J, Sansom MF, Schweinzer A, Thomsen I, Thommen A (2013) Organic bread wheat production and market in Europe. In: Lichtfouse E (ed) Sustainable Agriculture Reviews 11, 43-62

Development Core Team R (2008) R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna

D'Haene K, Magyar M, De Neve S, Palmai O, Nagy J, Nemeth T, Hofman G (2007) Nitrogen and phosphorus balances of Hungarian farms. Eur J Agron 26:224–234. doi:10.1016/j.eja.2006.10.005

Fangueiro D, Pereira J, Coutinho J, Moreira N, Trindade H (2008) NPK farm-gate nutrient balances in dairy farms from Northwest Portugal. Eur J Agron 28:625–634. doi:10.1016/j.eja.2008.01.007

Fortune S, Conway JS, Philipps L, Robinson JS, Stockdale EA, Watson C (2000) N, P and K for some UK organic farming systems ± implications for sustainability. In: Rees RM et al (eds) Sustainable management of soil organic matter. CAB International, Wallingford, pp 286–293

Gourley CJP, Powell JM, Dougherty WJ, Weaver DM (2007) Nutrient budgeting as an approach to improving nutrient management on Australian dairy farms. Aust J Exp Agric 47:1064–1074. doi:10.1071/ea07017

Hauggaard-Nielsen H, Gooding M, Ambus P, Corre-Hellou G, Crozat Y, Dahlmann C, Dibet A, von Fragstein P, Pristeri A, Monti M, Jensen ES (2009) Pea–barley intercropping for efficient symbiotic N2-fixation, soil N acquisition and use of other nutrients in European organic cropping systems. Eur J Agron 28:625–634. doi:10.1016/j.eja.2008.01.007

Hellec F, Blouet A (2012) Technicite versus autonomie- Deux conceptions de l'elevage laitier biologique dans l'est de la France. Terrains Trav 20:157–172

Huss-Danell K, Chaia E, Carlsson G (2007) N-2 fixation and nitrogen allocation to above and below ground plant parts in red clover-grasslands. Plant Soil 299:215–226. doi:10.1007/s11104-007-9376-4

Korsaeth A (2008) Relations between nitrogen leaching and food productivity in organic and conventional cropping systems in a long-term field study. Agric Ecosyst Environ 127:177–188. doi:10.1016/j.agee.2008.03.014

Korsaeth A, Eltun R (2000) Nitrogen mass balances in conventional, integrated and ecological cropping systems and the relationship between balance calculations and nitrogen runoff in an 8-year field experiment in Norway. Agric Ecosyst Environ 79:199–214

Leclerc B (2001) Guide des Matières Organiques – Tome 2, 2nd edn. Institut Technique de l’Agriculture Biologique, Paris

Loges R, Kelm M, Taube F (2009) Comparative analysis of conventional and organic farming systems: nitrogen surpluses and nitrogen losses. In: Neuhoff D et al. (eds) Cultivating the future based on science. Volume 1: Organic crop production. Proceedings of the Second Scientific Conference of the International Society of Organic Agriculture Research (ISOFAR), 16th IFOAM Organic World Conference, Modena, Italy, pp 312–315

Marinari S, Mancinelli R, Carnpiglia E, Grego S (2006) Chemical and biological indicators of soil quality in organic and conventional farming systems in Central Italy. Ecol Indic 6:701–711. doi:10.1016/j.ecolind.2005.08.029

Mignolet C, Schott C, Benoît M, Meynard JM (2007) Spatial dynamics of farming practices in the Seine basin: Methods for agronomic approaches on a regional scale. Sci Total Environ 375:13–32

Mignolet C, Schott C, Benoît M, Meynard JM (2012) Transformation des systèmes de production et des systèmes de culture du bassin de la Seine depuis les années 1970: une specialisation des territoires aux conséquences environnementales majeures. Innovations Agronomiques 22:1–16. http://www6.inra.fr/ciag/Revue/Volume-22-Octobre-2012

Moller K (2009) Inner farm nutrient flows between arable land and permanent grassland via the stable in organic cropping systems. Eur J Agron 31:204–212. doi:10.1016/j.eja.2009.07.007

Nemecek T, von Richthofen JS, Dubois G, Casta P, Charles R, Pahl H (2008) Environmental impacts of introducing grain legumes into European crop rotations. Eur J Agron 28:380–393. doi:10.1016/j.eja.2007.11.004

Neumann A, Torstensson G, Aronsson H (2011) Losses of nitrogen and phosphorus via the drainage system from organic crop rotations with and without livestock on a clay soil in southwest Sweden. Org Agric 1:217–229. doi:10.1007/s13165-011-0017-0

Oenema O, Kros H, de Vries W (2003) Approaches and uncertainties in nutrient budgets: implications for nutrient management and environmental policies. Eur J Agron 20:3–16. doi:10.1016/s1161-0301(03)00067-4

Paillard S, Treyer S, Dorin B (2011) Agrimonde: scenarios and challenges for feeding the world in 2050. Quae, Paris

Pellerin S, Le Clech B, Morel C, Linères M (2004) Gestion de la fertilité phospho-potassique en agriculture biologique: questions posées et premiers résultats. CR Acad Agric Fr 89:30–34

Pelzer E, Bazot M, Makowski D, Corre-Hellou G, Naudin C, Al Rifai M, Baranger E, Bedoussac L, Biarnes V, Boucheny P, Carrouee B, Dorvillez D, Foissy D, Gaillard B, Guichard L, Mansard MC, Omon B, Prieur L, Yvergniaux M, Justes E, Jeuffroy MH (2012) Pea-wheat intercrops in low-input conditions combine high economic performances and low environmental impacts. Eur J Agron 40:39–53. doi:10.1016/j.eja.2012.01.010

Simon JC, Le Corre L, Vertes F (1994) Nitrogen balances on a farm scale: results from dairy farms in north west France. In: Grassland and society, Proceedings of the 15th General meeting of the European Grassland Federation, Wageningen (DEU), pp 429–433

Steinshamn H, Thuen E, Bleken MA, Brenoe UT, Ekerholt G, Yri C (2004) Utilization of nitrogen (N) and phosphorus (P) in an organic dairy farming system in Norway. Agric Ecosyst Environ 104:509–522. doi:10.1016/j.agee.2004.01.022

Ulen B, Aronsson H, Torstensson G, Mattsson L (2005) Nutrient turnover and risk of waterborne phosphorus emissions in crop rotations on a clay soil in south-west Sweden. Soil Use Manag 21:221–230

Watson CA, Atkinson D, Gosling P, Jackson LR, Rayns FW (2002a) Managing soil fertility in organic farming systems. Soil Use Manag 18:239–247. doi:10.1079/sum2002131

Watson CA, Bengtsson H, Ebbesvik M, Loes AK, Myrbeck A, Salomon E, Schroder J, Stockdale EA (2002b) A review of farm-scale nutrient budgets for organic farms as a tool for management of soil fertility. Soil Use Manag 18:264–273. doi:10.1079/sum2002127

Zenboudji EH (2012) Bouclage des cycles de nutriments au sein d'un système d'élevage herbager biologique. Université de Lorraine-ENSAIA, Nancy. Data obtained in experimental organic farm at INRA Mirecourt from 2005-2012

Thông tin
Thông tin xuất bản

Organic Agriculture

Tập 3

183-199

Thông tin tác giả