木豆的种植对土壤肥力和农业系统可持续发展在加纳

文摘

小农农业系统在加纳的生产力受到威胁是由于土壤肥力下降。矿物肥料是很少被小农因为高昂的成本。谷物豆类如木豆可以起到补充或替代作用作为有机肥料的来源,因为它能够提高土壤肥力。尽管它的重要性,木豆的潜力作为土壤肥力改善作物没有利用任何明显的程度和土地种植木豆的数量在加纳很微不足道。本文综合最近的研究已经进行了木豆在加纳和讨论种植木豆的作用在土壤肥力管理和农业系统可持续发展的含义。摘要显示,最近领域研究半落叶森林和森林里/稀树大草原过渡的农业生态区的加纳表明木豆/玉米轮作可以提高玉米产量的75 - 200%。广泛采用木豆的障碍包括土地使用权,市场,和可访问性早熟和高产品种。本文总结等等,以促进种植木豆在加纳,有必要引进品种,结合早熟和高产和其他的基于农民偏好特征。

1。介绍

在加纳农业生产率的小农耕作系统受到威胁是由于土壤肥力下降。在过去,小农在加纳依靠延长布什休闲系统维护他们的农田的生产力1]。这个系统允许恢复磷(P)和氮(N)、最限制营养素。然而,多年来,人口growth-induced缺乏合适的农田导致休耕期的缩短很难在小农农业系统管理土壤肥力。问题是加剧了投入成本的增加在农场一级由于结构调整项目,已经删除了补贴和增加农村基础设施的供给成本由于恶化条件(2]。例如,在2002年,而一个公吨尿素成本约90美元离岸价(离岸价格)在欧洲3),同样的成本一个加纳的农民数量约308美元在农场级别(4]。

大多数农民,尤其是小农,没有正式的信用,因此买不起矿物肥料,即使它已被证明是有利可图的5]。此外,由于降雨在某些领域的不可预知性,农民认为施肥是有风险的。

在小农农业系统在加纳,豆类可以起到补充或替代作用的有机肥料来源。研究在撒哈拉以南非洲地区的许多地方包括加纳已经表明,豆类有可能维持土壤肥力在小农农业系统6- - - - - -8]。木豆(Cajanus毛竹(l)Millsp)被发现在这方面有巨大的潜力,因为它能够回收养分和容忍宽环境条件和低土壤肥力(9]。木豆是营养平衡,是一个很好的蛋白质来源(20 - 30%)7]。除了蛋白质外,木豆提供碳水化合物和高水平的维生素A和C。

尽管木豆的营养的重要性和土壤肥力改善,作物并没有被晋升为任何明显的程度由国家农业研究与推广体系在加纳。在森林中/大草原过渡带作物广泛种植,木豆被认为是女性的作物,因此未成年人由于家庭的男性统治女性的决策过程。而且过分强调玉米在当前生产系统的主要粮食安全和经济作物在森林里/草原过渡带降级木豆特别是一般作为一个小调和豆类作物。

然而,最近的研究在森林里/草原过渡农业生态的区域以及semideciduous森林区域加纳已经证明,当集成的耕作制度是一种旋转,木豆有潜力改善土壤肥力。论述了木豆种植在土壤肥力管理的作用及其对农业系统可持续发展和粮食安全的影响。

2。材料和方法

本文主要是基于研究一直在进行森林/草原加纳农业生态过渡区2002年和2006年之间融合的框架下的科学项目(10),在2007年和2010年之间在IDRC资助气候变化适应项目在非洲(11]。从2002 - 2006年研究结果已经发表(8,9,12),而从2007年到2010年研究结果尚未公布。

2.1。研究区和人口

Wenchi中的研究进行了市政(7°27和8°30 N, 1°和2°36 W)在森林里/稀树大草原过渡加纳农业生态区域。Wenchi轻轻起伏的平坦的救济。的土壤淋洗土为主,是脆弱的和浅土壤与紧凑式的具体的和不透水铁盘子8]。温度相对较高,平均每月约30°C。降雨是双峰,今年4月开始,11月结束8月份干旱。雨季是紧随其后的是一个漫长的旱季从11月到3月。年降雨量是1300毫米,大约107个雨天。Wenchi市政,总人口97058人(2000年人口普查),是个多民族国家,大约20%的人口是来自加纳的三个北部地区移民和邻国布基纳法索。

2.2。研究途径和方法

在2002年,我们进行了一项研究项目科学探索的收敛下农民的土壤肥力管理策略及其相关的社会背景(8]。为了地面农业社区的需求的研究,进行了诊断研究在研究区7月,2002年7月,2003年使用参与式农村评估工具,如绘画一个社区领土的地图(识别土壤肥力差异模式),横断面散步(揭示景观的多样性),和分析土壤肥力管理策略和小组讨论。小组讨论与10-40村里农民举行了中心和/或农民的田地。

此外,两组个体农民进行的采访来收集定性和定量数据。在第一个采访中,涉及40个农民,农民的选择是通过分层抽样。在社区的农民获得了从村委会书记、每十名从列表中被选中为个人面试。进行第二次面试涉及38个农民以后看看村里的农业特点不同:使用财富排名锻炼。为了这次采访,6 - 10人选择从每个在每个subcommunity财富范畴。个人采访是一种本质上和服务来获得更多的定量数据农场规模、家庭组成、和农业系统和获得更好的定性的理解土壤肥力管理策略及其基本原理。

诊断研究是紧随其后的是农民参与田间实验和三个农民研究小组成立后不久的农艺功效研究诊断评估土壤肥力管理实践被农民(9]。六个裁剪序列:木薯种植;木豆种植;黎豆属/玉米/黎豆属旋转;豇豆/玉米/豇豆旋转;玉米/玉米/玉米;白茅休闲是评估两个农民管理和researcher-managed情节对土壤肥力的影响和随后的玉米的产量测试作物。加深我们对土壤肥力管理的理解,我们进行了进一步的探索多样性的农民根据性别,种族,和财富12]。农民选择Wenchi根据种族和性别的三个社区的使用半结构式问卷进行访谈。我们进行了两组面试。第一次面试,原生家庭分为靠和女户主家庭。随后,组成的分层样本被选20男性靠家庭,20名女性从靠家庭,和20名女性从女户主家庭。在移民的情况下,每个社区的农民接受了,因为小的人口规模。移民妇女没有自己的农业企业,只有男性接受了采访。在第二次面试中,农民选择通过财富排名锻炼。15农民选择从每个类别面试三个财富。此外,焦点小组讨论与首领,社区领导人,族长,意见领袖在Wenchi土地占有制系统。

IDRC下,2008年,资助在非洲项目适应气候变化,农民评估三个早熟和三个木豆品种成熟后期获得的国际半干旱热带作物研究所(ICRISAT)在印度,在Wenchi称为Asuoano社区。

3所示。结果与讨论

3.1。农民对土壤肥力下降,其原因的看法

农民使用几个方面来表达他们的土壤肥力状况虽然术语不同于一个民族到另一个。例如,在阿肯人wala,当土壤失去肥力,农民会说土壤是“累”,因此必须允许“休息”布什在休耕重拾失落的”能量。“农民使用的各种指标,如色彩、持水量、土壤肥力和土壤质地来评估。一个黑色的土壤是肥沃的砾石和砂质土壤被认为是更肥沃。农民使用的其他指标表达土壤肥力包括蚯蚓的存在给农民们称之为“蚯蚓粪便,”增长的作物,作物产量下降和某些植物和杂草的扩散。例如,杂草的存在chromolaena odorata和大象草(狼尾草purpureum)表示一个肥沃的土壤而杂草的存在像矛草(白茅)表示一个更肥沃的土壤。

农民所指出的五个主要因素作为负责该地区土壤肥力下降如下:(1)增长的人口迁移的结果将导致更小的农场的人进入该地区,这导致的连作同一块土地长期;(2)年度山火破坏植被和蚯蚓的人口导致土壤肥力改善;(3)单一作物的玉米没有旋转它与其他作物;(4)快速增长的货币价值的土地;(5)砍伐的树木使土地太阳的直接行动。

3.2。在该地区普遍种植的作物

表1显示了主要的粮食作物和粮食豆类在该地区种植。就规模而言,玉米是最重要的粮食作物种植在Asuano。其他粮食作物包括木薯、甘薯、cocoyam,车前草。豆类作物体系中也发挥了重要的作用。农民对七种不同类型的上市豆类他们培养(表1)。的比例分配给豆类的土地,农民将豇豆列为最重要的豆科植物,其次是花生和木豆。然而,豆类的类型农民种植的原住民和移民之间的不同。而本地的农民喜欢木豆,移民农民首选豇豆和花生。这是有关动力学在土地所有制。Wenchi地区移民并不拥有土地,但通过共享访问土地用于农业种植和土地租赁安排,因此首选短期豆类如豇豆和花生。长时间木豆等豆类不是流动农民的首选。此外,木豆的市场还很不完善,因为它是一个当地的粮食作物。必须指出的人数百分比之和培养各种粮食作物加起来超过100%的,因为一些农民种植多种作物由于小农在加纳、特别是Wenchi练习混合种植。山药种植在成堆的体积增加土壤块茎的发展。 Maize, cocoyam, and cassava were usually planted on the lower portions of the yam mounds while pigeonpea was planted in the rows between the yam mounds in a sequential order for efficient utilization of nutrients. Yam was usually planted first followed by maize, cocoyam, cassava, and lastly pigeonpea. The legumes mainly cowpea, groundnuts, and pigeonpea were grown to serve several purposes. These included (1) household food security; (2) household income; (3) soil fertility improvement through build up of soil organic matter and release of nutrients, particularly N for subsequent crops. Where crop rotation involving these legumes and maize was practised, crop succession was planned such that maize was planted after harvesting the legume to take advantage of the nitrogen fixed by the legume. In this way, it helped to either reduce or avoid the use of nitrogen fertilizers which may increase the cost of production.

3.3。木豆在Wenchi种植制度的作用

豆类中由当地人种植木豆生长在大范围内与其他豆类相比因其土壤肥力再生的能力,其生产成本低,其公差害虫和疾病,它的现金收入,其食品的价值。一般生长在肥沃的土地和土地等问题杂草矛草(白茅)。

种植一块土地后作物如玉米、木薯、山药大约三到四年,农民套种与木豆在过去种植的粮食作物的周期。组件作物收获后,农民允许土地为18 - 24个月后仍然在木豆木豆植物被砍伐、烧毁和土地剪裁玉米或山药。木豆的树冠被视为保护土壤免受太阳的直接行动,因此可以防止土壤变得坚硬。根据农民,木豆形成树冠后一年,讨厌的杂草,阴影抑制其增长。农民也解释说,落叶覆盖土壤,减少水土流失,改善渗透,防止土壤加热,并增强了蚯蚓的活动。木豆后作物的土地,特别是玉米,被认为由农民绿色,长得更快,产生更多。旋转涉及木豆往往是被农民视为一个长期土壤肥力管理策略。尽管它的重要性,移民农民更倾向于使用主要短期策略,如成型和短期豆科作物的种植豇豆和花生等维持土壤肥力,因为动态周围的土地使用权。

3.4。农艺木豆的潜力

研究Wenchi和Kade森林/稀树大草原的过渡和加纳semideciduous林带,分别显示潜在的木豆在改善土壤肥力和农场盈利(表2和3)。在过渡区,旋转木豆玉米导致约75%玉米玉米产量增长连续控制。在加纳的半落叶森林地带,包括木豆的种植制度也导致了约100 - 200%增加玉米籽粒产量在持续的玉米。在过渡区,木豆产生约25.5吨在16个月内拍摄生物质作物生长。大量的叶约2 t公顷的窝⁻¹在一个赛季可以被视为一个潜在的后续作物的养分来源证实的玉米产量增加了75%在过渡区和玉米产量增加200%半落叶森林地带的加纳。

高legume-maize旋转下玉米产量预计由于豆科植物固氮,从而提高土壤氮经济,提高后续的作物的生长6,14,15]。较高的玉米籽粒产量与木豆在很大程度上可以归因于大量回收土壤N纳入之前测试作物种植玉米。木豆的有力的根系有能力探索大型土壤容积和回收营养物质从土壤深层资料。分解越快的生物质木豆和N版本相比,玉米秸秆与玉米需求同步比N的缓慢释放的质量差、玉米秸秆等材料。有机残留物的N释放模式广泛讨论了微分质量(16,17]。根据(16,17),质量差的有机残留物,高C: N比率,为微生物提供丰富的C供给增长导致固定土壤微生物生物量N。残留的高品质有机输入另一方面迅速分解,可以释放约70%的N在一个赛季在热带条件下(18]。

除了木豆的有益作用在随后的玉米作物的高N回收木豆的属性,不能排除其他营养物质的作用。在一些研究中,增加土壤P可用性在木豆归因于有效溶液化和吸收P绑定来源(由根系分泌物(如磷)19]。不同的种植效益/成本分析序列涉及三个谷物豆类和木薯在四种植季节表明,木豆/玉米旋转了108%的投资回报与31%相比连续玉米肥料时不应用于玉米作物(表4)。

3.5。种植木豆的挑战

广泛采用木豆的障碍包括土地使用权,市场,和可用性早熟品种。在加纳的过渡区农民广泛种植的作物,流动农民喜欢豇豆栽培种植木豆尽管他们承认后者对前者的优越性的土壤肥力管理和后续的玉米作物的产量(表5)。根据移民,木豆并不总是容易获得市场和投资回报率是太慢了。此外,他们害怕,当他们投资于土壤,他们不会被允许获得完整的利益。在本地农民,女性和男性农民种植不同的木豆和豌豆等豆类。女性农民首选木豆在豇豆由于它在食品安全中的作用以及较低的劳动力需求(12]。男性农民首选豇豆在木豆,因为市场对豇豆发达比木豆。

访问农民早熟品种也木豆的另一个广泛应用的障碍。尽管末到期不确定的木豆品种有潜力改善土壤肥力高于早熟品种由于更大的生物质生产,农民喜欢早熟决定性的品种。标准用于农民选择种植品种包括成熟、株高(为便于收获),宽容,昆虫,植物架构(喜欢小植物品种树冠为便于间作山药),和种子大小(更大的种子大小是首选)。生物量和/垃圾瀑布和能力来提高土壤肥力没有提到标准尽管农民声称土壤肥力是他们的一个主要生产挑战和木豆是他们使用的作物之一,提高土壤的肥力。虽然晚成熟不定与伍迪茎木豆品种的一个潜在来源燃料木材,农民还没有包括在他们的选择标准。这可能是由于这一事实可访问性燃料木材Wenchi并不是一个主要的制约因素。

在焦点小组讨论,指出农民末成熟的木豆品种产生了大量的生物质和litterfalls较高较早熟品种。农民的观察和评论的大litterfall晚熟品种。他们进一步表示,更大的生物量和产量越高litterfall后期的成熟品种将导致更好的改善土壤肥力较早熟木豆品种。尽管他们承认成熟后期的土壤肥力效益品种在改善土壤肥力,农民并没有包括这作为一个重要的标准选择种植木豆品种(表6)。Mapfumo et al。20.]在津巴布韦和类似的观察表明,木豆不太可能被采纳只是其能力的基础上,提高土壤肥力。农民因此感兴趣木豆作为粮食安全作物;土壤肥力的好处是其次的。农民因此选择了短期/早熟品种,他们可以很容易地作物一年两次。因此,品种ICPL 88039年和88034年ICPL是最首选品种,因为他们的早熟和高产。虽然品种ICPL 87091也是首选的较大的晶粒尺寸,这类很容易pod蛀虫。

3.6。意味着大规模的种植系统的可持续性

除了食品用途,木豆具有杰出的土壤改良和保护特性。增长习惯促进土壤保护,树冠后继续扩大在旱季组件混合种植的作物收获。生活和开始衰老木豆叶子可能会提供防护罩在旱季土壤防止土壤干燥,减少水土流失,加强雨季雨水渗透。在农业系统外部输入的最小应用,有机资源的管理中起着重要作用在维持土壤有机质和养分的可用性(21]。在基于谷物的种植系统中发现的森林和草原加纳农业生态过渡区、外部输入使用最小的地方,大多数回收N和P的发生通过木豆litterfall和绿叶生物质木豆纳入木豆收获后土壤的9]。木豆litterfall和绿叶的生物质木豆的重要来源容易mineralizable N由于其高氮(1.9和2.2% litterfall和绿叶生物量、职责)导致分解率高。因此,旋转涉及木豆在小农农业有可能保持一个合理的N和P谷类作物的供应,特别是玉米考虑最小使用外部输入的玉蜀黍类农业系统。

4所示。结论

本文展示了潜在的木豆在改善土壤肥力的小农耕作系统尤其是在主要玉蜀黍类农业系统作为Wenchi发现,加纳。我们已经表明,木豆的潜力在持续的生产力主要玉蜀黍类农业系统由于其养分循环特性以及它在食品安全中的作用和外部输入使用和劳动力需求的灵活性。土壤肥力显然不是主要标准在农民表明木豆品种排名期间不太可能被采纳只是其能力的基础上提高土壤肥力。即使没有强劲的市场需求为木豆,女性农民仍在旋转系统集成木豆。木豆在很大程度上是由男性女性的作物,因此态度作为主要家庭决策者可能已经破坏了其采用Wenchi主要基于玉米的种植系统。赋予妇女权利做决定对生产资源配置可以提高更大豆类的采用。随着越来越多的农民采取布什木豆,而不是把他们的土地休耕制,木豆栽培可以作为农业系统可持续发展的切入点。然而,需要(i)介绍短期木豆品种,适合混合种植制度为主的小农农业;(2)评价不同木豆的营养循环能力的基因型;(3)开发轮作/测序和土壤管理选项,可以改善和/或维持木豆的生产力通过土壤肥力综合管理(ISFM); (iv) design a range of social arrangements that will encourage investment in soil fertility through integration of pigeonpea in the farming system in a heterogeneous farming community like Wenchi, (v) develop use for pigeonpea in new cooking options and/or value added products.

确认

作者感谢两位匿名评论者回顾本文的早期版本。所提供的金融支持对这项工作的跨学科研究和教育基金(INREF)瓦赫宁根大学和研究中心,和荷兰,荷兰部国际合作(采用)。作者还感谢国际发展中心资助气候变化适应非洲的项目通过大学的津巴布韦。

引用

1. p·h·奈和d . Stephen土壤肥力,”在加纳农业和土地利用Ed, j·b·威尔斯,页127 - 143,牛津大学出版社,伦敦,英国,1962年。视图:谷歌学术搜索
2. h .要e . o . Asante e·奥乌苏Benoah和k . Marfo加纳肥料私有化计划。私营部门的作用和公共部门的责任满足农民的需求IFDC-Africa洛美,多哥,1995年。
3. p·a·桑切斯“土壤肥力和饥饿在非洲,”科学,卷295,不。5562年,第2020 - 2019页,2002年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. 伊塞,2004年加纳经济的状态加纳大学Legon、加纳、2005。
5. h·b·欧本k . g . Erbyn和e·o·阿桑特人,“肥料需求和使用在加纳,”咨询公司报告、热带农业发展咨询,阿克拉,加纳。视图:谷歌学术搜索
6. k·e·吉勒固氮在热带种植制度英国出租车国际,瓦林福德第二版,2001年版。
7. s . s . Snapp r·b·琼斯·e·m·Minja j . Rusike和s . n . Silim“非洲木豆:多功能蔬菜和更多,”HortScience,38卷,不。6,1073 - 1079年,2003页。视图:谷歌学术搜索
8. s . Adjei-Nsiah c . Leeuwis k·e·吉勒et al .,“土地使用权和微分土壤肥力管理实践在Wenchi本地和外来农民中,加纳:对跨学科行动研究,“NJAS-Wageningen生命科学杂志》上,52卷,不。3 - 4、331 - 348年,2004页。视图:谷歌学术搜索
9. s . Adjei-Nsiah t·w·Kuyper c . Leeuwis m . k . Abekoe和k·e·吉勒”评估可持续和盈利裁剪序列与木薯和四个豆类作物:对土壤肥力和玉米产量的影响在森林里/草原过渡加纳农业生态区域,”作物研究领域,卷103,不。2、87 - 97年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. d . Hounkonnou d . k . Kossou t . w . et al .,﹕“管理科学的融合:小规模农民的农业研究贝宁、加纳、”NJAS-Wageningen生命科学杂志》上,53卷,不。3 - 4、343 - 367年,2006页。视图:谷歌学术搜索
11. p . Mapfumo f . Matambanengwe r . Chikowo et al .,“农民观念导致实验?”莱萨杂志,24卷,2008年。视图:谷歌学术搜索
12. s . Adjei-Nsiah c . Leeuwis o . Sakyi-Dawson k·e·吉勒和t·w·Kuyper”探索多样性在农民定向跨学科行动研究在Wenchi耕作制度管理,加纳:时间范围的意义,“国际农业可持续发展期刊》上5卷,第194 - 176页,2007年。视图:谷歌学术搜索
13. s Adjei-Nsiah“评估与木薯种植序列和三个谷物豆类作物对土壤肥力和玉米产量的影响在加纳的半落叶森林地带,“土壤科学和环境管理杂志》上,4卷,不。1,2012。视图:谷歌学术搜索
14. s . Adjei-Nsiah种植制度、土地所有制和社会多样性Wenchi,加纳:土壤肥力管理含义(博士学位。论文)2006年,瓦赫宁根大学,荷兰。
15. a·a·优素福·r·c . Abaidoo e . n . o . Iwuafor o . o . Olufajo和n .桑锦格”旋转谷物豆类和休耕对玉米产量的影响,微生物生物量和化学性质的淋溶土在尼日利亚稀树大草原,“农业、生态系统和环境,卷129,不。1 - 3、325 - 331年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. s . Recous d·罗宾,d . Darwis,玛丽,”土壤无机氮的可用性:影响玉米渣分解,“土壤生物学和生物化学,27卷,不。12日,第1538 - 1529页,1995年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. w·d·麦萨卡拉、g . Cadisch和k·e·吉勒“残基之间的相互作用的玉米和木豆在分解和矿物肥料N, N矿化,“土壤生物学和生物化学,32卷,不。5,679 - 688年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. k . e .马毛绳和g . Cadisch“未来受益于生物固氮作用:生态农业、方法”植物和土壤,卷174,不。1 - 2、255 - 277年,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. n . Ae j . Arihara k Okada, t·吉原俊井认为,和c·约翰森,“磷吸收木豆及其作用,印度次大陆的种植制度,“科学,卷248,不。4954年,第480 - 477页,1990年。视图:谷歌学术搜索
20. p . Mapfumo b·m·坎贝尔s Mpepereki和p . Mafongoya“豆类在土壤肥力管理:木豆在津巴布韦小农农业系统?”非洲农作物科学杂志,9卷,不。4、629 - 644年,2001页。视图:谷歌学术搜索
21. c . a Palm, k . e .马毛绳,p . l . Mafongoya和m . j .迅速“有机物在热带地区的管理:将理论转化为实践,“农业生态系统养分循环,卷61,不。1 - 2、63 - 75年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2012 s Adjei-Nsiah。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。