project - Research and innovation

CAMELINA: A CASH COVER CROP ENHANCING WATER AND SOIL CONSERVATION IN MEDITERRANEAN DRY-FARMING SYSTEMS
CAMELINA: A CASH COVER CROP ENHANCING WATER AND SOIL CONSERVATION IN MEDITERRANEAN DRY-FARMING SYSTEMS

To download the project in a PDF format, please click on the print button and save the page as PDF
Currently showing page content in native language where available

Context

The sustainable use, management, and conservation of natural resources, rural development, food production and 
security are interrelated aspects that must be thought of as a whole to improve the well-being of rural communities 
in the Mediterranean region. Mediterranean dry-farming systems mostly rely on cereal production, often on sole 
crops, due to a lack of alternatives. These farming systems are intensive in term of agronomic inputs, thus highly 
impacting on the environment, and more vulnerable to the pitfalls of climate change. Conservation agriculture (CA), 
which relies on the three principles of i) minimum soil disturbance, ii) permanent organic soil cover, and iii) crop 
diversification, offers the opportunity to reduce soil erosion and nitrogen leaching, while increasing water 
availability, soil organic matter and biodiversity. CA is still poorly widespread across Mediterranean due to a lack 
of knowledge of the benefitsassociated with its application. In this context, the 4CE-MED project aims at developing 
Mediterranean innovative, diversified and resilient farming systems not competing for land with actual food chain, 
following a participatory approach for identifying smallholder needs, while planning, monitoring and evaluating the 
project actions. Camelina is already profitably grown as a no-till cover crop in Northern America (replacing fallow) 
between two main summer crops (generally, soybean and corn); its seed contains not only 40% oil of high-quality 
fatty acid profile, but also 30% protein, which may strongly increase market uptake possibilities for (food, feed 
(including aquaculture) and bio-based applications) given the dramatic European deficit of domestic proteins.

Additional comments

Task 5.4 Networking and Stakeholder engagement. Leader: INI; Contributors: All (M1-42).
Subtask 5.4.1 Networking with relevant projects and initiatives.Subtask 5.4.2. Stakeholders engagementSubtask 5.4.3 Continuous engagement of Multi-Stakeholder Advisory Board

Additional information

Task 5.4 Networking and Stakeholder engagement. Leader: INI; Contributors: All (M1-42).
Subtask 5.4.1 Networking with relevant projects and initiatives.Subtask 5.4.2. Stakeholders engagementSubtask 5.4.3 Continuous engagement of Multi-Stakeholder Advisory Board and federations, farmers unions, farmers cooperatives, CA associations at national and international level

Project details
Main funding source
Horizon 2020 (EU Research and Innovation Programme)
Location
Main geographical location
Bologna

EUR 1,486,299.16

Total budget

Total contributions including EU funding.

Currently showing page content in native language where available

7 Practice Abstracts

The dry-farming systems that mostly rely on cereal production are commonly used in the Algerian semi-arid High Plateaus. They are based on cereal production in a cereal - fallow rotation, due to a lack of alternatives. In this view, the introduction of a new oilseed crop, Camelina (Camelina sativa L. Crantz), which can be grown as a cash cover crop within conventional local farming systems can match environmental benefits related to cover crops, produce additional revenue for farmers, and increase diversification. Camelina sativa is a new crop in Algeria and the 4CE-MED project is the first study evaluating its agronomic performance in Algeria. Camelina crop was chosen as the most suitable for the Mediterranean climate being drought tolerant and characterized by a short growth cycle. Therefore, the introduction of a new oilseed crop that can have an economical and satisfactory yield in drought conditions and rainfed lands, can be an effective and key solution in this regard. During three years of experiments in challenging weather conditions with low rainfall and high temperatures, Camelina was studied under three systems (no-till, minimum till, and conventional till). It has been found that using conventional tillage, minimum tillage, and early sowing at 600 seed/m² is the most successful method for achieving strong crop emergence and establishment, as well as better competition against weeds. Thanks to the 4CE-MED project, Camelina became known to farmers, students, and researchers in the Algerian semi-arid High Plateaus region.  The relatively short growing cycle and high seed yield make the Camelina crop potentially suitable for growing in marginal lands or as a fallow replacement crop in the winter in wheat-fallow (W-F) crop rotation systems. 
 

ترتكز أنظمة الزراعة الجافة بشكل رئيسي على إنتاج الحبوب، التي تستخدم عادة في الهضاب العليا شبه الجافة الجزائرية. وتعتمد هذه الأنظمة على تناوب الحبوب والبور بشكل عام في الزراعة الأحادية، وهذا بسبب نقص البدائل.  ومن هذا المنظور، يتم إدخال نوع جديد من البذور الزيتية، الكاملين والذي يمكن زراعته كمحصول تغطية تجاري.  إن إدراج الكاملين في النظم الزراعية المحلية التقليدية سيوفر فوائد بيئية تتعلق بتغطية المحاصيل ودخل إضافي للمزارعين وزيادة التنويع. الكاملين هو محصول جديد في الجزائر وهذه هي الدراسة الأولى التي تقيم الأداء الزراعي للكاملين في الجزائر من خلال مشروع بحث في إطار الشراكة الأورو متوسطية. تم اختيار زراعة الكاملين باعتبارها الأكثر تكيفًا مع مناخ البحر الأبيض المتوسط، حيث أنها شديدة التحمل للجفاف وتتميز بدورة نمو قصيرة نسبيا. البذور الزيتية التقليدية مثل الصويا والسلجم وعباد الشمس، على الرغم من فوائدها العديدة، هي منتجات تتطلب استهلاكًا كبيرًا للمياه لإنتاجها. في هذا الصدد، إن إدخال محصول جديد من البذور الزيتية  له مردود اقتصادي مرضي في ظل ظروف الجفاف و الزراعة المطرية يمكن أن يكون حلاً رئيسياً وفعالاً. وبعد ثلاث سنوات من التجارب في الظروف الجوية الصعبة مع انخفاض هطول الأمطار و درجات الحرارة المرتفعة، تمت دراسة الكاملين باستخدام ثلاثة أنظمة (بدون حراثة، والحد الأدنى من الحرث، والحرث التقليدي). لقد وجد أن استخدام الحراثة التقليدية والحد الأدنى من الحراثة والبذار المبكر بمعدل 600 بذرة/م2 هي الطريقة الأكثر فعالية لتحقيق انبات ونمو عالي للمحصول، فضلاً عن المنافسة بشكل أفضل ضد الأعشاب الضارة. بفضل مشروع فورسيماد (4CEMED)، أصبحت الكاملين معروفة لدى المزارعين والطلاب والباحثين في المنطقة شبه الجافة في الهضاب العليا الجزائرية.   إن دورة النمو القصيرة نسبيًا وإنتاجية البذور العالية تجعل من محصول الكاميلينا مناسبا للنمو في الأراضي الهامشية أو كمحصول بديل بور في نظام تناوب محاصيل القمح الشتوي.
 

Camelina is an important ancient oil seed crop very much suited for cultivation in rotations in cereal-based cropping systems in Morocco. The optimal planting date for Morocco is like that of wheat and barley: October-November. Late planting results in lower yields. Camelina can be sown under no-till and minimum tillage conditions. In no-tillage conditions, it is important that the field should be weed-free the extra cereal straw from the previous crop should be removed before sowing. Under minimal tillage conditions, it is recommended to perform a shallow land preparation to avoid reducing soil moisture. Rolling before sowing is recommended to facilitate a shallow sowing (less than 1cm) and a better seed-soil contact.   The crop can be planted using the locally available seeding machine, adjusted for small seeds. If no planting machines suitable for small seeded crops like camelina are available, the crop can be planted by broadcasting but the homogeneity and final yield are often lower compared to row sowing. The optimal seed rate is around  6-8 kg/ha for line planting and 8-10 kg/ha for broadcasting. If no appropriate seeder is available, seed volume can be increased for efficient planting by mixing Camelina seeds with carrier materials such as barley semolina or equivalent material, two times the weight of the seeds for both machine planting using locally available low-cost seeders and for broadcasting. Crop yield per hectare was significantly higher in autumn sowings (October-November) compared to winter sowings (January). The swathing method reduced harvest loss compared to direct combine harvesting.
 

يُعتبر نبات الكاميليا من المحاصيل الزيتية القديمة والمهمة التي تناسب الزراعة بشكل ممتاز في إطار التداول الزراعي ضمن أنظمة زراعة الحبوب في المغرب. ويُعتبر التوقيت المثالي لزراعته في المغرب مشابهاً لزراعة القمح والشعير، أي من أكتوبر إلى نوفمبر. أما الزراعة المتأخرة فتؤدي إلى انخفاض في المحصول. يمكن زراعة الكاميليا في ظروف عدم الحراثة أو الحراثة الخفيفة. في حالة عدم الحراثة، من الضروري أن يكون الحقل خالياً من الأعشاب الضارة، وأن تتم إزالة القش المتبقي من المحصول السابق قبل الزراعة. أما في ظروف الحراثة الخفيفة، فيُنصح بإجراء تحضير سطحي للتربة لتجنب تقليل رطوبة التربة. يُستحسن أيضاً القيام بعملية الدحرجة قبل الزراعة لتسهيل عملية البذر السطحي (أقل من 1 سم) ولتحقيق تلامس أفضل بين البذور والتربة.يُمكن زراعة هذا النبات باستخدام الآلات الزراعية المتوفرة محلياً، مع تعديلها لتناسب البذور الصغيرة. وإذا لم تكن هناك آلات مناسبة للمحاصيل ذات البذور الصغيرة مثل الكاميليا، يمكن اللجوء إلى الزراعة عبر النثر، لكن هذا قد يؤدي إلى انخفاض في التجانس والمحصول النهائي مقارنةً بالزراعة في خطوط. يتراوح معدل البذور الأمثل بين 6-8 كغ/هكتار للزراعة في خطوط، و8-10 كغ/هكتار عند النثر. وإذا لم تتوفر آلة زراعة مناسبة، يمكن زيادة حجم البذور لتحقيق زراعة فعالة من خلال خلط بذور الكاميليا مع مواد حاملة مثل سميد الشعير أو مواد مشابهة بوزن يعادل ضعف وزن البذور، سواء للزراعة بالآلة أو بالنثر. وقد أظهرت الدراسات أن محصول الهكتار الواحد كان أعلى بكثير عند الزراعة في الخريف (أكتوبر-نوفمبر) مقارنة بالزراعة في الشتاء (جانفي). كما أن طريقة الحصاد بالقطع ثم التجميع أثبتت أنها تقلل من خسائر الحصاد مقارنةً بالحصاد المباشر باستخدام الآلة الحاصدة.
 

Camelina sativa is an oilseed crop that is not well known in Tunisia. It was planted and tested as part of the international 4CE-MED project.   Introducing this plant to farmers, researchers, students, seed companies and officials is one of the main objectives of the project.  Experiments showed that Camelina can be planted in autumn and introduced in crop rotation in the agricultural systems, taking into account the small size of its seeds during planting and harvesting to ensure its success.   According to the results obtained under different climatic conditions, it seems that planting in November with minimal tillage and a seed density of 800 seeds per square meter might be the best option for cultivating Camelina in Tunisia  
 

"
كانت نبتة الكاميلينا ساتيفا غير معروفة تمامًا في تونس. تم إدخالها وزراعتها لأول مرة من خلال مشروع 4CE-MED. ويعتبر التعريف بها  من أهم الإنجازات الرئيسية وقد أصبحت، على الأقل، معروفة لعدد كبير من المزارعين والباحثين والطلاب  وشركات البذور و المسؤولين.    وبعد ثلاث سنوات من التجارب، أصبح من الواضح أن الكاميلين المزروعة في الخريف يمكن إدراجها كمحصول تغطية رئيسي؛ ولكن من المهم أيضًا أن نأخذ في الاعتبار صغر حجم بذور الكاميلين والآلات المستخدمة لنجاح إرساء الزراعة وحصادها لاحقًا.  وفقا للنتائج التي تم الحصول عليها في ظل ظروف مناخية مختلفة يبدو أن الزراعة في شهر نوفمبر تحت الحد الأدنى من الحرث وكثافة البذور 800/م2 يمكن أن تكون الخيار الأفضل لزراعة الكاميلين. "
 

Three ways of production of camelina in double cropping systems have been identified by French stakeholders of the agricultural sector. Camelina as a winter or summer intermediate crop are the two ways of production with the lowest impact on land use maintaining primary food/feed crops in the rotation.   The success of camelina as a summer intermediate crop is highly variable as it depends on the water supply availability. This way to grow camelina has to be considered as an opportunity when weather conditions are good at sowing time. Depending on local constraints, irrigation can also be an opportunity.   Camelina as a winter intermediate crop has great potential but there are still uncertainties about the following main food crop sown at the end of May or the beginning of June. New harvest logistics are tested to fasten camelina maturation and various following main food crops are studied to select the most adapted for double cropping systems.   Finally, as a third way, camelina can also be included after an energy cover crop for anaerobic digestion. It has been studied in an intermediate area "plateaux de Bourgogne" (France) and has good potential. Despite numerous agroecological interests in this way of production, some issues have to be discussed to achieve sustainable criteria for biofuel purposes.
 

Trois voies d’insertion de la cameline ont été identifiées par différents acteurs des filières agricoles, dans des séquences de double culture. La cameline produite en interculture d’hiver ou d’été permet de maintenir des cultures principales alimentaires. La réussite de la cameline en interculture d’été est soumise à une forte variabilité due aux conditions d’alimentation hydrique. Elle peut être alors considérée comme une opportunité les années où les conditions d'implantation sont réunies. L’accès à l’irrigation pourrait être une opportunité selon les contraintes locales d’accès aux ressources en eau d’irrigation. Avec de bons potentiels pour de la cameline en interculture d'hiver, de nombreuses incertitudes pèsent sur la culture principale suivante semée fin mai début juin. Des pistes sont étudiées pour accélérer la maturation de la cameline ou pour sélectionner les cultures principales les plus adaptées.   Enfin, la cameline peut être introduite comme culture principale après une culture intermédiaire à vocation énergétique pour la méthanisation, il s’agit de la troisième voie de production. Cette séquence a particulièrement été étudiée avec un bon potentiel dans une zone intermédiaire comme les plateaux de Bourgogne. En dépit de nombreux intérêts agroécologiques, des interrogations restent en suspens pour cette voie de production afin d’atteindre des critères de durabilité compatibles avec des usages de type carburant. 
 

Camelina is a short-cycle oilseed crop that can be easily integrated into the existing agricultural systems of Greece. Based on the research activities carried out so far in Greece it seems that the most promising cropping system is to grow camelina as a winter intermediate crop and soon after its final harvest a summer crop to follow (double cropping) if there is available water for the irrigation of the summer crop. Based on the demo fields carried out in Greece so far, it can be said that the final harvesting of camelina can be completed between mid-May to early-June.   The summer main food crops that could follow camelina in Greece could be sunflower, sorghum and/or corn. This double cropping system could increase the farmers’ income and at the same time contribute to the soil coverage since camelina would be a winter cover/intermediate crop. The productivity of camelina that had been recorded in the Greek demo fields varied from 1 to 2 t/ha (~40% oil content). It is considered a crop with lower inputs compared to other oilseeds and needs less precipitation during the growing period. It is a crop with high cold resistance.   Given the National Strategic Plan (NSP) of Greece in CAP 2023-27, camelina has been included in a list of 10 minor crops that will receive an extra subsidy of 600 euros/ha. There is an increasing interest in camelina from companies producing biofuels as a non-food crop with low ILUC risks that can be grown as an intermediate crop in the existing agricultural systems and/or as a promising crop for marginal and/or degraded lands.  
 

Η Camelina είναι μια καλλιέργεια ελαιούχων σπόρων μικρού βιολογικού κύκλου που μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί στα ήδη υπάρχοντα αγροτικά συστήματα της Ελλάδας. Με βάση τις ερευνητικές δραστηριότητες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι τώρα στην Ελλάδα φαίνεται ότι το σύστημα καλλιέργειας που ταιριάζει περισσότερο είναι η καμελίνα ως χειμερινή σπορά (Νοέμβριο – Δεκέμβριο) και αμέσως μετά την συγκομιδή της να ακολουθήσει καλοκαιρινή καλλιέργεια (διπλή καλλιέργεια), εφόσον υπάρχει διαθέσιμο νερό για άρδευση. Με βάση τα πειραματικά δεδομένα που έχουν πραγματοποιηθεί στην Ελλάδα, μπορούμε να πούμε ότι η συγκομιδή της καμελίνας μπορεί να λάβει χώρα από τα μέσα Μαΐου έως τις αρχές Ιουνίου.  Οι καλοκαιρινές καλλιέργειες που θα μπορούσαν να ακολουθήσουν μετά την καλλιέργεια της καμελίνας στην Ελλάδα είναι ο ηλίανθος, ο σόργος και/ή το καλαμπόκι. Αυτό το σύστημα διπλής καλλιέργειας θα μπορούσε να αυξήσει το εισόδημα των αγροτών και ταυτόχρονα να συμβάλει στην κάλυψη του εδάφους, καθώς η καμελίνα είναι μια καλλιέργεια χειμερινής κάλυψης. Η παραγωγικότητα της καμελίνας όσον αφορά τους πειραματικούς αγρούς κυμάνθηκε από 1 έως 2 τόνους/εκτάριο (~40% περιεκτικότητα σε λάδι) που ήταν αρκετά χαμηλότερη από τις αναμενόμενες αποδόσεις της ελαιοκράμβης όταν καλλιεργείται ως χειμερινή καλλιέργεια. Η καμελίνα θεωρείται καλλιέργεια με χαμηλότερες εισροές σε σύγκριση με την ελαιοκράμβη και χρειάζεται λιγότερες βροχοπτώσεις κατά την περίοδο ανάπτυξης. Είναι μια καλλιέργεια με υψηλή αντοχή στο ψύχος.  Δεδομένου του Εθνικού Στρατηγικού Σχεδίου (ΕΣΣ) της Ελλάδας στην ΚΑΠ 2023-27, η καμελίνα έχει συμπεριληφθεί σε μια λίστα με 10 καινοτόμες καλλιέργειες που θα λάβουν επιπλέον επιδότηση 600 ευρώ/εκτάριο. Υπάρχει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για την καμελίνα από εταιρείες που παράγουν βιοκαύσιμα ως μη εδώδιμη καλλιέργεια με χαμηλούς κινδύνους ILUC που μπορεί να καλλιεργηθεί ως ενδιάμεση καλλιέργεια στα ήδη υπάρχοντα γεωργικά συστήματα και ως πολλά υποσχόμενη καλλιέργεια για οριακές, υποβαθμισμένες και/ή μολυσμένες εκτάσεις.
 

Camelina harvesting can be successfully performed by cereal harvesters adapted to small seed crops to minimize seed loss. In the case of camelina (1000 seed weight = 1 g), it could be harvested either via direct combining or threshed after natural drying in swaths.   The latter method is usually applied in case of scalar seed maturity, or to anticipate the conventional harvest period, thereby facilitating the planting of the successive crop. In the 4CE-MED project, it was evaluated which of the two above strategies is more effective in practical and economic terms and it was concluded that direct combining outperforms the threshed method in terms of working time and costs (166 € ha-1 vs 335 € ha-1).   Swathing can reduce the crop cycle length thus facilitating the cultivation of a summer crop after camelina, because seed moisture is reduced very fast after swathing (from 35% to 6% in 6 days), but it exposes to serious risks of negative weather events leading to considerable seed losses, both quantitatively and qualitatively. 
 

La raccolta di camelina può essere effettuata con tradizionali mietitrebbie per cereali adattate alle ridotte dimensioni del seme di camelina (peso di 1000 semi pari a circa 1 g). Nel progetto 4CE-MED è stata valutata, sia tecnicamente che economicamente, la raccolta precoce di camelina tramite sfalcio, andanatura ed essicazione diretta dei semi in campo.   Scopo di tale strategia è eludere i problemi di maturazione scalare del seme, nonché facilitare la tempestiva semina della successiva coltura estiva. L’esperimento ha avuto durata biennale.  In sintesi, la raccolta tradizionale (trebbiatura) è risultata preferibile rispetto al suddetto metodo di raccolta precoce sia in termini di tempi che di costo (166 € ha-1 contro 335 € ha-1).  Complessivamente, la tecnica testata ha consentito di ridurre il ciclo colturale di camelina di circa 7 giorni, facilitando lievemente le semine della coltura in successione grazie alla diminuzione dell’umidità residua del seme che può passare dal 35% al 6% in circa 6 giorni; tuttavia, la permanenza in campo dell’andana, necessaria per l’essicazione naturale del seme, espone a rischi di eventi metereologici avversi e conseguentemente maggiori perdite di seme in campo. 
 

Camelina can be grown with few operations in rotations with winter cereals and without the need for different machinery or tools. However, the small size of the seed means that shallow sowing, no more than 1 cm deep, and specific management are required. After three years of trials under adverse climatic conditions of lack of rainfall and high temperatures, minimum tillage and subsequent early sowing in autumn (October-November) in rows at 8 kg/ha has proved to be the most effective protocol for achieving good emergence and establishment of the crop and better competition of camelina with adventitious plants.  Crop yield per hectare, grain oil content, and thousand seed weight were significantly higher in autumn sowings compared to winter sowings (January-February). As far as harvesting is concerned, adjusting the machine for small seeds, raising the reel to the height of the first fruits (10-15 cm,) and reducing both the rpm, the concave/cylinder gap, and the airflow in the sieve, and in the straw separation system (700-800 rpm) resulted in losses of less than 5%.  The most remarkable aspects of camelina are:   Its good adaptation to direct sowing (saving water, time and labour costs, etc.);  its consideration as an improvement species in the new CAP (Carbon farming and agro-ecology eco-scheme: crop rotation. Crop rotation with improvement species);  its cultivation on fallow land, optimal in the agro-climatic conditions of Spain, and the use of the cake for animal feed.
 

El cultivo de la camelina se puede llevar a cabo con escasas operaciones en rotaciones con cereal de invierno y sin necesidad de maquinaria o aperos diferentes. No obstante, el pequeño tamaño de la semilla hace que se requiera una siembra somera, a no más de 1 cm de profundidad, y un manejo concreto. Tras tres años de ensayo bajo condiciones climáticas adversas de falta de lluvias y altas temperaturas, el mínimo laboreo y posterior siembra temprana de otoño (Octubre-Noviembre) en líneas separadas de 12,5 a 15 cm y a una dosis de 8 kg/ha, ha resultado ser el protocolo más efectivo para conseguir una buena emergencia y establecimiento del cultivo y una mejor competencia de la camelina con las adventicias. Tanto el rendimiento del cultivo por hectárea como el contenido de aceite del grano y el peso de mil semillas han sido significativamente mayores en las siembras de otoño en comparación con las siembras de invierno (Enero-Febrero). En cuanto a la cosecha, el ajuste de la máquina para cultivo con semilla pequeña, la elevación del molinete a la altura de los primeros frutos (10-15 cm) y la disminución tanto de las r.p.m., como de la separación entre cóncavo y cilindro y del flujo de aire en el sistema de cribas y de separación de paja (700-800 r.p.m.), han permitido obtener unas pérdidas inferiores al 5%.  Como aspectos remarcables de la camelina se destacan:  Su buena adaptación a la siembra directa (ahorro tiempo y coste de labores unido a los beneficios para el suelo); su consideración como especie mejorante en la nueva PAC (Ecorrégimen de Agricultura de carbono y agroecología: rotación de cultivos. Práctica de rotación de cultivos con especies mejorantes); su cultivo en tierras de barbecho, óptimo en las condiciones agroclimáticas de España, y su aprovechamiento de la torta para alimentación animal. 
 

Currently showing page content in native language where available

Contacts

Project coordinator

  • University of Bologna - Alma Mater Studiorum

    Project coordinator

Project partners