不同培肥措施对新垦耕地红壤肥力和作物产量的影响

在浙江省余杭区瓶窑镇选择2012～2013年开垦建成的红壤农田,设置对照、冬绿肥+秸秆还田、商品有机肥+冬绿肥+秸秆还田和食用菌废渣+冬绿肥+秸秆还田等4种培肥处理,在玉米-番薯旱粮种植模式下,连续进行3年定位试验,探讨了不同培肥措施对新垦耕地红壤肥力和作物产量的影响。田间试验结果表明,对新垦耕地红壤综合培肥效果最好的为冬绿肥+秸秆还田+商品有机肥处理,其土壤有机质、有效磷、全氮及速效钾含量分别比对照增加90.7%、71.1%、71.0%和28.6%,旱粮产量增加22.6%;其次为冬绿肥+秸秆还田+食用菌废渣处理,其土壤容重比对照处理下降了6.7%,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别比对照增加88.4%、40.3%、39.1%和18.3%,旱粮产量增加21.6%;单纯采用种植冬绿肥和秸秆还田措施对新垦耕地红壤培肥的效果不明显。试验结果也表明,在不施石灰的情况下,以施用有机物质为主的培肥措施可能会导致土壤酸化。据此认为,由于新垦红壤基础地力较差,应采用多种途径增加有机肥料的投入,如在种植冬绿肥和秸秆还田的基础上适当施用养分含量较高的有机肥料可获得更好的作物增产、地力提升效果。     

有机无机肥料对土壤肥力和作物产量的影响研究初报

研究有机无机肥料对土壤肥力及作物产量的影响。５年的定位监测结果表明，施无机Ｎ、Ｐ、Ｋ结合冬蔬菜残茎叶还田，不但能增加作物产量和提高经济效益，而且还能培肥土壤，而无机肥料加猪粪或冬绿肥还田的增产效果及土壤培肥效果与全无机肥相近，稻秆还田是增加土壤有机质的一项比较明显的有效措施，这一结论得到了再次验证，施用有机肥料可以增加土壤有效态微量元素的含量。     

长期施肥对红壤不同形态碳的影响

长期定位施肥对红壤不同形态有效碳的影响试验研究结果表明,与对照相比,长期施肥后红壤不同形态有效碳均有不同程度提高,且全C、矿化碳的变化为厩肥>绿肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,易氧化碳、C库管理指数(CPMI)、C素有效率的变化为绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照,微生物生物量C变化为绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,绿肥和稻草秸秆肥可有效改善土壤肥力及理化性状。C库管理指数与土壤养分因子量相关或极相关关系,反映了农业生产措施对土壤C库的影响,可运用其评估土壤C库的变化。     

绿肥、麦秸还田培养地力的研究——Ⅰ.对土壤有机质和团聚体性状的影响

在小麦、玉米复种轮作制中,合理施肥是决定作物产量和提高土壤肥力的重要因素之一.有关翻压绿肥、秸秆还田的方法及增产效果已有很多报道,但对豆科绿肥、禾本科秸秆配合施用,改善土壤结构性状,恢复与保持腐殖质含量水平的研究较少.因此,研究绿肥、麦秸还田的增产作用和培肥效果,具有重要意义.     

不同培肥方式对冬闲田培肥效果的研究

研究了不同培肥方式对冬闲田培肥后种植水稻和绿肥产量的影响,结果表明:稻草全量覆盖还田 免耕种植绿肥 绿肥翻压还田 种植中稻的处理效果最佳,稻草全量覆盖还田 免耕种植绿肥 绿肥直接还田 免耕种植中稻处理次之;各处理间效果差异显著。     

秸秆腐熟还田对中低产田土壤及玉米生长发育的影响

以玉米品种先玉335为指示品种,以基础田(不施肥)为对照,采用秸秆直接还田、秸秆腐熟还田、农家肥、短期绿肥、当地常规施肥处理等措施,研究不同培肥措施对土壤养分、含水量、耕作层温度、玉米生长发育及产量的影响。结果表明,以施腐熟秸秆15 000 kg/hm2+不施肥的处理效果最好,玉米折合产量最高,为 13 006.7 kg/hm2,较对照基础田(不施肥)增产43.88%;纯收益增量最高,为7 342元/hm2,纯收益增长率为79.05%。施农家肥15 000 kg/hm2的处理和施腐熟秸秆7 500 kg/hm2+农家肥7 500 kg/hm2 的处理玉米折合产量较高,分别较基础田增产41.00%、40.78%,纯收益增长率分别为76.75%、72.86%。秸秆腐熟还田可以显著提高土壤有机质、氮、磷、钾含量及土壤含水量,对土壤耕作层温度也有显著的提升作用。农家肥和秸秆还田可以促进后茬玉米的生长发育, 促使玉米提前达到旺盛生长期。在玉米整个生育阶段,秸秆腐熟还田处理能显著提高玉米出苗率和单株叶面积、棒三叶叶面积的增加速率,优化玉米干物质的积累与分配特性, 提高玉米叶、茎、鞘对籽粒的贡献率,增加玉米籽粒产量。建议在农业生产上加大秸秆腐熟还田的推广力度。     

长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库及碳库管理指数的影响

主要分析了长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库(微生物量碳,易氧化碳,矿化碳)及碳库管理指数(CPMI)的影响.结果表明:长期施用有机肥对土壤有效碳库和碳素有效率有很大影响,绿肥,稻草秸秆肥和厩肥处理的土壤有机碳,微生物量碳、易氧化碳、矿化碳的数量、碳素有效率明显高于对照处理的土壤。施肥对全碳、矿化碳的影响为:厩肥>绿肥>秸秆稻草肥>本田还田>对照,对微生物量碳的影响为:绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,对活性碳(CA)、CPMI,碳素有效率A、B、C的影响为:绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照。在提高CA、CPMI方面,绿肥和稻草秸秆肥优于厩肥。相关分析表明:土壤有效碳库和碳素有效率与土壤化学性质相关或极相关,CPMI与土壤养分因子相关或极相关,反映了农业生产措施对土壤碳库的影响,可以运用CPMI来评估土壤碳库的变化。     

麦稻秸秆全量整草免耕还田方法和效果

提出了一套简单易行的麦稻秸秆全量整草免耕还田方法。连续两年的试验结果表明：晚稻草覆盖大麦田还田，对大麦的增产效果极显著，全量还田处理的增产效果显著大于半量还田，而麦秆田沟埋草还田对晚稻产量的影响较小；麦稻秸秆还田培肥土壤效果显著，连续两年还田后，土壤速效P、速效K含量大幅度提高，有机质、全N、碱解N含量也有较大幅度的提高。     

秸秆还田和腐熟有机肥对水稻土培肥效果对比分析

为探讨秸秆还田对土壤肥力的影响,该文以18年的定位试验为基础,通过对直接施用秸秆、有机肥以及化肥、有机肥配施等6个处理小区的土壤进行采样,分析了秸秆还田同有机肥培肥方式对土壤理化性质、养分状况与作物产量等方面的影响,着重探讨了秸秆直接还田同传统的施用腐熟有机肥对土壤的培肥效果差异.结果表明直接施用作物秸秆同施用腐熟有机肥对土壤的培肥效果基本相同,均对土壤理化性质有很大的改善,同时可提高作物的产量,因此秸秆直接还田基本可以代替施用腐熟有机肥培肥土壤.     

秸秆和绿肥还田对烤烟光合生理指标及经济性状的影响

为探索湘西州烟区植烟土壤改良方法,采用田间试验的方法,以箭舌豌豆为绿肥,设置箭舌豌豆还田、玉米秸秆+腐熟剂还田、玉米秸秆+腐熟剂+箭舌豌豆还田等方式,研究了不同还田方式对烤烟农艺性状、光合生理特性和经济性状的影响。结果表明,与玉米秸秆还田或绿肥还田相比,箭舌豌豆和玉米秸秆配合还田能改善烤烟生长中后期的农艺性状,增大烤烟后期光合有效辐射(PAR)及叶面积指数(LAI),增加烤烟叶绿素含量,提高烟叶气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),增强烟叶净光合速率(Pn),提高烤烟上等烟比例6.37%~17.65%,增加烤烟产量0.33%~15.47%,提高烤烟产值0.09%~12.75%。本研究结果为以玉米秸秆与绿肥结合的生态改良植烟土壤方法的推广奠定了理论基础。     

不同水肥管理对苕子－玉米轮作农田土壤水稳性团聚体和持水能力的影响

  目的  为了探讨苕子-玉米轮作模式下不同水肥管理对苕子养分累积量及玉米季土壤含水量、水分特征曲线、水稳性团聚体组成、有机质、玉米籽粒产量的影响。  方法  于2017年在云南省农业科学院嵩明县试验基地布置苕子-玉米轮作大田试验。将玉米季部分肥料前移至绿肥季、在绿肥季设置灌溉处理作为调控措施,设10个处理。于苕子盛花期采样测定苕子养分累积量,于玉米生长时期实时监测土壤温度和含水量,于玉米收获期采样测定各处理的玉米产量、土壤有机质、水分特征曲线和团聚体组分等指标。  结果  绿肥季施氮磷肥和灌溉处理玉米籽粒产量最高。整个玉米季,冬闲处理土壤含水量总体最低,绿肥季施氮磷肥处理土壤含水量总体较高。冬闲处理土壤饱和含水量最低,各种绿肥季施肥处理土壤饱和含水量和田间持水量较对照处理均有提高。绿肥季灌溉和施肥措施不同程度的增加了土壤 > 2 mm团聚体含量,减少了0.25 ~ 2 mm和 < 0.053 mm团聚体含量。绿肥季不施肥,进行灌溉处理的 > 0.25 mm水稳性团聚体含量（WSAC_0.25）、几何平均直径（GMD）和团聚体系数（K_CTP）较对照处理分别降低了9.10%、17.52%和33.25%,其中WSAC_0.25降幅显著。  结论  玉米季肥料前移至绿肥季不仅不影响玉米籽粒产量,绿肥季进行施肥灌溉还可有效增加后茬玉米籽粒产量。种植绿肥可以提升土壤持水能力,绿肥季施肥或灌溉处理可在土壤低吸力范围内进一步优化土壤持水性能。绿肥季施肥处理可通过较大幅度增加土壤中 > 2 mm团聚体含量来提高水稳性团聚体的稳定性,而绿肥季不施肥,进行灌溉处理则是通过更大幅度减少0.25 ~ 2 mm团聚体含量来降低水稳性团聚体的稳定性。     

有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响

为探讨黄淮海地区冬小麦水肥高效利用的合理施肥方式,于2013—2015年冬小麦生长季进行田间试验,以石麦15(SM15)为试验材料,以长期定位试验的大型水肥渗漏研究设施为平台,设计单施尿素(U)、单施有机肥(M)、尿素和有机肥(腐熟的牛粪)1∶1配施(U+M)3个施肥处理,以不施氮肥(CK)为对照,研究了有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响。结果表明:U+M处理下冬小麦总耗水量最高,达548.46~556.72 mm,各生育阶段中,开花至成熟期的耗水量最高,该阶段耗水模系数达33.55%~42.38%,有利于满足小麦灌浆期对水分的需求;U+M处理能够增强土壤的持水能力,增加冬小麦对土壤贮水特别是深层贮水的消耗,降低了淋洗损失,整个生育期内U+M处理的水分淋洗体积最低,比CK、U和M处理分别降低66.79%,52.45%和37.61%,土壤贮水向灌浆阶段分配较多,增加了土壤贮水对籽粒产量的贡献率。U+M处理在两个生长季均获得最高干物质积累量,较U和M处理分别提高11.93%和23.33%,并且其籽粒干物质积累量和籽粒在植株干物质中的分配比例均显著高于其他处理。籽粒产量以U+M处理最高,U+M、U和M处理的籽粒产量分别较CK处理增产65.96%,49.44%和46.59%,U+M处理的产量水分利用效率和干物质水分利用效率均显著高于其他施肥处理。综上所述,在本试验条件下,化肥和有机肥(牛粪)1∶1配施能显著提高冬小麦籽粒产量和干物质积累量,改善冬小麦耗水特性,增加作物耗水量,且显著降低水分淋洗损失,增加灌浆阶段的水分供应,提高冬小麦的水分利用效率,是黄淮海地区小麦/玉米轮作体系下较为合理的施肥方式。     

不同水肥处理对苕子和后茬玉米生长及土壤肥力的影响

在田间试验条件下,研究不同水肥处理对光叶紫花苕子(简称苕子)生长,及其翻压后对后茬玉米产量和土壤肥力的影响。结果表明,灌溉和施肥均显著促进苕子生长。在绿肥季,不论施肥与否,灌溉处理均可显著提高苕子的生物量、根系活力和N、P养分累积,NPW(绿肥季施氮磷肥和灌溉)和CKW处理(绿肥季不施肥,只进行灌溉处理)的苕子生物量、根系活力和N、P养分累积分别比相应的未灌溉处理提高34.58%和56.10%,26.49%和37.92%,43.47%和146.89%,103.84%和113.94%。苕子翻压的养分还田量为125.32～274.49kg/hm2,约占玉米季化肥总养分的26.95%～59.03%。与冬闲处理(CF)相比,不同施肥和灌溉处理的绿肥翻压均促进玉米产量和养分累积,以及土壤养分含量的提高,其中以NPW处理的提升效果最明显。周年等养分条件下,玉米季15.56%氮或50.00%磷肥料前移至绿肥季,可明显促进绿肥养分还田量的增加,后茬玉米产量(增幅为8.39%～31.19%)和养分累积量(增幅为7.31%～29.20%)也有不同程度的增加。综上,在适量灌溉和施肥条件下,苕子生物量明显增加,进而促进后茬玉米产量和养分累积量增加。研究结果可为我国绿肥农田应用及化肥减施提供数据支撑和实践依据。     

半干旱区长期施肥对作物产量和土壤肥力的影响

本文通过１５年的定位试验,研究了等氮等磷条件下不同肥料种类对作物产量及土壤养分供应能力的影响。结果表明:１、施用化肥与施用各种有机肥处理间产量差异不显著,但以施用化肥处理产量最高,全年产量为６５０８.５ｋｇ／ｈｍ2;２、各施肥处理均不同程度地促进了土壤全量养分和速效养分的增加;３、高碳类有机肥对土壤有机无机复合状况及腐殖质结合形态有较好的效果;４、对土壤酶活性影响较大,尤其是提高了土壤中蔗糖酶和脲酶的活性,绿肥表现最佳;５、对土壤水分类型及孔隙组成也有一定的影响,提高了土壤水分含量,改善了土壤物理性状;６、增加了土壤团聚体的含量,促进了微团聚体的形成,提高了团聚度和团聚水平     

Influence of organic matter and inorganic fertilizer on the growth and nitrogen accumulation of corn plants

Effects of different nitrogen (N) sources on the growth and N accumulation of corn plants were studied on plots treated with a compost, a leguminous green manure, and a peat, respectively, associated with a chemical N fertilizer. The experiment included seven treatments with a no‐fertilization check and a conventional chemical fertilizer treatment. Whole corn plants were sampled, and total N was analyzed at 22, 33, 56, 77, and 120 days after seeding (DAS). The results showed that compost with an adequate amount of chemical N fertilizer could reach a high dry matter yield and a high N accumulation, even higher than those of the conventional chemical N fertilizer treatment. With green manure, a considerable amount of N was mineralized and utilized by the corn plants for growth and resulted in a good yield. Neither the peat nor the compost alone could supply enough N for the growth of corn plants. There were no significant effect of treatments on the distribution of dry matter yield and N accumulated in various organs. The crop growth rate of the corn plants of different treatments were significantly different at the vegetative growth stage, however, there were no significant difference during the grain filling period. The apparent N recovery of various treatments were between 0.22 to 0.51 kg N for each kg N applied.     

适量有机肥与氮肥配施方可提高河西绿洲土壤肥力及作物生产效益

【目的】 河西绿洲灌溉农业区是我国主要的商品粮生产及玉米制种基地,结合当地耕作制度进行土壤有效培肥是提高农业生产效益和可持续发展的基础。本研究以河西灌漠土长期定位试验为依托,探讨了长期施用一种或者多种有机肥以及有机无机肥配合对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响,为筛选出适于当地农业可持续发展的施肥模式提供理论依据。 【方法】 试验采用随机区组排列,除对照外,在施磷肥 (P₂O₅) 150 kg/hm2 的基础上,再设 12 个处理:单施用农家肥 120 t/hm2 (M);单施绿肥 45 t/hm2 (G);单施秸秆 10.5 t/hm2 (S);单施氮肥 375 kg/hm2 (N);农家肥 60 t/hm2 + 绿肥 22.5 t/hm2 (1/2MG);农家肥 60 t/hm2 + 秸秆 5.25 t/hm2 (1/2MS);农家肥 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2MN);绿肥 22.5 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2GN);秸秆 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2SN);农家肥 40 t/hm2 + 绿肥 15 t/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MGN);农家肥 40 t/hm2 + 秸秆 3495 kg/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MSN);农家肥 30 t/hm2 + 秸秆 2625 kg/hm2 + 绿肥 11.25 t/hm2 + 氮肥 94.5 kg/hm2 (1/4MGSN)。调查了耕层土壤有机质和速效养分含量变化以及几种主要土壤酶活力,采用主成分分析、聚类分析、经济效益分析综合比较了不同施肥方式对土壤质量与经济收益的影响。 【结果】 长期不施肥、单施氮肥(N)、氮肥配施绿肥或者秸秆均会造成土壤钾素匮缺,较 1988 年初测土土壤速效钾含量分别下降了 16.59%、39.37%、25.04%、23.31%;M、G、S 三种有机肥单施或与氮配施均能提高土壤碱解氮、土壤有效磷、土壤有效钾、土壤有机质(SOM)含量,不同施肥方式下,其含量大小总体表现为高量有机肥 > 减量有机肥 + 减量 N > N > CK;M、G、S、N 单施或 1/2MN、1/2GN、1/2SN 处理均能提高蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性,以 G、1/2GN 处理对提高土壤蔗糖酶、脲酶的活性的效果最显著,M、G、MN、GN 处理对提高碱性磷酸酶活性的效果最显著;主成分得分进行聚类分析,不同处理培肥土壤质量效果由高到低分成四类,分别为一类高量有机肥 M、G、1/2MG > 二种有机肥与氮肥减量配施 1/2MN、1/3MSN、1/3MGN、1/2GN、1/2MS、1/4MSGN > 三类氮肥、秸秆、秸秆与氮肥 N、1/2SN、S > 四类不施肥(CK);各施肥方式均能提高作物产量,与不施肥(CK)相比,增产幅度为 12.21%～235.4%,肥料贡献率在 10.89%～70.18% 之间,单施肥增产总趋势为 N > G > M > S,减量配施肥增产总趋势为 1/2GN > 1/2MN>1/2MS,施肥方式以有机肥配施 N 对产量贡献最大;经济效益分析表明施 N 或有机肥与 N 配施对于提高净收益作用较大。 【结论】 通过主成分分析与聚类分析、经济效益与产量综合比较,农家肥、绿肥和秸秆长期单施成本高,产量和经济效益低,维持土壤养分和产量需要的用量大。因此,提倡适量有机肥与氮肥配施,达到提高作物产量,增加经济效益,保证土壤肥力可持续发展。      

基于NDVI时间序列数据的施肥方式遥感识别方法

农产品生产过程时空动态监测是有机/绿色农产品认证亟待解决的问题,不同施肥方式的时空精准识别是解决该问题的关键。本文以美国加州大学戴维斯分校长期定位实验为基本材料,利用时间序列Landsat8和Sentinel-2影像研究长期施肥实验下不同施肥处理轮作地块的植被指数时间序列,对比分析不同施肥处理NDVI的差异以及NDVI与产量的相关性。结果表明:1)不同施肥处理下的NDVI时间序列曲线总体趋势相似,有机肥与化肥处理NDVI时间序列曲线差异较大;2)不同施肥处理NDVI随作物生长期呈现规律变化,生长初期和后期有机肥处理NDVI均值高于化肥处理,生长中期化肥处理高于有机肥处理;3)不同施肥处理下的NDVI与产量之间相关系数随作物生长期有规律变化,应用植被指数进行遥感估产需要考虑不同施肥处理的影响。研究成果初步探讨了利用不同施肥处理NDVI时间序列差异、NDVI与产量相关性差异区分有机肥与其他施肥方式,有望为有机/绿色农业的时空动态监测与认证提供遥感技术支持,深化遥感技术在农业领域应用。     

Impact of different green manures on the content of S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides and L-ascorbic acid in leek (Allium porrum)

This field study investigated the impact of various fertilization strategies with red clover ( Trifolium pratense L.) green manure on the levels of S-alk(en)yl- l-cysteine sulfoxides (ACSO) and l-ascorbic acid in leek. Two of the 12 treatments were controls, one without fertilizers and the other with a commercial mineral fertilizer. The remaining 10 treatments were different forms and quantities of green manure prepared from red clover. One treatment consisted of direct incorporation into soil of the preceding red clover crop. The other 9 treatments comprised three types of red clover green manure [anaerobically digested red clover biomass (biodigestate), composted red clover, fresh red clover as mulch] applied at three different doses. Yield was increased only at the highest dose of compost and the highest dose of mulch. High doses of green manure decreased dry matter content in leek. The fertilizer treatments increased the nitrogen uptake and the nitrogen content of leek. Sulfur uptake and sulfur levels were increased only by the mineral fertilizer and by the compost. Nonfertilized leek contained 20.4 +/- 5.8 g/kg of dry weight (dw) ACSOs as determined by LC-MS/MS and 1.57 +/- 0.01 g/kg of dw ascorbic acid as determined by HPLC. The ACSOs were to 92-96% isoalliin, the rest being methiin. Alliin was identified in only 1 of 72 samples. The ACSO level was increased by 37% by the mineral fertilizer. Whereas direct incorporation of red clover, mulch, and red clover biodigestate had no influence on the ACSO level, the highest dose of compost increased the ACSO level by 55%. Ascorbic acid levels were not influenced by the mineral treatment. Green manures increased ascorbic acid levels only on a dry weight basis. A high correlation between the content of sulfur and ACSO indicated that delivering capacity of sulfur from the manure to the plant strongly affected the ASCO content of the leek. In conclusion, the composted green manure was the most useful organic fertilizer in this study and reached at least the efficiency of the mineral fertilizer.     

有机物料施用对旱地红壤作物产量和有机质活性组分的影响

为了探讨不同有机物料施用对作物产量和土壤有机质活性组分的影响,以达到农田增产和土壤培肥的目的,本研究依托2015年在江西省红壤研究所布置的田间施肥试验,设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥(RF)、减量化肥配施秸秆(RFR)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)7种不同施肥处理,研究减量化肥40%条件下配施不同有机物料对作物产量及耕层土壤有机质活性组分的影响。结果表明:在红薯-油菜轮作制度下,减肥配施有机物料处理的作物产量较常量化肥处理都有不同程度的增加,其中RFP、RFV处理油菜籽产量显著高于CF处理(P0.05);减肥配施有机物料处理的土壤微生物生物量有机质(MBOM)、水溶性有机质(DOM)、颗粒性有机质(POM)、易氧化有机质(LOM)含量均高于CF处理,其中油菜季POM含量较红薯季有明显的提升;相关性分析表明,经过两季的施肥处理,SOM和有机质活性组分与作物产量均呈显著正相关关系(P0.05),MBOM、POM、LOM与SOM呈极显著正相关性(P0.01)。可见,不同有机物料替代部分化肥,可以一定程度提高作物产量,更重要的是可以促进土壤有机质活性组分的提高,对于土壤培肥至关重要。     

Resource flows,crops and soil fertility management in smallholder farming systems in semi‐arid Zimbabwe

Poor soil fertility and erratic rains are major constraints to crop production in semi‐arid environments. In the smallholder farming systems of sub‐Saharan Africa, these constraints are manifested in frequent crop failures and endemic food insecurity. We characterized a semi‐arid smallholder farming system in south‐western Zimbabwe to assess crop production, nutrient use and factors that constrain productivity. The farming system was studied using resource flow mapping, farmer interviews and calculations of crop production over three cropping seasons (2002/2003, 2003/2004 and 2004/2005) to capture variability between years. Farmers were categorized into three groups: better resourced, medium resourced and poorly resourced. Better resourced farmers produced adequate grain for basic household consumption, except in the drought year (2002/2003). Poorly resourced farmers had large grain deficits, whereas the medium resourced class had smaller deficits. Better resourced and medium resourced farmers produced adequate amounts of staple cereal in two of the seasons, while poorly resourced farmers produced inadequate amounts of food in all three seasons. All farmers produced less than 300 kg/ha of legumes per season. Lack of seed was cited as the main reason for poor legume production. Better resourced farmers used animal manure (2000–5000 kg per season) and some fertilizer on their cereal crops, while the medium resourced group used less manure (1000 kg or less) and no fertilizer. The use of manure varied strongly across the years. Poorly resourced farmers used no nutrient inputs on any of their crops. All groups had negative nitrogen balances during the three cropping seasons, although the values varied strongly between seasons. Investigation of the potential strategies for developing sustainable production systems are required to address the problems of food security in the semi‐arid parts of the country and the region.