Cette revue de la littérature sur l'intégration des cultures et du bétail dans un système biologique a été compilée par des chercheurs de Rodale Institute, Iowa State University et University of Minnesota pour une proposition de subvention de 2014 à l'Institut national de l'USDA pour l'alimentation et l'agriculture, la recherche biologique et l'initiative de vulgarisation. Cette subvention a été financée au titre de la subvention n ° 2014-51300-22541. Cliquez ici pour en savoir plus sur la recherche et les résultats.
Cultures et bétail biologiques
Poussées par la demande des consommateurs, les ventes d'aliments biologiques sont passées de 3.6 milliards de dollars en 1997 à 31.5 milliards de dollars en 2013 (OTA, 2014) et à 52.5 milliards de dollars en 2018 (OTA, 2019). Plusieurs facteurs ont conduit à cette augmentation de la consommation d'aliments biologiques aux États-Unis, y compris la préférence des consommateurs pour la réduction des résidus de pesticides (Baker et al., 2002), les problèmes de nutrition et de santé (The Hartman Group, 2006), les impacts environnementaux négatifs associés aux production (Venterea et Rolston, 2000), et l'assurance de l'intégrité biologique grâce à des normes biologiques fédérales cohérentes (USDA-AMS, 2014). Les agriculteurs sont également intéressés par la production de cultures biologiques qui répondent au «triple résultat» de la durabilité environnementale, de la viabilité économique et de l'équité sociale. Ces dernières années, les agriculteurs biologiques sont devenus de plus en plus préoccupés par la sécurité des produits agricoles / des aliments, ce qui est particulièrement important pour les agriculteurs pratiquant une production intégrée de cultures et d'élevage (Pereira et al., 2013). Assurer la sécurité alimentaire est essentiel dans toute opération agricole et, dans le cas des produits agricoles, a fait l'objet de la récente loi fédérale, «FDA Food Safety Modernization Act» (21 USC 2201; FDA, 2011), qui aura une portée considérable effets sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement alimentaire.
La demande accrue de produits biologiques a dépassé l'adoption de la production biologique au pays, les agriculteurs américains réalisant 7.28 milliards de dollars de ventes biologiques (USDA NASS, 2018), soit seulement 13.8% de l'industrie biologique de 52.5 milliards de dollars. Actuellement, la production biologique aux États-Unis est dominée par les cultures de céréales de rapport, la majorité des agriculteurs biologiques du Midwest et de la Pennsylvanie utilisant des achats hors ferme pour nourrir leurs troupeaux d'animaux biologiques. Dans l'enquête la plus récente, il y avait 366,881 5.4 acres de maïs et de soja biologiques parmi les 2013 millions d'acres biologiques aux États-Unis (USDA-ERS, 6,000). Les bénéfices de production, environnementaux et économiques peuvent être augmentés en améliorant la multifonctionnalité de la ferme grâce à l'intégration des cultures commerciales avec les cultures fourragères pour le pâturage et les cultures de foin pour l'alimentation du bétail. Dans l'Iowa, les pâturages de graminées et de légumineuses biologiques fourniraient jusqu'à 2006 1.4 lb / acre de matière sèche par an (Acevedo et al., 2.0). En Floride, la performance des bovins sur les pâturages de bahiagrass a conduit à un point critique de gain quotidien moyen compris entre 2007 et 0.6 kg de masse sèche de fourrage par kg de poids vif animal par jour (Stewart et al., 0.9). Au Minnesota, les bouvillons laitiers biologiques qui paissent principalement dans les pâturages de brome lisses ont enregistré des gains de 2013 à 2007 kg par jour (Bjorklund et al., XNUMX). De plus, l'incorporation d'une légumineuse dans les pâturages à base de graminées augmentera la qualité globale du fourrage et fournira de l'azote pour améliorer la santé et la stabilité des pâturages. Bien qu'il soit connu que la production de foin élimine une quantité importante de nutriments, y compris le N et le P du sol, le pâturage contribue au recyclage des nutriments par l'excrétion d'urine et de fumier. Sous des pressions de pâturage modérées, le P et le K du sol sont pour la plupart conservés et restent en équilibre avec les besoins des cultures, tandis que l'azote du sol a tendance à être perdu. Les interactions entre les systèmes de culture et de pâturage dans les exploitations biologiques et conventionnelles ne sont pas entièrement comprises (Franzluebbers, XNUMX), en particulier dans les systèmes biologiques, où la collecte et la distribution du fumier sont essentielles à l'équilibre nutritionnel de la culture.
Base historique de l'intégration des cultures et de l'élevage
Le mouvement vers la spécialisation de la production végétale et animale a séparé les systèmes intégrés agriculture-élevage de leurs racines historiques au cours du siècle dernier (Russelle et al., 2007). Les bovins faisaient partie intégrante du paysage agricole où ils recyclaient les nutriments de l'herbe et des céréales produites à la ferme (Flora, 2003) et les agriculteurs géraient leurs ressources terrestres pour maintenir une fertilité adéquate du sol pour soutenir la production agricole et animale. En 1996, moins de 10% des exploitations agricoles américaines intégraient les cultures et le bétail (Krall et Schumann, 1996). Cependant, on trouve des modèles contemporains d'intégration rentable des cultures et du bétail, connus sous le nom de ley farming, en Nouvelle-Zélande et en Australie, où la rotation de plusieurs années de cultures céréalières avec 2 à 5 ans de pâturages de graminées et de légumineuses permet d'atteindre les objectifs d'autosuffisance ( Haynes et Francis, 1990; Carr et al., 2005) et augmente la production d'énergie (Nguyen et Haynes, 1995).
Amélioration de la qualité du sol et cycle des éléments nutritifs: La création ou le maintien de réservoirs de carbone et d'azote du sol pour les cultures est une considération importante dans l'évaluation des systèmes agricoles durables. Les effets bénéfiques de l'intégration du bétail dans les rotations culturales ont été associés à des améliorations de la qualité des sols, y compris l'amélioration de la matière organique du sol, la condition physique du sol et la suppression des maladies (Jawson et al., 1993). Des systèmes agriculture-élevage bien intégrés imitent les cycles naturels de l'énergie et des nutriments grâce à la conversion par les ruminants des aliments cellulosiques en protéines et au recyclage des nutriments du fumier de bétail dans la structure cellulaire des cultures (Gates, 2003; Oltjen et Beckett, 1996). L'incorporation d'intrants de fumier et de résidus de culture séquestre le carbone dans les sols, améliore la fonction du sol et atténue l'érosion (Russelle et Franzluebbers, 2007). Franzluebbers (2005) a constaté que l'accumulation de carbone après l'établissement des pâturages herbeux était en moyenne de 1 Mg / ha / an. Katsvairo et coll. (2006) ont également signalé qu'une rotation bovins-graminées vivaces augmentait la teneur en matière organique et réduisait le lessivage des nitrates dans les systèmes de culture des arachides et du coton. La gestion des nutriments disponibles est nécessaire pour soutenir la production végétale durable, en particulier dans les systèmes biologiques, où les apports de fertilité sont limités (Goulding et al., 2008). La complexité du cycle et de la disponibilité des éléments nutritifs dans les systèmes de pâturage est influencée par les processus du sol, la composition des espèces végétales, les taux de charge, l'alimentation supplémentaire et de nombreux autres facteurs affectant les intrants, les exportations et les pertes (Rotz et al., 2005). Une meilleure rétention et une plus grande efficacité d'utilisation des nutriments dans les systèmes de production laitière, par exemple, peuvent avoir des rétroactions positives pour la production laitière et l'économie agricole (Fanguerio et al., 2008; Ryan et al., 2011). Afin de mettre en place de nouveaux systèmes de pâturage économiques et respectueux de l'environnement, une compréhension du cycle et de l'efficacité des nutriments dans ces systèmes de production doit être établie. Les modèles de l'ensemble de l'exploitation et les approches de bilan nutritionnel, qui nécessitent l'évaluation des pools de nutriments, des intrants, des exportations et des pertes, peuvent être utilisés pour évaluer et établir les meilleurs systèmes de gestion de la production de ruminants (Dou et al., 1996; Rotz et al., 2007).
Amélioration du rendement des cultures
La littérature suggère qu'avec une rotation pâturage / culture intégrée, les rendements des cultures restent comparables ou supérieurs à la culture continue. Franzluebbers et Stuedemann (2004) n'ont signalé aucun effet négatif du pâturage sur la biomasse des céréales subséquentes. On a constaté que le rendement en grains de maïs était en moyenne de 3.6 Mg / ha après un pâturage de 5 ans de fétuque ou de bermudagrass en Géorgie et en Caroline du Sud (Parks et al., 1969). Adams et coll. (1970) ont obtenu un rendement de maïs de 11 à 24% supérieur après les cultures de gazon par rapport au maïs continu, tandis que Franzluebbers et Stuedemann (2004) ont obtenu des rendements de blé de 3.8 Mg / ha et des rendements de sorgho de 5.1 Mg / ha après des cultures pâturées de mil et de seigle. , respectivement. Le rendement en grain était plus élevé dans les variétés de blé d'hiver de grande taille qui présentaient une fertilité et une humidité adéquates et qui ne paissaient qu'au stade conjoint par rapport au blé non pâturé (Redmon et al., 1995). Hill et coll. (2004) ont signalé un ajout de 0.1 Mg / ha de rendement en coton et en arachide dans les rotations qui contenaient du seigle pâturé ou du ray-grass avant la récolte. Les cultures céréalières entrecoupées dans des fourrages pérennes dépendent fortement d'une humidité adéquate et d'une concurrence minimale entre le fourrage et les cultures (Franzluebbers, 2007). Ce projet utilisera des semis séquentiels de céréales et de fourrage / pâturage afin d'obtenir des rendements constants.
Le pâturage fournissant des services écosystémiques: Le compactage du sol dû au mouvement du bétail est cité comme un problème potentiel dans les rotations intégrées agriculture-élevage, mais Studdert à el. (1997) ont constaté que tous les indicateurs de qualité du sol, y compris la densité apparente réduite, signifiant un faible compactage, augmentaient avec les pâturages pérennes dans les rotations à long terme. Krenzer et coll. (1989) ont constaté que la résistance du sol augmentait avec le pâturage du bétail avec du blé d'hiver. Diaz-Zorita et coll. (2002) et Garcia-Prehac et al. (2004) ont signalé que la réduction la plus importante du compactage du sol était obtenue lorsque le travail de conservation du sol était inclus dans ces rotations. Franzluebbers et Stuedemann (2004) ont constaté que la résistance à la pénétration du sol était plus élevée sous les cultures fourragères pâturées que non pâturées, en fonction de la teneur en eau du sol, mais que des quantités accrues de carbone dans le sol provenant de l'incorporation du fumier et des ajouts de cultures de couverture peuvent atténuer les problèmes de compactage du sol (Franzluebbers et Stuedemann, 2005). Dans les systèmes où des engrais azotés ont été appliqués, plus de 64% de l'azote appliqué s'est accumulé sous forme d'azote organique du sol dans les pâturages de berme broutés par rapport aux pâturages non pâturés (Franzluebbers et Stuedemann, 2003b). La biomasse microbienne du sol, un autre indicateur de la qualité du sol, s'est également accumulée dans une plus grande mesure sous les pâturages de berme broutés (Franzluebbers et Stuedemann, 2003a). Ainsi, des recherches supplémentaires sont nécessaires sur l'effet des cultures de pâturage pâturées et non pâturées dans les rotations à long terme des cultures dans les systèmes biologiques où le travail du sol est généralement utilisé pour la lutte contre les mauvaises herbes (Delate et Cambardella, 2004).
Interruption des cycles des ravageurs
Des insectes ravageurs et des maladies des cultures ont été interrompus par la rotation des cultures céréalières avec des cultures fourragères ou des cultures de couverture (Snapp et al., 2005). Les réductions de la pourriture de la tige de l'arachide (Brenneman et al., 2003) et des nématodes dans les légumes (Sumner et al., 1999) et le soja (Rodriquez-Kabana et al., 1988, 1989) étaient plus importantes après les pâturages de bahiagrass. Le seigle, le lupin, le chanvre, le haricot velours et le sorgho se sont également avérés repousser les nématodes. Hartzog et Balkcom (2003) ont rapporté que le bahiagrass et le chiendent dans un système de coton ou d'arachide aidaient à réduire les nématodes et autres ravageurs. Il a également été démontré que les rotations des cultures à base de gazon interrompaient les cycles parasitaires des animaux (Franzluebbers, 2007). Loomis et Conner (1992) ont signalé une réduction des parasites lorsque les cultures fourragères pâturées étaient alternées avec les cultures de blé. Enfin, le pâturage des bovins au pâturage minimise le risque d'épidémies de maladies souvent observées dans les zones concentrées d'alimentation du bétail (Flora, 2003).
Réduction de la pression des mauvaises herbes
Il a été signalé que de nombreuses espèces de cultures fourragères aident à briser les cycles des mauvaises herbes dans les cultures céréalières annuelles par la compétition, l'allélopathie et les altérations microclimatiques (Gardner et Faulkner, 1991). Bien que les interactions entre les mauvaises herbes et le pâturage-culture ne soient pas bien comprises, les indications sont que le pâturage du bétail peut contrôler certaines herbes envahissantes; cependant, les animaux peuvent également transmettre des graines de mauvaises herbes viables à d'autres zones grâce à leurs excréments. Entz et coll. (1995) ont signalé des réductions de la pression des mauvaises herbes lorsque les fourrages étaient intégrés au blé et à d'autres cultures céréalières, les avantages continuant à s'accroître lorsque le pâturage était inclus (Entz et al., 2002). Martin (1996) a cité la réduction des mauvaises herbes graminées lorsque le blé était alterné avec un pâturage en pâturage.
Performance animale et santé
Les bovins élevés avec un régime à base de plantes dans des conditions extérieures offrent des avantages économiques et environnementaux. Franzluebbers et Stuedemann (2004) ont constaté que le gain de poids des bovins était en moyenne de 287 kg / ha et 419 kg / ha, respectivement, sur les cultures d'hiver de seigle et de mil. La performance du bouvillon sur le blé d'hiver brouté pendant 84 à 115 jours était d'environ 2 lb / animal / jour à un taux de chargement de 2 tête / acre (Horn et al., 1995). Le pâturage en andain a également conduit à une efficacité alimentaire élevée pour les vaches de boucherie pendant une période de pâturage hivernal de 54 jours dans le Dakota du Nord (Neville et al., 2007). L'équipe de mise au point intégrée de l'UI sur l'élevage a fait la transition de la ferme Schuette de Breese, dans l'Illinois, vers un système intégré et a réduit ses besoins en aliments stockés de 5,000 lb / vache / an à moins de 1,000 lb, sans perte de productivité (Univ.de l'Illinois, 2008 ). Les avantages nutritionnels d'un régime à base de plantes pour les bovins comprennent des concentrations plus élevées d'acides gras oméga-3, tels que l'acide linoléique conjugué, qui ont des propriétés anti-inflammatoires et anticoagulantes (Daley et Abbott, 2006; Flora, 2003; French et al. ., 2000).
Problèmes de salubrité des aliments
Les pratiques de sécurité alimentaire pour réduire les toxines et la contamination microbienne sont dans l'esprit de tous les agriculteurs, mais en particulier pour les agriculteurs qui intègrent les animaux et les cultures dans le même système. Des études comparant le bétail et les pâturages biologiques et conventionnels n'ont révélé, en général, aucune différence significative en matière de sécurité alimentaire entre les systèmes conventionnels et biologiques (Bourn et Prescott, 2002; Maffei et al., 2013; Oliveira et al., 2012; Blanco-Penedo et al., 2012). Dans une étude, il a été constaté que le blé conventionnel avait plus de mycotoxines dans un projet pilote, mais aucune différence significative n'a été trouvée dans une expérience plus approfondie. Dans une comparaison de bétail en Espagne, il n'y avait pas de différences de sécurité alimentaire chez les bovins de boucherie biologiques ou conventionnels, mais le bœuf biologique était de meilleure qualité. Dans une étude comparative des poulets de chair biologiques par rapport aux poulets de chair conventionnels, aucune différence significative n'a été trouvée dans la présence de Salmonella, mais Campylobacter était plus élevé chez les poulets de chair élevés de manière biologique. Les systèmes de pâturage qui réduisent la charge larvaire ou excrétive des parasites internes amélioreront la productivité des bovins dans les pâturages biologiques (Larsen, 2006). Les pâturages en continu ne parviennent pas à interrompre le cycle de vie de ces parasites, tandis que les pâturages en rotation réduisent fréquemment la charge larvaire du parasite (Stromberg et Averbeck, 1999). Ce projet explorera un domaine de recherche relativement nouveau consistant à intégrer le bétail dans les systèmes de culture et à examiner les effets sur la santé des plantes et des animaux et la sécurité des produits.
Bénéfices économiques
Stuedemann et coll. (2003) ont estimé que la conversion de 10% des plaines côtières du sud en pâturages entraînerait un gain annuel de 40% de plus de bovins de boucherie et des avantages économiques accrus, grâce à une réduction des coûts des intrants et à une plus grande productivité des terres. Gardner et Faulkner (1991) ont constaté que l'ensemble du revenu agricole était augmenté de 20% avec l'ajout de bétail dans le système agricole. Hill et coll. (2004) ont rapporté un revenu agricole supplémentaire de 311 $ / ha provenant du bétail broutant une culture de couverture hivernale de seigle ou de ray-grass, tandis que Gamble et al. (2005) ont obtenu de 185 $ à 200 $ / ha chaque année pour le pâturage des cultures de couverture d'hiver. Carr et coll. (2005) ont rapporté en moyenne 65 $ / acre à la main-d'œuvre et à la direction dans un système intégré, comparativement aux valeurs négatives pour les seules cultures céréalières. La performance économique de la ferme peut être améliorée lorsque les producteurs nourrissent leurs cultures fourragères sur pied ou en andain, font paître ou pressent l'excédent de récolte pour les nourrir en hiver, ou les stockent pour une vente ultérieure. Acevedo et coll. (2006) ont constaté que les coûts annuels des pâturages de graminées-légumineuses biologiques étaient de 114 $ / acre, le foin biologique obtenant une prime de 10 à 30% par rapport aux prix conventionnels. Grâce à une coordination plus efficace entre les différents acteurs du marché, des améliorations de la qualité moyenne du bœuf sont apparues (Hueth et Lawrence, 2002), soit en tant que membres d'une coopérative de commercialisation biologique, comme Organic Valley / Organic Prairie, en vendant individuellement, ou en commercialisant directement à les magasins de détail. Les avantages du marché dans un système alternatif incluent la participation active du producteur à l'ensemble de la chaîne de valeur, par opposition au système conventionnel où des relations disjointes et méfiantes existent entre les exploitants de vaches / veaux et les parcs d'engraissement / conditionneurs (Flora, 2003). Les incitations à produire de la viande de bœuf biologique comprennent des prix élevés biologiques, qui rapportent souvent 50% de plus que les prix conventionnels, et le potentiel d'exportation vers des pays, comme l'UE, qui ont interdit les hormones artificielles (Flora, 2003).
Le besoin de recherches supplémentaires sur les systèmes intégrés
Actuellement, il existe peu d'informations sur l'adéquation des cycles de culture et de pâturage avec les conditions climatiques pour une production végétale et animale optimale (Franzluebbers, 2007). La réintégration du bétail dans le paysage agricole aurait de multiples avantages, notamment l'amélioration de la qualité du sol et l'atténuation potentielle des ravageurs. La protection ou l'amélioration du carbone et d'autres nutriments dans la matière organique du sol est au cœur de la réglementation organique, afin de maintenir la fertilité et la structure du sol dans des systèmes durables (Manley et al., 2007). Les producteurs biologiques interrogés dans notre région s'efforcent de créer des fermes biologiques fermées et intégrées, en s'appuyant autant que possible sur les intrants à la ferme ou produits localement pour répondre aux besoins des cultures et du bétail en matière d'alimentation et de nutrition. Construire ou entretenir des pools de C et N du sol pour une utilisation ultérieure des cultures est une considération importante dans le développement de systèmes agricoles durables. Dans les enquêtes nationales sur les agriculteurs biologiques (OFRF, 2007), la gestion des mauvaises herbes et la fertilité des sols ont été citées comme des domaines de préoccupation majeurs. Les chercheurs ont confirmé que l'incorporation de fumier et de résidus de culture séquestrait le C dans les sols, améliore la fonction du sol et atténue l'érosion (Russelle et Franzluebbers, 2007), et que l'agriculture biologique à long terme et l'épandage de fumier améliorent le cycle des nutriments et la suppression des ravageurs en favorisant la qualité du sol. et la biodiversité (Birkhofer et al., 2008; Carpenter-Boggs et al., 2000; Pimentel et al., 2005). Les mécanismes sous-jacents à l'amélioration des conditions environnementales dans les fermes biologiques comprennent une meilleure rétention des éléments nutritifs de l'eau et du sol grâce à une teneur accrue en matière organique du sol (MOS) résultant de diverses séquences de cultures et l'application d'amendements à base organique tels que les cultures de couverture et le fumier (Liebig et Doran, 1999). ). Les systèmes intégrés de culture et d’élevage offrent des possibilités d’optimiser les services de l’agroécosystème, y compris le recyclage des éléments nutritifs du fumier du bétail pour l’absorption des cultures et leur retour au bétail comme aliments et fourrages. L'élimination du carbone de l'atmosphère et son recyclage au moyen de systèmes à base de plantes peuvent également s'avérer être un facteur important pour atténuer le rythme du changement climatique mondial. Avec le déclin des matières premières bon marché, des sources alternatives de fertilité, basées sur les principes écologiques de la fixation biologique de l'azote à partir des légumineuses fourragères et du recyclage des nutriments, doivent être développées pour les fermes biologiques et conventionnelles (Badgley et al., 2007). Grâce à l'utilisation accrue de stratégies qui améliorent ou séquestrent le carbone dans les sols agricoles par le fumier et les résidus végétaux (Gaskell et al., 2000), «l'empreinte carbone» de l'agriculture sera considérablement réduite. Teasdale et coll. (2007) ont constaté que des améliorations des sols se produisaient lorsque les pratiques agricoles conventionnelles sans labour étaient remplacées par des méthodes d'agriculture biologique, même si le travail du sol était utilisé dans les systèmes biologiques. Le C et N du sol étaient plus élevés après neuf ans dans un système biologique par rapport à trois systèmes conventionnels sans labour, dont deux comprenaient des cultures de couverture.
Bien que souvent cultivées pour des attributs différents, les cultures fourragères, les cultures de pâturage, les cultures de gazon, les cultures de foin et les cultures de couverture peuvent être utilisées dans des systèmes intégrés de culture et d'élevage. Les cultures de couverture démontrant un potentiel pour le pâturage du bétail pour notre région comprennent le blé, le seigle, l'avoine, l'orge, le ray-grass annuel, la vesce velue, la vesce commune, le trèfle cramoisi, l'herbe du verger et la fétuque haute (Sojka et al., 1984), le pois d'hiver, souterraine trèfle, lespedeza (Duck et Tyler, 1991; Rao et Phillips, 1999; Rao et al., 2003; Reeves et Delaney, 2002). Hendrickson et coll. (1963a) ont estimé que la perte de sol pourrait être réduite de 45 Mg / ha sous un système de culture (coton) à moins de 1 Mg / ha sous graminée pérenne, mais même sans conversion à grande échelle en pâturage, intégrant une rotation d'avoine de 3 ans / lespedeza fourrage – lespedeza – coton a entraîné une réduction de la perte de sol de 55 Mg / ha par rapport aux pertes dans le coton continu (Carreker, 1946), et une réduction de 10 Mg / ha dans un fourrage d'avoine / vesce / sunnhemp – arachide rotation par rapport à l'arachide continue (Hendrickson et al., 1963b). On a constaté que l'effet de la culture fourragère sur la rotation dure plusieurs années. Comme Giddens et al. (1971a, 1971b) a démontré que l'azote organique du sol libéré à la suite d'une culture fourragère de fétuque élevée était utilisé par une culture de maïs pendant jusqu'à 5 ans. Les opérations de pâturage intégrées pourraient également améliorer la qualité de l'air et de l'eau grâce à une répartition uniforme du fumier dans la matrice du paysage, contrairement aux zones concentrées (Grierson et al., 1991). Les cultures fourragères et les pâturages réduisent le ruissellement de l'eau et des nutriments et améliorent l'infiltration de l'eau (Gardner et Faulkner, 1991), et, comme Hartzog et Balkcom (2003) l'ont constaté, l'eau était conservée dans le profil du sol lorsque le bahiagrass et la berme des prés étaient intégrés au coton et rotations d'arachide.
Le surpâturage est un problème qui nécessite une attention particulière, en particulier lorsque la couverture végétale, la diversité, la qualité du sol, la qualité des eaux souterraines et de surface sont négativement affectées (Flora, 2003). Bien qu'il soit connu que la production de foin élimine une quantité importante de nutriments, y compris le N et le P du sol, le pâturage peut aider au recyclage des nutriments par l'excrétion d'urine et de fumier. Par exemple, sous des pressions de pâturage modérées, le P et le K du sol sont pour la plupart conservés et restent en équilibre avec les besoins des cultures, tandis que le N du sol a tendance à être perdu. De plus, le comportement de pâturage des animaux individuels peut influencer la distribution des nutriments dans le champ, affectant la production céréalière ultérieure, tandis que l'augmentation de la rotation des pâturages aide à atténuer les effets de la congrégation animale sur la distribution des nutriments du sol. Franzluebbers et Stuedemann (2004) ont signalé un effet neutre du bétail sur la biomasse des cultures céréalières subséquentes et un gain de poids animal proportionnel sur les cultures fourragères intégrées dans un système de culture de sorgho et de blé, la productivité du système provenant de la combinaison des cultures et du bétail améliorant les rendements économiques. Des avantages de production, environnementaux et économiques peuvent être obtenus en augmentant la multifonctionnalité de la ferme grâce à l'intégration des cultures fourragères aux cultures céréalières, mais il y a peu d'informations sur l'intégration des cultures fourragères de saison courte dans les systèmes agriculture-élevage (Gardner et Faulkner , 1991) et pratiquement aucune information sur ces effets au sein des systèmes organiques. Le développement d'un contrôle efficace des parasites dans des systèmes intégrés n'est pas non plus bien compris et fait partie de ce projet.
Effets sociaux
Les connaissances et les compétences qui peuvent être améliorées en intégrant les cultures et le bétail comprennent la gestion et la santé du troupeau, les pratiques de clôture, la technologie d'approvisionnement en eau, l'équilibre entre l'approvisionnement en fourrage et la main-d'œuvre toute l'année, et la sécurisation de terres supplémentaires potentielles pour tenir compte des besoins de pâturage (Gardner et Faulkner, 1991 ). De nombreuses études ont associé les changements d'utilisation des terres agricoles à des utilisations concurrentes (Moak et al., 1994), aux changements structurels du secteur agricole (Offutt, 1997) et à l'évolution des possibilités d'occupation agricole (Hines et Rhoades, 1994). Étant donné que la majorité des exploitations agricoles américaines, y compris celles qui ont des activités sur le terrain, se composent d'exploitations de petite et moyenne taille qui sont plus diversifiées et mettent l'accent sur les relations familiales, dépendant moins de la main-d'œuvre salariée (Winrock International, 2001), il est essentiel de comprendre leurs systèmes de valeurs et comparent la manière dont ils négocient le profit à des opérations plus importantes et moins diversifiées (Johnson, 1994). Ce projet est principalement axé sur les exploitations biologiques vaches / veaux dans les petites et moyennes exploitations, car les producteurs de vaches / veaux dépendent normalement du pâturage (Flora, 2003). Dans une enquête de 2002 sur les attitudes des producteurs et les limites d'un système à base d'herbe dans l'Iowa, 84% des personnes interrogées ont déclaré qu'elles seraient disposées à inclure des fourrages car il s'agit d'une «utilisation plus écologiquement rationnelle de la terre» et 32% ont indiqué que ils seraient prêts à changer parce que cela réduirait le risque (Hanson et al., 2002).
Outre les valeurs économiques, les valeurs sociales qui sous-tendent les systèmes organiques intégrés, telles que la maximisation des investissements dans le capital naturel; réduire la pollution et les effets nocifs sur la santé des produits agrochimiques persistants dans l'agriculture conventionnelle; amélioration du bien-être animal dans un environnement à base d'herbe; et les interactions famille-communauté autour des paysages changeants et leurs implications seront évaluées dans ce projet. La main-d'œuvre est d'une importance capitale, car les besoins en main-d'œuvre augmentaient de 50% lorsque le bétail était ajouté au système agricole du Dakota du Nord, 15% de ce temps supplémentaire chevauchant les temps de gestion des cultures (Gardner et Faulkner, 1991). Étant donné que l'éducation et l'expérience sont citées comme les méthodes les plus prometteuses pour surmonter de nombreux obstacles sociaux à l'adoption de systèmes intégrés agriculture-élevage (Franzluebbers, 2007), des processus itératifs seront mis en place, où les participants partageront les aspects positifs et négatifs des systèmes intégrés.
Contrairement aux programmes de recherche et de vulgarisation actuels mettant l'accent sur une plus grande production par exploitation (Flora et Francis, 2000), ce projet inspirera l'innovation, la résilience et davantage d'alternatives pour les petites et moyennes exploitations agricoles qui améliorent le flux d'informations entre les producteurs et les utilisateurs finaux de leurs produits (Flora, 2001). Cependant, les barrières sociales doivent être évaluées pour que les systèmes intégrés agriculture-élevage progressent. Le manque de soutien infrastructurel et les informations insuffisantes sur l'équilibrage des besoins de main-d'œuvre doivent être résolus pour accélérer l'acceptation de ces systèmes (Hardesty et Tiedman, 1996). Les indicateurs de durabilité des exploitations agricoles et des ménages issus de l'intégration des composantes des cultures et de l'élevage biologiques seront évalués au moyen d'enquêtes et de groupes de discussion. Les indicateurs comprendront, mais sans s'y limiter, la stabilité économique, la qualité des sols et de l'eau, les performances et la santé des cultures et du bétail, la consommation d'énergie, les conditions de travail et l'acceptation sociale. La tentative de comprendre les dimensions et la dynamique des décisions des producteurs peut contribuer à la formulation de politiques agricoles plus efficaces dans l'intérêt du maintien de pratiques basées sur l'herbe (Dixon, 2000). Les exemples réussis de conversion et de demande du marché, illustrés par ce projet, aideront les producteurs à déterminer si ces marchés de niche leur conviennent (Acevedo et al., 2006). Parce que la recherche pour construire une agriculture plus durable nécessite une perspective systémique avec une forte participation des agriculteurs (Flora, 1992), les agriculteurs biologiques sont inclus dans la conception, l'exécution et l'évaluation des projets. En utilisant la définition de l'agriculture durable proposée par Francis et Youngberg (1990), ce projet réduira la dégradation de l'environnement, maintiendra la productivité agricole, favorisera la viabilité économique à court et long terme et aidera à maintenir des communautés rurales stables et une qualité de vie. .
