Short-Term Effects of Soil Fertility, Tillage and Residue Management on Soil Organic Carbon, Aggregate Stability and Water Infiltration on a Sandy Soil in Urban Agriculture, Harare

Abstract: 
Manure is a key nutrient resource to urban farmers due to its multiple benefits, especially on inherently infertile sandy soils. Research on cattle manure in sub-Saharan Africa has mainly focused on its role in supplying N required by crops with little attention given to its multiple benefits such as its effects on other soil properties. The objective of this study was to determine short-term integration of soil fertility and water management practices on soil organic carbon (SOC), aggregate stability and water infiltration in urban agriculture (UA). An experiment was carried out on sandy soils fertilized with organic and inorganic fertilizers under conventional (CT) and zero tillage (ZT) systems with (5 t ha-1 ) and without maize stover mulch. Cattle manure (1.26 % N) and Compound D (N:P:K = 7:6.1:5.8) were applied as basal fertilizers and NH4 NO3 was applied at top dressing. Soil organic carbon and aggregate stability significantly (p<0.01) decreased with depth in all treatments. Fertilization and mulching significantly improved SOC and aggregate stability by at least 30% and 7% in surface layersand 41% and 8% in the 5-15 cm depth respectively. However, ZT had the highest SOC and Ima in surface layers than the subsurface layers while CT had a more uniform SOC distribution within the 0-30 cm soil profile and had significantly higher SOC than ZT in the 5-15 cm depth. Steady state infiltration rate varied significantly with tillage and fertilizer at p<0.01 and mulch at p<0.05. Mulching (p<0.05) and ZT (p<0.01) significantly improved steady state infiltration rates by at least 14% and 39% respectively. Only the fertilizer x tillage interaction significantly (p<0.01) affected steady state infiltration rates. The steady sate infiltration rate was highest in ZT plots which received cattle manure and inorganic fertilizer (39.6 cmh-1 ). Conventionally tilled plots had significantly (p<0.01) lower steady state infiltration rates compared to ZTplots except for the unfertilized plots. It was concluded that integration of organic and inorganic fertilizers, mulching using crop residues and ZT over two seasons improved soil health through increase in SOC, aggregate stability and steady state infiltration rate.
Le fumier est une ressource essentielle des éléments nutritifs pour les agriculteurs urbains en raison de ses multiples avantages, en particulier sur les sols sableux infertiles de manière inhérente. La recherche sur le fumier de bovins en Afrique Sub-Saharienne a principalement mis l’accent sur son rôle dans la fourniture de N nécessaire pour les cultures avec peu d’attention accordée à ses multiples avantages tels que ses effets sur les autres propriétés du sol. L’objectif de cette étude était de déterminer l’intégration à court terme de la fertilité des sols et les pratiques de gestion de l’eau sur le carbone organique du sol (SOC), la stabilité des agrégats et l’infiltration de l’eau dans l’agriculture urbaine. Une expérience a été réalisée sur des sols sableux fertilisés au moyen des engrais organiques et inorganiques sous les systèmes de labour classique (CT) et de labour zéro (ZT) avec (5 t ha-1) et sans paillis faits de tiges de maïs. Le fumier de bovins (1,26% N) et le composé D (N: P: K = 7:6,1:5,8) ont été appliqués comme engrais basal et le NH4NO3 a été appliqué par revêtement supérieur. Le carbone organique du sol et la stabilité des agrégats ont diminué de façon significative (p <0,01) avec la profondeur dans tous les traitements. La fertilisation et le paillage ont considérablementamélioré le SOC et la stabilité des agrégats d’au moins 30% et de 7% dans les couches superficielles et 41% et 8% dans la profondeur de 5-15 cm respectivement. Toutefois, le labour zéro (ZT) avait le SOC le plus élevé et plus d’Ima dans les couches superficielles que les couches du sous-sol alors que le labour classique (CT) avait une distribution plus uniforme de SOC dans le profil de sols à 0-30 cm et avait le SOC significativement plus élevé que ZT dans la profondeur de 5-15 cm. Le taux d’infiltration à l’état uniforme a varié de manière significative avec le labour et l’engrais à p <0,01 et le paillis à p <0,05. Le paillage (p <0,05) et le ZT (p <0,01) ont significativement amélioré les taux d’infiltration à l’état uniforme d’au moins 14% et 39% respectivement. Seule l’interaction engrais-labour a affecté significativement (p <0,01) les taux d’infiltration à l’état uniforme. Le taux d’infiltration à l’état uniforme était le plusélevé dans les parcelles de ZT qui ont reçu du fumier de bovin et des engrais minéraux (39,6 cmh-1). Les parcelle conventionnellement labourées avaient significativement (p <0,01) un plus faible taux d’infiltration à l’état stable par rappor aux parcelles de ZT sauf pour les parcelles non fertilisées. Il été conclu que l’intégration des engrais organiques e inorganiques, le paillage à l’aide des résidus de récolte et le ZT durant deux saisons ont amélioré la santé des sols grâce l’augmentation du carbone organique du sol, de la stabilité de agrégats et du taux d’infiltration à l’état uniforme.
Language: 
Extended abstracts submitted under Integrated Crop Management
Date of publication: 
2012
Country: 
Region Focus: 
Southern Africa
Collection: 
RUFORUM Conferences and Workshops
Agris Subject Categories: 
Licence conditions: 
Open Access
Access restriction: 
Form: 
Printed resource
Publisher: 
Notes: 

The 2012 RUFORUM Biennial Conference is the third in the series. The main objective of the Biennial conferences is to provide a platform for agricultural research for development stakeholders in Africa and beyond to actively exchange findings and experiences, while at the same time learning lessons towards improving performance of the agricultural sector and ultimately people’s livelihoods. The biennial conference is RUFORUM’s most comprehensive meeting for the diversity of stakeholers in agriculture. It is especially dedicated to graduate students and their supervisors, grantees in RUFORUM member universities and alumni. It is a platform for peer review, quality control, mentorship, networking and shared learning. The third Biennial Conference was attended by 657 participants.This record contains an extended abstract accepted under the theme of Integrated Crop Management