Published September 4, 2019 | Version v1
Publication Open

Should fertilizer recommendations be adapted to parkland agroforestry systems? Case studies from Ethiopia and Rwanda

Creators

  • 1. International Maize and Wheat Improvement Center
  • 2. Wageningen University & Research

Description

Abstract Aims This study aimed to disentangle tree-crop-fertilizer interactions in agroforestry systems, which has been suggested as an entry point for sustainable intensification of smallholder farming systems in sub-Saharan Africa (SSA). Although tree-crop systems generate multiple economic and ecological benefits, tree-crop competition commonly occurs. We hypothesized that mineral fertilizers affect facilitative and competitive interactions differently in tree-crop systems. Methods Tree-crop-fertilizer interactions were explored for wheat growing under Faidherbia albida, and maize growing under Acacia tortilis and Grevillea robusta through omission trials of nitrogen (N) and phosphorus (P) in open fields and fields under tree canopy, using a split plot design. The experiments were conducted in Ethiopia and Rwanda, replicated four times, and over two seasons. Results Our results demonstrated that the presence of F. albida significantly improved N and P use efficiencies, leading to significantly higher ( P < 0.001 ) grain yields in wheat. This tree species contributed around 64 kg ha −1 yr. −1 of mineral N. The P use efficiency of wheat under F. albida was double that of open field wheat. By contrast, G. robusta and A. tortilis trees lowered nutrient use efficiencies in maize, leading to significantly less maize grain yields compared with open fields receiving the same fertilization. Probabilities of critically low crop yields and crop failure were significantly greater for maize growing under the canopy of these species. Conclusions Our results showed that recommended fertilizer rates led to facilitative interaction only with F. albida, highlighting that fertilizer recommendations need to be adapted to agroforestry systems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى فصل التفاعلات بين الأشجار والمحاصيل والأسمدة في أنظمة الحراجة الزراعية، والتي تم اقتراحها كنقطة دخول للتكثيف المستدام لأنظمة الزراعة لأصحاب الحيازات الصغيرة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. على الرغم من أن أنظمة المحاصيل الشجرية تولد فوائد اقتصادية وبيئية متعددة، إلا أن التنافس على المحاصيل الشجرية يحدث عادة. افترضنا أن الأسمدة المعدنية تؤثر على التفاعلات التيسيرية والتنافسية بشكل مختلف في أنظمة المحاصيل الشجرية. تم استكشاف تفاعلات سماد المحاصيل الشجرية للقمح الذي ينمو تحت فيدربيا البيضاء، والذرة التي تنمو تحت أكاسيا تورتليس وغريفيليا روبوستا من خلال تجارب حذف النيتروجين (N) والفوسفور (P) في الحقول المفتوحة والحقول تحت مظلة الأشجار، باستخدام تصميم قطعة أرض مقسمة. أجريت التجارب في إثيوبيا ورواندا، وتكررت أربع مرات، وعلى مدى موسمين. النتائج أظهرت نتائجنا أن وجود F. Albida يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام N و P، مما يؤدي إلى غلة حبوب أعلى بكثير ( P < 0.001 ) في القمح. ساهم هذا النوع من الأشجار بحوالي 64 كجم هكتار -1 سنة -1 من المعدن N. كانت كفاءة استخدام P للقمح تحت F. albida ضعف كفاءة استخدام القمح في الحقول المفتوحة. وعلى النقيض من ذلك، خفضت أشجار جي روبوستا وأيه تورتيليس كفاءة استخدام المغذيات في الذرة، مما أدى إلى انخفاض كبير في غلة حبوب الذرة مقارنة بالحقول المفتوحة التي تتلقى نفس الإخصاب. كانت احتمالات انخفاض غلة المحاصيل بشكل خطير وفشل المحاصيل أكبر بكثير بالنسبة لزراعة الذرة تحت مظلة هذه الأنواع. الاستنتاجات أظهرت نتائجنا أن معدلات الأسمدة الموصى بها أدت إلى تفاعل تيسيري فقط مع F. Albida، مما يسلط الضوء على أن توصيات الأسمدة تحتاج إلى تكييفها مع أنظمة الحراجة الزراعية.

Translated Description (French)

Résumé Objectifs Cette étude visait à démêler les interactions entre les cultures arboricoles et les engrais dans les systèmes agroforestiers, ce qui a été suggéré comme point d'entrée pour l'intensification durable des systèmes de petites exploitations agricoles en Afrique subsaharienne (Ass). Bien que les systèmes de cultures arboricoles génèrent de multiples avantages économiques et écologiques, la concurrence entre les cultures arboricoles se produit généralement. Nous avons émis l'hypothèse que les engrais minéraux affectent différemment les interactions facilitatrices et compétitives dans les systèmes de cultures arboricoles. Méthodes Les interactions entre les cultures arborées et les engrais ont été explorées pour le blé cultivé sous Faidherbia albida et le maïs cultivé sous Acacia tortilis et Grevillea robusta par des essais d'omission d'azote (N) et de phosphore (P) dans les champs ouverts et les champs sous la canopée, en utilisant une conception de parcelle divisée. Les expériences ont été menées en Éthiopie et au Rwanda, répliquées quatre fois et sur deux saisons. Résultats Nos résultats ont démontré que la présence de F. albida améliorait significativement l'efficacité de l'utilisation de l'azote et du phosphore, conduisant à des rendements céréaliers significativement plus élevés ( P < 0,001 ) chez le blé. Cette espèce d'arbre a contribué à environ 64 kg ha −1 an −1 de minéral N. L'efficacité d'utilisation du P du blé sous F. albida était le double de celle du blé de plein champ. En revanche, les arbres G. robusta et A. tortilis ont réduit l'efficacité de l'utilisation des nutriments dans le maïs, ce qui a entraîné une diminution significative des rendements en grains de maïs par rapport aux champs ouverts recevant la même fertilisation. Les probabilités de rendements extrêmement faibles et de mauvaises récoltes étaient significativement plus élevées pour le maïs cultivé sous la canopée de ces espèces. Conclusions Nos résultats ont montré que les taux d'engrais recommandés ne conduisaient qu'à une interaction facilitatrice avec F. albida, soulignant que les recommandations en matière d'engrais devaient être adaptées aux systèmes agroforestiers.

Translated Description (Spanish)

Resumen Objetivos Este estudio tuvo como objetivo desentrañar las interacciones entre los cultivos de árboles y los fertilizantes en los sistemas agroforestales, lo que se ha sugerido como un punto de entrada para la intensificación sostenible de los sistemas agrícolas de pequeños agricultores en el África subsahariana (SSA). Aunque los sistemas de cultivos arbóreos generan múltiples beneficios económicos y ecológicos, la competencia de cultivos arbóreos ocurre comúnmente. Planteamos la hipótesis de que los fertilizantes minerales afectan las interacciones facilitadoras y competitivas de manera diferente en los sistemas de cultivo de árboles. Métodos Se exploraron las interacciones árbol-cultivo-fertilizante para el cultivo de trigo bajo Faidherbia albida y el cultivo de maíz bajo Acacia tortilis y Grevillea robusta a través de ensayos de omisión de nitrógeno (N) y fósforo (P) en campos abiertos y campos bajo el dosel de los árboles, utilizando un diseño de parcela dividida. Los experimentos se llevaron a cabo en Etiopía y Ruanda, se replicaron cuatro veces y durante dos temporadas. Resultados Nuestros resultados demostraron que la presencia de F. albida mejoró significativamente las eficiencias de uso de N y P, lo que condujo a rendimientos de grano significativamente mayores ( P < 0.001 ) en el trigo. Esta especie arbórea aportó alrededor de 64 kg ha −1 año −1 de mineral N. La eficiencia de uso de P del trigo bajo F. albida fue el doble que la del trigo de campo abierto. Por el contrario, los árboles G. robusta y A. tortilis redujeron las eficiencias de uso de nutrientes en el maíz, lo que condujo a rendimientos de grano de maíz significativamente menores en comparación con los campos abiertos que recibieron la misma fertilización. Las probabilidades de rendimientos de cultivos críticamente bajos y pérdida de cultivos fueron significativamente mayores para el maíz que crece bajo el dosel de estas especies. Conclusiones Nuestros resultados mostraron que las tasas de fertilizantes recomendadas condujeron a una interacción facilitadora solo con F. albida, destacando que las recomendaciones de fertilizantes deben adaptarse a los sistemas agroforestales.

Files

s11104-019-04271-y.pdf.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6a975f5a4f31898b3a3eb9a21fb775a7
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هل يجب تكييف توصيات الأسمدة مع أنظمة الحراجة الزراعية في الحدائق ؟ دراسات حالة من إثيوبيا ورواندا
Translated title (French)
Les recommandations en matière d'engrais devraient-elles être adaptées aux systèmes agroforestiers des parcs ? Études de cas de l'Éthiopie et du Rwanda
Translated title (Spanish)
¿Deberían adaptarse las recomendaciones de fertilizantes a los sistemas agroforestales de las zonas verdes? Estudios de caso de Etiopía y Ruanda

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2971872075
DOI
10.1007/s11104-019-04271-y

Is supplement to
https://openalex.org/W3210891356 (Other)
https://openalex.org/W3172048537 (Other)
https://openalex.org/W3041884668 (Other)
https://openalex.org/W2160359898 (Other)
https://openalex.org/W2160325357 (Other)
https://openalex.org/W2156604360 (Other)
https://openalex.org/W2034981327 (Other)
https://openalex.org/W1986953656 (Other)
https://openalex.org/W1986089449 (Other)
https://openalex.org/W1976145516 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1490388999
  • https://openalex.org/W1601930706
  • https://openalex.org/W173774944
  • https://openalex.org/W1967797667
  • https://openalex.org/W1968943761
  • https://openalex.org/W1970790856
  • https://openalex.org/W1975580072
  • https://openalex.org/W1975854670
  • https://openalex.org/W1992051154
  • https://openalex.org/W1999643393
  • https://openalex.org/W2000933665
  • https://openalex.org/W2004631727
  • https://openalex.org/W2019615274
  • https://openalex.org/W2020651294
  • https://openalex.org/W2022723576
  • https://openalex.org/W2022974616
  • https://openalex.org/W2024515055
  • https://openalex.org/W2027123411
  • https://openalex.org/W2027165926
  • https://openalex.org/W2030443990
  • https://openalex.org/W2039846871
  • https://openalex.org/W2049336084
  • https://openalex.org/W2054057656
  • https://openalex.org/W2057709921
  • https://openalex.org/W2058471952
  • https://openalex.org/W2059209854
  • https://openalex.org/W2070765882
  • https://openalex.org/W2084253034
  • https://openalex.org/W2089279996
  • https://openalex.org/W2097191318
  • https://openalex.org/W2098858633
  • https://openalex.org/W2113747458
  • https://openalex.org/W2124051144
  • https://openalex.org/W2124673462
  • https://openalex.org/W2136523157
  • https://openalex.org/W2142342438
  • https://openalex.org/W2154487760
  • https://openalex.org/W2156422861
  • https://openalex.org/W2157302573
  • https://openalex.org/W2163120086
  • https://openalex.org/W2165259249
  • https://openalex.org/W2168785935
  • https://openalex.org/W2169997839
  • https://openalex.org/W2170205433
  • https://openalex.org/W2253622127
  • https://openalex.org/W2465070813
  • https://openalex.org/W2563945315
  • https://openalex.org/W2744770262
  • https://openalex.org/W2765645005
  • https://openalex.org/W2795889435
  • https://openalex.org/W2802024994
  • https://openalex.org/W2886646605
  • https://openalex.org/W37656720
  • https://openalex.org/W4230192781
  • https://openalex.org/W4242462441
  • https://openalex.org/W4242487127
  • https://openalex.org/W51606790