Published February 3, 2020 | Version v1
Publication Open

Water spreading weirs altering flood, nutrient distribution and crop productivity in upstream–downstream settings in dry lowlands of Afar, Ethiopia

Creators

  • 1. Woldia University
  • 2. Wollo University
  • 3. Government of Ethiopia

Description

Abstract Afar in Ethiopia is a drought prone area characterized by low rainfall, high temperature and suffering from flash flood emerging from adjacent mountains. We introduced a flood barrier, water spreading weirs (WSWs) in 2015 to convert floods to a productive use and assessed its effect in 2016 and 2017. WSWs resulted in deposition of sediments where sand deposition was higher in the upside of upstream weir whereas silt and clay deposition was prominent at the central location between the two weirs. There was a moisture gradient across farming fields with volumetric water content (VWC) at 20 cm depth varying between 10 and 22% depending on the relative position/distance of fields from the WSWs, consequently, effecting significant difference in yield between fields. There was a positive relationship between VWC made available by WSWs at planting and the yield ( P < 0.001, r = 0.76) and biomass productivity ( P < 0.005, r = 0.46). WSWs created differing farming zone following soil moisture regime, affecting grain and biomass yield. In good potential zones with high moisture content, the WSW-based farming enabled to produce up to 5 and 15 t ha −1 yr −1 of maize grain and biomass, respectively, while in low potential zones there was a complete crop grain failure. The system enabled pastoralists to produce huge amount of biomass and grain during Belg (short) and Meher (long) growing seasons that was stored and utilized during succeeding dry periods. Furthermore, the practice ensured a visible recovery of degraded rangelands. This was evident from the filling up of the riverbed as well as the two WSW wings with 1 m high and about 450 m length each with fertile sediment from Belg and Meher seasons of 2016 and 2017. Hence, future studies should analyze the sustainability and the potential of flood-based development at large scale.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة عفار في إثيوبيا هي منطقة معرضة للجفاف تتميز بانخفاض هطول الأمطار وارتفاع درجة الحرارة والمعاناة من الفيضانات المفاجئة الخارجة من الجبال المجاورة. قدمنا حاجزًا للفيضانات، وسدود نشر المياه (WSWs) في عام 2015 لتحويل الفيضانات إلى استخدام منتج وقمنا بتقييم تأثيره في عامي 2016 و 2017. نتج عن WSWs ترسب الرواسب حيث كان ترسب الرمال أعلى في الجانب العلوي من السد العلوي في حين كان ترسب الطمي والطين بارزًا في الموقع المركزي بين السدود. كان هناك تدرج رطوبة عبر الحقول الزراعية بمحتوى مائي حجمي (VWC) على عمق 20 سم يتراوح بين 10 و 22 ٪ اعتمادًا على الموقع/المسافة النسبية للحقول من WSWs، وبالتالي، مما يؤثر على اختلاف كبير في الغلة بين الحقول. كانت هناك علاقة إيجابية بين VWC التي أتاحتها WSWs في الزراعة والغلة ( P < 0.001، r = 0.76) وإنتاجية الكتلة الحيوية ( P < 0.005، r = 0.46). أنشأت WSWs منطقة زراعية مختلفة وفقًا لنظام رطوبة التربة، مما يؤثر على غلة الحبوب والكتلة الحيوية. في المناطق ذات الإمكانات الجيدة ذات المحتوى العالي من الرطوبة، مكنت الزراعة القائمة على WSW من إنتاج ما يصل إلى 5 و 15 طن هكتار -1 سنة من حبوب الذرة والكتلة الحيوية، على التوالي، بينما في المناطق ذات الإمكانات المنخفضة كان هناك فشل كامل في محصول الحبوب. مكن النظام الرعاة من إنتاج كمية هائلة من الكتلة الحيوية والحبوب خلال مواسم النمو البلجيكية (القصيرة) والمهرية (الطويلة) التي تم تخزينها واستخدامها خلال فترات الجفاف اللاحقة. علاوة على ذلك، ضمنت هذه الممارسة انتعاشًا واضحًا للمراعي المتدهورة. كان هذا واضحًا من ملء مجرى النهر بالإضافة إلى جناحي WSW بارتفاع 1 متر وطول حوالي 450 مترًا مع رواسب خصبة من مواسم بلج وماهر لعامي 2016 و 2017. وبالتالي، يجب أن تحلل الدراسات المستقبلية استدامة وإمكانات التنمية القائمة على الفيضانات على نطاق واسع.

Translated Description (French)

Résumé En Éthiopie, Afar est une zone sujette à la sécheresse caractérisée par de faibles précipitations, des températures élevées et des inondations soudaines émergeant des montagnes adjacentes. Nous avons introduit une barrière contre les inondations, des déversoirs d'épandage d'eau (WSW) en 2015 pour convertir les inondations en une utilisation productive et avons évalué son effet en 2016 et 2017. Les WSW ont entraîné le dépôt de sédiments où le dépôt de sable était plus élevé à la partie supérieure du déversoir en amont, tandis que le dépôt de limon et d'argile était important à l'emplacement central entre les deux déversoirs. Il y avait un gradient d'humidité entre les champs agricoles avec une teneur en eau volumétrique (VWC) à 20 cm de profondeur variant entre 10 et 22% en fonction de la position/distance relative des champs par rapport aux WSW, ce qui a entraîné une différence significative de rendement entre les champs. Il y avait une relation positive entre le VWC mis à disposition par les WSW lors de la plantation et le rendement ( P < 0,001, r = 0,76) et la productivité de la biomasse ( P < 0,005, r = 0,46). Les WSW ont créé des zones agricoles différentes en fonction du régime d'humidité du sol, affectant le rendement en céréales et en biomasse. Dans les bonnes zones potentielles à forte teneur en humidité, l'agriculture basée sur le WSW a permis de produire jusqu'à 5 et 15 t ha −1 an −1 de grains de maïs et de biomasse, respectivement, tandis que dans les zones à faible potentiel, il y a eu une défaillance complète des grains de culture. Le système a permis aux éleveurs de produire une énorme quantité de biomasse et de céréales pendant les saisons de croissance Belg (courte) et Meher (longue) qui ont été stockées et utilisées pendant les périodes sèches suivantes. De plus, la pratique assurait une récupération visible des parcours dégradés. Cela était évident à partir du remplissage du lit de la rivière ainsi que des deux ailes WSW de 1 m de haut et d'environ 450 m de long chacune avec des sédiments fertiles des saisons Belg et Meher de 2016 et 2017. Par conséquent, les études futures devraient analyser la durabilité et le potentiel du développement basé sur les inondations à grande échelle.

Translated Description (Spanish)

Abstract Afar en Etiopía es una zona propensa a la sequía caracterizada por bajas precipitaciones, altas temperaturas y el sufrimiento de inundaciones repentinas que emergen de las montañas adyacentes. Introdujimos una barrera contra inundaciones, presas de dispersión de agua (WSW) en 2015 para convertir las inundaciones en un uso productivo y evaluamos su efecto en 2016 y 2017. Los WSW dieron como resultado la deposición de sedimentos donde la deposición de arena fue mayor en la parte superior del vertedero aguas arriba, mientras que la deposición de limo y arcilla fue prominente en la ubicación central entre los dos vertederos. Hubo un gradiente de humedad en los campos de cultivo con un contenido volumétrico de agua (VWC) a una profundidad de 20 cm que varía entre el 10 y el 22% dependiendo de la posición/distancia relativa de los campos desde los WSW, lo que provocó una diferencia significativa en el rendimiento entre los campos. Hubo una relación positiva entre la VWC puesta a disposición por los WSW en el momento de la siembra y el rendimiento ( P < 0,001, r = 0,76) y la productividad de la biomasa ( P < 0,005, r = 0,46). Los WSW crearon diferentes zonas de cultivo siguiendo el régimen de humedad del suelo, lo que afectó el rendimiento de granos y biomasa. En zonas de buen potencial con alto contenido de humedad, la agricultura basada en WSW permitió producir hasta 5 y 15 t ha −1 año −1 de grano de maíz y biomasa, respectivamente, mientras que en zonas de bajo potencial hubo una falla completa del grano del cultivo. El sistema permitió a los pastores producir una gran cantidad de biomasa y grano durante las temporadas de cultivo belgas (cortas) y meher (largas) que se almacenaban y utilizaban durante los períodos secos posteriores. Además, la práctica garantizó una recuperación visible de los pastizales degradados. Esto fue evidente a partir del llenado del lecho del río, así como de las dos alas WSW con 1 m de altura y aproximadamente 450 m de longitud, cada una con sedimentos fértiles de las temporadas Belg y Meher de 2016 y 2017. Por lo tanto, los estudios futuros deberían analizar la sostenibilidad y el potencial del desarrollo basado en inundaciones a gran escala.

Files

div-class-title-water-spreading-weirs-altering-flood-nutrient-distribution-and-crop-productivity-in-upstream-downstream-settings-in-dry-lowlands-of-afar-ethiopia-div.pdf.pdf

Files (784.5 kB)

⚠️ 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
md5:9292ab4e4a505aa70d5f67ed2a273a52
784.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
السدود المنتشرة للمياه التي تغير الفيضانات وتوزيع المغذيات وإنتاجية المحاصيل في مناطق المنبع والمصب في الأراضي المنخفضة الجافة في عفار، إثيوبيا
Translated title (French)
Les déversoirs d'épandage d'eau modifient les inondations, la distribution des nutriments et la productivité des cultures en amont et en aval dans les basses terres sèches d'Afar, en Éthiopie
Translated title (Spanish)
Los vertederos de dispersión de agua alteran las inundaciones, la distribución de nutrientes y la productividad de los cultivos en entornos aguas arriba y aguas abajo en las tierras bajas secas de Afar, Etiopía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3004662246
DOI
10.1017/s1742170519000474

Is supplement to
https://openalex.org/W4286560687 (Other)
https://openalex.org/W4243891849 (Other)
https://openalex.org/W3171885224 (Other)
https://openalex.org/W3044343163 (Other)
https://openalex.org/W3040763774 (Other)
https://openalex.org/W2906253252 (Other)
https://openalex.org/W2807657982 (Other)
https://openalex.org/W2181997527 (Other)
https://openalex.org/W2148193050 (Other)
https://openalex.org/W1600342234 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1273081259
  • https://openalex.org/W1478140101
  • https://openalex.org/W1739612068
  • https://openalex.org/W1884501141
  • https://openalex.org/W1912354202
  • https://openalex.org/W1971073019
  • https://openalex.org/W1979540181
  • https://openalex.org/W2002709469
  • https://openalex.org/W2019691382
  • https://openalex.org/W2031500743
  • https://openalex.org/W2041878573
  • https://openalex.org/W2043399593
  • https://openalex.org/W2060357579
  • https://openalex.org/W2064019196
  • https://openalex.org/W2077389768
  • https://openalex.org/W2091160252
  • https://openalex.org/W2109337912
  • https://openalex.org/W2117197129
  • https://openalex.org/W2120149285
  • https://openalex.org/W2126895555
  • https://openalex.org/W2129079640
  • https://openalex.org/W2130850098
  • https://openalex.org/W2132230052
  • https://openalex.org/W2137481600
  • https://openalex.org/W2159305500
  • https://openalex.org/W2189932456
  • https://openalex.org/W2203959502
  • https://openalex.org/W2300089190
  • https://openalex.org/W2337878640
  • https://openalex.org/W2543837056
  • https://openalex.org/W2553829081
  • https://openalex.org/W2581227170
  • https://openalex.org/W2603988134
  • https://openalex.org/W2743575882
  • https://openalex.org/W2754504902
  • https://openalex.org/W2811193380
  • https://openalex.org/W2889005410
  • https://openalex.org/W2972223096
  • https://openalex.org/W3007627257
  • https://openalex.org/W4300667014
  • https://openalex.org/W990554878