Identification and elimination of yield gaps in oil palm plantations in Indonesia

Identification and elimination of  yield gaps in oil palm plantations  in Indonesia T.H. Fairhurst, W. Griffiths, C. Donough, C. Witt,  D. McLaughlin,...
Author: Vivian Hill
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Identification and elimination of  yield gaps in oil palm plantations  in Indonesia T.H. Fairhurst, W. Griffiths, C. Donough, C. Witt,  D. McLaughlin, K.E. Giller Tropical Crop Consultants Ltd, Wye, UK Private address, Cairns, Australia International Plant Nutrition Institute (IPNI), Penang, Malaysia World Wildlife Fund (WWF), Washington DC, USA Wageningen University, Netherlands 24 September, 2010

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Outline of presentation ƒ Context ƒ Theory of yield gap management and best  management practices (BMPs) ƒ Practical implementation ƒ Conclusions and perspective

24 September, 2010

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CONTEXT ‐ Challenges and opportunities ƒ Demand for vegetable oil to double by 2050  (Corley, 2009) ƒ At current yield an extra 12M ha of oil palm  needed ƒ Increasingly stringent environmental controls ƒ Crop carbon footprint ƒ Forest displacement for new development

24 September, 2010

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Why focus on yield intensification? ƒ For the grower ƒ Maximize return on investment ƒ Increase IRR and reduce payback period ƒ Improved public profile

ƒ For the public and NGOs ƒ Efficient use of land occupied by oil palm ƒ Spare land (and rainforest) for other uses

24 September, 2010

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BACKGROUND ‐ Site yield potential ƒ In Indonesia and Malaysia ~35 t ha‐1 of fresh fruit  bunches = 8 t ha‐1 of oil? ƒ Derived from ƒ Fertilizer trials ƒ Blocks under long term best management

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How to optimize three production  phases? Bunch yield (t ha‐1) Plateau yield phase

35 30 25

Declining yield  phase

Steep ascent yield phase

20 15 10 5 0

Yield  building  phase

Low 17 t/ha  Med 23 t/ha  High 29 t/ha 

• Shorten time to  maturity and peak  yield • Prolong plateau  phase • Reduce rate of  decline

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Year after planting (YAP) 24 September, 2010

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After Ng, 1976 6

Measure change in frequency of yields for  soil x palm age groups over time Frequency (% area)

Reduce  variability  and increase  yield!

0 24 September, 2010

5

10

15

20 25 30 ‐1 Bunch yield (t ha )

35

40

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Oil palm productivity is very sensitive to environmental stress 24 September, 2010

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An interval of >36 months elapses between the formation  of a flower and the production of a ripe bunch! Source: Donough, 2008 24 September, 2010

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Potential yield of a progeny under a given  soil type and climate Yield (% potential) 100 Yield  potential of  progeny for  a given soil  and climate

90 80 70 60 50 40 Y‐a 24 September, 2010

Y‐n

Y‐mey

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Y‐max 10

Yield gap 1 caused by deficiencies in  planting technique  Yield (% potential) 100

Yield gap 1

90

Maximum  economic  yield

80

Yield  potential of  progeny for  a given soil  and climate

70 60 50 40 Y‐a 24 September, 2010

Y‐n

Y‐mey

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Y‐max 11

Causes of Yield Gap 1? ƒ Poor plantation establishment ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Poor nursery technique and culling Erosion and compaction at land clearing Incorrect planting density or inaccurate lining Failure to replace unproductive palms Poor gap filling at planting Gaps due to palm death Failure to establish legume cover plants

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Yield gap 2 caused by nutrient deficiencies Yield (% potential) 100

Yield gap 1 Yield gap 2

90 80

Maximum  economic  yield

Yield  potential of  progeny for  a given soil  and climate

Y‐mey

Y‐max

Yield reduced  because of  nutrient  deficiencies

70 60 50 40 Y‐a 24 September, 2010

Y‐n

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Causes of Yield Gap 2? ƒ Nutrient constraints ƒ Failure to take account of soil variability ƒ Faulty leaf sampling ƒ Insufficient field inspection to corroborate results  of leaf analysis ƒ Failure to use long term data trends ƒ Failure to make spatial analysis of nutritional  trends 24 September, 2010

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Yield gap 3 caused by poor management Yield (% potential) 100 90

Yield gap 3

Yield gap 1 Yield gap 2

80 70 60

Yield reduced  because of poor  management

Maximum  economic  yield

Yield  potential of  progeny for  a given soil  and climate

Y‐mey

Y‐max

Yield reduced  because of  nutrient  deficiencies

50 40 Y‐a 24 September, 2010

Y‐n

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Causes of Yield Gap 3? ƒ Poor harvesting and management ƒ ƒ ƒ ƒ

Inadequate infrastructure (mill‐to‐palm access) Poor round control Poor harvest supervision Failure to implement fertilizer and crop residue  application programmes accurately ƒ Human resource management

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SITE ASSESSMENT ‐ Plot frequency of yields  Number of blocks 200

Focus more  attention on  blocks with  greatest scope  for  improvement

150

100

50

0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Yield (t ha‐1) 24 September, 2010

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Spatial analysis of yield gaps:  Are blocks with large yield gaps  dispersed or clustered?

Source: Gfroerer, 2009 24 September, 2010

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PRACTICAL IMPLEMENTATION of BMPs ƒ Pilot phase runs for four years ƒ Evaluation ƒ Productivity ƒ Cost benefit analysis ƒ Changes required in management

ƒ Broad scale implementation (may begin after  one year)

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Fertilizer use efficiency is increased with proper spreading 24 September, 2010

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Agronomic database provides  quantitative basis for yield maximization

Source: Gfroerer, 2009 24 September, 2010

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Healthy  leaf canopy

Sufficient  ground cover

Full  access

Complete  crop recovery Excellent standards of management in place in a BMP block 24 September, 2010

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RESULTS AND CONCLUSIONS

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Comparison of BMP and non‐BMP blocks  over five years Yield (t ha-1) 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 01 02

Bunch weight (kg) 30 Non-BMP BMP

25

11 10 9

20

8 15 7 10 03 Year

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Bunch number 12

04

05

6 01

02

03

04

05

Year

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01

02

03

04

05

Year

24

Results from six sites in Indonesia

‐1

Bunch yield (t ha )

ƒ Average yield increase of 3.2 t ha‐1 (range 0.4‐ 30 ‐1) 6 t ha REF  BMP  25 ƒ Average increase in bunch number (114 bunch  20 ha‐1) and bunch weight (+1 kg) 15 ƒ Less difference between sites after BMP  10 implementation 5 0 N Sum 1

E Kal

W Kal

C Kal

S Sum

Site 24 September, 2010

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N Sum 2

Source: Donough, 2009 25

BMP works on degraded lands  (anthropic savanna of Imperatacylindrica)

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Plantation crops

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Scaling up ƒ Only where pilot phase reveals economically  worthwhile yield improvement ƒ Stepwise implementation in 1,000‐1,500 ha  blocks ƒ Identify all constraints and plan their removal

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Conclusions ƒ Determine potential yield for all sites ƒ Goal of management is to minimize the gap  between achievable and actual yield ƒ BMP is a step‐wise process to close yield gaps ƒ Small scale pilot phase ƒ Scale up once evidence of gaps available

ƒ Maximum economic yield is the key to  profitability and competitiveness 24 September, 2010

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Thank you for your attention!

Tropical Crop Consultants Ltd www.tropcropconsult.com

www.ipni.net 24 September, 2010

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