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Ghana Journal of Agricultural Science

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Soil fertility erosion and the associated cost of NPK removed under different soil and residue management in Ghana

C Quansah, EY Safo, EO Ampontuah, AS Amankwah

Abstract


Two experiments were carried out at the University of Science and Technology, Kumasi, Ghana, to study the effect of different tillage practices and mulching rates on fertility erosion and its associated cost. In Experiment 1, tillage treatments studied were hand tillage by hoe, plough-plant, plough-harrow-plant, and excessive-tillage (double ploughing + 3 times harrowing + 3 times spike-tooth harrowing and planting). In Experiment 2, the mulching treatments, using dry Panicum maximum, were bare plot (T0), no mulch + maize (T1), 2 t/ha maize (T2), 4 t/ha mulch + maize (T3), and 6 t/ha mulch + maize (T4). The test crop in both experiments was maize (Zea mays L.). Both studies were carried out on runoff plots on a slope of 3.5 per cent. The eroded sediments were analysed for NPK and organic matter. Enrichment ratios were calculated to give indices of fertility erosion. The cost of NPK removed by erosion was calculated by the Replacement cost method. In Experiment 1, hand tillage and all tillage in excess of plough-plant caused significant loss of soil, water, NPK and organic matter. In all cases, the excessive tillage recorded the highest losses whilst plough-plant had the least. In most cases, the eroded sediments were richer in NPK and organic matter than the parent soil. The NPK removed by erosion represents a hidden cost to agricultural production. The seasonal cost in cedis per hectare of NPK losses due to erosion in a maize production enterprise, expressed as a 15-15-15 NPK fertilizer, were 15528, 7354, 2163 and 805 for excessive, hand plough-harrow-plant and plough-plant tillage, respectively (1 US Dollar = ¢2,200). In Experiment 2, mulching significantly reduced soil, water, NPK and organic matter losses, with the magnitude of reduction being greater as mulch rate increased at 2 t/ha intervals from 0 to 6 t/ha. Enrichment ratios ranged from 0.9 to 2.3 for organic matter, 0.9 to 1.8 for N, 1.5 to 1.3 for P, and 1.5 to 2.9 for K. The cost in cedis per hectare of NPK removed were 14415, 8908, 5712, 4692 and 2584 for T0, T1, T2, T3 and T4 respectively. The results for both experiments showed that although losses of soil may be small, the concentration of nutrients in the eroded sediment could be high.

Erosion de la fertilité de sol et le coût associé à NPK enlevés sous les différentes gestions de sol et de résidu au Ghana.


Résumé



Deux expériences se sont déroulées à l'Université de Science et de Technologie, à Kumasi au Ghana pour étudier l'effet de différentes pratiques de labourage et la proportion de paillage sur l'érosion de la fertilité et son coût associé. En Expérience 1, les traitements de labourage étudiés étaient le labourage manuel avec la houe, labourer - planter, labourer - herser - planter et labourage-excessif (double labourage + 3 fois de hersage + 3 fois de hersage avec les dents à pointes et plantation). En Expirience 2, les traitements de paillis en se servant de Panicum maximum sèche, étaient, le terrain-nu (T0), paillis nul + maïs (T1), 2 t/ha de maïs (T2), 4 t/ha de paillis + maïs (T3), 6 t/ha de paillis + maïs (T4). La culture d'essai dans les deux expériences étaient le maïs (Zea mays L.). Les deux études se sont déroulées sur les terrains descents avec une pente de 3.5 pour cent. Les sédiments érodés étaient analysés pour NPK et la matière organique. Les proportions d'enrichissement étaient calculées pour avoir les indices de fertilité d'érosion. Le coût de NPK enlevés par l'érosion était calculé par la méthode de Coût de Remplacement. En Expérience 1, le labourage manuel et tout labourage en excès de labourer - planter provoquaient des pertes considérables de sol, eau, NPK et la matière organique. Dans tous les cas, le labourage excessif enregistrait les plus hautes pertes alors que labourer-planter avait les moindres. Dans la plupart des cas les sédiments étaient plus riches en NPK et matière organique que le sol mère. Les NPK enlevés par l'érosion représentent un coût déguisé à la production agricole. Le coût saisonnier en cedis par hectare de pertes de NPK provoquées par l'érosion dans une entreprise de production de maïs, exprimées comme l'engrais 15-15-15 NPK étaient: 15,528, 7,354, 2,163 et 805 respectivement pour le labourage excessif, nauel, labourer-herser-planter et labourer-planter (1 Dollar E-UA = ¢2,200). En Expérience 2, le paillis reduisait considérablement les pertes de sol, eau, NPK et matière organique avec l'ampleur de la réduction étant plus grande lorsque la proportion de paillage augmentait à intervalle de 2 t/ha de 0 à 6 t/ha. Les proportions d'enrichissement varient de 0.9 à 2.3 pour la matière organique, de 0.9 à 1.8 pour N, de 1.5 à 1.3 pour P et de 1.5 à 2.9 pour K. Le coût en cedis par hectare de NPK enlevés était 14,416, 8,908, 5,712, 4,692 et 2,584 respectivement pour T0, T1, T2, T3 et T4. Les résultats pour les deux experiences montraient que malgré le faint que les pertes de sol soient petites, la concentration de substances nutritives dans les sédiments érodés pourait être élevé.

Ghana Jnl agric. Sci. Vol.33(1) 2000: 33-42



http://dx.doi.org/10.4314/gjas.v33i1.1882
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