Agronomie 23 (2003) 633-641
DOI: 10.1051/agro:2003428

Drainage runoff and migration of mineral elements in organic and conventional cropping systems

Antanas Sigitas Sileika and Saulius Guzys

Institute of Water Management of Lithuanian Agricultural University, Parko 6, Vilainiai, Kedainiai distr. Lithuania

(Received 11 April 2002; accepted 16 May 2003)

Abstract - In the present investigation, organic and intensive cropping systems were compared on small autonomous drainage plots in limed Luvisoils and Cambisoils as well as non-acid Cambisoils during the period 1995-1998. In the intensive cropping system with balanced nutrient application, the yield of all crops was 38-77% higher than in the organic cropping system. Cropping intensity had no influence on mineral concentration in drainage water, which depended on geochemical soil media. The concentrations of Cl^- and NO₃^- in drainage water were, respectively, 8-22 and 24-80% higher than in the organic system. But at low N application, improvement of fertilisation efficiency increased crop yield and decreased nitrate leaching at the same time. The leached amount of solutes depended mainly upon drainage runoff, which was 6-57% lower in the intensive cropping system than in the organic one, and much less upon its concentration. From this study, organic agriculture has no essential advantage compared with intensive agriculture, considering the amount of leached elements and compounds, and secondarily, crop productivity.

Résumé - Drainage, ruissellement et migration des éléments minéraux dans les systèmes de culture conventionnel et biologique. La comparaison de systèmes de cultures intensif et biologique a été conduite de 1995 à 1998 sur des petites parcelles de drainage autonomes avec des Luvisols et Cambisols chaulés ainsi que des Cambisols non acides. Avec l'agriculture intensive et une application équilibrée de fertilisants, le rendement a été de 38 à 77 % plus élevé qu'avec l'agriculture biologique. L'intensification de l'agriculture n'a pas eu d'effet sur la concentration en éléments minéraux des eaux de drainage qui dépendait surtout de la composition géochimique du sol. Les concentrations en Cl^- et NO₃^- dans l'eau de drainage des parcelles en culture traditionnelle étaient respectivement 8-22 et 24-80 % plus élevées que pour les parcelles en culture biologique. Mais avec l'application de faibles doses d'azote, l'amélioration de l'efficience de la fertilisation a permis d'augmenter le rendement des cultures et de diminuer dans le même temps le lessivage des nitrates. La quantité de solutés lessivés a dépendu surtout du drainage et du ruissellement qui était réduit de 6 à 57 % avec l'agriculture intensive comparativement à l'agriculture biologique et beaucoup moins de la concentration en solutés. D'après cette étude, l'agriculture biologique ne présente pas d'avantage essentiel comparativement à l'agriculture intensive si l'on considère la quantité d'éléments minéraux lessivés et secondairement le rendement des cultures.

Key words: intensive agriculture / organic agriculture / leaching / fertilisation / nitrate / yield

Mots clés : agriculture intensive / agriculture biologique / lessivage / nitrate / rendement

Corresponding author: Antanas Sigitas Sileika sigitas@water.omnitel.net

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

© INRA, EDP Sciences 2003