DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2026.104719
تاريخ النشر: 2026-03-15
المؤلف: Gaëtan Seimandi‐Corda وآخرون
الموضوع الرئيسي: الممارسات الزراعية وأنظمة الزراعة المختلطة
نظرة عامة
تقييمت هذه الدراسة ستة أنظمة زراعة متنوعة منخفضة المدخلات على مدى ست سنوات، مع التركيز على تسرب النترات والمبيدات. كشفت النتائج أن تنفيذ المحاصيل المغطاة (CC) قلل بشكل كبير من تسرب النترات بنسبة 42-56% ومن تسرب المبيدات بنسبة 53-82%، مع كون S-metolachlor هو المساهم الرئيسي في أنماط تسرب المبيدات الملحوظة. تؤكد هذه النتائج على إمكانية استخدام CC للتخفيف من تلوث المياه الناتج عن الممارسات الزراعية.
تظهر الأبحاث أنه يمكن تحقيق تخفيضات كبيرة في استخدام المبيدات – بأكثر من 50% مقارنة بمعدلات الزراعة التقليدية – من خلال استراتيجيات التنوع، مما يتماشى مع المبادرات الأوروبية التي تهدف إلى تقليل الاعتماد على المبيدات، مثل خطة Ecophyto الفرنسية. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة تسلط الضوء على الفعالية المستمرة لـ CC في تقليل تسرب النترات، حتى في الأنظمة التي تحتوي على نسبة عالية من البقوليات، وتؤكد على التخفيض الكبير لفقدان تسرب المبيدات المختلفة. بينما كانت الأنظمة المدروسة منخفضة المدخلات، تشير الخسائر المستمرة من النترات والمبيدات التي تتجاوز عتبات جودة المياه الأوروبية إلى الحاجة الملحة لممارسات إدارة زراعية مستدامة لتحقيق أهداف الجودة البيئية. يُوصى بمزيد من البحث في استراتيجيات التنوع الإضافية، مثل الزراعة المختلطة، لتحديد آثارها البيئية بشكل أفضل.
مقدمة
تستعرض مقدمة هذه الورقة البحثية التحدي المزدوج الذي تواجهه الزراعة الحديثة: الحاجة إلى زيادة إنتاج الغذاء مع التخفيف في الوقت نفسه من تدهور البيئة الناتج عن ممارسات الزراعة المكثفة. يبرز المؤلفون الآثار الضارة للمبيدات الكيميائية والأسمدة الاصطناعية على التنوع البيولوجي وصحة الإنسان، مؤكدين على الحاجة الملحة لأنظمة زراعية مبتكرة تقلل من الاعتماد على هذه المدخلات. يُقترح تنويع أنظمة الزراعة، من خلال ممارسات مثل الزراعة المغطاة (CC) والزراعة المختلطة، كاستراتيجية قابلة للتطبيق لتعزيز الاستدامة من خلال تحسين كفاءة استخدام المغذيات وتقليل الاعتماد على المبيدات.
تشير الورقة إلى أنه على الرغم من أن فوائد CC والزراعة المختلطة على العائد وإدارة الآفات موثقة جيدًا، إلا أن آثارها على تسرب المبيدات والنترات لا تزال أقل فهمًا. يمكن أن تدير المحاصيل المغطاة خسائر النيتروجين وقد تؤثر على تصريف المياه، على الرغم من أن النتائج غير متسقة عبر الدراسات. يؤكد المؤلفون على أهمية فهم كيفية تأثير الممارسات الزراعية على احتباس المبيدات وتحللها، حيث تؤثر هذه العوامل بشكل كبير على مخاطر تلوث البيئة. لمعالجة هذه الفجوات، بدأ المؤلفون دراسة طويلة الأمد في وحدة أوفيزفيل التجريبية لتقييم الأداء البيئي للأنظمة الزراعية المتنوعة، مع التركيز على استخدام النيتروجين والمبيدات على مدى ست سنوات. تهدف هذه الأبحاث إلى تقييم فعالية ممارسات التنوع في تقليل المدخلات الزراعية وآثارها السلبية المرتبطة.
طرق البحث
تضمن التصميم التجريبي تسعة قطع، كل منها يقيس 200 × 30 م، والتي تم تقسيمها further إلى قسمين فرعيين (200 × 15 م) لمقارنة آثار الزراعة المغطاة (CC) مقابل عدم الزراعة المغطاة. تم تحسين التخطيط ليتوافق مع الآلات الزراعية الشائعة، مع معالجة القيود العملية التي يواجهها المزارعون. تم فصل كل قطعة بواسطة شرائط من العشب بطول 6 م، وتم تنظيم القطع التسعة في ثلاثة كتل، تحتوي كل كتلة على قطعة واحدة لكل علاج دوران، تم تعيينها عشوائيًا. يضمن هذا الترتيب أن جميع مكونات دورات المحاصيل ممثلة سنويًا عبر التجربة، كما هو موضح بالتفصيل في Bonnet et al. (2021) والجدول S2.
النتائج
تشير نتائج التحليل، المقدمة في الأشكال S1 و S2 والجداول S3 و S5، إلى أن آثار دوران المحاصيل وعلاجات الزراعة المغطاة (CC) كانت متسقة عبر كل من تحليلات البيانات المجمعة وغير المجمعة. تدعم هذه الاتساق عمومية الاستجابات الملحوظة. ومع ذلك، من الجدير بالذكر أن خمسة من تسعة نماذج مختلطة خطية أولية (LMMs) واجهت مشاكل في الملاءمة الفردية، مما يشير إلى تباين محدود في التأثيرات العشوائية ويشير إلى تقليل موثوقية النماذج عند هذه الدقة. وبالتالي، اعتمد التفسير الأساسي للنتائج على تحليل البيانات المجمعة، الذي قدم استنتاجات إحصائية أكثر قوة.
بالإضافة إلى ذلك، أسفر فحص تركيزات المبيدات الفردية في التسربات على مستوى القسم الفرعي ومستوى موسم الزراعة عن نتائج تتماشى مع تلك المستمدة من البيانات المجمعة حسب الدوران الزمني، كما هو موضح في الجدول S4. يعزز هذا الاتفاق عبر مقاييس تحليلية مختلفة قوة النتائج ويؤكد أن الاستنتاجات الرئيسية ليست متأثرة بشكل كبير باستراتيجية تجميع البيانات المختارة.
المناقشة
تقييمت الدراسة التي أجريت في محطة أوفيزفيل التابعة لـ INRAE في جنوب غرب فرنسا ستة أنظمة زراعة منخفضة المدخلات تهدف إلى تقليل استخدام المبيدات والأسمدة النيتروجينية مقارنة بالممارسات التقليدية. شمل التصميم التجريبي ثلاثة علاجات دوران (مدخلات منخفضة، مزيج أصناف منخفضة المدخلات، ومزيج أنواع منخفضة المدخلات جدًا) واثنين من العلاجات الفرعية مع أو بدون المحاصيل المغطاة (CC). أشارت النتائج إلى تقليل كبير في مؤشر تكرار العلاج (TFI) لجميع أنظمة الزراعة، محققة انخفاضًا بنسبة 50-75% في استخدام المبيدات مقارنة بالممارسات القياسية. ومع ذلك، لوحظت تباين في تطبيق المبيدات، خاصة في علاج مزيج الأصناف منخفضة المدخلات جدًا، الذي لا يزال يعتمد بشكل كبير على المبيدات الحشرية بسبب التحديات في إدارة الأعشاب الضارة في المحاصيل الشتوية.
وجد أن إدخال المحاصيل المغطاة يؤثر على تصريف المياه وديناميات تسرب المغذيات. بينما أظهرت أنظمة الزراعة المختلطة تقليلًا في تصريف المياه، فإن وجود CC قلل بشكل كبير من تسرب المبيدات والنترات عبر جميع أنظمة الزراعة. على وجه التحديد، أظهرت الأنظمة التي تحتوي على CC تخفيضات في تسرب المبيدات تصل إلى 82% مقارنة بتلك التي لا تحتوي على ذلك. تسلط الدراسة الضوء على إمكانية أنظمة الزراعة المتنوعة والزراعة المغطاة كاستراتيجيات فعالة للممارسات الزراعية المستدامة، مع التأكيد على الحاجة إلى تحسين ممارسات الإدارة لتقليل الاعتماد على المدخلات الكيميائية مع الحفاظ على غلات المحاصيل.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2026.104719
Publication Date: 2026-03-15
Author(s): Gaëtan Seimandi‐Corda et al.
Primary Topic: Agronomic Practices and Intercropping Systems
Overview
This study evaluated six low-input diversified arable cropping systems over a six-year period, focusing on nitrate and pesticide leaching. The findings revealed that the implementation of cover crops (CC) significantly reduced nitrate leaching by 42-56% and pesticide leaching by 53-82%, with S-metolachlor being the primary contributor to the observed pesticide leaching patterns. These results underscore the potential of CC to mitigate water contamination from agricultural practices.
The research demonstrates that substantial reductions in pesticide use—over 50% compared to conventional rates—can be achieved through diversification strategies, aligning with European initiatives aimed at minimizing pesticide reliance, such as the French Ecophyto plan. Notably, the study highlights the consistent effectiveness of CC in reducing nitrate leaching, even in systems with a high proportion of legumes, and emphasizes the significant reduction of various pesticide leaching losses. While the systems studied were low-input, the persistent losses of nitrates and pesticides exceeding European water quality thresholds indicate an urgent need for sustainable agricultural management practices to meet environmental quality objectives. Further research into additional diversification strategies, such as intercropping, is recommended to better quantify their environmental impacts.
Introduction
The introduction of this research paper outlines the dual challenge faced by modern agriculture: the need to increase food production while simultaneously mitigating environmental degradation caused by intensive farming practices. The authors highlight the detrimental effects of chemical pesticides and synthetic fertilizers on biodiversity and human health, emphasizing the urgent need for innovative farming systems that reduce reliance on these inputs. Diversifying cropping systems, through practices such as cover cropping (CC) and intercropping, is proposed as a viable strategy to enhance sustainability by improving nutrient use efficiency and reducing pesticide dependence.
The paper notes that while the benefits of CC and intercropping on yield and pest management are well-documented, their impacts on pesticide and nitrate leaching remain less understood. Cover crops can manage nitrogen losses and potentially influence water drainage, although findings are inconsistent across studies. The authors stress the importance of understanding how agricultural practices affect pesticide retention and degradation, as these factors significantly influence environmental pollution risks. To address these gaps, the authors initiated a long-term study at the Auzeville experimental unit to evaluate the environmental performance of diversified cropping systems, focusing on nitrogen and pesticide use over six years. This research aims to assess the effectiveness of diversification practices in reducing agricultural inputs and their associated negative externalities.
Methods
The experimental design involved nine plots, each measuring 200 × 30 m, which were further divided into two subplots (200 × 15 m) to compare the effects of cover cropping (CC) versus no cover cropping. The layout was optimized for compatibility with common agricultural machinery, addressing the practical constraints faced by farmers. Each plot was separated by 6 m grass strips, and the nine plots were organized into three blocks, with each block containing one plot for each rotation treatment, assigned randomly. This arrangement ensured that all components of the crop rotations were represented annually across the trial, as detailed in Bonnet et al. (2021) and Table S2.
Results
The results of the analysis, presented in Figures S1, S2 and Tables S3 and S5, indicate that the effects of crop rotation and cover cropping (CC) treatments were consistent across both pooled and non-pooled data analyses. This consistency supports the generality of the observed responses. However, it is noteworthy that five out of nine initial linear mixed models (LMMs) encountered singular fit issues, suggesting limited variance in random effects and indicating reduced reliability of the models at this resolution. Consequently, the primary interpretation of results relied on the pooled data analysis, which provided more robust statistical inference.
Additionally, the examination of individual pesticide concentrations in leachates at both subplot and cropping season levels yielded results that aligned with those derived from pooled data by temporal rotation, as shown in Table S4. This agreement across different analytical scales reinforces the robustness of the findings and confirms that the main conclusions are not significantly affected by the chosen data aggregation strategy.
Discussion
The study conducted at the Auzeville station of INRAE in south-western France evaluated six low-input cropping systems aimed at reducing pesticide and nitrogen fertilizer use compared to traditional practices. The experimental design included three rotation treatments (low-input, very low-input cultivar mixture, and very low-input species mixture) and two subtreatments with or without cover crops (CC). Results indicated a significant reduction in the Treatment Frequency Index (TFI) for all cropping systems, achieving a 50-75% decrease in pesticide use relative to standard practices. However, variability in pesticide application was noted, particularly in the very low-input cultivar mixture treatment, which still relied heavily on herbicides due to the challenges of managing weeds in winter crops.
The introduction of cover crops was found to influence water drainage and nutrient leaching dynamics. While intercropping systems showed reduced water drainage, the presence of CC significantly decreased pesticide and nitrate leaching across all cropping systems. Specifically, systems with CC exhibited reductions in pesticide leaching by up to 82% compared to those without. The study highlights the potential of diversified cropping systems and cover cropping as effective strategies for sustainable agricultural practices, emphasizing the need for improved management practices to further reduce reliance on chemical inputs while maintaining crop yields.