Integrated Ecological and Economic Analysis of Ranch Management Systems: An Example From South Central Florida

Abstract

Developing sustainable ranch management systems requires integrated research that examines interrelations among ecological and economic factors. In south central Florida, where phosphorus (P) loading is an overriding environmental concern, we established an interdisciplinary experiment to address the effects of cattle stocking density and pasture type on P loading and other ecological and economic factors in subtropical Florida ranchlands through a partnership including ecologists, agricultural faculty, agency personnel, and producers. Here we present an overview of all project components detailed in 3 accompanying papers in this issue of Rangeland Ecology & Management. We describe the experimental design, which included 2 replicates of 4 different cattle stocking density treatments (control, low, middle, and high [0, 15, 20, and 35 cow–calf pairs per pasture]) maintained on 8 improved summer pastures (∼ 20 ha each), and 8 seminative winter pastures (∼ 32 ha each) from 1998 to 2003. Stocking densities did not significantly affect P loads and concentrations in surface runoff, soil chemistry, or soil nematode communities, but did affect cattle production and economic performance. Cattle production was greater at the high than at the middle or low stocking density; economic performance declined significantly with decreasing stocking density (break-even was $1.89·kg-1 for high and $2.66·kg-1 for low density). Pasture type significantly affected environmental factors; average P runoff from improved summer pastures (1.71 kg P·ha-1·y-1) was much greater than from seminative winter pastures (0.25 kg P·ha-1·y-1), most likely because of past P fertilizer use in improved pastures. We integrate results from all the papers within the context of a conceptual model and a P budget, and emphasize that management practices targeted at specific environmental factors on beef cattle ranches, such as nutrient loading, must include consideration of economic impacts and broader ecosystem implications. Desarrollar sistemas sostenibles de manejo de los ranchos requiere de la investigación integrada que examine las interrelaciones entre los factores ecológicos y económicos. En el sur y centro de Florida, donde la carga de fósforo (P) es una preocupación ambiental abrumadora, establecimos un experimento interdisciplinario para estudiar los efectos de la densidad de carga animal y tipo de pradera sobre la carga de P y otros factores ecológicos y económicos en los ranchos subtropicales de Florida el estudio se realizó a través una sociedad que incluyó ecólogos, agrónomos, personal de las agencia y productores. Aquí presentamos detalles del diseño experimental y un punto de vista integrado de los hallazgos del proyecto. El diseño experimental incluyó dos repeticiones de cuatro diferentes tratamientos de densidades de carga animal (0, 15, 20 y 35 pares de vaca-becerro) mantenidos en 8 praderas mejoradas de verano (∼ 20 ha cada una) y 8 praderas de invierno semi-nativas (∼ 32 ha cada una) de 1999 al 2003. Las densidades de carga animal no afectaron significativamente las mediciones ambientales de cargas de nutrientes y las concentraciones del escurrimiento superficial, química del suelo o comunidades de nemátodos, pero afectaron la producción animal y los aspectos económicos. La producción de ganado fue mayor en la densidad alta que en las densidades media o bajas, el comportamiento económico disminuyó significativamente con la disminución de la densidad de carga animal (el punto de equilibrio fue s $1.99·kg-1 para la densidad alta y $2.96·kg-1 para la baja). El tipo de pradera afectó significativamente los factores ambientales, el promedio de P (1.71 kg P·ha-1·año-1) en el escurrimiento de las praderas mejoradas (verano) fue mucho mayor que el de las praderas semi-nativas de invierno (0.25 kg P·ha-1·año-1), muy probablemente debido al uso pasado de la fertilización con P en las praderas mejoradas. Estos resultados enfatizan que las practicas de manejo enfocadas a factores ambientales específicos, como las cargas de P, en los ranchos de producción de ganado para carne necesitan considerar los impactos económicos y las implicaciones a mayor escala en el ecosistema.