Life cycle assessment of the environmental performance of conventional and organic methods of open field pepper cultivation

Summarization: As the scale of the organic cultivation sector keeps increasing, there is growing demand for reliable data on organic agriculture and its effect on the environment. Conventional agriculture uses chemical fertilizers and pesticides, whilst organic cultivation mainly relies on crop rotation and organic fertilizers. The aim of this work is to quantify and compare the environmental sustainability of typical conventional and organic pepper cultivation systems. Methods: Two open field pepper cultivations, both located in the Anthemountas basin, Northern Greece, are selected as case studies. Life cycle assessment (LCA) is used to quantify the overall environmental footprint and identify particular environmental weaknesses (i.e. unsustainable practices) of each cultivation system. Results are analysed at both midpoint and endpoint levels in order to obtain a comprehensive overview of the environmental sustainability of each system. Attributional LCA (ALCA) is employed to identify emissions associated with the life cycles of the two systems. Results are presented for problem-oriented (midpoint) and damage-oriented (endpoint) approaches, using ReCiPe impact assessment. Results and discussion: At midpoint level, conventional cultivation exhibits about threefold higher environmental impact on freshwater eutrophication, than organic cultivation. This arises from the extensive use of nitrogen and phosphorus-based fertilizers, with consequent direct emissions to the environment. The remaining impact categories are mainly affected by irrigation, with associated indirect emissions linked to electricity production. At endpoint level, the main hotspots identified for conventional cultivation are irrigation and fertilizing, due to intensive use of chemical fertilizers and (to a lesser degree) pesticides. For organic pepper cultivation, the main environmental hotspots are irrigation, machinery use, and manure loading and spreading processes. Of these, the highest score for irrigation derives from the heavy electricity consumption required for groundwater pumping associated with the fossil-fuel-dependent Greek electricity mix. Conclusions: Organic and conventional cultivation systems have similar total environmental impacts per unit of product, with organic cultivation achieving lower environmental impacts in ‘freshwater eutrophication’, ‘climate change’, ‘terrestrial acidification’ and ‘marine eutrophication’ categories. Conventional cultivation has a significantly greater effect on the freshwater eutrophication impact category, due to phosphate emissions arising from application of chemical fertilizers.Presented on: International Journal of Life Cycle Assessmen

Zróżnicowanie odmian fasoli szparagowej pod względem plonu i jakości nasion w uprawie ekologicznej

The aim of studies was to select the most suitable cultivars of snap bean for seed production under organic conditions. Seed cultivation in organic farms is rather troublesome because of the scarcity of efficient disease and pest control agents. On the other hand the legumes species are very much wanted in this kind of farms. The research was conducted on organic experimental field in the Institute of Horticulture at Skierniewice during 2012-2013. Ten open pollinated cultivars were examined as fallows: five yellow pod ones Furora Polana, Galopka, Korona, Tampa and Tara and five green pod Delfina, Eliza, Paulinera, Sandra and Syrenka. In general the yellow pod cultivars yielded better in both years of studies. Among them the highest yield was obtained from cv. Furora Polana and Tampa, but the lowest from cv. Tara. In the group of green pods cv. Syrenka yielded the best while the worst Eliza and Sandra. Seed parameters such as germination percentage, seedling and seed health differed between cultivars. Two of them distinguished themselves in the highest quality parameters. There were cv. Tampa with germination in average 89,4% and cv. Tara 83.3%. Seeds of some cultivars germinated below standards for this species. The seeds of three cultivars San-dra, Syrenka and Paulinera never reached the required minimum of germination.Celem prowadzonych badań było wytypowanie odmian fasoli szparagowej najbardziej przydatnych do produkcji nasion w uprawie ekologicznej. Produkcja nasion w systemie ekologicznym jest obarczona trudnościami związanymi z niedostatkiem skutecznych środków ochrony roślin. Z drugiej strony rośliny motylkowate są zalecane do uprawy w gospodarstwach ekologicznych. Badania prowadzono na ekologicznym polu doświadczalnym Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach w latach 2012-2013. Do badań wzięto dziesięć odmian ustalonych fasoli, pięć żółtostrąkowych: Furora Polana, Galopka, Koro-na, Tampa i Tara oraz pięć zielonostrąkowych: Delfina, Eliza, Paulinera, Sandra i Syrenka. W obu latach badań żółtostrąkowe odmiany plonowały lepiej niż zielonostrąkowe. Wśród tych pierwszych najlepiej plonującymi w obu latach badań były Furora Polana i Tampa, a najgorzej plonowała Tara. W grupie odmian zielonostrąkowych najwyższy plon dała Syrenka, a najniższy Eliza i Sandra. Parametry jakości nasion, takie jak energia i zdolność kiełkowania, udział siewek i nasion chorych, były zróżnicowane w zależności od odmiany. Dwie odmiany wyróżniały się najwyższymi parametrami kiełkowania: Tampa - ze średnią zdolnością kiełkowania 89,4% i Tara - 83.3%. Nasiona niektórych odmian kiełkowały poniżej wymaganej normy dla tego gatunku. Nasiona trzech odmian: Sandra, Syrenka i Paulinera w żadnym roku nie osiągnęły wymaganego minimum kiełkowania

Yielding of some tomato cultivars in organic growing system

W latach 2005-2006 w Instytucie Warzywnictwa w Skierniewicach prowadzono badania porównawcze plonowania pomidora uprawianego metodą ekologiczną i konwencjonalną. Oceniano polskie odmiany nowej generacji, samokończące, z przeznaczeniem dla przemysłu. Badano następujące odmiany: Awizo F1, Batory F1, Etna F1, Rumba, Sokal F1, Wiola F1. Czynnikiem najsilniej wpływającym na wysokość i strukturę plonu było występowanie zarazy ziemniaka. W warunkach łagodnego przebiegu choroby (2005 rok) plon pomidora z uprawy ekologicznej był o około 9% niższy niż z konwencjonalnej. Wyróżniającą odmianą pod względem wysokości i struktury plonu w obu metodach uprawy była Batory F1. W warunkach dużego nasilenia choroby (2006 rok) w uprawie ekologicznej uzyskano o 26,5% niższy plon ogólny, a ilość porażonych owoców była 2,5-krotnie większa niż w uprawie konwencjonalnej. W obu latach badań niezależnie od warunków i metody uprawy najmniej owoców z objawami zarazy ziemniaka stwierdzono u odmiany Awizo F1.During 2005-2006 at Research Institute of Vegetable Crops in Skierniewice the studies were carried out to compare the yields of organic and conventional tomatoes. Polish cultivars of new generation, determinant, bred for processing were examined as follows: Awizo F1, Batory F1, Etna F1, Rumba, Sokal F1 Wiola F1. The late blight of tomato was the most important factor strongly affecting the height and structure of yield. In the year of light disease occurrence (2005) organic tomatoes yielded only 9% lower than conventional. Batory F1 was distinguishing cultivar among others with the highest yield and the best share in both growing systems. In conditions favorable for the disease development (2006) organic tomatoes yielded 26,5% lower and the number of diseased fruits was 2,5 times bigger as compared with conventional ones. In both years irrespective of weather conditions and growing method the lowest number of diseased fruits was stated in case of cv. Awizo F1

Availability and quality of vegetable seeds from organic cultivation on domestic market

W rolnictwie ekologicznym istnieje obowiązek stosowania nasion ekologicznych. Wykaz dostępnego na rynku materiału siewnego w klasie „ekologiczne” jest zamieszczany przez Głównego Inspektora Ochrony Roślin i Nasiennictwa i aktualizowany co miesiąc na podstawie zgłoszeń dostawców. W okresie od 2009 do 2013 każdego roku losowo wybierano z wykazu po około 20 prób nasion i oceniano ich energię oraz zdolność kiełkowania. Część prób przechowywano przez 2 i 4 lata i ponownie oceniano parametry kiełkowania. Ogółem zbadano 91 prób zakupionych w różnych firmach nasiennych. Wymagania normy kiełkowania spełniało 88% prób. W niektórych przypadkach zaobserwowano duże zróżnicowanie, w obrębie jednego gatunku. Po czterech latach przechowania nasiona takich gatunków jak fasola, ogórek, sałata oraz seler kiełkowały poniżej normy. Drugim elementem badań było porównanie kiełkowania i wschodów nasion fasoli, marchwi i pietruszki wyprodukowanych w takich samych warunkach glebowo klimatycznych, lecz dwiema różnymi metodami ekologiczną i konwencjonalną. Nie stwierdzono wpływu metody uprawy na badane parametry.In organic production the use of organic seeds is obligatory. The list of organic seeds available on the market is inserted by The Chief Supervisor of Plant Protection and Seeds on internet. The list is updated each month as the suppliers applied. During 2009-2013 each year about 20 samples of organic vegetable seeds from the list were chosen for germination analysis. Some of the samples were stored for 2 and 4 years and tested again. In total 91 samples bought in different seed companies were tested. The results revealed that 88% of samples complied with requirements. In some cases large differences between the same species were obtained. After four- years storage seeds of following species: bean, cucumber, lettuce and celeriac germinated below the quality norm. Comparison of germination and field emergence of bean, carrot and parsley produced by organic and conventional method under similar climate and soil conditions constitutes the other part of studies. No effect of growing method on germination process was observed

The influnece of companion plants on bean seed pitting occurrence in organic cultivation

W latach 2007-2008 prowadzono badania nad oceną kilku gatunków roślin pod kątem ich wykorzystania w ochronie fasoli przed zmienikiem. Fasolą uprawiano na polu doświadczalnym Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach, posiadającym certyfikat zgodności ze standardami dla uprawy ekologicznej. Wysiewano po 5 rządów fasoli na poletku, którego skrajne rządy obsadzano lub obsiewano rośliną sąsiedzką. Zastosowano następujące gatunki roślin sąsiedzkich: cząber (Satureja hortensis L), majeranek (Origanum majorana L.), szałwia lekarska (Salria officinalis L), aksamitka wzniesiona (Tagetes erecta L), burak ćwikłowy (Beta vulgaris L), cebula (Allium cepa L.J, koper ogrodowy (Apium graveolens L). W obiekcie kontrolnym w miejsce rośliny sąsiedzkiej wysiewano fasolę. Oceniano wysokość i jakość plonu nasion z poletka wyróżniając następujące frakcje: nasiona zdrowe, z plamami, pomarszczone, ospowate, uszkodzone przez strąkowca. Wysokość plonu nasion oraz jego jakość zależały od roku badań. W roku 2007 uzyskano wyższy plon ogólny nasion (średnio 3.67 kg/10 m 2) oraz bardzo wysoki udział nasion ospowatych w strukturze plonu (średnio 31.0%) . W roku 2008 średni plon nasion był wyraźnie niższy(2.77 kg), a, udział nasion ospowatych znikomy (średnio 2.6%). W obu latach badań najmniej nasion ospowatych stwierdzono w obiektach, w których fasola była uprawiana w sąsiedztwie kopru, cebuli i aksamitki.During 2007-2008 the studies were conducted to examine a protective effect of selected plant species against lygus bugs (Lygus spp.) in organic production of bean. The plants were cultivated on the experimental organic field of Research Institute of Vegetable Crops at Skierniewice. The experiment run in the following scheme: 5 rows of bean, 2 side rows of examined companion species. The examined species were: summer savory (Satureja hortensis L.), marjoram (Origanum majorana L), sage (Salvia officinalis L), big marigold (Tagetes erecta L.), red beet (Beta yulgaris L), onion (Allium cepa L), dill (Apium graveolens L). In the control the side rows were taken by bean plants The seed yield quantity and quality was examined by dividing total yield into following groups : healthy seeds, spotty seeds, wrinkled seeds, pitted seeds, common bean weevil damage seeds. The seed yield depended on the year of research. In 2007 the total seed yield was higher amounting on 3.67 kg per 10 m2 average. The share of pitted seeds in total yield was also high (31.0%). In 2008 the mean seed yield amounted 2.77 kg, and the pitted seeds made only 2.6 % of the total yield. In both years of research the smallest amount of pitted seeds was found when dill, marigold and onion were used as companion plants

Utilization of allelopathic plant features in growing of the vegetables

Przeprowadzono badania polowe nad wykorzystaniem sąsiedztwa roślin w zwalczaniu zmieników z rodzaju Lygus i Orthops. Doświadczenia prowadzono z fasolą odm. Aura uprawianą na suche nasiona. Doświadczenie prowadzono na ekologicznym polu doświadczalnym Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach z zachowaniem standardów przewidzianych dla upraw ekologicznych. Fasolę wysiewano w sąsiedztwie takich gatunków, jak szałwia lekarska, aksamitka zniesiona, koper ogrodowy, burak ćwikłowy, Fasolę wysiewano pasowo po 5 rzędów w odległości co 45 cm. Po bokach każdego pasa wysiewano wybrany gatunek sąsiedzki. Dynamikę występowania szkodników badano metodą czerpakową, a skutki żerowania określano przez obliczanie liczby tzw. ospowatych nasion. Stwierdzono wpływ wszystkich badanych gatunków roślin sąsiedzkich na ograniczenie żerowania zmieników na fasoli. Najmniejszą ilość ospowatych nasion stwierdzono w sąsiedztwie kopru ogrodowego i szałwi lekarskiej.Field investigations dealt with the utilization of immediate plant vicinity to pest control - the het-eropters of Lygus and Orthops genera. The experiments with bean, Aura cultivar, grown for dry seeds, were carried out on an ecological experimental field at the Research Institute of Vegetable Crops, Skierniewice, in accordance with the standards provided for ecological croppings. The bean was sown in the vicinity of such plant species as Salvia officinalis, the tagetes, dill and the red beets. The bean was belt sown into 5 rows at 45 cm distance in between. On the sides of each belt selected neighbouring plant species were sown. The dynamics of occuring pests was tested using the scoop method and the results of preying were determined by counting the number of so-called pock-marked seeds. All tested neighbouring plant species reduced the heteropters' preying effects on the bean grown. The smallest numbers of pock-marked bean seeds were observed at the vicinity of dill and Salvia officinalis

Evaluation of some dry bean cultivars suitability for organic cultivation

W latach 2008-2009 w Instytucie Warzywnictwa w Skierniewicach prowadzono badania nad oceną kilku odmian fasoli na suche nasiona pod kątem ich przydatności do upraw ekologicznych. Badano odmiany o nasionach białych (Katarzynka i Igołomska), czerwonych (Augusta, Rawela, Wawelska) i czarnych ( Nigeria). Oceniano cechy morfologiczne (krzewienie roślin), występowanie chorób i szkodników oraz wielkość i jakość plonu nasion. Szczególną uwagę zwrócono na występowanie uszkodzeń spowodowanych żerowaniem larw śmietek kiełkówki Delia florilega Zett oraz śmietki glebowej Delia platura Mig. podczas wschodów polowych roślin. Opóźnienie siewu do 20 maja pomagało rozwiązać problem zniszczenia siewek. Odmiany o kolorowych nasionach były mniej uszkodzone przez larwy śmietek niż odmiany o białych nasionach. Stwierdzono zróżnicowanie odmian pod względem badanych cech. Najmniej rozkrzewioną i najbardziej podatną na bakteriozy była odmiana Katarzynka, która także najwcześniej dojrzewała. Najsilniejszym wzrostem roślin i najpóźniejszym dojrzewaniem nasion charakteryzowała się Nigeria. Najwięcej strąków wytwarzała Igołomska, która obok Nigerii była najpóźniej porażona przez bakteriozy. Najwyższym plonowaniem odznaczały się Igołomska i Augusta. Odmiany o nasionach czerwonych lepiej były przystosowane do warunków siedliskowych niż odmiany o nasionach białych.During 2008-2009 in Research Institute of Vegetable Crops in Skierniewice the trials were conducted to assess several dry bean cultivars for organic production. Following Polish bred cultivars were examined: Katarzynka and Igołomska (both of white seeds), Augusta, Rawela, Wawelska (red seeds) and Nigeria (black seeds). Morphological characters, disease and insects occurrence as well as the yield quantity and quality were examined. A special attention was paid to bean seed maggots occurrence such as Delia florilega Zett and Delia platura Mig during field emergence of the plants. Delay of sowing date up to May 20th solve the problem of seedling damage by insects larvae. Some evidence for better resistance of coloured seed cultivars to insect damage was noticed. The cultivars differed in all evaluated factors. Katarzynka produced the lowest number of pods, the earliest developed the seeds, but also it was the most susceptible to bacterial infection. Igołomska created the most branchy plants with the largest number of pods. Nigeria presented the strongest growth and latest seed maturation. Both last mentioned cv. Igołomska and Nigeria distinguished themselves as better tolerant to bacterial infection than others. The highest yield was obtained from Igołomska and Augusta. In general red seed cultivars seemed to be better habitat adapted then white ones

Factors affecting field emergence of some vegetable species in organic agriculture

Produkcja warzyw z siewu wprost do gruntu w uprawie ekologicznej jest obarczona wysokim ryzykiem z powodu braku skutecznych zapraw nasiennych dopuszczonych do stosowania w tym systemie uprawy. W praktyce nierównomierne i słabe wschody są przyczyną powtarzania siewów niektórych gatunków warzyw. W latach 2004-2007 w Instytucie Warzywnictwa w Skierniewicach przeprowadzono badania nad wschodami fasoli oraz ogórka w uprawie ekologicznej. Przed siewem wykonano testy kiełkowania i zdrowotności nasion, a następnie oceniano wschody z uwzględnieniem siewek uszkodzonych oraz nasion nie kiełkujących. U fasoli oceniano wschody w zależności od terminu siewu oraz od odmiany. Wykazano podatność niektórych odmian fasoli na żerowanie mietek. Wykazano korzystny wpływ opóźniania terminu siewu na liczebność wschodów fasoli. W przypadku ogórka określano skuteczność środków Grevit 200 Sl i Biosept 33 oraz wyciągów roślinnych dopuszczonych do ochrony przed chorobami i szkodnikami w rolnictwie ekologicznym. Przeprowadzono badania porównawcze wschodów ogórka z uprawy polowej w systemie ekologicznym i konwencjonalnym. Zastosowane naturalne zaprawy nasienne wykazywały pewien efekt zwiększania liczby wschodów, jednakże ich skuteczność była istotnie słabsza niż zapraw chemicznych. Wskazano na ważność struktury gleby podczas wschodów ogórka.Direct field sowing of vegetable seeds in organic farming is an adventure, because of the lack of effective seed treatments admitted to this kind of cultivation. In practice uneven and poor field emergence often cause reiterate sowings of some vege- table species. During 2004-2007 in the Research Institute of Vegetable Crops at Skierniewice the research was conducted on bean and cucumber field emergence in organic cultivation. Before field sowing the seed germination and healthness tests were taken and then field emergence were counted considering damaged seedlings and non germinating seeds. In the bean experiment the field emergence was examined in relation to the cultivar and date of sowing. The susceptibility of some cultivars to maggots was found. The advantage of delayed sowing in relation to the number of seedlings was proved. In the cucumber experiment the efficacy of Grevit 200SL and Biosept 33SL as well as plant extracts admitted to pest control in organic farming were evaluated. The comparative analysis of cucumber field emergence in organic and conventional cultivation were taken. The biological treatments increased the number of field emergence to some extent, but their efficacy was significantly lower as compared to chemical treatment. The soil structure was of a great importance in the cucumber field emergence

Impact of mulches on diseases and insects occurrence in organic sweet pepper cultivation

Przedstawiono wyniki dwuletnich badań wykonanych w latach 2007-2008 w Instytucie Warzywnictwa w Skierniewicach, których celem była ocena metody uprawy oraz ściółkowania międzyrzędzi na występowanie chorób i szkodników papryki. Zastosowano dwie metody uprawy: ekologiczną i konwencjonalną. Do ściółkowania poletek użyto czarnej agrowłókniny oraz świeżo ściętej koniczyny czerwonej, a kontrolę stanowiły poletka nie ściółkowane. W uprawie ekologicznej papryka rosła na polu, gdzie przez 7 lat nie uprawiano warzyw, a w uprawie konwencjonalnej przez 3 lata. W obu latach badań obserwowano wypadanie roślin w uprawie konwencjonalnej wywołane przez grzyby przenoszone z glebą takie jak: Fusarium annum, Pythium sp. i Rizoctonia solani. W uprawie ekologicznej nie stwierdzono wypadania roślin. W efekcie uzyskano istotnie niższy plon handlowy i ogólny owoców z uprawy konwencjonalnej w porównaniu do ekologicznej. ściółkowanie poletek świeżo ściętą koniczyną jak również agrowłókniną w sposób istotny zmniejszyło udział owoców z suchą zgnilizną wierzchołkową w plonie ogólnym. ściółkowanie świeżo ściętą koniczyną ograniczyło występowanie mszyc na roślinach w obu systemach uprawy. Na polu konwencjonalnym mszyce wystąpiły liczniej i zasiedliły wiecej roślin niż na polu ekologicznym.The results of two- year experiments (2007-2008) conducted at Research Institute of Vegetable Crops at Skierniewice are presented. The aim of research was to evaluate the effect of growing method and plots mulching on the diseases and insects occurrence in sweet pepper cultivation. The examined methods were organic and conventional one and mulching with fresh cut red clover or black polypropylene. The control object was not covered. In organic pepper a seven- year crop rotation was applied and in conventional a three-year. In both years of research plants on conventional field suffered from soil borne diseases caused by Fusarium annum, Pythium sp. and Rizoctonia solani. In organic cultivation there were no signs of plant diseases. As a result lower marketable and total yield of fruits was obtained from conventional cultivation as compared to the organic .Mulching with fresh cut red clover and black polypropylene mulch reduced share of fruits with blossom-end-rot (BER). Besides the fresh cut cover decreased Aphids occurrence on plants in both cultivation systems. More infested plants and higher number of insects per plant were found on conventional field

International Workshop "Organic Vegetables-research and practice" held in Skierniewice, Poland : 27-28 july 2005

Publikatie in Pools en Engel