Menos Labranza sin más HerbicidasMenos Labranza sin más HerbicidasMenos
Labranza sin más Herbicidas
Rick Exner, Iowa State University Extension/ Practical Farmers of IowaRick Exner,
Iowa State University Extension/ Practical Farmers of IowaRick Exner, Iowa State
University Extension/ Practical Farmers of Iowa
Introducciones y NegadoresIntroducciones y NegadoresIntroducciones y
Negadores
Desde 1989 he trabajado en el Servicio de Extensión de la Universidad del Estado de
Iowa en lo que empezó como projecto especial relacionado con la agricultura, el
ambiente, y la conservación de energía. El proyecto se llevó a cabo en colaboración
con una organización de productores lo que preexistía el projecto y que es distinto de la
universidad. “Agricultores Prácticos de Iowa” (PFI) es una organización sin fines de
lucro que integra a unos 600 miembros, y que es dedicada al fomento de la agricultura
que es rentable, no dañina para el ambiente, y que apoya a las familias y las
comunidades rurales. Los productores miembros de PFI son los que han suministrado
la mayor parte de la dirección y la inspiración que se describe en el presente trabajo.
Como científico que trabaja con productores, me doy cuenta del desatino de
transplantar especies y tecnologías de una región a una de otro tipo. Sinaloa es sin
duda un ambiente muy diferente al del Medioeste de los Estados Unidos. Sugiero que
el lector Mexicano haga lo que algunos productores estadounidenses recomiendan a
los visitantes que participan en días demostratívos: “¡Adapte, no adopte!” Los
princípios son más universales que las technologías, y como siempre hay que
seleccionar los princípios que pueden adaptarse a las situaciones locales.
Porque “Menos Labranza sin más Herbicidas”?Porque
MenosLabranzasinmásPesticidas?Porque MenosLabranzasinmásPesticidas?
Antes de suponer que el lector está de acuerdo con el enfoque de este artículo,
me permitieran ofrecer algunos argumentos de porque puede ser deseable lograr
menos labranza sin tener que usar más plaguicidas: la conservación, el costo, la
salud, y mercados.
La conservación de los suelos y del agua es un factor importante en el
desarollo de la política agrícola del gobierno estadounidense. En el Suroeste
de los EE.UU. como en el norte de México, la conservación del agua tiende a
Exner, la versión en español, página 1
significar algo diferente, sin embargo es objectivo que se puede alcanzar con
la ayuda de labranza reducida.
El costo es algo en lo que todo productor próspero pone atención,
balanceando los costos y los beneficios, y también comparando un tipo de
gasto contra un otro. La agricultura moderna ha sido descrita como la que
sustituye los gastos de capital por los de mano de obra e incluso por los
gastos de manejo. Sin embargo si un productor, particularmente un
productor joven con poco capital, puede evitar el desembolso del herbicida,
el/ella puede estar muy dispuesto suministrar el manejo adicional para
hacerlo.
La salud en la medida que se relaciona con los herbicidas se convierte en un
tema controversial. Algunos estudios epidemiológicos han asociado ciertos
herbicidas con sarcomas de los tejidos tiernos. Productores prudentes
limitan el contacto de sí mismos y de sus trabajadores con ropa y métodos
protectores. Algunos productores de los EE.UU. prefieren evitar por
completo el uso de pesticidas y modifican sus sistemas de producción por
consiguiente.
Se están produciendo mercados para consumidores que prefieren granos,
carne y legumbres sin pesticidas. Estos mercados incluyen productos “sin
pesticidas,” “por abajo de niveles detectables,” y “orgánicos.”
Remuneración a agricultores llega hasta 300 por ciento.
¿Cómo es Esto Posible?¿Cómo es Esto Posible?¿Cómo es Esto Posible?
En los EE.UU. el manejo de las malezas antes de la existencia de los herbicidas
incluía métodos culturas los que aún son válidos. La rotación de cultivos era
usada para propiciar diversas formas de competencia contra las malezas: los
cultivos de verano eran mezclados con los del invierno; las gramínias como el
maíz se alternaban con hierbajos; y después de cultivo en fila se usaba sembrado
estrecho. Recientemente la rotación de cultivos ha recibido nuevamente interés
debido a la posibilidad de utilizar alelopatía para limitar las malezas. ‘Alelopatía’
refiere a los efectos negativos que una especie produce en una otra, y se cree
funciona mediante exudaciones de las raices, productos de la descomposición
de residuos de cosecha, o por microbios del suelo.
Exner, la versión en español, página 2
La labranza era y aún es un método eficaz para eliminar malezas existentes.
Antes de sembrar, sucesivos pasos con equipo de labranza superficial eliminaba
una ola de malezas mientras estimulaba otra; así se agotaba el depósito de
semillas de malezas en el suelo. El nuevo interés por no-laboreo agricultura, o el
sistema sin labranza, ha suministrado nuevos desafíos y posibilidades en el
manejo de las malezas. Porque se limita la rotura del suelo, las semillas
enterradas de malezas se quedan efectivamente “archivadas” en una parte del
suelo donde no pueden germinar. En cuanto a las semillas que se dejaban en la
superficie del suelo, hay más oportunidades de que sean predadas por insectos y
otros animales salvajes. Por otra parte, las semillas de malezas que prefieren
germinar en la superficie pueden causar problemas en el sistema sin labranza.
El sistema que se llama ‘labranza en lomos’ o ‘labranza de surcos’ tiene
elementos comunes con el sistema sin labranza y con sistemas de labranza
convencionales. Como en el sistema sin labranza, el suelo no se rompe de la
cosecha a la siembra. En contraste con el sistema sin labranza, en labranza de
surcos los cultivos están ubicados en los lomos, o ‘bunds.’ Los lomos se
construyen por medio de labranza entre las líneas (Fig. 1). El equipo usado para
sembrar el cultivo puede rozar la cima de estos lomos y trasladar ese suelo a la
zona de surco entre las hileras. Así el equipo de plantación también despeja la
hilera de las semillas de malezas caidas en la superficie durante la estación de
cosecha previa. Puesto que la labranza de las hileras que se usa para reconstruir
el lomo también elimina malezas en un lado del surco entre las líneas (Fig. 2), los
herbicidas se necesitan solamente en una tira encima de las filas. Si el productor
no desea usar herbicidas de ningún tipo, la rueda de prensar detras de la unidad
de sembrar debe ser angosta que prense la semilla hacia el interior del suelo sin
crear un semillero plano en el que puedan germinar las malezas.
Wicks et al. (1971) probaron una disminución del 76 por ciento de semillas de
malezas por esto efecto de rozar del equipo de sembrar. Forcella y Lindstrom
(1988) estimaron que en un sistema continuo de maíz, el lomo truncado contenía
solamente 31-37 por ciento de las semillas del lomo original. En otras cosechas
y rotaciones de cultivos, observaron remociónes menos eficaces de semillas, lo
que atribuyeron a diferencias en la estructura de los suelos. Muchas de las
semillas de malezas aún son viables cuando se devuelven al lomo en el cultivo
de las rayas, pero para entonces el cultivo está madurando e impide la
germinación y crecimiento de la mayoría de la semilla.
Exner, la versión en español, página 3
Buhler y Daniel (1988) evaluaron el efecto en Setaria faberi y en Abutilon
theophrasti bajo diferentes niveles de herbicidas en varios sistemas de labranza.
Descubrieron que cuando no se usaba herbicida, los sistemas de labranza
difirieron en el manejo de estas dos malezas (Fig. 3). La labranza de surcos y el
arado de vertedera efectivamente gobernaron Setaria. Las semillas de Setaria
germinan cerca a la superficie del suelo y no son viables por mucho tiempo; el
arado de vertedera enterró las semillas de Setaria, y la labranza de surcos las
movió de la línea donde habrían causado problemas. Sin herbicidas, el mejor
control de Abutilon se obtuvo con el sistema sin labranza, la labranza de surcos,
y el arado de escopio. Las semillas de Abutilon son bien conocidas por su
longevidad y pueden germinar después de ser desenterradas por la labranza. En
realidad las semillas podrían necesitar enterramiento para terminar el estado
latente. Entonces en el estudio de Buhler y Daniel, la labranza de surcos fue el
único sistema que limitó tanto a Setaria como a Abutilon.
Costumbres de ProductoresCostumbres de ProductoresCostumbres de
Productores
En el Medioeste de los EE.UU. la labranza de surcos ha sido empleado por unos
agricultores hasta los 1960. Aunque la labranza de surcos representa solamente
una porción muy pequeña de la superficie total de cultivos, generalmente ocupa
el primer o el segundo lugar de los sistemas más rentables de acuerdo a la
encuenta anual “MAX” realizada en conjunción con el Centro de Información de
la Labranza de Conservación (CTIC) y con la revista Successful Farming
Magazine. En la epoca de los 1980 había un gran interés por la labranza de
surcos por parte de los productores en respuesta a la preocupación general por
el ambiente y al crisis agrícola que requería bajar los costos lo más posible.
Quizás era inevitable que algunos productores descubrieran que algunos de los
beneficios de labranza de surcos incluían control de malezas (Exner y Thompson,
1992).
La época de los 1980 y los 1990 han sido decenios en que los negocios, la
sociedad, y muchos productores todos intentan “reinventar” la agricultura de
diversos modos. En los 1980 el estado de Iowa se efectuó legislación para
proteger la calidad del agua y reducir el impacto ambiental de la agricultura.
Muchos productores también buscaban métodos agropecuarios que fueran más
benignos para el medio ambiente. Como resultado de este interés surgió la
organización “Agricultores Prácticos de Iowa” (PFI). Los agricultores se dieron
cuenta que, aunque las universidades empezaban a ser activas en lo que
Exner, la versión en español, página 4
actualmente se llama “agricultura sostenible,” había un gran vacío de
información. PFI se formó para compartir entre agricultores la información que
existía entre la comunidad de agricultores y para fomentar investigaciones
científicos en esta área (Fig. 4).
Diseño ExperimentalDiseño ExperimentalDiseño Experimental
La organización descubrió rapidamente que, como fuente pública de información,
necesitaban instrumentos para validar la información que transmitía al publico. Por
consiguiente, trabajando con algunos agronomistas universitarios, PFI desarolló
sencillos protocolos que pueden usar los productores para hacer investigaciones
(Exner y Thompson, 1988-1999). El diseño tipico es el de comparación de pares, que
es conforme con la típica pregunta experimental propuesta por productores: “¿Es
alternativa ‘B’ mejor que, peor que, o no diferente que el método ‘A’ que uso ahora?” El
pareamiento se replica seis veces cuando es posible. Unidades experimentales son
largas y angostas fajas la anchura de uno-a-tres pasos del equipo del campo y la
longitud del terreno cultivado (Fig. 5). Así es práctico producir cosechas mientras que
se conduce el experimento.
Algunos estadísticos y agrónomos se molestan con unidades experimentales tan
grandes, pero Shapiro et al. (1989) han aseverado que estas parcelas en realidad
representaban mejor la ‘población de inferencia.’ Sea posible que un campo entero
abarque más variabilidad que el tipo de “parcela del jardín” caracteristica de muchos
estudios agronómicos. Semejantes preocupaciones son una causa del liberal número
de replicaciones, del limitado número de tratamientos, y de la anchura de las fajas que
está limitada tanto como factible. Se tome la suposición de que la variabilidad del
campo afecta similarmente los ambos tratamientos a lo largo de esas fajas. Rzewnicki
et al. (1988) compararon en-campo preuebas de PFI con otras pruebas de gran escala
y con pruebas de las estaciones experimentales. Concluyeron que, aunque las encampo pruebas de PFI eran sensillas en diseño, su poder estadístico y confiabilidad
eran a lo menos al nivel de los experimentos en los campos experimentales.
Por razón de que productores eran central en el desarollo de este protocolo
experimental, no debe ser sorprendente que el método es accesible a agricultores.
Productores sí mismos pueden trazar experimentos para satisfacer sus mismos
preguntas de producción, pueden recoger datos, y, con calculadora e instrucciones,
pueden hacer una prueba-de-t para evaluar los resultados. El procedimiento fortalece
la capacidad de productores para distinguir información y métodos útiles para sus
manejos. El científico que trabaja con tal productores puede mudarse de ser solamente
Exner, la versión en español, página 5
suministrador de información a facilitar clientes animados a descubrir sus mismos
soluciones.
Resultados de los En-Campo ExperimentosResultados de los En-Campo
ExperimentosResultados de los En-Campo Experimentos
Hasta ahora productores que usan la labranza de surcos han hecho más de 50 pruebas
replicadas en el maíz y la soya para comparar control de malezas con herbicidas con el
sin herbicidas (Exner, et al., 1996). Descubrieron, en promedio, casi idénticos
rendimientos (Fig. 6). En cinco de las pruebas en el maíz las malezas de hoja ancha
fueron enumeradas, y los números fueron virtualmente igual en los tratamientos
herbicida y los no-herbicida (500 malezas por hectárea). En 17 pruebas en soya en
que fueron enumeradas las malezas de hoja ancha, hubo un promedio en los
tratamientos no-herbicida de unos 40 por ciento más malezas (1,100 contra 800
malezas por hectárea).
Esos productores que usaban la labranza de surcos cultivaban de todos modos para
reconstruir los lomos, pues no constituía costo adicional en el programa de control de
malezas. La diferencia entre sus tratamientos herbicida y sus no-herbicida era
generalmente el costo de unos pasos de un cultivador rotativo y la cuenta por herbicida.
Por eso pudieron ahorrar en promedio $14.38 U.S. por hectárea en el maíz y $14.70
U.S. por hectárea en la soya con el manejo no-herbicida.
Otras pruebas hechas por estos productores compararon la labranza de surcos y otros
sistemas de labranza (Fig. 7). Compariciones de labranza son difíciles porque
agricultores no son igualmente experto en múltiples sistemas, pues quizás no debe ser
sorprendente que la labranza de surcos era el sistema más rentable en estas pruebas.
Sin embargo, estos productores se esforzaron emular los métodos de labranza que
observaban en sus vecindades. Reconocieron que a veces soya sembrado con el cero
laboreo sobrepasó por unos kilos el rendimiento de la labranza de surcos, pero los
costos de producción fueron menos en la labranza de surcos. En el sistema sin
labranza los gastos de control de malezas a veces superaron $70 U.S. por hectárea
cuando tratamientos de rescate con herbicida eran necesarios. En la labranza de
surcos las opciones de manejo mecánico impidían los costos de control de malezas de
salir de la mano.
¿Adopción? ¿Adaptación?¿Adopción? ¿Adaptación?¿Adopción?
¿Adaptación?
Exner, la versión en español, página 6
Los productor-investigadores de PFI mostraron que la labranza de surcos es uno de los
sistemas más rentables de labranza y que puede estar adaptada para manejar malezas
sin herbicidas sin reducción de rendimientos y con incremento general en ganancia
neta por hectárea. Por eso se podría anticipar que estos costumbres hayan aumentado
en popularidad ya que cada vez más productores descubran que puedan usarlos para
mejorar sus ganancias. En realidad el uso de la labranza de surcos, mucho más la sin
herbicidas, ha declinado en el Medioeste de los EE.UU. Para comprender porqué, es
necesario contemplar el ambiente económico y regulador en que viven los productores.
En los medio-1980, el gobierno federal mandó métodos de conservación de suelos que
hizo cumplir por medio de acceso a programas de subvención a los precios. Aunque la
labranza de surcos, corectamente hecha, se pone al nivel de qualquier sistema de
conservación de los suelos, el gobierno federal adoptó un “taquigráfico” indicador
simplístico de conservación – cubierta de residuo de cosecha en una fecha poco
después de la en que se sembran la mayor parte de los cultivos. La labranza de surcos
deja no afectados los residuos de la cosecha hasta la siembra, pero sí desaloja
bastante muchos residuos cuando los lomos están rozados por la sembradora. La
producción sin labranza tiene más cubierta de residuos de cosechas en la fecha
especificada por los programas federales como diagnóstico de sumisión a la
conservación.
El uso del sistema sin labranza ha crecido considerablemente por la causa ya citada y
por a lo menos dos más. Primeramente, ha logrado apoyo de agri-negocios. Por
ejemplo, un bien conocido fabricante de herbicidas ha suministrado muchas localidades
gratis con sembradoras de cero laboreo los que pueden compartir los productores
interesados en empezar con el sistema sin labranza. En segundo lugar, y talvez más
importante, el sistema sin labranza, más que la labranza de surcos, conforme al tipo de
agricultura que en creciente adoptan los productores, por elección o no. Eso es
agricultura extensiva antes que intensiva – más hectareas con menos manejo y menos
mano de obra por hectárea; más unidades de ganadería con menos manejo y mano de
obra por qualquier dado animal.
La labranza de surcos necesita cultivación, que significa tiempo pasado en el tractor.
La labranza de surcos y también sin herbicidas requiere que la cultivación esté
realizada en muy oportuna una manera para aprovechar de las condiciones del tiempo
y de los cultivos. Esos requisitos de mano de obra, aunque moderatos, llegan a ser en
una temporada en que el costo de oportunidad por labor está por las nubes. Incluso si
se ahorra dinero por un productor, los 15-20 minutos por hectarea pasados en cultivar
Exner, la versión en español, página 7
el maíz puede ser gastado en sembrar un hectárea adiccional de maíz o de soya.
Incluso algunos productores que no toman parte en la paradigma de agricultura
extensiva podrían sentir constreñidos, por los propietarios y por normas de la
comunidad, a cumplir con expectaciones de los demás.
Quizás sea apropiado que “el mercado,” que influye en creciente las acciones de los
agricultores, también provee algunos incentivos para los productores para emplear los
métodos mostrados en las en-campo investicaciones relatadas aquí. Los productores
que están reteniendo o están adoptando estos métodos responden principalmente a los
mercados específicos ya referencidos. Por medio de esos mercados, consumidores
“compran” no solamente productos específicos pero también un estilo de agricultura
más intensiva y menos extensiva, el que recompensa manejo y obra de mano hábil, y
“compran” también un parentesco entre la agricultura y los ambientes naturales y
sociales. Nuestras investigaciones con la labranza de surcos han demostrado que
dichos métodos de labrar pueden ser tanto eficaces como económicos (Fig. 8).
Exner, la versión en español, página 8
Less Tillage without More Herbicides1Less Tillage
without More HerbicidesLess Tillage without More
Herbicides
Rick Exner, Iowa State University Extension/ Practical Farmers of IowaRick Exner,
Iowa State University Extension/ Practical Farmers of IowaRick Exner, Iowa State
University Extension/ Practical Farmers of Iowa
Introductions and DisclaimersIntroductions and DisclaimersIntroductions and
Disclaimers
Since 1989 I have worked with the Extension Service of Iowa State University on what
began as a special project related to farming, the environment, and energy
conservation. I work through a group of producers that pre-existed the project and that
is separate from the university. Practical Farmers of Iowa (PFI) is a 600-member nonprofit organization dedicated to farming that is profitable, environmentally sound, and
supportive of families and rural communities. Their members have supplied most of the
direction and inspiration behind the work described here.
As a scientist who works with farmers, I am aware of the folly of transplanting species
and practices to areas other than those in which they evolved. Sinaloa is clearly a
different environment than the Midwest of the United States. I advise the Mexican
reader to do what some U.S. farmers urge their field day visitors to do: “adapt, don’t
adopt.” Principles are more universal than technologies, and as always the challenge is
to extract those principles that can be adapted to local situations.
Why “Less Tillage without more Herbicides”?Why
LessTillagewithoutmoreHerbicides?Why LessTillagewithoutmoreHerbicides?
Before assuming that the reader shares the perspective of this paper, let me suggest
some reasons why it might be desirable to achieve less tillage without having to use
more pesticides: conservation, cost, health, and markets.
Soil and water conservation is an important factor driving government agricultural
policy in the United States. In the southwestern U.S. as in northern Mexico, water
conservation tends to mean something different, but it is still an objective that
reduced tillage helps achieve.
Exner, English version, page 1
Cost is something to which every successful producer pays attention, balancing
costs and benefits and also balancing one kind of cost against another. Modern
agriculture has been described as substituting capital costs for labor costs, even for
management costs. However, if a producer, especially a young farmer with little
capital, can avoid the out-of-pocket expense of herbicide, he/she may be quite
willing to provide the additional management necessary to do so.
Health as it relates to herbicides is a matter of controversy. Some epidemiological
studies in the U.S. have made the connection between certain herbicides and soft
tissue sarcomas. Prudent producers limit their exposure and that of employees
with protective clothing and practices. Some farmers in the U.S. prefer to avoid
pesticides altogether and structure their farming systems accordingly.
Markets are developing around consumers’ desire for grain, meat and vegetables
free of pesticides. These markets include “pesticide-free,” “below detectable
levels,” and “organic.” Premiums to producers range up to 300 percent.
How Is This Possible?How Is This Possible?How Is This Possible?
In the U.S. weed management before the era of herbicides included cultural practices
that are still valid. Crop rotation was used to provide varied forms of competition to the
weeds: summer crops were mixed with winter crops, grass-based crops like maize were
alternated with forbs, and row crops were succeeded with close-growing crops.
Recently crop rotations have received renewed interest due to the possibility of utilizing
allelopathy to control weeds. ‘Allelopathy’ refers to negative effects of one species on
another and is thought to be mediated by root exudates, crop residue breakdown
products, or soil microorganisms.
Tillage was and remains an effective way to eliminate standing weeds. Prior to planting,
successive passes with a light tillage implement eliminated one flush of weeds while
stimulating another one; in this way the soil’s weed seed reservoir was depleted. The
rise of no-till farming has offered new challenges and possibilities in weed management.
Because soil disruption is minimized, buried weed seeds are effectively “archived”
where they cannot germinate. For seeds left on the soil surface, there are greater
opportunities for weed seed predation by insects and other wildlife. On the other hand,
those weeds whose seeds prefer to germinate from the surface can cause problems in
no-till.
Exner, English version, page 2
The system called ridge tillage shares elements of both no-till and conventional tillage
systems. As in no-till, the soil is not disturbed from harvest to planting. Unlike in no-till,
crop rows are located on ridges, or small bunds, which are rebuilt through row
cultivation. The implement used to plant the crop can “shave” the top of these ridges
and move that soil into the zone between the rows (Fig. 1). In so doing, the planter also
clears the row of weed seeds that fell onto the soil surface in the previous cropping
period. Because the row cultivation used to rebuild the ridge also eliminates weeds
from the inter-row zone (Fig. 2), herbicides are required only in a band over the crop
row. If a producer wishes not to use herbicides at all, it is especially useful if the
presswheel behind the planter unit is a narrow one that presses the seed into the soil
without creating a wide, fine seedbed for weed seeds to germinate.
Wicks et al. (1971) demonstrated a 76 percent loss of weed seeds due to this shaving
effect of the ridge-till planter. Forcella and Lindstrom (1988) estimated that in a
continuous corn system, the truncated ridge contained only 31-37 percent of the weed
seeds in the original ridge. In other crops and rotations they observed less effective
seed removal, which they credited to differences in soil structure. Many of the weed
seeds thus removed are still viable when they are returned to the ridge in row
cultivation, but by then the maturing crop effectively prevents most from germinating
and growing.
Buhler and Daniel (1988) evaluated the effect on giant foxtail (Setaria faberi) and
velvetleaf (Abutilon theophrasti) of different rates of herbicides in various tillage
systems. They found that when no herbicide was used, tillage systems differed in their
control of these two weeds (Fig. 3). Ridge-till and the moldboard plow effectively
controlled foxtail. Foxtail seeds germinate from near the surface and are not long-lived;
the moldboard plow buried foxtail seeds, and ridge-till removed them from the row zone
where they could have caused trouble. Without herbicides, velvetleaf was best
controlled in no-till, ridge tillage, and chisel plow systems. Velvetleaf seeds are
notoriously long-lived, and can germinate after being unearthed by tillage. In fact, the
seeds may require burial in order to break dormancy. Thus in the Buhler and Daniel
study, ridge tillage was the single tillage system that effectively controlled both foxtail
and velvetleaf.
Producer PracticesProducer PracticesProducer Practices
Exner, English version, page 3
In the Midwest of the U.S. ridge tillage has been used by some producers since the
1960s. While ridge-till represents only a small fraction of row crop acres, it is usually
the first- or second-most profitable tillage system in the annual “MAX” survey conducted
in conjunction with the Conservation Tillage Information Center (CTIC) and Successful
Farming Magazine. The 1980s saw increasing interest in ridge-till on the part of farmers
responding to general concern for the environment and to the economic crisis in farming
that mandated cost cutting wherever possible. It was probably inevitable that some
farmers discovered that the benefits of ridge tillage also included weed control (Exner
and Thompson, 1992).
The 1980s and 1990s have been decades in which business, society, and many
producers are all seeking to “reinvent” farming in various ways. In the state of Iowa in
the 1980s there was legislation to protect the quality of water resources and to reduce
the environmental impact of agriculture. Many producers were also looking for ways to
farm that were environmentally benign. Out of this interest came Practical Farmers of
Iowa (PFI). Producers had realized that, although the universities were becoming active
in what is now known as “sustainable agriculture,” there were large information gaps.
PFI was formed to share among farmers the information that existed in the producer
community and to encourage scientific research on these questions (Fig. 4).
Experimental DesignExperimental DesignExperimental Design
The organization quickly discovered that, as a public source of information itself, it
needed tools to validate the information it was passing on to the public. Consequently,
working with several university agronomists, PFI developed simple protocols that
farmers can use to conduct research (Exner and Thompson, 1988-1999). The typical
design is a paired comparison, which conforms to the typical experimental question
posed by producers: “Is alternative ‘B’ better than, worse than, or no different from
practice ‘A’ that I use now?” The pairing is replicated six times if possible.
Experimental units are long, narrow strips the width of one-to-three passes of the
farmer’s field equipment and the length of the field (Fig. 5). This makes it practical to
raise crops at the same time the trial is being carried out.
Some statisticians and agronomists are uncomfortable with such large experimental
units, but Shapiro et al. (1989) have asserted that these plots actually better represent
the “population of inference.” An entire field arguably encompasses greater variability
than the kind of “garden plot” experiment typical of many agronomic studies. Such
concerns are a reason for the number of replications, the limited number of treatments,
Exner, English version, page 4
and the fact that strips are kept as narrow as feasible. The assumption is made that
field variability interacts similarly with both treatments over the long dimension of these
strip plots. Rzewnicki et al. (1988) compared PFI on-farm trials with other field-scale
trials and with experiment station trials, and they concluded that, while the PFI on-farm
trials were simple in design, their statistical power and reliability was at least equal to
typical on-station experiments. Franzluebbers et al. (1988) found that scientists
collaborating with such on-farm research could do so at considerable financial savings
compared to working on experiment stations.
Since producers were central to the development of this experimental protocol, it is not
surprising that the methodology is accessible to farmers. Producers themselves can
devise experiments to answer their own production questions, randomize treatments,
collect data, and, with a calculator, perform a t-test to evaluate the results. The process
builds the capacity of farmers to distinguish useful information and practices for their
operations. The agricultural scientist working with such producers can move from being
solely an information provider to facilitating clients who are motivated to discover their
own answers.
Results of On-Farm ResearchResults of On-Farm ResearchResults of On-Farm
Research
By this time ridge-till producers have carried out more than 50 replicated trials in maize
and soya comparing herbicide weed control to management without herbicides (Exner,
et al., 1996). They found, on average, virtually identical yields (Fig. 6). In five of the
trials in maize broadleafed weeds were counted, and the numbers were found to be
virtually the same in the herbicide and non-herbicide treatments (500 weeds per
hectare). In 17 soya trials in which broadleafed weeds were counted, non-herbicide
treatments averaged about 40 percent more weeds (1,100 vs. 800 weeds per ha.).
These ridge-till farmers cultivated to rebuild ridges, so there was no extra cultivation
cost to the weed control program. The difference between their herbicide and nonherbicide treatments was typically the cost of a rotary hoeing or two and the herbicide
bill. As such, they were able to save on average $14.38 U.S. per hectare in maize and
$14.70 U.S. per hectare in soya with non-herbicide weed management.
Other trials carried out by these farmers compared ridge tillage and other systems of
tillage (Fig. 7). Tillage comparisons are difficult to make because managers are not
equally adept at multiple forms of tillage, so perhaps it is not surprising that ridge tillage
Exner, English version, page 5
was the most profitable system in these trials. Nevertheless, these producers made
their best effort to emulate other tillage practices they observed in their own
neighborhoods. They found that sometimes no-till, drilled soya out-yielded ridge-till
soya by a few bushels, but that production costs were less in ridge tillage. No-till weed
control costs sometimes exceeded $70 U.S. per hectare when rescue treatments of
herbicide were required. In ridge tillage the options for mechanical control kept weed
management costs from getting out of hand.
Adoption? Adaptation?Adoption? Adaptation?Adoption? Adaptation?
The PFI producer-researchers demonstrated that ridge tillage is among the more
profitable systems of tillage and that it can be adapted to manage weeds without
herbicides with no loss of crop yields and with an overall increase in per-hectare net
profit. One might therefore expect that these practices have increased in popularity as
more and more farmers discover that they can use them to improve their bottom line. In
fact, ridge tillage itself, let alone ridge-till-without-herbicides, has decreased in the U.S.
Midwest. To understand why, it is necessary to consider the overall economic and
regulatory environment in which producers exist.
In the mid-1980s, the federal government mandated soil conservation practices that
were enforced through “cross-compliance” access to price support programs. Although
ridge tillage, properly implemented, is the equal of any tillage system for soil
conservation, the federal government adopted a simplistic “shorthand” indicator of
conservation – crop residue soil cover at a date shortly after most crops are planted.
Ridge-till leaves residues untouched from harvest to planting, but does displace
significant crop residue when ridge tops are shaved clean by the planter. No-till
production has greater surface residue cover at the time specified by federal programs
as diagnostic of conservation compliance.
No-till has grown considerably in use for the above reason and for at least two others.
First, it has enjoyed support from agribusiness. For example, a well-known
manufacturer of herbicides used in no-till has supplied many localities with free no-till
drills that may be shared by farmers who are interested in starting no-till. Second, and
perhaps most importantly, no-till more than ridge tillage conforms to the kind of farming
producers are increasingly adopting, whether by choice or not. This is extensive, rather
than intensive – more hectares, with less management and labor per acre; more
livestock units, with less labor and management for any given animal.
Exner, English version, page 6
Ridge tillage entails cultivation, which means time spent in the tractor. Ridge tillage
without herbicides requires that cultivation be accomplished in a very timely fashion to
make best use of weather and crop conditions. These labor demands, though modest,
come in a season when the opportunity cost of labor is extremely high. Even if it saves
a farmer money, the 15-20 minutes per hectare spent cultivating corn could be spent
planting an additional acre of soya. Even farmers who do not share the paradigm of
extensive farming may feel constrained by their landlords and community norms to
conform to expectations.
It is perhaps appropriate that “the market,” which influences more and more of farmers’
actions, is also providing some incentives for farmers to use the practices demonstrated
in the on-farm research reported here. The producers who are retaining or adopting
these practices are mostly responding to the niche markets referred to earlier. Through
these markets consumers are “buying” not only specific products but also a style of
farming that is more intensive and less extensive, that rewards skilled labor and
management, and a relationship of farming to the natural and social environments. Our
research with ridge tillage has demonstrated that such farming methods can be both
effective and economical (Fig. 8).
Exner, English version, page 7
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