Cover Crops for Natural Resource Management in West Africa (Book 1) by International Institute of Tropical Agriculture

Cover Crops for Natural Resource Management inWest Africa Proceedings of a workshop organized by IlTA and CIEPCA 26-29 October 1999 Cotonou, Benin

Edited by R.J.Carsky, A.C. Et&k,J.D.H. Keatinge, and VM. Manyong

Plantes de couverture et gestion des ressources naturelles en Afrique occidentale Actes de I'atelier organid par I'lita et le Ciepca du 26 au 29 octobre 1999 Cotonou, Mnin

Editt! par R.J. Carsky, kc.Ethka,J.D.H.Keatinge, et V.M. Manyong

Cover Crops for Natural Resource Management in West Africa Proceedings of a workshop organized by IlTA and CIEPCA 26-29 October, Cotonou, Benin

Actes de Patelier organise par I'lita et Ie Ciepca du 26 au 29 octobre 1999 a Cotonou, Benin

Edited byJEdife par R.J. Carsky, AA.. Efkka, J.D.H. Keaiitinge, et V.M. Manyong

0International imitute of lhpical Agriculture 2000

International Instituteof TropicalAgrimLre lnstitui inEmatianald'agricubre tmplmte

Center for Cover Crops Information and Seed Exchange in Africa

. IT".

Camell internationalInstitute for Foad, Agriculture and Demloprnent

The technical editors would like to thank A. Moorhead and Y. Olatunbosun for text and style editing, F.M.Agboola for typesetting, and C. Geteloma for graphics. We would also like to thank Dr R. Markham for draftingthe website for the meeting and for posting its content.

Les tditeurs techniques remercient A. Moorhead et Y. Olatunbosun pour l'bdition du texte et du style, F.M.Agboola pour la composition, et C. Geteloma pour le traitement graphique. Nous aimerions Cglement remercier le Dr. R Markham pour la conception du site internet en vue de la reunion et l'expedition du contenu.

........................................................................................ . .................................... ..............................................................................................................................

Piefaace ix Mface xi Wlcome address 1 ............................................................................................................ Kiii Allocution de bienvenue 1 ............................................................................................... xv Welcome address 2 ............................................................................................................. xvii Allocution de bienvenue 2 .................................................................................................. xix

Bbn4ficesdes planks de cowerture Recent developments in soil fertility management of maize-hed systems: the role of legumes in N and P nutrition of maize in the moist savanna zone of West Africa -B. Vmlauwe, K Aihou, EN.0. hafox I?Horn& J. Die& KM.Mcu?yo~g,a d and. Sanginga ........................................................................................ Contribution du pfiosphom B l'amtlioraton de I'assirnilation de l'azote par le mais en rotation avec le Mucum el le nitbd

Inttgration des plantes de c o u v e m dans les s y h e s de c u l m plwiau de I'Est et de I'Ouest du Burkina Faso. Acquis de recherche et perspectives -2: Segda et K Hieta .......................................................................................................... Effets du Mucum sur la yroductivitk da m a s eet du coton -K. Tmor.,B.!t Bado. et K Hien ...................................................................................... Inhence of leguminous cmps and fertilizer N on maize in the forest-savanna bansition zone of Ghana -3. X Asibuo and l? Osei-Bonsu......................................................................................... Effect of fallow and method of land preparation on the yield ofokraltomato grown in the dry season -P. Osei-Bonsu.J. Y. Asibuo, C.Quans& M.G. A&, and A.S. O!ympio ...................... Persistence of Mucunnpnuiens biomass during the dry season along an agroecologid bansect in Benin -R Carsky curd A.C. E f i h................................................................................................ Response of Imperaia cyIindrica to smothering by different M x w accessions -D. Chikoye Md F: Ekeieme ............................................................................................. An approach for the evaluation of herbaceous legumes with multiple benefits 4 . A . Twmali ................................................................................................................... Economic evaluation of systems intercropping food crops with leguminous wver crops in the derived savanna of Nigeria -KM. Manyong, G.lian. K.O. Makinde. and (3.0 Kulmole. . ., ......................................

Cover cmps for nafuial ~soum? inanagernentlplantesds wvvsm*e et geslmn des mmtn:es naturelies

Participatory systems de~e'loprnent Elaboration de systemes participatifs Quelques performances et contraintes d'adoption du pois d'hgole (Cajamrscajan) et du pois mascate (Mucunapnviensvariet6 utiiis)en milieu papan dam le Dkpmement de IyAtlantique,ReSpublique du B h i n -J. K. Tofongnon,B. Lome, et P. Zannou ........................................................................... Farmers' experienceswith Mmum cover crop systems in Ghana -J. AnrAofr ........................................................................................................................ On-farm testing of Mucuna and cowpea double cropping with maize in the Guinea savanna of Nigeria -B. Oyewoie, RJ. Carsky, and S. Schuiz ...................................................................... Le Mucum en culture hitiere: cas de vergers d'agmmes et de papayers dans le Dipartement de l'Atlantique, Republique du B h i n -JK. Totongnuner 3. Lome ............................................................................................ L'introduction de lkgumineusesherbades pour une amkiioration durable des systhes de production du centre Benin -I? Amadi, 0. Vigon, K. Tiblikou, et I. A&& .................................................................... Int@mion du Muczcna dans les s y a m e s culturaux du sud Bbin -4. Akakpo, E Amadji, et RJ-Carsky................................................................................ On-farm study of Pueraria cover-crop fallow system in the derived savanna of West Africa 4.Ean, G.O. Koimoie. E Eshida, and RJ. Carsky........................................................

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Cover crop germplasm Mathriel g8n6tique de plantes de cowernre Plant health testing of herbaceous legumes (Mucunapmriew varieties and Camalia ensifomis) in%he Republic of Benin -M. &odefe, A. C. EtZ;ka,and RJ. Cmsky ...................................................................... LEXSYS:a computerized decision-support tool for selecting herbaceous legumes for improved tropical farming systems -RJ. Carsky. G. Weber;and A.B.C. Robert ............................................................... Performance of selected legume cover crops inan arid zone of Nigeria b E . N . 0 . Iwuafor and R.C. Odume ................................................................................. Plantes de couverture et lutte contre l'drosion des sols: test de comportement d'espkes de Idguminewes dans la zone centre du Burkina Faso -R Zaugmore ..................................................................................................................... Cn'blage de ikgumineuses fourrag- au sud du Togo -F? K.M. Agbemefo-Tsomafo............................................................................................... Evolution de fa production et des prix de vente des semences foumgeres et ou de cauverture au nord Cameroun 4.Onana et A. & Y .........................................................................................................

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Country and network reports Rapports nationamet du &eau Progr&set perspectives du Centre d'lnformation et d'Echanges sur les Plantes de C o u v e m en Afrique (CIEPCA) -A.C. Etika, RJ. Cwsky. ef R Ahouanion ....................................................................... introduction des plantes de couvermre au Sdntgal -E Gueye et S. Dieme ........................................................................................................ Activitds likes a I'utilisation des lkgumineuses herbades au Mali-sud -E. Dembiie' ...................................................................................................................... Bilan des activitks en cours sur les plantes de couvemre: cas du Burkina Faso -K. TmorP.3.KB& Z.Segda, ei R ZougmorP .............................................................. Country report on cover crops activities in Ghana

Les plantes de wuverture au Togo: un br&frksumt d'activitb -AX. Fantchede ................................................................................................................ Cover crops adoption and forage seed production in Nigeria: report for the subhwnid zone -K,B. A&oye and O.S. Onijade......................................................................................... Cover crop research activities in southeast Nigeria -LEG. Ikeorgu .................................................................................................................. A regional experiment to test green manure cover crops and evaluate the role of Internet-based networking -4.Twowaii, R. Markhnm. R.J. CwsIcy, andJD.H. Keatinge ........................................ List of participantsniste des participants ............................................................................ AbbreviationslAbrCviations ........................ ......,......... .........................................................

Preface Cover cropping with herbaceous hgumes is one of several possible strategies that can be employed b improve or maintain the soil-resource base for sustainable agriculture. However, the appropriateness of cover crops is highly location-specific, depending on which benefits are needed locaI1y and whether the cover crop affords the required benefits Gder the local conditions. There are hundreds of herbaceous legume species, some with many varieties or accessions. Therefore cover c ~ o systems p development is information-intensive and the relevant information is scattered across the globe in various media and databases. To tackle this problem, the Center for Cover Crops Information and Seed Exchange for Africa (CIEPCA) collects, synthesizes, and distributes information relevant to cover crop systems development. One of CIEPCA's products is a biannual newsletter of relevant information. The Center was first established as a result of a regional meeting on cover crops held in 1996'. The present workshop, held in 1999, is another mechanism for exchanging information, and these proceedings can be seen as an update of progress three years after that meeting. One of the thrusts of cover crop systems development is to demonstrate and quantify the benefits of cover crop rotations. Cover crop rotational benefits addressed at the workshop included soil fertility, weed suppression, and livestock feed. It is recognized that cover crops are part of a package that includes adequate P nutrition (Aihou and Adomou) and should be supplemented, if possible, by N fertilizer to subsequent cereals (Vanlauwe et al.). These benefits rely on the persistence of the cover crop biomass (Tmwdi) and its mulch (Carsky and Et&a). Benefits are most often expressed as increased cereal yield (Segda and Hien; Asibuo and Osei-Bonsu) but studies have recently been extended to dry-season vegetables in Ghana (OseiBonsu et al.). Mumna is among the most popular cover crops in AWca because it is best at suppressing weeds. However, we learn that several varieties of Meccuna exist that differ markedly in their growth duration and in their ability to suppress weeds (Chikoye and Ekeleme). The measurement of cover crop benefits under researcher-managedconditions (for example Manyong et al.) gives researchers confidence to then test them with h e r s , who in turn modify the systems to their own advantage. Participatory technology development reported here has shown varying, degrees of acceptance of Mucuna by farmers, ranging from high acceptance in central Ghana (Anthofer) to low a~ceptance '~uckles.D..A. â&#x201A;Ź?&a, 0.Osiname. N.Galiba, and G. Galianrr. 1998. Cover cmps in West Africa: contributingto sustainable agriculture. lntedonal Development Research Center (IDRC). International htiaae of Tmpical Agriculture 01TA). S d w a Global 2000 (SG 2M10). Ottawa (Canada),lbadan (Nigeria), Comnou (Benin Republic) 293pp

C o w craps for natural resource managemenVPlanres de cornflure el gestion des resources nalurelles

in northern Nigeria (Oyewole et al.). Recognition of farmers' perceptions has encouraged researchers to modify the systems to accommodate farmers' needs in southern Benin (Akakpo et al.; Amadji et al.). Challenging developments in diversification of cover cropping are reported, one being the use of Mucuna in 4 hectares of orchards in southern Benin by one progressive farmer (Totongnon and Lame) and another being interest by some farmers in adapting Pueraria to their systems (Tian et al.) Robust cover cropping systems require a diverse range of cover crop germplasm and major issues include adaptability, availability of seed, plant health, and decision support. New repofis of germplasm adaptability come from northern Nigeria (Iwuafor and Odunze), southern Togo (Agbemelo-Tsomafo), and central Burkina Faso (Zougmore). Availability and price of forage legume seed in northern Cameroon is documented (Onana and Youri). A user-f%iendly database of information on cover crops is described (Carsky et al.) as well as an inventory of diseases found on promising cover crops (Ayodele et al.). Country reports reflect a wide variation in progress in cover crops work. Research activities are just getting sxarted in Senegal (Gueye and Dieme) and southeastern Nigeria (Ikeorgu), but are well developed in Burkina Faso (Traore et al.) and northern Nigeria (Adeoye and Onifade). Some adoption is noted in Mali (Dembele) while in Ghana (Osei-Bonsu) and Togo (Fantchede) a wide range of research and development stakeholders are inventoried. Clearly a highlight of the workshop is the announcement of the formation of a national cover crops network in Ghana which deserves support. This is in addition to a regional collaborative activity known as CCropNet (Tarawali et al.). Finally, we want to thank the various sources of h d m g that made the 1999 meeting a success. These include IDRC, IITA, CIIFAD, USAID, and GTZ. We also want to thank the Rockefeller Foundation for granting support to CIEPCA, allowing these proceedings to be finalized.

R.J. Carsky, A.C. EfL.ka,J D H . Keatinge. and UM. Manyong

Preface L'utilisation des ICgumineuses herbackes comme plantes de couverture s7av&eune des nombreuses m e s pouvant servir a amdiorer ou a maintenir la base des ressources edaphiques en w e de la durabilite de I'agriculture. Cependant, la pertinence des plantes de couverture est extremement spicifique aux localit6s, selon les types de benefices recherches au niveau local et la question de savoir si la plante de couvemrru: peut assurer les btnifices requis dans les conditions locales. I1 existe des centaines d'espkces de fdgumineuses herbacks, certaines avec plusieurs varietts ou obtentions. Par constquent, l'dlaboration des systritmes de plantes de couverture nkcessite beaucoup d'informations et les informations pertinentes sont Bparpillees au niveau de divers mCdia et bases de donnees a l'echelle mondiale. Afin de realiser cet objectif, le CIEPCA collecte, synthetise et diffuse les informations pertinentes en matiere de promotion des systemes de plantes de couverture. A cet egard, le CIEPCA publie, entre autres, un bulletin semestriel contenantces informations pertinentes. Le CIEPCA a kt15mis en place, suite & une riunion regionale sur les plantes de couverture organisee en 1996' (Buckles et al. 1998). Le prksent atelier, organisC en 1999, reprbente un autre mecanisme d'tchange d'informations et ses actes peuvent Ctre considerds comrne un compte-rendu des progres &alisbs, trois m e e s aprh cet atelier. Une des mesures visant la promotion des systkmes de plantes de couverture consiste a dehon&er et I quantifier les bendiices des rotations de plantes de couverture. Les bBndfices de la rotation des plantes de couverture sont lids la fei-&ilite des sols, la suppression des adventices et I la production d'aliments pour betail. En effet, Iest kabli que les plantes de couverture sont une composante du paquet qui inclut une nutrition adequate en P (Aihou and Adomou) et avec un apport en engrais m M s , si possible, pour les cultures cealikres subsequentes (Vantauwe et al.). Ces bCnBfim reposent sur la persistance de la biomasse de la plante de couveme (Tarawali) et de son paillis (Carsky et Eteka). Les bdndfices sont le plus souvent exprimds en tenne d'augmentation du rendement des cultures cerbdi8res (Segda and Hien; Asibuo and Osei-Bonsu), mais des etudes rdcentes menees au Ghana ont indiqd des benefices egalement pour les legumes de saison s h h e (Osei-Bonsu et al.). M u m a figure parmi les plantes de couverture les plus populaires en Afrique, a cause de sa meillewe capacite supprimer les adventices. Cependant, nous savons egalement qu7ilexiste plusieurs vaidtds de M ~ m qui a sont diffbentes du point de m e de la dunk de leur croissance et de leur capacitd 2i supprimer les adventices (Chikoye and Ekeleme). '~uckles.D..A. Wka, 0.Osiname. M.Galiba, and G. Galiano. 1998. Cover cmps in West Africa: contributing to sustainable agricuitwe. Inlemational Development Research Center (IDRC), International Instituw of Tropical Agriculture (IITA). S&w8 Global 2000 (SO 2000). Ottawa (Canada), lbadan (Nigeria). Cotonou (Benin Republic). 293pp.

Caer cmps for W a l resoume managemenVPIantesde W U V ~ ~etI gestion I Z ? des ressoums nahr&s

La mesure des benefices des plantes de couverture en condition d'essais g M s par les chercheurs (par exemple Manyong et al.), permet A ces chercheurs d'etre confiants en w e des tests de ces plantes avec les agriculteurs qui, 1 leur tour, modifient les systbes B leur avantage. L'dlaboration participative des technologies en question, a montrk diffirents de@s d'acceptation de Mucuna par les agriculteurs, d'une acceptation tSlevtSe dans la rdgion centrale du Ghana (Anthofer) i une faible acceptation dans le nord du Nigkria (Oyewole et al.). La prise en compte des perceptions des agriculteurs a encourage les chercheurs I modifier les syst2rnes, en w e de satisfaire les besoins des agriculteurs dans le sud du Btnin (Akakpo et al.; Amadji et al.). Des progr2s, relevant des difis, en rnati2re de diversification des plantes de couvemce sont signalt5s, notamment l'utilisation de Maarna dam 4 ha de jardin potager dans le sud du BBnin par un agriculteur progressiste (Totongnon et Lame) et I'htdret exprime par certains agriculteeursB utiliser Puernria dans leurs systhmes(Tian et al.) Les syst2mes de plantes de couverture robustes ndcessitnt m e gamme diversifiee de materiel ggnktique de planks de couverture et la prise en compte des aspects majeurs dont I'adaptabilite, la disponibiiiti: des semences, la phytiatrie et Ies mkcanismes d'appui 6 la prise de dtcisions. De nouveaux cas d'adaptabilite du materiel g6nCtique sont signales dans le nord du Nigkria (Iwuafor et Odunze), dans le sud du Togo (Agbemelo-Tsomafo), et au centre du Burkina Faso (Zougmore). La disponibiliti et le prix des sernences de 16gumineuses fourrag&-esdans le nord du Cameroun out f a t I'objet d'une documentation (Onana et Youri). Une base de donnees conviviale contenant des infomations sur les plantes de couvemre est @sentee (Carsky et al.) ainsi qu'un inventaire des maladies observees sur les plantes de couverture prometteuses (Ayodele et al.). Les rapports nationaux reft2tent une vaste variation des progr8s dalises dans le domaine des travaux sur les plantes de couverture. Les activitks de recherche ne font que dkmmer au S6n6gal (Gueye and Dieme) et dans le sud est du Nigdria (Ikeorgu), mais elles sont assez developpies au Burkina Faso (Traore et al.) et dans le nord du NigtSria (Adeoye et Onifade). Des cas d'adoption sont notes au Mali (Dernbele) tandis qu'au Ghana (Osei-Bonsu) et au Togo (Fantchede) on compte une large gamme de partenaires dans la recherche et Ie d6veloppernent. Un gemps fort de I'atelier aura 6t.4 I'annonce de la formation d'un rkseau national sur les plantes de couvemtre au Ghana qui merite un appui. Les activitis de ce dseau vont s'ajouter A celles mentes dans un cadre rtgional associatif par le CcropNet, (Tarawali et al.). Enfm, nous remercions les diffdrents bailleurs de fonds, ci-apres, qui ont contribuk A la rkussite de la rkunion de 1999 : DRDI, IITA, CIIFAD, USAID et GTZ. Nous remercions tgalernent la Fondation Rockefeller pour son soutien au CIEPCA, qui aura pemis de fmaiiser le present compte-rendu. RJ. Cars@, A.C. EtZka, J.D.H. Kearinge, et KM.Mayong

Welcome address If On behalf of the Director General of the National AgriculturrPl Resemh Institute of Benin (INRAB) who could not attend this meeting due to other commitments, it gives me great honor and pleasure to welcome you to Benin and to ITTA-Benin in particular, where for 4 days we will be addressing issues related to the "Progress and constraints in the adoption of cover crops in West Africa and seed availability". Benin is known worldwide as the country where a cover crop (Mumna)was tested by a large number of farmers. Indeed, this is one of the major successes in the management of natural resources in Aeica. Although we are proud of this success, studies revealed many constraints to the adoption of thii system. Therefore, there is much more to achieve in this respect. At MRAB, our strategies in the field of cover crops focused on the following activities : Dr'versJfi the nsm5er of species ZesIed: Several teams are currently working on Mucma spp. Rajada variety which is an earlier variety than the other Mvcvna already tested. This earliness makes it possible to incorporate it into several farming systems, e.g., during the second season in the Sou& of Benin. Aeschynomene hisfrix is used in many thematic studies (linperata control, intercropping with cereals, etc.) and in o n - f m trials by research and development teams. Because of its upright habit, A. histrir is easiiy incorporated into cereal intercropping. It is also commonly used as fodder. Our Animal Science and Veterinary Research Unit (URZV) is still conducting trials on this species. Other species being tested at the URZV are Sglusanthes spp., Centrusema spp., and Chamaecrista spp. Iilenti@ arzdsmdy the henefciaIeffets of cover crupproducts: In addition to the effects on soils and weeds, other uses of cover crops can also be mentioned, e.g. fodder. Moreover, M u m a grains are used as feed for pigs; research on this has been currently suspended due to swine fever. Befter target systems where cover crops can genernleproPis: in this respect we cau target: Areas where fodder is scarce during the dry season. Often, it is the fodder value that would motivate h e r s to adopt herbaceous legumes. Yam-based systems. It is accepted that yam, as a crop that requires healthy and fertile soil, could stimulate the adoption of cover crops. &iga h o n r h i c a infested areas. Our farmers would welcome any cover c r q that has a depressive effect on st rig^. Our crop protection laboratory and R&D teams in the north conducted trials which yielded satisfactory results.

Coler crops for natural resourn managemenUPlantesUe wmrfure er gWm des msmumes nahrrelles

However, we should not forget about cowpea as a cover crop. We do have varieties which can both cover the soil over a short period and provide food for our populations. Creeping cowpea should be included in cover crop trials. We are glad to note that 1ITA has decided to host the CIEPCA project at its station in Benin. The largest quantity of seeds, more than 3 tomes, were distributed to scientists and development workers in Benin during the fmt phase of CIEPCA.More than 120 persons and institutions in Benin receive the CIEPCA Newsletter. With INRAB, Benin, like other countries, is implementing new projects for the promotion of legume cover crops. Fox instance, we have a BMZ-funded project aiming at improving the screening of systems and niches for herbaceous legumes. We have also an IFAD project on yams under which we are planning to use the mulch from cover crops as a sustainable system for yams. 1 do hope that this workshop will enable our farmers to improve their production systems for sound and more sustainable agriculture. I wish you success in your deliberations.

K. Ai'hou

Director, CRA-Niaouli

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Allocution Be bienvenue 1 Au nom du Directeur Gendral de I'lnstitut National des Recherches Agricoles du Binin (INRAB) emp&chC,il me choit Ivinsignehonneur de vow souhaiter la bienvenue au Benin et en particulier a I'INTA-Benin ou durant 4 jours nous allons debame des probtemes relatifs aux "ProgrGs et contraintes lies B I'adoption des cultwes de couverture en Afrique de I'Ouest et la disponibilitk de semences". Le Benin est connu dans le monde entier comme le pays oh m e culture de couverture (le Mucuna) a Ct6 testee par un grand nornbre de paysans. C'est un des plus ,pnds suc&s pour la gestion des ressources naturelles en Afrique. Nous en sommes fiers mais les Btudes montrent qu'il y a pas ma1 de contraintes a l'adoption d'un tel systeme. Donc, il reste encore beaucoup a faire. A i'lnstitut National des Recberches Agricoles du Benin, notre straegie en matiere de plantes de couverture suit les grands axes suivants: Divers~jlerle rrorn6re d'espsces tesikes: Plusieurs dquipes travaillent maintenant avec le Mucuna spp. Kajada qui a un cycle plus court que les varietts de mucuna deja testBes. Le cycle court permet de l'inserer dans plusieurs systemes de cultures, par exemple au cours de la deuxieme saison dans le sud. Aeschynomene histrix est le sujet de plusieurs etudes thematiques (suppression de i'hnperat~~ associations aux cireales, etc.) et de tests en milieu reel par les Bquipes recherche-ddveloppement. Le port CrigB de A. histrix facilite son association avec les ckreales. Elle est aussi beaucoup tres broutde par les animaux. Notre Unite de Recherches Zootechniques et Vkterinaires (URZV) continue &experimenter cette espbce. Les autres especes en experimentation a t'Unite de Recherches Zootechniques et VdtBrinaires sont: Stylosanfhesspp., C e m s e m a spp., Chamaecrista spp. ldenltjler et e'sudier l a eflets beirdfitaes despto&i& des cultures de couverture: Outre les eRets sur le sol et les adventices, on peut parler d'autres produits, comme le f o m g e . Ainsi on peut citer l'utilisation des graines de Mrrcuna dans I'alimentation des porcs, recherche qui a dtt5 suspendu pour le moment B cause de la peste porcine. Mieux cWer des systBmes o~ In culture de couverfure peut apporler des bCnLPces: Ici on peut cibler: Les zones oh 11 y a manque de k m g e en saison seche. Souvent c'est la valeur fourrag&requi ambera les producteurs ii approprier les 1Cgumineuses herbacees. Les systemes B base d'ignames. On reconnait que la culture d'igname, t&s exigeante en sol sain et fertile, p o r n stimuler I'adoption des cultures de wuverture.

Covercrops fornatural resource managementlPanlesde wwertueet geslion des resources naBreRes

Les zones infestkes par le Srriga hermomfhica.S'il .y a des cultures de couverture qui ont un effet depressif sur la Srriga, ils seront les bienvenues par nos paysans. Notre labomtoire de defense des cultures et les Bquipes RID du Nord ont men& des essais qui ont donne les rksultats satisfaisants. Toutefois il ne faut pas oublier le niCbC comme culture de couverture. Nous avons des variCtBs qui peuvent couMir le sol en peu de temps et aussi produire de la nourriture bien apprdciie par les ewes humains. Le niCM rampant doit etre inctus dans les essais sur les plantes de couverture. Nous somrnes heureux que I'IITA ait chobi la station de I'IITA-BCnin pour hkberga le projet CIEPCA. La plus grande quanti3 de semences, plus de 3 tonnes ont tttS distribut aux chercheurs et developpeurs Beninois pendant la premiere phase du projet CIEPCA.Et plus de 120 personnes et institutions de Benin repivent le bulletin d'infomation du CIEPCA. L'institut National des Recherches Agricoles du Benin (INRAB) fait partie des pays disposant des projets nouveaux qui vont promouvoir les cultures des ldgumineuses de couverture. Ii y a un projet finance par le BMZ (Allernagne) qui envisage d'ameliorer le criblage des syst&meset les niches pour les IBgumineuses herbacees. II y a un autre projet sur la culture d'igname finance par le FIDA dam lequel on envisage utiiiser le mulch provenant de 'la culture de couverture comme solution durable pour I'ignarne. Dans l'espoix que ce s&minaireatelier permettra i nos paysans d'amtliorer leurs techniques de production pour me agriculture plus saine et plus durable, je souhaite plein succ&sB vos travaux.

K.Arhm Directeur, CRA-Niaouii

Welcome address 2 On behalfofall the s W o f the CEPCA C o o r ~ o Ofice, n we wish to welcome you

to the regional workshop on "Progress and coastmints to cover crop adoption and seed availability in West Afica". The benefits of cover crags (CC)-patticularly legume cover crops-are well known by several scientists and development workers involved in the promotion of sustainable agriculture a? national bvel and especially in developing countries. However, these crops are yet to be wideiy adopted by farmers. Recently, a group of people working on green manure and cover crops highlighted a set of criteria for ithe success of these crops. They noted &at : CC added vdue should be higher tbau that oftraditional production systems. In this respect, it is necessary to consider, among others, labor, yields, and costs of seeds. Soil status should be improved in time, i.e., nitrogen, organic matter, and erosion. Food security should be a priority. Seed availability is critical for large-scale adoption. Indeed, we should not forget &at there is more than one cropping system. There are many systems based on several agoecological and socioeconomic factors. Furthermore, h e r s accept to plant cover crops for reasons other than soil improvement. In order to develop CC use to solve farmers' problems, we need to share or exchange our experiences. Such is CIEPCA7smission and the motivation behind this meeting. We believe that this worshop/seminar will not be just another one. Both the objectives and ?he program of thii meeting confirm that. We thank you for your presence. We would like to take this oppormnity to thank the International Development Research Centre (DRC), whose 65% fmancial contribution made it possible for CEPCA to smoothly carry out its activities. We also believe that it is appropriate to thank IITA for hosting the project and for the valuable contribution of its scientists. IITA-Benin management staff s p d no effort to help CIEPCA fulfil its mission. The organization of Kiseminar is a tangible illustration of such a contribution. IITA and lLRl scientists based in badan, Nigeria, in Cameroun, and elsewhere were instrumental in establishing contacts with scientists and extension workers ofthe national agricultural research systems of these countries. DTA Gemplasm Health Unit provided considerable support to CIEPCA in the checking seeds before sending them to various countries. Dr Ayodele is attending this seminar in order to help tbe participants identi@ CC diseases.

Cover crops for natural resource managemen&PIantes de wmrtrrre el gestion des ressources natureltes

Allow us to acknowledge the collaboration of various institutions in Benin, e.g., the Faculty of Agricultural Science, National University of Benin, and the Agricultural Research Institute of Benin, to cite just a few, and all of you attending this seminar1 workshop. Our collaboration with institutions abroad is edifying. We can mention Cornell Univeristy, USA, through its MOlSTlClIFAD Program, the CC Information Centre (CID'ICCO) in Honduras, the NGO ECHO, USA, the Rockefeller Foundation, etc. It should be noted particularly that MOIST designed our web page, published our newsletter on the Internet, and alsojust contributed US$5000 for the publication ofthe proceedings of this workshop. Both the contributions from scientists and extension workers in our newsletters and our contacts with other people in various countries are highly motivating. The list being long and not exhaustive, we wish to apologize for not mentioning all the institutions and people. Finally, allow us to express our hope that our deliberations will make it possible to strengthen CIEPCA achievements, on t k one hand and on the other hand, to stimulate, in the near future, the exhange of information currently retained by scientists and extension workers in our respective countries. There is more joy in giving than receiving. Therefore, we will conclude with the following questions: which cover crop species are you planning to develop and multiply in your respective countries and which species do you want CIEPCA to multiply in 2000?

Albert Ertka Coordinator, CIEPCA

Allocution de bienvenue 2 Nous voudrions au nom de tous ceux qui travaillent dans le bureau de Coordination des activites du CIEPCA vous souhaiter la Bienvenue A cet atelier rdgional sur les "Progr6s et contraintes lids A I'adoption des cultures de couverture en Afrique de IYOuestet disponibilite de semences". Les avantages des cultures de couverture (CC), en particulier les Idgumheuses de couverture, sont bien connus par de nombrewc chercheurs et developpews o e u m pour m e agriculture durable des pays, surtout des pays sow-developpb. Mais ces mikes cultures ne comaissent pas toujours du succb au niveau paysan. Tout dcemment, un groupe de personnes iravaillant dans le domaiue des engrais verts et des cultures de couverture ont dnumkri un certain nombre de crieres pour le succQ de ces cultures. Ils ont fait observer que: La valeur ajoutde des CC doit 2tre sup6rieure aux systcmes traditionriels de production. Et pour cette valeur ajoui&e,il s'av2re ndcessaire de tenir compte, entre au-s, du &avail, des rendements et des co&i des semences. La qualit6 des sols doit Ctre a m e l i o ~ dans e le temps. 11s pensaient ii des aspects tels que I'azote, la matikre oganique et 1'6rosion. La secttrite almentaire doit &re m e des priorit6s. La disponibiti~de semences est &&s importante pour une adoption a large tchefle. Rappelom qu'll n'y a pas m seul syseme de cultures. Il y en a plusieurs qui sont fonction de nombre de facteurs agroecologiques et socio-dconomiques. D'autre part, les paysans acceptent de cultiver les cultures de couverture souvent pour d'autres misons que l'am8lioration du sol. Pour promouvoir I'utilisation des CC afin de rdsoudre les problemes des paysans, nous avow besoin de pariager ou d'echanger nos experiences. C'est la raison d'ztre de CEPCA et La motivation de cette rencontre. Et now pensons que ce sdminaire atelier ne sera jarnais un de plus. Les objectifs visCs et le progarme de ces assbes en idmoignent long. Now vow ~rnercionspour votre presence ici. C'est aussi pow nous I'occasion de remercier le Centre de Recherches pour le Diveloppement International (CRDI) dont la contribution financiere est estimde a environ 65 % pour permem au CIEPCA de bien mener ses activids. N'est-ce pas aussi le lieu de remercier I'IITA qui a accept6 abibriter le projet et dont la contribution des chercheucs a 6ti tr2s apprkiables. Les mernbres du service administratif de IITA-Benin n'ont jamais menag6 l e m efforts pour aider le CIEPCA a bien accomplir sa mission. L'organisation de ce st5ninah-e en est une preuve tangible. Les chercheurs de llTA et de 1'ILRI basis A Ibadan (Nigeria), au Cameroun et ailleurs xi%

Cmlar cmps for W u r a l pesourn managemenW&ntm dearmrlum atgasrion des mssoums naturelles

ont pemis des contacts avec les chercheurs et vulgarisateurdes syst6mes nationaux de recherche dans leur pays. L'Unitd de ContFBle Phytosanitaire (Gemplasm Health Unit de la division PHMD de IITA) a consid6rablement aid6 le ClEPCA dans le cont&le des semences 171 envoyer d m les diECrents pays. Dr. Ayodklt est encore prksent 171 ce skminaire pour aider les participants dans !'identification des maladies des CC. Wous voudrions aussi saluer la collaboration avec diflCrentes institutions du BtSnin, la Facult4 des Sciences agronomiques de l'Universit6 Nationale du BCnin, I'institut des Recherches Agricoles du BCnin pour ne citer que cew-1% mais aussi chacun de vous qui avez ddcidk de prendre part ice stminaire atelier. La collaboration avec des institutions exthieures au BCnin est tres Cdifiante. Nous pouvons citer l'Universit6 de Cornell aux Etats-Unis d'hdrique (USA) 171 myers son programme MOIST/CiIFAD, le Centre d'lnformation sur les CC (CIDICCO) en Honduras, I'ONG ECHO aux USA, la Fondation Rockefeller, etc., etc. En partieulier MOIST a fait notre web page, il met notre bulletin sur l'internet, et aussi, il vient de contribuer pour la s o m e de $5000 pour la publication des actes du prisent atelier. Nous sommes vraiment encourages par les contributions apportees par certains chercheurs et vulgarisateurs dans nos bulletins d'infomation et dans les contacts avec d'autres pewomes dans les pays. La liste est longue, elle n'ed pas exhaustive et nous prions toutes les institutions dont nous n'avons pas pu rnentionner ici les noms de nous en excuser. Nous fmirons nos propos par une note d'espoir que les myaux de ce seminaire permetsont non seulement de consolider les acquis du CIEPCA mais aussi de catalyser dans un futur M s proche le partage d'informations qui restent encore casdes dans les tiroirs de certahs chercheurs et wlgaiisateurs de nos diflhnts pays. I1 y a plus de joie B dormer qu'h recevoir. Je voudrais alors vaus poser la question suivante: quelles espkes de cultures de c o u v e m alliez vous prornouvoir ou multiplier dans vos pays respectifs et quelles e s p h s souhaiteriez vous que le CXEPCA rnultiplie au cours de I'amie 2000? Albert E f 2 k CoordomateuFdu CIEPCA

Cover crop benefits Benefices des planks de c o w e r t u ~

Recent developments in soil fertility management of maize-based systems: the role of legumes in N and P nutrition of maize in the moist savanna zone of West Africa 3.V&uwca,

K.~ i h o u qEN.0. fwiutfof, R ~ o u n ~ m d a J.n DieV, ~, KM. Manyongo, and N. Snngr"vzgao

"Jaernntonat Imtiture of ~mpicdAgn'cui2ure.I-, Nigeria 'irrrinu &s RecfwrcftesAgricoIes du Binin, Cofonou,Benin Repubiic 'Imn'hrtefor Agrieultwal Research, aria. Nigeria

kbstract The soil fertility status of the West Aiiican moist savanna is poor and continues to degrade. 'Ibe project on Balanced Nutrient Management Systems for Maize-based Systems in the Moist Savanna and Humid Forest Zone of West Africa (BNMS) focuses on two hypotheses which could form the basis for the development of technologies to address the generally poor soil N and P status: (i) combining N fertilizers with organic matter may improve N-use efficiencyof the former, and (ii) intemctions between low reactivity rock phosphate and the rhizospher~:of legumes may improve the immediate availability of rock phosphate (W). The research activities are targeted on the derived savanna @S) and the northern Guinea savanna WGS) benchmarks in southern Benin and northern Nigeria, respectively. The M and P status ofthe soils in selected villages in the DS and NGS benchmarks was generally poor, as on average, 80% and 65% ofthe soils responded to fertilizer N and P, respectively. A&ough most of the h e r s in both benchmarks use inorganic fertilizer9the applications rates are low, e.g., 40 kg Nlha, on average, in the NGS vilhges. A series of experiments addressing the first hypothesis on combining organic and inorganic somxs of N (urea) was established In a cowpea-maize mtation in 2 DS villages. The impact on maize grain yield of combining organic matter (cowpea haulms) and urea (both applied at 45 kg Nlha) was compared to applying only organic matter or urea (applied at 90 kg Nha). Maize yields in the treatment that received the mixture of organic N and urea were significantly higher than in the treatment tfiat received only organic N and similar to the treatment that received the fill rate of N as ma.This indicates that farmers would need to purchase only half of the fertilizer in case of the combination treatment to obtain similar yields as when only urea is applied.

A second series of experiments was established on a representative toposequace (3 fields) in the NGS benchmark to address the second hypothesis on mck phosphate cRpk1egume <Maccun~ prtlriew and LabEabprrrparacs) interactions. Although most of the symbiotic properties were enhanced afler RP addition, this enbancement did not consistently lead to improvemenl in aboveground biomass production, partly caused by bacterial andlor viral diseases of Labfobon 2 of the 3 fields. Moreover, nearly all legume residues had disappeated fkom the soil surfaceat the time the subsequent maize crop was planted. Maize grain yields increased from 1250 to 2642 kgka following Mucuna and from 1582 to 2557 kgha following Lablab in the treatments where the legumes were treated with 90 kg RP-Pka compared to the treatments without Re addition. These improvements in maize yield are most likely caused by an improvement in the general P status of the soil caused by an enhancement of the soil microbiological properties.

Rbum4 Dans la zone de savane humide d'Afdque occidentale, le bilan de la fe'ertilitd du sol est faible et continue de se degrader. Le projet sur les Syst6mes de gestion de l'dquilibre des Clbments nutritifk pour les syst2mes A dominante maTs en zone de savane humide et de forCt humide d'AfFique occidentale (BNMS) met I'accent sur deux hypoEh&sesqui pourraient constituer la base d'Claboration de technologies relatives I la gestion du bilan gCn6ralement faible des ClCments N et P du sol : (i)combhaison des engrais m t e s et de la matitire organique en w e d'accroitre I'eGcacitd de ~'utilisationde l'azote du premier Blement et (ii) les interactions enee le phosphate name1 A rkactiviti faible et la rhiizosph&e, des lCgurnineuses susceptibles d'amdliorer la disponibilitb immtSdiate du phosphate nature1 (PN). Les activies de recherche concement essentiellement les zones de rCf6rence de la savane ddrivbe <SD)et de la savane nod guinbetme (SNG) respectivement dans le sud du Benin et le nard du Nigeria. Le bilan des Blheuts N et P des sols des villages concemks dans les zones de r6fCite:nce de la SD et de la SNG etait gkndralernent faible, Ctant donne qu'en moyenne, 80% et 65% des sols ont prksentt5 une reaction suite il l'apport en N et P respectivement. Meme si la plupart des agriculteurs dans les deux zones de reference utilisent des engrais inorganiques, les tam &application s'avhrent faibles : en moyenne 40 kg de Nha dans les villages sihlds dans la SNG. Une sdrie d'exptriences relatives h la premi2re hypoth&sesur la combmaison des sources organiques et des engrais azotds (ude) a CtS installbe en condition de rotation nidbe-mai's dans deux villages dam la zone de SD. rimpact sur le rendement en grains de la combhaison de la rnati5re organique (fanes de niebb) et de I'urde (tous les dkux appliques il des doses de 45 kg Nha) a CtC cornpard .!i I'application seulement de la mati&reorganique ou de I'urde (90 kg Nha). Les rendements de mars du traitement

Cover crop benefitslBBn8h'cssdes plantes de wuverture 5

ayant r e p le melange de N organique et d'urde etaient significativementplus Clevis que ceux du traitement ayant r e y seulement du N organique et diaient similaires au traitement qui avait regu des doses compl6ies de N sous forme dYur6e.Cela indique que les wiculteurs demient acheter seulement ia moltid de l'engrais dans le cas du traitement combid pow obtenir des rendernents similaires au traitement o i ~seule l'urde est appliqude. Une deuxihe sdrie d'experiences a dG hstallde et a porte sur une toposequence repdsentatlve(3 champs) de la zone de dference de la SNG arm de tester la deuxieme hypoMse relative a l'interaction entre le phosphate naiurel CPN) et les legmineuses (Mucuna pruriens et Labia8 puupurem). Bien que la plupart des propriCt6.s symbiotiques aient et4 renforcdes suite a un apport en PN, ce enforcement n'a pas entrain6 des amdliorations dgulikres de la production de biomasse akrienne, en partie A cause des maladies bactiriennes et/ou virales de Lablab dans 2 ou 3 champs. De plus, presque tous les rksidus des 1-5gumineuses avaient disparu de la surface du sol au moment du semis du m a s subsequent. Les rendernenis en grains dd mays ont augmenG de 1250 a 2642 kgiha apds le Mucuna et de 1582 12557 kgha apres Lab!& dans les iraiternents oB les Idgumlneuses ont requ 90 kgde PN-Piha, par rapport aux traitements sans apport de PN.Ces ameliorations du rendement du mals sont irk-s probablement ie rdsuliat de l'amt5lioration du bilan total de P du sol consecutive au renkrcement des propri6tds microbiologiques du sol.

Introduction Although the moist savanna zone of West Aiiica has a large potential to support sustainable agricultural production (Pieri 2992), this potential has been only matginally unlocked due to the ever increasing population pressure on land, the consequeat reduction in fallow length, and the low use of external inputs. Negative nutrient balances (Rlrodes et al. 2996) are a logical consequence of these land-use practices. Buresh et al. (1997) recently reviewed the soil fertiliw status of Afiican soils and explored several strategies to deal with the large-scale nutrient mining. h 1997, a collaborative project between the Inkrnational Institute of Tropical Agriculture (ITFA), Nigeria, the Instihlt National des Recherches Agricoks du Bdnin (MRAB), Benin Republic, the Institute for Agricutiural Research (IAR),Nigeria, and the Katholiek Universiieit Leuven (KU,Leuven), Belgium on Balanced Nutrient Management Systems for Maize-based Systems in the Moist Savanna and Humid Forest Zone of West Afrida PNMS) was initiated. Its overall goal is 'to curb the vicious cycle of plant nutrient depletion in maize-based farming systems in the moist savanna of West Africa through integrated nutrient management systems geared to land use practices which are economically viable, ecologically s o d and socially

6 Cawer mps for na?uraIresource managemenllPantesde couverttrreet gestion des ressuu~::es nahcrelles

acceptable'. Tbe research activities are targeted on the derived savanna (DS) and northern Guinea savanna WGS) benchmarks following the strategy of the Ecoregional Program for the Humid and S u b m i d Tropics of Sub-Sahm A e c a (EPHTA) (EPHTA 1996). The project focuses on two hypotheses which could form the basis for the development of technologies to address the generalty poor soil N and P status: (i) combining N fertilizers with organic matter may improve N-use efficiency and reduce bsses of N to the environment, and (ii) interactions between low reactivity rock phosphate and the rhizosphere of legumes may improve the immediate availability of rock phosphate @.PI. Grain andlor herbaceous legumes play an essential role in implementing this project as they are: (i) potential producers of organic matter--and on top of that they can contribute additional N through their capacity to fix N, from the atmosphere--and (ii) possible mediators in the processes improving the short-term availability of P &om RP.

Setting the scene: fertilizer use and N and P status of the soils in the DS and NGS benchmark villages A survey was conducted on the use of organic and inorganic inputs in 2 villages in the

DS (Zouzouvou and Eglime) and in the NGS (Danayamaka and Kayawa) benchmark, (Hompandan et al. 1999, Manyong et al. 1999). After the survey, 24 fanners' fields in the DS villages and 27 fields in the NGS villages were randomly selected to implement on-farm trials. Prior to this, soil was taken from each field to conduct a missing nutrient trial in the greenhouse with maize as a test crop. Results from the sumey indicate that ahnost all of the farmers intewiewed use inorganic inputs on at least one of their fields, depending on the crop and the availability of fertilizer (Table 1). However, the rate with which, e-g., N-fertilizers are applied are far below the recommended Fates of 90 kg N/ha in the DS or 220 kg NIha in the NGS m l e 2). The large number of farmers using fertilizer in the DS benchmark villages may be as a result of the existing credit scheme for cottonfertilizer procurement (Bosc and Freud 1935). Organic matter use is lower than fertilizer use, but reasonably high h Zouzouvou (Table I), caused by the successfi~l introduction of Munrna as a control measure against the obnoxious weed imperafa r;yiin&iica by the Recherche Appliqude en Milieu RdelY(MMR)project (Mounddkon and Gogan 1996). In the NGS,animal manure i s m obvious source of organic matter in a region with relatively high cattle densities. In the DS villages, 71% of the selected Gelds responded to N (relative biomass yield < 65%) while only 37% to P (relative biomass yield < 65%). in the NGS benchmark villages panayamaka and Kayawa), 89% and 93% of the fields responded to W and P, respectively. Responses to cations, S, or micronutrients were marginal in all villages

Coverffw bmefitygdndfices des plantes de wuverfure 7

Table.1. Proportion of farmers using inorganicfertilizer and organic matter and mean application rates of inorganic N for the research villages in the DS (Zowouvou and Eglime) and the NGS (Danayamaka and Kayawa) villages.

Use of inorganic fertilizer I% of farmers) Derivedsavanna benchmark villages Zouzouvou

Eglime

All

Use of organic Inorganic N matter application rate (% d farmers) (kg Nlha)

NorthernGuinea savanna benchmark villages

Danayamaka Kayawa

PJI

100 95

35 41

(results not shown). The general N status of the soils appeared to be low in both benchmarks which is not redly surprising, as even fertilizer N has been shown to have a small cany-over effect into the following season. Interestingly, both benchmarks differ widely in their general P status. Tfie higher P status of the soils in the DS benchmark compared to the NGS benchmark is most likely related to the production of cotton in the DS benchmark and the associated credit schemes for cotton fertilizers, which contains P besides N (14%N, 23%P, 14%K, 5%S, and i%B). The response to P addition was related to the Oisen-P content for most soils of the DS and NGS villages, showing an inflection point near 12 ppm Olsen-P. if tbe Olsen-P content exceeds 12 ppm, no significant response to P fertilizer is expected.

The role of legumes in N nutrition of maize Grain or herbaceous legumes can play a vital role in N nutrition ofmaize. Although the fertiliir replacement value of Mucs1napwiens was reported to vary between 10 and 150 kgN/ba by Carsky et al. (19981, its value @ usually towards the Iower side of the range for the West Afiican moist savanna zone. Versteeg et al. (1998) observed &at maize yields after Mucwla were 33% higher than maize yields after maize on IS farmers' fields on the Adja Plateau in southern Benin. On severely depleted soils yielding only 480 kg maize grainsha, yields were increased to 1140 k g b on 29 depleted farmers' fields on Adja Plateau. In the DS benchmark villages, a 28% increase in maize yield was observed relative to the control &er applying 90 kg Nha as cowpea residues. Although grain and herbaceous legumes can significantly reduce the need for N by a subsequent cereal, it is unlikely that inorganic N additions can be completely

8 Cow?cmps for natural msoum managem6nVPlantes de cawe&mef gestion des nsssourcws nalur8lk

excluded if the ultimate goal is to increase agricultural production without Grrther deterioration of the soil resource base. This has h e n pointed out as a necessity Eo support the growing population of sub-Saharan Africa by PinstrupAndersen et al. (1997). Moreover, Vissoh et al. (1998) demonstrated a declining trend over time in the productivity of maize-based systems if Muanapruriens was the only improvement in the traditional farming system in the Mono province of Benin. After an initial ten phase under on-station conditions in Skkou, southern Benin (DS benchmark) and Zaria, Nigeria (NGS benchmark), the first hypothesis related to the combination of N fertilizers with organic matter to improve the fertilizer N-use efficiency and reduce N losses was tested under researcher-managed on-fhm conditions in the DS benchmark villages. Transferring the technology tested from onstation to on-farm conditions complicated the design of the experiments as, following the philosophy of the BNMS project, only locally available or locally produced sources of organic matter can be used as organic matter input. In the o n - f m trials, a dual-purpose cowpea (variety Ni-86-650-3)-maize (variety DMR)rotation was used The organic matter produced by the cowpea was used as an organic input, mixed or not with urea, to the subsequent maize. The following treatments were imposed: (i)control (no N inputs), (ii) urea at 90 kg Nka, (iii) urea at 135 kg N/ha, (iv) cowpea haulms at 90 kg Nha, and (v) cowpea haulms at 45 kg N h a mixed with 45 kg ma-Nlha. Phosphorus and K were applied in all treatments as 30 kg TSP-Pka and 30 kg KCI-Wha. A clear response to 90 kg urea-Nlha was observed, but increasing urea levels further to 135 kg N/ha did not improve yields (Fig. 1). A sole application of 90 kg N/ ha in the form of cowgea hautms only increased grain yields from 930to 1230kg DM/ ha, confirming earlier studies showing that N-recovery fiom residue applications is often low. The combined application of cowpea haulms and urea increased maize yield from 930 to 1640 kg DM/ha. This is still 330 kg short of the yield obtained when the same quantity of N is supplied as urea, but farmers need to purchase only half ofthe fertilizer in case of the combination treatment. The feasibility of using the mixture strategy, i.e., supplementing a modest urea dose with organic N, requires that sufficient cowpea residues can be produced. In 19 out of 24 fields the cowpea haulms contained at least 45 kg Nha, the quantity required for the treatment combining urea with residue-N. For the 5 other fields, haulm weight corresponded to between 25 and 45 kg Nha.

The role of legumes in P nutrition of maize Ironically, while the West African region has enough phosphate rock (RP)deposits to be self sufficient in the production of P fertilizers (Roy and McCleIlan 19861, a large proportion of the soils in the region is deficient in P. Due to its low P solubility, the

Cover m p bane5islBBnefi~85desplanks de wuvertcue 9

Figure 1. Maire 1998 grain yields for treatments 1 to 5 in Zouzouvou (12 fields) and Eglim6 (11 fields] (DS villages). 7he values in the different treatment labels have as units kg Wha. The error bar is the standard error of the difference (SED).

immediate effects of applied RP on maize yield on nonacid soils are very often not visible, making the extension services reluctant to recommend it to f-ers and the farmers reluctant to utilize RP directly. As most of the traditionally available techniquesto increase the solubility of P fiom RP,such as thermal: alteration or partial acidulation, require substantial capital investments, alternative hypotheses have been proposed to increase the availability of P from RP.One such hypothesis is that certain herbaceous or gmin legumes are able to utilize P from RP due to rhizosphereprocesses enhancing the P availability. Maize following such legumes could benefit itom P mineralized from the legume residues andlor &om an improvement of tfie availability of P from certain soil P fractions. The ability of M u ~ ~ ? u p ~and ~ ~Lablab i e m pwpureus to use P &om RP and the changes in selected symbiotic propezties as affected by b e addition of RP was measured for a sei of soils on a representative toposequence (plateau, slope, and valley field) near Kasuwan Magani in the northern Guinea savanna zone (V'lauwe et a!. 1999). The impact of applying RP to legumes on a subsequent maize crop was also investigated. Tfie slope field was observed not to respond to P application because of its high soil Olsen-P content (3.2, 14.0, and 3.1 mg Olsen-P/kg for the plateau, slope, and valley field, respectively). most of tbe symbiotic parameters were enhanced for both In the presence of species (Table 2). This improvement in symbiotic parameters did not consistently lead to improvements in aboveground biomass production, as especially Lablab on the

Cover craps (Drnatural resource managemenPlantes de corrverture et gestion des ~essourcesnaturelles

Tahle 2. Symbiotic prope~esof the Mucuna and Lablab treatments of the plateau, slope, and valley fields as affected by the addition of phosphate rock (RP] at 16 weeks after planting. NA indicates not applicable Wanlawe et al. 1999) Number of nodules (3 plants)

Plateau field Mucuna + RP Mucuna RP Lablab + RP Lablab RP

SED Slope field Mucsrna + RP Mucuna - RP Lablab + RP Lablab - RP SED Valley field Mucuna + RP Mucuna RP Lablab + RP Lablab RP SED

Nodule fresh weight g 43 planh)

Arbuscular myorrhizalfungi infedion

(%I

50 18 18

11.7 1.8 2.0

33 22 31

0.0

3.2

16 4

24.8 14.8

29 22

3.9

1.5 3.6

11 34 27 2 1 11

10.7 8.2

0.3

0.1 3.6

14 4

slope and valley fields was affected by bacterial andlor viral diseases. Although a signif cant increase in N accumulation after RP addition was observed for both species on the plateau field, these differences disappeared towards the end of the observational period (30-36 weeks after planting) (Fig. 2). Moreover, nearly all legume residues had disappeared fiom the soil surface when the subsequent maize crop was planted. Maize grain yields following Muctrno or Lablab increased from 1250 to 2642 kgha and from 1582 to 2557 kgha, respectively, in the treatments where the legumes were treated with 90 kg RP-Plhacompared to the treatments without RP addition (Fig. 3). These improvements in maize yield are most likely caused by an improvement in the general P status of the soil caused by an enhancement of the soil microbiological properties, rather than by P mineralized from the legume residues, as (i) the biomass of the latter had virtually disappeared from the soil surface before maize planting and (ii) due to diseases, LaBLab biomass did not consistently increase after RP addition. More up-stream research is needed to unravel the mechanisms behind these observations.

Conclusions Legumes were shown to significantly improve the yield of subsequent maize when combined with inorganic N fertilizer or rock phosphate. Although slight

Cover crop beneiitsBBn8iioss des plant& de corrvenure 11

180 -

200

160140-

120-

Weeks after planting Figure 2. Total N accumulation in the standing biomass and Zhe surface litter ofthe Mu~unaand Lablab as affected by the addiiion of phosphate rock (RP) for the plateau field at the different sampling times (Vanlauwe et al. 1999). The left error bar indicatesthe standard error of the-difference (SED) between sampling times for one treatment, the right error bar indicatesthe SED between treatments at one sampling time.

Figurn 3. Maize grain yields. averaged over the plateau and valley fields following Mucuna, hbfab, or make,treated or not with rock phosphate (RP)in 1997. All treatments received 45 kg urea-Nlha. Data from the sbpe field were not included as the slope field did not respond to P becauseof significant P fertilizer applicationsbefore trialestablishment Theerrorbar indicatesthe standard error of difference (SED).

12 Cover cmps for natural msounxr management/Plantesde couy~rttlmst gestion des ressources nahtmIIes

improvements in grain yield could be observed in the absence of inorganic amendments, these improvements remain below what is required to support the growing population of West Africa. Although legumes are an essential component of technologies to redress the decline in soil fertility, it is unlikely that legumes alone will stop the degradation of the soil resource base. Under certain conditions, rapidly growing herbaceous legumes are needed, e.g., for the suppression of the obnoxious weed Imperala cylindrica. One could argue, however, whether herbaceous legumes are the best technology if the main concern is soil fertility restoration. Dual-purpose grain legumes, producing beans as well as fodder or biomass to leave on the soil surface, may be equally beneficial and provide additional and immediate appreciable benefits, which is a paramount factor for farmers in their acceptance of a technology, if pressure on land is high. Moreover, the problems seen with pests and diseases indicate that for the herbaceous legume technology to be recommended on a large scale it would be necessary to invest in breeding for improved accessions of those legumes.

Acknowledgments The authors gratefully acknowledge the Belgian Administration for Development Cooperation (ABOS) for funding the project on Balanced Nutrient Management Systems for Maize-based Farming Systems in the Moist Savanna and Humid Forest Zone of West Africa. This paper is published as iITA publication number IITAI99ICPI 19.

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Contribution du phosphore B I'amelioration de I'assimilation de I'azote par Is mars en rotation avec le Mucuna et le nieb6 K. AiBou et M. Adomou lnstitur Narional des Reclrerches Agricoks du Bkin,Coronou, BFnin

Pour pallier ii la dkgradation des sols due leur surexploitation intensive et le manque de credit pour les fertilisants chimiques, un sysreme de rotation de lkgumineuses en deuxiCme saison suivi par le mars en premiere saison est en cours depuis la deuxieme saison de 1997. Cobjectif est de comparer les sources de phosphore et leur interaction avec les ldgumineuses(nikbe ou mucuna) cornpark avec un tdmoin Mucuna. L'engrais azotk n'est pas applique au mars. Apres deux ans de gestion de cet essai les resultats ont montrt que les rendernents les plus ClevtSs par rapport au tkmoin (culture prktdente inas + OP: 1518 kgha) s'observent sur les effets residueis des traitements ni&C ou Muncna ayant requ une combinaison de 50% de dose de TSP et 50% de dose de phosphate nature1 (culture prkckdente Mucuna + TSPN: 2576 kg /ha; prtckdente nitbe + TSPN : 2519 kgha). On n'observe pas de difference significative entre les sources de phosphore. Mais la combinaison TSPN donne un surplus de 27% en rendernent mais grain compark au ttmoin sans phosphore (1947kgha). Par contre par rapport aux sources de matiere organique les rksidus de niCb6 et de Mucuna ont donne respectivement en rendernent grain mais un surplus de 41% et de 35% compare au rtsidu de maYs (1666 kgfha).

Abstract In order to overcome soil degradation due to overexploitation and lack of credit for chemical fertilizers, the following system was used during the 1997 second season: a second season legume rotation followed by maize planted in the first season. The objective of this trial was to compare phosphorus sources and their interaction with legumes (cowpea and Mucuna), with Mucuna as the control. No nitrogen was applied on the maize. After managing the trial for two years, results indicated that yields higher than that of the control (previous maize + OP: 1518 kgha) were observed through the residual effects of cowpea or Mucuna treatments, which received a combination of

Covercrop benefikBdnBriaesdes plantes de muvethire

SO%

TSP and 50% rock phosphate (previous Mumnu + TSPN: 2576 k@a; previous

cowpea + TSPN: 2519 kgha). No significant difference was observed between phosphorus sources. However the TSPN combination gave a 27% surplus of maize grain yield as compared to the control without phosphorus application (1947 kgha). But, as compared to oganic matter sources, cowpea and Mucuna ~esiduesinduced respectively maize grain yield 42% and 35% higher than yields obtained with maize residues (1 666 kglha).

L'un des probl6mes auxquels les pays de 1'Afkique subsaharienne sont aujourd'hui confrontds est celui de savoir comment accroitre et augmenter la production alimentaire pour faire face a I'essor d6mographique. La pression dgmographique a entrain6 la rarkfaction des sols cultivCs sur ies terres de bare au Sud du BCnin avec une diminution des ptriodes de jachkres. Pour une agriculture durable il sera plus avantageux d'opter pour m e gestion rationnelle des terres cultivdes basees sur une connaissmce profonde des interactions biologiques predominantes en utilisant tes ressources locales disponibles. En region tropicale, le phosphore assimilable des sols est l'un des principaux facteurs limitant la croissance des plantes. Des etudes menkes par I'IFDC et d'autres chercheurs ont etabli que ie phosphore (P) est l'elkment nutritif le plus limitant aprhs l'azote dans les sols Ouest Africains et que la rtponse des cultures aux Cltments nuuitifs est souvent timitee par l'absence de P dans le sol. DiEdrents auteurs ont mis l'accent sur les flux d'dlements nutritifs dans les agrosyst6mes de I'Afiique de I'Ouest et sont d'avis qu'en moyenne les sorties dkpassent les enees, ce qui rend non durable la plupart des systkmes actuels (Pieri 2989, van Keulen et Breman 1990, van der Pol 1992). A I'interface racine-sol, la ptante peut favoriser la dissolution des phosphates en modifiant les conditions du milieu (acidification, complexation, activite microbienne) et donc la biodisponibilitd des k1Cments nutritifs. C'est ainsi que la baisse du pH permet la dissolution des phosphates naturels et augmente I'assimilation du phosphore issu de l'apatite (Khasawneh and Doll 1978). Les ldgurnineuses, par la furation de I'azote atmosphirique, coniribuenta diminuer le pH de la rhizosphere; elIes pourraient ainsi augmenter la biodisponibilitt5 du phosphore des phosphates tricalciques ou apatitiques. Dans un systeme d'association ICgumineuse+drCale la dissolution des phosphates naturels par la I&gumineusepourrait donc avoir un effet btntfrque pour Ia cirdale. La rnindralisation rapide de la matiere oqpr'que sous culture impose m e reconstitution du stock sous les tbrrnes les plus kvolu4es possibles. t e s moyens techniques et thtoriques d'amkliorer le bilan organique sont divers mais en pratique le

96 Cdvsr crops for natural resource managernenFlantes de couverture et gesficm des ressou~cesnaturelies

choix est limitk. La plupart des syst&mes de cultures rencontrts en agriculture biologique sont bases sur une rotation incluant des ltgumineuses engrais verts ou des plates de couverture. La pratique habituelle est de faire suivre une culture riche en engrais verts par une cuiture exigeante (mais, bld, sorgho etc ). L'une des technologies wlgan'stes pour pallier A la baisse de la fertilitt du sot est l'utilisation des variktts de Mzlcunapruriem var. diiis ou de Mucuna cochinchinemis 31 cycle long comme source de matitre oganique. Cultivdes au premier cycle en association avec le mars ou apres lartcolte du mars lle paysan ne peut plus cultiver cette sole au second cycle, ou sous forme de jachere amtliorke dans les systemes de cultures durant les premier et second cycles de l'annke dans les zones ob la terre est disponible. La non consommation surtout des graines de Mucuna spp. a fait que cette technologic est faiblement adoptke par les paysans. C'est pourquoi le nitbt qui est une culture bien comue des paysans est test&. Le caractere alkatoire de la pluviom&ie au second cycle et la non ou faible utilisation de furnure organo-mhtrale sur les vivriers par les paysans ont conduit confmer ou infimer I'hypothtse que I'efTet rksiduel de ltgumineuses fixatrices d'azote 3I cycle court combin6 i la b u r e phosphatte au second cycle peut amCliorer le statut oganique du sol et par surcroit augmenter le rendement du ma'is la campagne suivante. L'objectif global de I'essai est de contribuer i l'amtlioration du statut physicochimique des sols et le rendement des cultures dans un systtme de rotation cCrCalesf Itgumineuses et de minimiser le coQt des engrais mindraux dans les exploitations paysannes. Les objectifs specifiques sont de determiner I'effet de 2 types d'engrais phosphatts sur la production de biomasse akrieme en w e d'amkliorer le statut oganique des sols, amCliorer le niveau de disponibilid d'azote et phosphore, et dkteminer le type de rotation approprid pour optimiser le rendement des cultures.

L'dtude a dCmarn! au second cycle de la campagne 1997 A SCkou (2O14'E; 6O36'N) sur les sols ferralitiques communCment appelds terre de barre. Ce site em jachere depuis plus de 5 ans est damint par une vegktation de Chromolaena odorata. Un profil p6dologique de ce site a CiC efFectuC et les caracdristiques physico-chimiques sont prbentkes dans le Tableau 1. Ce site est caracttrisk par un clirnat bimodal (Tableau 2). Les ICgumineuses et un ttmoin ma'is sont cultivts en deuxikrne saison des campagnes 1997 et 1998 suivi de ma'is en premier cycle des campagnes 1998 et 1999 (Figure 1). Le dispositif experimental est le bloc alkatoire incomplet avec 4 dpktjtions. La dimension parcellaire est de 6 m x 4.80 m. L'essai comporte 12 traiternents qui ont ttk appliqub au second cycle de la campagne 1997. 11 s'agit d'une combinaison

Cover crop bmefiWB&Bficsd8s piantes de mwerture 17

Tableau 1. Caraderistiques physica-chimiques du sol du site de S15kou 2.

Horizon

Profandeur

6 8 ~ &22 m'l

Btl

22-44cm

Bi2 Bi3

44-94Cm

94-146

Sable

Limon

6 4 4

75 62 46 40

Z mile 17 21 33 51 60

2 1

pHeau 5.7 5.7 5.6 5.8 5.8

0.85

0.073 0.056 0.042 0.048 0.037

0.65 0.37 0.32 0.25

CEC 4.2 3.7

3.4 4.0 5.7

factorielle de trois cultures (mais, nieb6, ou Mucwla) et quatre sources de phosphore (sans P, TSP, PN,et un melande de TSP et PN qu'on appelle TSPN). Le phosphate nature1du Togo est apportk tous les 2 ans h la dose de 120 kg de P,O, a I'hectare. Le superphosphate (TSP) est apporte tous les ans I la dose de 46 kg de P,O, B I'hectare. Pour le traitement TSP+PN (TSPN), le superphosphate triple est apporte tous les ans A la dose de 23 kg de P,O, l'hectare mtlange au phosphate nature1 du Togo apportt tous les ans a la dose de 60 kg de P,O, I I'hectare. La varikt6 de mais utilisCe est le DMR-ESR-W avec un Bcartement de 0.80 m x 0.40 m B dew planidpoquet. La varittd de niebe est la NL 86-650-3 avec un dcarternent de 0.60 rn x 0.20 m B un plant/poquet. Le Mucurzn (Mumna spp. var. Rajada) est serne a un tkartement de 0.60 m x 0.20 m B un plant/poquet. Sur le ni6b6 qume traitements phytosanitaires ont assure le contr6le des insects. L'analyse de variance a 6td fait pour le rendement en biomasse et grain des lBgumineuses et pour le rendement en grain et en paille du ma% q r & sles Idgumiaeuses.

'fabteau 2. Pluviometrie mensuelle (mm)

Sekou.

Mob Janvier Rvrier

1998

Mars

18 70 233 110 5

Av ril

Mai Juin Juillet AolSt

Sepiembre

44 88

Octabre Novembre Decmbre

214 53 12

1999 4 64 37 84 122 160 266 218 94 186 257 0

Rgura 1. Calendrier cubral des sys@mesde mtatlons test& B Skou [sud Benin) de 1997 B 1999.

R&ultats et discussions Production nit5bt5 Qumt la variable p i n fl n'existe pas de d i E i n c e significative entre les m & e sni en@ les @aimen(T.&dleau & 3). Par conwe il existe de dBrence signifkative entre Ies annE:es d les traitements de la mrhbb de ia biomasse aMeme. Le meillew rendements'observe sw le mitemat TSPN (3224kfia) par rapport au a o i n dont b rendement moyen en biornasse a6rienn.e est de 1376 kglha On note un affd du phosphore su.la biornasse a6rieme du nitSb6 surtout enm les traitments TSPN et le thoin. X)aF c o r n entre les traitements TSP et PN il n'existe pas de dEtSrence significative. Tableau 3. Rendernentmayen ni6M grain et biarnasse a6rienne kglha en delrxigrne saison de 1937 et 1998 3 Sekau 2, BBnin. Grain

Biomassea6n'enne

TraHements

1997

1998

Mopnne

OP TSP RN

322 331 375

319

TSPN

353

Moyenne

320

316 536 435 290 344

333 375 321 337

1997

1998

Moyenne

989 1833 1657 2343 1705

1763 2865 1983 4105 2679

1376 2349

â&#x201A;Źcarts Xype Grai@EQ%'T) = 52.2; SEtANNEE) = 36.9; SEfANNEEx TRT) = 73.8 Biornasse aerienne--SEo = 368.9; SE(ANNEE) = 260.8: SEtANNEE x TF!T)

= 521.6

1820 3224 2192

Cover crop beneBtdBdnBficesdes plantes & wuverture 19

Entre les m & s on note de diRZrence significative entre les rendements grain du Maninn (Tableau 4). Par contre on n'obsewe pas de diffdrencesignificative entre les traihments. Quant h la variable biomasse adrierae du M m a il n'existe pas de WBrence sigdficative ai entre les anndes ni en* les traitements. Les sources de phosphore n'ont pas eu un eEet sur la biomasse akrienne du Mumna.

Les eEets des pA8dentes cultures de mdis, niebC, et Mvcuna sont present& dans les Tableaux 5-7. Pour le pdcident mals (Tableau 5)' il existe de diffdrences significatives entre bs anndes en ce qui concerne les rendements grain et paille, mais en@ b s sources de phosphore il n'existe pas de diffkrence significative. AprErs dew m e e s de L'essai, il existe de differences significatives entre les traitements. L'eRet rdsiduel des Idgumheuses fnatrices d'amte combind au phosphore est tr4s net par rapport au Grnoin (rdsidu mais). Les meilleurs rendements Doyens en m& grain gar rapport au contrble (1518 kg/ha) s'observent sur les eEets dsiduels des combinaisons I6,gmineuses fkatrices d'azote et du phospho~.I1 y a un accroissement d'une tonne de maTs grain apds un precedent ni8b6 plus TSPN (25 19 kgha) et une culture pdcddente de Mucwa -t TSPN (2576 kgha). On note presque la meme tendance sur le rendement paille. Par contre il n'existe aucune *onse sipificative entre les sources d'engrais phosphates. La spthbse des rdsultats (Tableau 8) montre que l'effet des sources de phosphore sur le rendement du mays n'est pas significatif. Mais un accroissement de rendement du mafs grain de 27% pour la combhaison TSP plus PN par rapport au tdmoin sans phosphore apparait clairement. Quant B I'efTet des preckdentes cultures sur le rendement ma& grain on observe un accroissement de 35% de la prkcedente nidbt? et 41% de hprtb5dent.e mucuna cornpard au t h o i n de dsidu de ma& (1666 kg/ha). Tableau 4. Rendementmoyen niebg grain et biomasse lrtenne Mucuna kglha en deuxibme &on de 1997 et 1998 ir SBkou 2, Benin.

Traitemenk

1997

1076 1285 1102 1111 It44

TSP BN TSPN Moyenne

~~s Qpe

Grain 1998 1692 1567 1868

~ns 7726

Moyenne 1384 1426 1485 1445 1435

1997 4041 4436 4150 4341 4243

Biomasse aerienne 1998 Moyenne 3642 4187 4550 4783 4290

Gmin--SE(TRT) = 135.8: SEtANNEE) = 96.1; SEtANNEE x TRV = 192.1 Bimasse a B r i e n n M E M = 345.3; SE(ANNEE1 = 2442; SE(ANNEE x IRT)= 488.4

3843 4311 4350 4562 4267

20 Cover cmps for natural resouree managemenVPlantesde c0uVpmr.eet gestion des lessources naRnenes

Tableau 5. Rendement moyen grainsetpaille mais kgiha en premihre saison de 1998 et 1999 apks mais i3 SBkou 2; BBnin. -

E%t ~Bsidue!mals

1998

Grain 1999

Moyenne

Paille 1999

1998

2365 MaTs + OP 1328 1708 1518 2138 Mays + TSP 1475 22013 1744 1911 1818 1443 MaTs PN 1069 2658 Ma7s + TSPN 1795 2123 1959 Mayenne 1417 2658 2123 1959 Eca* type Grain- - S E m = 222.1; SE(ANNEE) = 157; SE(ANNEE x fRi) = 314 = 391.3 Paille- - S E m = 276.7; SE(ANNEE) = 195.2 SE(ANNEE x

2980 2411 3043 3960 3348

Mayenne 2672 2775 2477

3308 2808

Tableau 6. Rendement moyen grain et paile mais kglha en premieresaison de 1998et 1999ap&s niBb6 A SBbu 2, Benin.

Treatments

1998

Grain 1999

OP TSP PN TSPN Moyenne

1920 2029 1891 2299 2035

2267 2418 2439 2740 2466

Mopnne 2093 2223 2165 2519 2250

1998

Pailte 1999

2898 2852 2742 3906 3099

4270 4372 4371 5946 4515

Moyenne 3584 3612 3556 4476 3807

Ecaftstype Grain-SEmT) = 210.1; SE(ANNEQ = 148.5: SE(ANNEE x TRT) = 297.1 Paille --SE(TRT) = 462.9; SE(ANNEE) = 327.3; SE[ANNEE x TRT) = 654.6

Tableau 7. Rendement moyen grain et paille de mals kglha en prerni&resaison de 1998et 1999 aprhs Mucuna B SCkou 2. BBnin. Grain Treatments

1998

1999

OP TSP PN TSPN Moyenne

1746 2113 2277 2405 2135

2149 2546 2776 2747

2554

Moyenne 1947 2329 2526 2576 2344

1998 3228 2839 3665 3065 3199

Paille 1999 3889 4711 5160 5029 4697

Mayenne 3558 3775 4412 4047 3948

Cover crop benefiWB6n6ficesdes plants de couverture 21

Tableau 8. FZendement moyen sur deux ans de mars grain kglha apres des cultures pGddentes (mais, niebe, Mucuna) combines aux diierentessources de phosphore Sdkou 2, Benin. Source de phosghore

Mais

1518

TSP PN TSPN Moyenne Plus value %

1744 1443 1959

1656 100

Mucuna

Moyenne

Plus value %

2093 2223 2165

1947 2349

1853 2105

2526

2045

2579 2250 135

2576 2350

2351

I00 114 110 127

Ni&b&

141

Conclusion Apr6s deux m e e s de gestion de cet essai et mal* les poches de skcheresseobserv6es durant la pBriode vkgdtative (Tableau 21, on peut tirer la conclusion que les terres sous cultures et iatensement exploiees ont besoin d'amendements tant organique que rniuerai aim d'optimiser les rendements des cultures. L'effet du phosphore sur le rendement n'est pas significatif dans les conditions de l'essai. Mais Ies effets risiduels des traitements ni6b8 combin6 au superphosphate triple, niebe combin6 a la demi dose du superphosphate triple et du phosphate naturel, le Mucwla combine au phosphate nature1 ou a la combinaison de demi dose de superphosphate trlple et du phosphate nature1 au second cycle d'une campagne agricole peuvent ameliorer le rendement du ma5 en premier cycle de la campagne suivanie. L'insertion de cette techologie dans les exploitations paysannes pourrait minimiser le coQt des engrais si une rotation culturale judicieuse et un syst&meint6gr6 de nuttition des piantes sont observes .

Aihoy K.,N. Saoginga,B. Vmlauwe, 0.Lyasse, J. Diels, and R Merckx. 1999. Alley cropping in the moist savanna m e of West Africa: I. Restoration and maintenance of soil fertility on ' terre de barre*soils in Benin Republic. Amforestry Systems 42: 213-227.

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Integration des plantes de cauverture dans les ;ysi&rnesde culture pluviaux de I'Est et de 190uesf du Burkina Faso. Acqub de recherche ef: perspectives

Rbrrrn6 L'un des objectifs de recherche en rnati.5~de gestion des ressources naturelles au Burkina Faso est de promouvoir et de developper I'utilkation des plmtes de couverture dans les systkmes de culture h base &dales. Cette option devrait a teme pouvoir ofEk B la majorig des agriculteurs m e solution de rechange pour la j a c h b p i w e tmditio~elle. Les travaux de recherche se sont focalisCs dans deux htsy&mes: le systkme pluvial I base de sargho (I I'Est), de mzdh et de riz pluvial (it L'Ouest)et celui du bas-fonds a base de riz dans les d e n zones. Une premiere cape de h dimarche methodologique a kt6 de cribler plusieuts e s p k s de Iegmineuses en fonction des ecologies et des zones, puis d'intdgrer les plus performantes dans ies diffdrenis systkmes de culture. Dans l'&cosyst&mepluvial de la zone Ouest du Bwha, les e s p h s les plus perfomantes sont Mucwlrr cochinchinensis, Mucunagwiem, et Cqanus cajan. Dans

24 Ctlvsr c m p fir natura! resource managemenVPlantes de muverture et g&On

des ressources nalurelles

la mCme zone mais en conditions de bas-fonds, les espkces Mumna cochinchinensiset smout Cajanzts cajm en bas de pente peuvent Ctre utilisCes en post-riz, tandis que Sesbania rostrata et Aesclynomene @aspera, respectivement en bas de pente et en lit mineur comrne engrais verts sont les plus adapees. Uans la zone Est, Mucuna kpalwala, Cajanus cajm, et M ~ m n aco&inchinensis dominent en pluvial, tandis que CmtaCariajuncea et Mucuna cochinciiinensis se monttent les plus perfomantes en conditions de bas-fonds. D'une manitre gdnkrale, il ressort de ces mvaux de cnilage que les l&gumineusespeuvent constituer une solution de remplacement A la jachere natureile pour rksoudre le probitme de berisse de la fertilit6 du sol et du mdement des cultures. L7intdgmtiondes plantes de couvmhxe dans les systemes de culture a dtd dtudiie dans uric: seconde phase. Le rendement des drdales (soxgho, mil, et &)cultivdes en rotation apres m e association avec les Idgumheuses ou m e j a c h h come de l6gumineuses augmente par rapport au rendement en monoculture de meme q7apr&s m e jachere namelle d7unan. Cinfestation des adventices dminue dans les cdrkales lorsque celles-ci viement apes m e j a c h b de 16gumineuses. Sur les interactions phosphates naturels x Idgmnineuses, les dtudes ont monad que l'applicatim de phospbore (PI amdliore ~ 2sigt&3cativernent s la biomasse a6n"errne,!a nodulation a la furatinn symbiotique de l'azote du M u m a ypar rapport au t h o i n sans phosphore. Au YU des W t a t s promobteaus, les cuihtres de c o u v ( ~n o m a t le Munma) peuvent manifde grand- potentia1itCs dans les systknesde rotations et associations de cultures, dam la zone de s a m e tropicale du Bmk'na Faso.

Abstract One of the objectives of natural resource management research in Burkina Faso, is the

promotion and development of the use of cover crops in cereal-based production systems. Ultimately, this option should offer the majority of farmers an alternative to the traditional grazed fallow. Research activities focused on two ecosystems: rain-fed s o d m (East) and maize-based systems and upland rice west) and lowland rice system in the two zones. Lrr terms ofmethodology, the first stage consisted ofscreening several legume species based on the ecologies and zones, then the most promising legumes were integrated in various farming systems. In the rain-fed ecosystem in the western region of Burkina, speciesthat pedonned very well were Mumna cockinchinensb, Muatnapmiem, and Cajanurr cam. In the same zone but in Iowlands, Muclrno cochinchinensis and especially Ccijamcr cajnn can be planted in the lower part of slopes after rice while Sesbania rosaata and Aeschynomene @aspera planted respectively in the lower part of slopes and in the flood plain as cover crops were the most adapted. Zn the East of the countryyM u m a

Cover wop &enefiislBBn&ices des plantes de wuverdure 25

kpahvaia, Cajmrzts cajm, and M u m a cochinchinensis were the best species in the rain-fed system, while CrotnIcvia jzmcea and M w n a cochjnchinemis performed better in Zowhds. Generally, these screeningactivjties indicated that legumes offer an alternativeto naturalfdows in solving low soil fertility and low crop yield problems. In the second phase of the experiment, the integration of cover crops was investigated. Yields ofcereal crops (sorghum, millei, and rice) planted in rotation after legume intercmp or a short legume fallow* increased as compared to yields under monoct~lmand after one year naaval fallow. Weed infestation was lower with subsequent cereals to legume fallows. With respect to the interactions between rock p h o s p b and legumes, studies indicated that phosphorus (P) application improved si@cmtiy shoot biomass, nodulaiion, and symbiotic nitrogen furation of Mzrc~na~ as compared to the control without phosphorus. Based on the promising results obtained, cover crops (notably Mucuna) displayed g m i potential in rotation and intercropping systems in the tropical savanna zone in Burkina Faso.

L'exploitation des ressoutces natuelles, notamnent le sol a mgmeng ces dernieres annees au B u r h a Faso, sanS pour autaat avoir r4sult.6 d'une intensification importante de I'agriculture et de l'elevage. Avec la pression dhographique que coma52 le gays et face au phdnomene rnigratoire saturant les zones oh les conditions climatiques sont encore propices, on assiste 2t un abandon de la pratique de la jach6re MditiomeUe de Zongue dwde, hypothlquant les m6cmismes de r6gdn6ration des terns qui existdent. Les questions primordiales aujourd'hui sont: comment la fertilitd du sol peut-eUe &re rnaintenue en conditions de culture permanerite?QueIles mesures peut-on appliquer pour remplacer les pratiques de jacbere, de valeur mais en corn de disparition? Pluskurs travaux de recherche ont dt6 men& au Burkii sur la jach4re gramhack d'une part (surtout avec Andropogon ggyanur) et d'autre part sur la j a c h h it base de 16pineuses. b u r ce qui concerne I'utiliation &And-opogon gqmur, les travaux se sont surtout focalisds dans la zone ouest du Burkina Faso Cyoni 1997, Serpentid et Sam6 1998). D m la meme mne d'itude, Bilgo ((1999)monire que la jach6re c o w a un impact significatif dans la r e s t a d o n de la matiere organique et de l'azote total du sol. A. gyanus a un impact positif dans le bilan azotd et h didmution de I'aciditd du sol ainsi que h production de phytomasse herback. LV4tudeconciut que certains modes de gestion des jacheres courtes peuvent contribuer B dsoudre sensiblement le problhe pos6 par la crise de la jachere longue. Cepenht, I'une des contmbtes i l'utilisation de cette gramh6e est son 6,tabiissement.Djimadoum (1999)montre que Z'installationde A. gaymw necessiie la

26 Cover crops for nalural resource managemenVPlantes de couvertrrre et gestion des resources naturelles

reussite de plusieurs ktapes comme la prdsence de touEes semencieres, la production de diaspores fertiles, la germination des caryopses, la phase plantule puis tallage, le maintien ou le renouvellernent des touffes. Dans le souci de trouver un palliatif de I'abandon de la jachkre traditionnelle de longue duree de plus en plus en voie de disparition, la recherche a ktudic! les effets des jach*res de come duke a base de legumineuses, de gramindes ou de la jachkre naturelle amdliorde, de courte dude. Ces dtudes ont porte sur les principales cultures: sorgho, mays, coton, et mil et sur l'tvolution du sol et ont etk rdalistes dans la zone Centre et Ouest du pays (stations de Saria, Farako-Ba, et feme de Boni). Dans les diverses situations, les rdsultats obrenus permettent de faire le point sur le rale limit6 de la jachere de courte duree ant sur le sol que sur les cultures qui la suivent et d'entrevoir les possibilitds d'amklioration (Hien et al. 1993). Les travaw entrepris dans le Centre, I'Est, et I'Ouest du Burkina Faso par 1'INER.A sur I'utilisation des lkgumineuses dans Ies systkmes de culture A base ctrkales (Hien er al. 1993, INERA 1997, Segda et a1.1997,1998 a, b, et c, Musabimana 1998, Segda et Becker 1398, Segda et Tot 1998, Billaz et al. 1999, Segda et at. 1999) ont fait ressortir leurs effets plus ou mohs bt5ntfiques en fonction de leur mode de gestion. Cette communication a pour objectif principal de presenter les activitks de recherche mentes au Burkina Faso sm les cultures de couverture.

Criblage dans la zone Ouest (1994-19951 L'tvaluation des 1tSgumineuses vise la stlection d'espkces adaptdes aux conditions locales et capables d'&treutilisdes comme plantes arn6liorantes en jachkre de courte duke, ou en association avec les ctreales traditionnelles cultivkes. La dharche utiliske pour l'introduction des plantes de couverture dans les diffdrentes zones est celle dkcrite par Sarrantonio (1992). Elle comporte 4 phase: dans la premiere, les performances de croissance et Padaptation gknkrale A i'environnement de plusieurs especes de lkgumineuses exotiques et traditionnelles(me cinquantaine) sont dvalutes au champ, en station de recherche. Les meilleures espbces (une dizaie) sont ensuite cribl6es.dans les diR&ents systc?mesde culture. En phase 3, les plus perfomantes en phase 2 (3 Zt 4 esptces) sont testkes du point de vue efFets sur les autres composantes du systerne. Un petit nombre d'espkces (1 b 2) sont enfin test& en conditions reelles sous la gesuon des paysans. Quarante-cinq eseces de 1tSgumineuses ant dttS introduites et 6valutSes dans la zone Ouest. Les prhcipaux rksultats sont pr6sentb dans le Tableau 1: (i) le cycle vdgktatif de ces plantes est compris entre 6 et 10 mois, m&meapks la periode vtSg6qtive, certaines comrne les M m a prksentent m e litibe abondante et 3che se formant en un enchevztrement de limes et de feuilles ce qui constitue m e protection du sol et un

Tableau C Evaluation des I&umineuses. Cmiianes et rendements des planies de jachgre saisonni&reZone ouest du Burkina, !hsysteme pluvial, Station de recherches de Faraka-Ba. 199.5-1996.

Maiiere dche

Feriade de missance

TaiUe

Especes

(mois)

((an)

Cdopogonium mucunoides

7 4 7-8 7-8 %I0

Mucwta cochinchinensis Mucuna prunens war. ufilis Pueraria phaseofoides Lablab purpureus Macroptilium atropurpureum Cajanus c a n Centrosema pubescens Centrosema plumen

Stylosanthes hamafa

9-12 +10 8-9 &9

2540 35-45 3040 25-40 45-60 1530 15U-200 50-70 15-30

8-9

20-35

6-7

aerienne tuba) 8.0 9.0

8.5 6.0 4.5 1.5 18.0 8.0 4.0 6.0

Pourcentage Accumulation d'azoted'azote I%N) (kg Nlha) 1.90 2.34 2.27 1.87 2.83 3.95 2.43 2.68 2.05 2.35

152 211 193 122 127 59 437 214 82 141

environnement favorable pour les micro-organismes; (ii) C. cajan, Mucuna cochinchinei?sis et M u m a pruriem var. utilis produisent une biomasse a6rienne respectivement de 18.0,9.0, et 8.5 tomes de matiere skche B l'hectare (m.sJha) avec un iawx de couverture de 10 & 90%; (iii) la teneur en N des I6gumineuses varie de I .6S B 3.95%' occasionmint m e accumulation d'wte de 61 a 650 kg@. Les auteurs (Segda et al. 1997)concluent que ces Ikgumineuses peuvent constimer une solution de remplacement A la jachere mttwlle pour ksoudre le problerne de baisse de la feriilitii du sol et du rendement des cultures.

Exp6rirnenbtiandans les sys&nres do rna'r's(1994-1995) A Pissue de la seconde phase, w e dizaine de Idguminewes ont dt6 retenues dont Calbpogoniwn nzlmnoides Desv., Mumna pywieiis (L.) DC var. utilis (Wight) Burck., M u m a cochinchi~?en~is, Puerwia phaseoloides Woxb.) Ben&., Lablab pwpureus (L.) Sweet, Macroptr'Ir'mafropurpuvewn @C) Urb. et Cajmus cajan (L.) Millsp. Cinq ~ ~ i n e u s d&emin6es es c o m e les plus perfomantes dims le dispositif de criblage ont Be utilisQ c o m e jachkres muelles d m la zone Ouest (Segda et al. 1997, Segda et To6 1998). Les rendements et les eEeis fettilisantssur Za culture de ma%condcutive ont Btk appkci6s. Le dispositif expirimental est un bloc de Fisher avec 6 traitements Cjach6re naturelle, Cdopcgumisrm mumuides, M u m a cochinchine~zsis,Mumnn pmriens, Lablab pwpweus, et C@onzrs cajan) en 4 ripetitiom Les domdes concernant b rendement @ de mays sont prksenides au Tableau 2. L'anaIyse de variance montre qu'il existe w e diEkrence significativeenles diffdwntspdcbdents 16gumineusespour la variable grain. Les prdcddents C. cajm, M. cochinchinensis d'une part, L. purpureus, et M. pmiens d'autre part sont significativementdiffdrents du ternoh <(jach6renaturelle~,.On note un gab de 300 B

28 C m r crops for nafural resource managemenVPlantesde couvernre et gesftan des ressources natum!les

Tableau 2. Rendements en mais et effets fertilisants sur la culture de mais aphs une jachkre d'une annbe. Station de Farako-Ba. saison humide 1995. Rendement en rna'ls2 grains (kglha)

GainRkmoin (kg srha)

Jachbre naturelte C. mucunoides C. cajan M. wchinchinensis L. purpureus M.pnrriens var utilis Moyenne 2513 CV(%) 15.4 Signification 0.01 Enfouissernent de toute la vkgbtation . Engrais chimique uniforment appliq~v5B raison de 44 kg N. 34.5 kg P 0 et 21 kg 50 ha. 3 Les moyennes suivies d'une meme lettre ns son! pas significativemen?dfferentes au seuil de 5 % par le test de Newman et Keuls. Dispositif en blocs de Fisher avec 4 repetitions.

940 kgha de grains en ce qui conceme les prtctdents ICgumineuses, ce qui est trts appreciable (Segda et Toe 1998).

Experimentation dans les systkmes de riz pluvial (1994-1995) Dans un systeme de culture & base de riz pluvial, 2 Iegumineuses Calopogonium mucunoides Desv. et Macroptilium atropilrpurezlm (DC) Urb. ont Cte utilisCes d'une part comme jach2re de courte durte et d'autre part en association avec le riz au cows de la saison humide 1394. Pour apprecier la contribution de ces legumineuses dans I'alirnentation azotee du riz pluvial et dans le contrble des adventices, en deuxitme annte le riz a CtC utilisd dans toutes les parcelles. I1 ressort de l'tttude que le rendement du riz cultivt! en rotation aprks une association avec les ltgumineuses ou une jachtre de legumineuse augmente par rapport au rendement en monoculture du riz et aprb une jachere naturelle d'un an. Uinfestation des adventices dimhue dans le riz lorsque celui-ci vient aprks une jachere de ltgumineuses (lNERA 1996).

Exphrimentationdans les systbmes de riz de bas-fonds (199!5-1996) Des systernes de culture inttgrant le riz et les cultures ma~aich&res de contre-saison ou les ICgumineuses de couverture ont Ctt CtudiCes dans ie bas-fond de Banfora, en zone soudano-guintenne du Burkina Faso (Segda et al. 1998 c). Apres deux annees de criblage, il ressort qu'il est possible d'utiliser ies (< legumes feuilles >) aprks la rtcolte du riz et que les ltgumes peuvent Ctre cultivds en bas de pente, en utilismt dans un premier temps I'bumiditt rtsiduelle puis I'eau de p u i s d s .

Covercrop benefihtB&nBfimsdes plantes de cuuveiiure 29

Sesbania rosfrata et Aeschynomene cfiruspera peuvent &re utilisis comme engrais verts @re-riz) respectivement en bas de pente et en lit mineu., avant le r u de saison humide. Mucuna cochinchinensis mais surtout Cajanw cajan peuvent servir comme plantes de couvemue (post-riz) eu kgard aux caract6ristiques suivantes: (i) m e biomasse aerieme forte en fin de saison seche (1.5 A 2.5 t h a de m.s ), (ii) un indice de couverture de 60 A 90 % (pendant au moins 3 mois) permettant de lutter efficacement confre les adventices, et (iii) une accumulation d'azote de 45 a 773 kg N/ha) pouvant constituer (si incorporation de la biomasse) m e source non negligeable d'azote au profit du riz venant en rotation. On note m e diminution de la pression des adventices sur le riz avec le Mucunu comme precedent cultural. Des possibilittk de diversification et &intensification existent dans ce bas-fond. Des cultures maralch&rescomme l'oignon ou la tomate pourront Ctre mises en place, tout autant que les Idgumheuses comme le Mucsrna car on constate que les ~ndementsde riz suivants sont amklior&s,par rapport a la pratique actuelle qui consiste en m e jachere naturelle en contre-saison (Segda et al. I998 c).

Exp5rirnenZationdant les sysiemes c6r6aliiirr; de I'Ouest (1996-1997) Une exp6rhentation a etd conduite en 1996 a h de determiner la contribution de Mucuna cochinchjnensis darts !'amelioration de la productivite d'un sol acide en zone ~0udanie~e du Burkina Faso (Segda et al. 19986). Les iraitements principawc etaient composis de jach6re natuelle, de jachkre amklioree (Mnscuna), de coton, de mars, de maTslMucuna, de sorgho, et de sopholMucwa. Le Mucma a dte seme 30jours aprks tes cultures. En 1997, les parcelles ont:k subdivistes (0 et 60 kg N/ha) et Ze riz pluvial semB sur toutes ies parcelles arm d'evaluer les effets residuels des differenis precedents culturaux sur le rendement paddy et les adventices. L'association du Mucuna avec les cirialesentrahe une rkduction de la m.s. aerieme du Mucuna de 52% (avec le maw et 71% (avec le s o g b ) , par rapport a une swfhce en culture pure. On observe &dement une diminution du rendement grains des cdreales de 9% (pour le sorggo) et 5% (pour le rnals) qquand elles sont assocites au Mucunn, en cornparaison avec des sufices en culture pure. Cependani, la culture associee ma'islMucwla et sorgholMucunaapporte 36 et 10% de rendement supplementaire en terme de m.s. totale, respectivement de mafs et de sorgho par rapport a une surface en culture pure. On observe une diminution de la pression des adventices sous M cochi~chinensis,surtout en jachkre amelioree. De mCme, ies precedents Mucunu (jachkre annuelle) et I'association sorghofMucuvla contribuent 1une augmentation significative du rendement paddy et de la matiare

30 W e r mps far natural resaurce managemenWlantes de mrrvertvre et gestion des ressouces nature!les

seche totale du riz pluvial vmant en rotation par rapport aux autres traitements. Ces rksultats laissent entrevoir les potentialitb du Maczcna dans les syst4rnes de rotations et d'associations de cultures (Segda et al. 1998b).

Experimentationsur Ies sources de phosphore (1997-1998) Une expirimentation a dtlj coilduite B la Station de recherches agricoles de Farako-Ba, en zone soudanienne du Burkina Faso sur lixisols, en w e d'ktudier I'effet du phosphore sur la croissance et la fixation biologique de I'azote de Mucuna cockinchinemis (Musabimana 1398). Cette ICgumineuse est particulierement utilislje cornme plante de couveiture pour amdliorer la fertilitk du sol et lutter contre les adventices. Trois sources de phosphore (P) Burkina phosphate (BP), Burkina phosphate arnBliort! @PA) et Triplesuperphosphate (TSP) 2I 3 doses (30, 64 et 120 kghade P,O,) et un t h o i n sans phosphore ont Cti utilisks afin d'ljvaluer leur eBFicacitC sur le M u m a . 11 ressort de l'etude que l'application de P amBliore tres significativement la biomasse aljrienne, la nodulation et la fixation symbiotique de i'azote du Muczma, par rapport au tkrnoin sans phosphore. Les forLes doses de P (120 k a a Pas)apportk sous forme d'engrais phosphatks solubles (comme le TSP) provoquent gkndralement un effet depressif sur le Mumna. Dans les conditions agropkdociimatiques de Farako-Ba, le BPA 21 la dose de 60 kgha de P205donne le meilleur rbultat sur le Mucuna; i'application de 400 kg de BP peut amkliorer B la fois les teneurs en matiere organique, en phosphore et en azote total du sol, lesquels constituent les facteurs les plus limitants de la production agricole dans les sols tropicaux (Musabimana 1998).

Perspectives de rechercheld6ve!oppement des plantm decouverture La demarche future devrait &re oriente5e vers I'amklioration des syst8mes de production par m e meillewe gestion de la fertilid du sol B travers l'utilisation des 16gumineuses de couverture comrne jacheres amiliorkes de courte durke, en combinaison avec les phosphates nahlrels. L'kvaluation des technologies utilisant Ies cultures de couvertum en milieu paysan n'a pas kt6 satisfaisante. Les taux d'adoption sont trks faibles, du fait non seulement de la dimache adoptbe par la recherche, du manque de fmancements mais surtout des contraintes relevkes par les rares productem qui ont Btk intljressks a m tests. NBanmoins, au YU des rksultats promettern obtenus, bs cultures de couverture (notamment le Muczcna) peuvent manifester de grandes potentialitks dans les systkmes de rotations et associations de cultures, dans la zone de savqe tropicale du Burkina Faso. L'adoption des culturks de couverture ne d6pendant pas miquement de ses pedomances techniques, les aspects

Cover m p benefitsB&6fices des plant@ de couverture 31

socio-6conomiques et instihtiomeIs lies ir cette problkmatique devront dam les travaw firturs etre analys8s. Donc, les techniques de gestion de la jachere ameliode devront Ztre mises au point et validees en milieu paysan, en tenant compte de Ia vocation essentiellement agroparstorale de certaines rdgions (a l'Est par exernple).

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32 Cwer crops for n a m l r e s o w managemenVPlantes de mmmre et gesflon Ues ressomes natwafles

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Efiets du Mucuna sur la productivit6 du mays et du coton

It~sti~ut dr I'E~n~imtu~etne~ el de RrcJ~errlresAgriro!es, Station de Famko-Ba. Bob0 Diuulosso. BurL-i?taFirso

Les effets de I'association du Mucuna {Mcunu coci~inchene~sis) avec les cultures de mais et de coton ont kt4 etudib h Farako-Ba au Burkina Faso sur sol f e m g i n e u gravillonnaire de haut de pente. Le Muclrna a et6 sem6e entre les rangs des cultures a 40 jours aprks le semis du cotonnier et 30 jours a p r b lc semis du ma'is. L'engrais mineral ricommandi pour chaque culture est applique en bande le long des lignes a 10 cm environ des poquets. Les rendements grains du coton et du mays, le rendement fibre du coton. la production de biomasse du Mucuna ont did mesurrSs a la rdcolte. Les resultats montrent que le Mucuna a eu un d6veloppement normal et la production en biomasse s'apparente a la normale de la zone. Les productions de biomasse du llitcirrta sont infiuencees par la presence ou I'absence des cultures et aussi par le type de culture. Les renden~entsgrains et en biomasse du ma'is et du coton sont toujours superieurs en culture pure. La pr6sence du Mucuna semble defavoriser le developpement du maTs et du cotonnier. t'association se~nblefavoriser plutbt le Mzrcuaa au detriment du mays et du cotonnier. Dans la perspective de I'utilisation du Mucum en association avec les cultures, le semis de cette plante doit &re suffisamrnent dCcafCe dans le temps pour kviter la concurrence qui est sutout d6favorable la productivitd du coton.

Abstract The effects of intercropping Mzrcuna (Mucuno cochinchenensis) with maize and cotton were studied at Farako-Ba in Burkina Faso in upper slope ferruginous gravel soils. Mucuna was planted between crop rows, for cotton 40 days after planting and 30 days after planting the maize. The recommended chemical fertilzer was applied in bands along the rows at a spacing of 10 crn between hills. Cotton and maize grain yields, cotton fiber yield, and Mucuna biomass production were assessed at harvest. Results indicated that Mucuaa had normal growth and biomass production was close to normal in the zone. Mucuna biomass production was influenced by the presence or

Z4 C m r cmps fDr natural r e s o w managemenPlantes de covvemm?er gestion des ressources naturelles

absence of other crops as well as the type of crops. For sole cotion and maize, grain and biomass yields were always higher. The presence of Mucum seemed to be unfavorable to the growth of maize and cotton. Intercropping seemed to be rather favorable to Mucuna to the detriment of cotton and maize. If Mvcuna is to be intercropped, its planting should be suEciently delayed in order to avoid competition, which is particularly unfavorable to cotton.

Introduction L'agriculture traditionnelle des pays d9Afriquesub saharienne est caract6riste par sa faible productivid. C'est une agriculture du type extensive utilisant la jach2re comme moyen de restauration de la fertilite des sols. Cependant, lajachbe est et sera de moins en possible face B la croissancedimographique des dernieres amkes et dans les m C e s B venir. Dans les amkes 2010, les zone semi-arides comme celles du plateau central du Burkha auront plus de 100 hab/kmZ(Snrech 1994). Cette croissance ddmographique aura pour consdquence, une augmentation de la demande en terre, et w e forte pression sur les terres agricoles. La pratique de la de la jach2re sera de moins en moins possible. Les sols d6-A fragiles et sensibfes A l'erosion, seront toujours soumis B une exploitation de plus en plus intensive dont la consequence est une digradation inquiktante des ressources en terres agricoles. I1 devient urgent de dCvelopper des systdmes &exploitation accessibles et durables permettant au producteur de protger et de gCrereEcacement les terres agicoles. Quand elle Ctait encore possible, la jach&re de longue durke etait un rnoyen efficace pour restaurer la fertilitt des sols. Mais elle exige de garder le sol pendant plusieurs annees sous jachere. I1 serait intkressant de trouver des techniques pour raccourcir le cycle des jachtres afin de repondre A l'exigence de la demande en terre imposCe par la pression demographique. L'amClioration desjacheres traditionnellespar I'introduction de plantes legumineuses 2r haute production de biomasse peut ttre une alternative pour restaurer plus rapidement la fertilitb des sols. Certaines plantes ligumineuses herbacees ont la capacitC de se developpertr2s rapidement et de former une couverture protdgeant le sol contte I'trosion. Ces plantes ont en plus la capacite de fixer I'azote atmosph6rique et devraient contribuer A enrichir et A amCliorer la fertilite des sols (Carsky et a1 1998). L'utilisation de ces plantes pourrait alors diminuer la dmCe de mise en jachkres et rt5duire les apports d'engrais mintjraux. On peut aussi envisager I'utilisation des plantes ldgumineuses de couveme en association dans les syst2mes de rotation culturale pour exploiter leurs capacites dans I'enrichissement et le maintien de la fertilite et la protection du sol sous culture dans la perspective d'une gestion durable des ressources en terre. C'est I'objet de la prtsentb etude. Elle se propose d'bvaluer les effets d'une plante ldgumineuse de couvemr?, le mucuna SUF la productivit6 du coton et du mais sur des sols dtgrades de I'Ouest du Burkina Faso.

Cover crop bmefiWBBnBficesdes plant6 de couveWe 35

Caracterisitiquesdu site d'htude Les travaux ont Btk conduits d la station exp&irnentale de Fmko-Ba situde dam I'Ouest du Burkina Faso & 25 km de Bobo-Dioulasso. Les conditions pluviomtkriques au cours de cette cmpagne ont& assezdificiles(Tableau 1) avec un mob dejuin t&s peu pluvieux. Cette situation a entrahd une grand retard dans !'installation des c a l m s

ei une campagne agricole particuliBrement mauvaise. L'essai etait installe sur un sol fermgineux graviomaire dont les principales caractiristiquessont rassemblkes sur le Tableau 2.

Gesfion de I'essai La varietd de mays eait la SR 22 B graine blaache ayant un cycle de 90 2i 110jom alors que le coton &it la FK 290 avec un cycle de 130 a 140jom. Ce sont des varidt&s stlectionntes par I'INERA au Burkina Faso. La plante de c o u v e m etait le Mricuna (Muczma cochinchinensis)fournie par I'IITA BBnin. Le dispositif utilist est celui des blocs de Ficher comp~nant4 tcaiternents et 5 r6pCtition.s. Chaque pmelle Climentaire mesure 10 rn x 10 m soit 200 mZ.Les parcelles etaient skpardes pas des allies de Im et les blocs par des dl&s de 2 m. Les 4 mitements correspondent aux 4 rotations culmdes suivantes: mabcoton, cotonmais, (mat3 + Mucuna)-coton, et (coton + Muc3(na]-rnbis. La rdpdtion des cultures au cours de chaque campape est &sum& dans le Tableau 3. Tableau 1. Puviometrie (mm) a la station de Farako-Ba en 1999. .

Mois

Decade f

Avril Mai Juin Jvillet Aofit

18 14 27

Sept

65 52 82

Ocl

26 -

.. .

Oemde 2 14 5 17 85 205 87 32

Decade 3

Total

86 144 62 270 373 205 106 -

125 18 120 116

36 48

---

Tabteau 2. Cara&&ristiquesphysico-chimiques du sol de FarakoSa (525un). Argiles (%) Limons (%) Sables (%) Texture PHIeaul PH(KC!)

11 30 25 LS 5.6

3.8

Matiere-Organique (%I) Carbone (%) N total (mgikg) P total (mglkg) Ktotal (mglkg)

0.7 0.4 345 125 1160

36 Covercmps fornatural mourn managf3menVPIantesda ~)mmfe elgesfbn des ~BSSQU~BS namfles

Tableau 3. Repartition des cultures en fondan des annks.

Cycle de cubte No. traitements

1998

1999

2090

2001

1 2

Mais Coton Mais + pca Cotan + pca

Coton*pca Ma7s + pca Coton MaTs

Mais Coton MaTs + pca Catan + p a

Coton * pea Mais + pca Coton MaTs

3 4

pca = plante de couverhrre tII&cuna).

La prepatation des parcelles a consist6 en :ngirobroyage s u i i d'un labour profond et d'un hersage. Le ma'is a kt6 seme aux Ccartments de 80 cm x 40 cm et le coton A 80 cm x 20 cm. Les deux cultures ont t5tk semdes A la i n b e date. Le premier sarclage est intervenu I5jours aprks semis avec apport des engxais rninhux. Le second sarclage a Cte rkalist5 le 30kme jour aprh semis avec le deuxieme appoFt -d'azote sous forme d'urCe. Le Mucuna a tti! semC entte les rangs des cultures 40 jours apds semis dans le coton et 30 jours aprb semis dans le ma&. Le ma'is et le coton ont t5tC fertilisCs selon les doses d'engrais vulgarisCes pour ces cultures, soit 250 kg/ha de NPK au semis et 100 kgha d'urde 30 j o m apr6s semis pour le mais; 100kgha de NPK au semis et 50 kgka d'wCe 40 jours apr&ssemis pour ie coton.. L'engmis est applique en bande le long des lignes A 10 cm environ des poquets. Le Muntnn a dtC semC le 30emejour apr&sle semis du mays et au 40eme jour apr6s le semis du coton. Le Mucuna a Cte semte entce tes rangs de mais et de coton. Toute la biomasse produite par la plante de couverture et les rCsidus de mays sont conservds sur la parcelle. En deuxierne annie, on s h e le coton sur le mulch ainsi constitu6 sans travail du sol. L'effet du Mucuna sur la rotation mais coton sera ainsi Cvalui au coun des annCes. Les rendements grains du coton et du mays, te. rendement fibre du cotan, la production de biomasse du Mucuna sont rnesuris h la rCcolte. Des Cchanrillons de plants ont kt&pri1evCs dans chaque parcelte et sichis it l'etuve (1.48"C pendant 72 heures au laboratoire pour Cvaluer les poids de la matitre stche et les kliments nutritifs absorbts par chaque culture.

Effets des mi's et du coton sur le dheloppernent du Mucuna Les rksultats sont group& sur le Tableau 4. Le Muctlna a eu un dkveloppementnormal et la production en biomasse s'apparente it la nomale de la zone. Les productions de biomasse du Mzicuna sont influendes par la presence ou I'absence des cultures et

Cover arqp ben~fitsB4116fi~~~ des W e sckr C

O U Y 37 ~

Tableau 4. E M des assadationscufturalessur la praduGtion de biomasse (kglha) de Mucuna. Associations

Mucuna pure Muwnalma'is Mucunalcoton Moyenne E dm e

Ted F (5%)

Biomasse Mucuna 9500 11 250 13 000 11 250 1237 NS

NS: Statistiquement nun signDcalifau wuil P< 5%.

aussi par le type de culture. TI y a m e meillem production de biomasse lorsque le Mumo est associ6 avec les au-s culhues. L'association cultmale est donc bdnefique pour le Mumna et permet un bon developpement de la p b t e et une meilleure production de biomasse. Le M u m a est m e plante grimpante qui a besoin de plante tuteur comme support dans sa croissance. Dans cette etude, le m a s et ie coton semblent jouer assez bien ce die, favorisant ainsi m e meillem production de biomasse par rapport au M u m a en culture pur.

Effeis du Mucuna sur les rendaments du mais et du coton Les risultats sont groupis sur le Tableau 5. Les rendernents grains et les productionsde biomasse sont trks Taibles comparativement aux productions rnoyennes de la zone. Les rendements moyens de la zone sont d'environ 1200k a a pour le coton de 2.3 pour le mais (Pieri 1985). Cette bible production se justifie en ,mde partie par la mise en place tardive de I'essai. Les cultures ont eu des di%culte!s pow boucler leurs cycles. Pour le cotonnier par exemple, la date optimale de semis dans la zone se situe dans la premikre quinzaine du mois de juin. Malgrd cette production des cultures, on observe des diffdrences entre les difftirents trslitements compares. Meme si les diRdrences ne sont pas statistiquement significatives (P < 5%)' elks montrent quelques tendances. Les rendements grains et en biomasse du mais et du coton sont toujours supdriem en culture pure. Lorsque ces cultures sont associees avec le Mucuna, on note une diminution relative de la production aussi bien pour 1es rendements en ma% et coton graine qve pour la production totale de biomasse de chaque culture. La presence du Mucw~asemble ddfavoriser le developpement du mays et du cotonnier. I1 y a probablement une concurrence le Mucuna qui est une plmte grimpante et envahissant utilisant et les autres cultures(ma'is et le cotonnier) qui lui serve de support pour sa croissance. L'association semble kvoriser le Mnuur au dP,triment du m& et du cotonnier. Des rdsultats analogues ont Ctd obtenus par d'autres (Catsky et 4.1998, Reiss et al. 1996).

Tableau I.Effets du muurna sur les tendements grains (kglha) et la biomasse total (kglha) du cotan et du rna'is. Culture Pure

Ma& grain Coton graine Biamasse ma& Biomasse coton

643 420 905 742

Association avec Mucuna 395 260 556 388

â&#x201A;Źcart

Test F

175 113 246 250

0.13 NS 0.52 NS 0.13 NS 0.81 NS

NS :Sfatistiquement non significatifau seuil PC 5%.

Cependant cette concurrence semble ressentie plus par le coton avec une reduction de pres de SO% par rapport A la culture pure. Comme l'ont montrC Klein (1996) et Dreschel et al. (1996), I'association plante de couverture certale semble plus intkressante qque I'association plante de couverhlrelcoton. Le dtheloppement plus lent du cotonnier Ctablit une concurrence pour l'eau et les blbments mintraux. En plus la plante de couvemre a tendance A Ctouffer le coton qui ne peut plus avoir acces ii la lumi5re de faqon aormale pour la photosynth2se. En fonction des dsultats ainsi obtenus il ressort que le semis de la plante de couveme doit se faire au-del de 40 jours aprb la IevtSe dans le coton. Au vu des rendements ainsi obtenus, Fefiet amCIiorateur de la plante de couverture ne sera probablement perceptible qu'apres la premikre annee d'association de la plante de couvesture. Dans ie s y s t h e ma'islcoton, l'amtlioration pourrait se concentrer uniquement sur les parceiles de mais et il est important d'eviter les especes rampantes. Reiss et al. (1996) ont bien perqu cet aspect de la question en concluant apr5s le ciiblage de plusiews esphces la proscription des esp2ces couvcantes dans I'association avec les cultures.

Conclusions Cette kude est prime pour une durie minimale de 4 armies afin de pouvoir kaluer les efTets de la plante de couverture sur la fetlilite du sol et en particulier sur la mati2re organique, principal facteur de maintien de la fertilit.5 des sols. Les resuitats de cette premi5re annte sont partiels et ne peuvent pernettre de tirer des conclusions par rapport & I'objectif initial de I'exp8rience. Les rksultats donnent nfanmoins des orientations pour les recherches sur I'utilisation des plantes de couveme dans les systkmes de culture. Dans la perspective de l'utilisation du Mucuna en association avec les cultures, le semis de cetie plante doit E e suGsamment dtScalee dans le temps pour kviter la concurrence avec les cultures et dont la consequence Serait m e diminution des reridemen& des cultures. Dans un syst2me de rotation mays-coton il serait preferable de semer le Mztmna en association avec le mais qui sernbient supporter mieux la concurrence cette plante de

Covercrop &mefinBEces des @antes de owverture 39

eouverture. Dans un tel syerne I'association ma'is mucuna serait preferable h une association cotonfMucuna. Les quantiMs importantes de biomasses produites par la plank de couverture dans les associations devront pernettre d'envisager lYam5esuivante le s e m i - k t sur mulch. Ce qui permettrait au producteur de gayer du temps pour les autres activitds. Nos activit6s htures seront orientks vers ces aspects en privilt?giant l'utilisation des plantes de couvertutre dans les systkmes de production et I'ame5lioration des jach6ms.

Carsky,RJ., S.A.Tarawali, M.Becker, D.Chikoye, G. Tian, and N. Sanginga. 2998. Mucum -herbaceous cover legume with potential for multiple uses. Resource and Crop Management Research Monograph No. 25. I n m o d M t u t e ofTropical Agriculture, badan, Nigeria 52

PP. Dreschel, P., K.G. Steiner, and F. Hagedorn. 1996. A review on the potential of improved fallowsand green manure in Rwanda Agrofestery Systems 33: 109-136. Klein, H.D. 1996. Introduction de 16gumineuses dans un sy&me coton4nMes dans au Nod du CamEroun. C W - E M V T , Montpellier, Fmnce.

Pierl, C. 1985. Bilans rnintraux des syst&mesde cultures pluviales en zones arides et semi arides. L'Agronomie Tropicale 40: 1-17. Reiss, D., J. Onana, H.D. Klein, and M Djoumessi. 1996. Introduction de l@gmineuses fourragtres dans les assolements: gestion des pfimages naturels. Pages 195-209 dnns Agriculture des savanes du Nord-Camerow :vers urt d6veloppement solidaire des savanes d ' a q u e centrale. Actes de l'atelier d'khange, du 25 au 29 novernbre 1996, Garoua, Cam6roun. C W CA, Montpellier, France. S m h , S. 1994. Preparing for the future: a vision of West Africa in the year 2020. Club du SaheVCinergieICILSS. West Aiiica Long Term Perspective Study. Club du Sahel, Paris.

Influence of leguminous crops and fertilizer M on maize in the forest-savanna transition zone of Ghana J. H Adrto and I? Osei-Borrsrr Crops Research Instifitfe.Kunmsi. G h m

Abstract Legume rotation may reduce the N fertilitzer requirement for maize. Field studies were conducted to determine the epect of Mucana cochinchinemis, CanavuIia ensformis, and soybean (Ghcime mmc (L.)Mem'll) on maize gain yield (Zeu mays L.) under various fertilizer N levels in a rotational system. The legumes were established in April of 1996, 1997, and 1998 at Ejura in the forest4avanna transition zone of Ghana. During Ausust of the respective years, the Cunavaliaand Mucuna were slashed with a cutlass. Maize was planted in all the plots with blanket P and K application. Fertilizer N was applied at four rates from 0 to 90 kg N/ha to the maize in split applications at Z and 5 weeks after planting. Mucuna and Cunavalia produced more than 3 Uha of biomass within 4 months. Mean maize grain yields after the legumes wihout fertilizer N were 2.3,1.6, and 1.0 tlha for Mucuna, CanavrrEia, and soybean, respectively. Maize grown afier legumes responded to fertilizer N and this is an indication that the legumes cannot supply all the N required by maize for optimum yield. The highest marginal rates of remm of maize gown after Mucuna and soybean were at 60 kg Nlha whilst that of Canmafiawas at 90 kg Nka. We conclude that planting Macuna and maize in rotation is the best among the systems considered in terms of monetary gain and soil organic matter addition and the application of 60 kg N k a to maize planted after hfucrmawas the most efficient treatment.

R&umB Une rotation de ligumineuses pourrait reduire les besoins en engrais azote pour le ma'is. Des etudes ont CtC mentes au champ pour determiner I'effet de Mucuna cochinchinensis, C~nmaliaensformis et du soja [GCycine rnax (L.) Metiill] sur le rendement en grains de mays (Zea mays L.) selon diffkrents taux d'application de N dans un systeme de rotation. Les legumineuses ont etk installCes en a w l 1996. 1997et 1998 A Ejura dans la zone de transition for&-savane au Ghana. Au cours du mois d'ao0t des annees respectives, Canavalia et Muctcnu ont Ctk fauch6s A la machette. Le mais a CtC seme dans toutes les parcelles et une application de synthese de P et de K a

CovercsqpbenetWBBnBflcesdes plantes dt?oouverture 121

dtd rialiske. L'engrais azotk a dte appliquk de rnanikre fractionnie sur le rna'is selon quaire doses de 0 h 90 kgha h 1 et 5 semaines aprks le semis. Mucuna et Conmu1iaont produit plus de 3 t/ha de biornasse en 4 mois. Le rendement moyen du mars apres les i6,gmineuses sans apport d'engais azotd etait de 2.3, 1.6 et 1.0 t/ha pour Mucunu, Canavaiiu et le soja respectivement. Le mars produit aprh les Itgumineuses a reagi & I'appott d'engrais azot8, ce qui est une indication.que les ldgumineuses ne peuvent pas foumir tout le N requis par le mars pour un rendement optimum. Les marges les plus Clevtes du tau de rentabilitd du ma& semi apr&sMucunu et le soja ktaient de 60 kglha tandis que ceux de Cculava1ia ktaient de 90 kgha. En conclusion, nous pouvons dire que le semis de Mvcuna et du mars en rotation s'av2re le meilleur syst2me en termes de gain monetaire et d'apport en matieres organiques du sol et que l'application de 60 kg de Nha sur le mays plant6 aprh Mucuna ktait le traitement le plus eficace.

Introduction The forest-savanna transition zone of Ghana has great potential for maize production. The bimodal rainfall distribution allows two growing seasons a year. However, low soil organic matter contents, poor soil moisture holding capacities, and low N content of soils are major constraints to crop production. Inadequate inputs of inorganic and organic fertilizer, coupled with gazing of residues by livestock after grain harvest calls for improved cropping systems which can increase the organic matter and nitrogen content of the soils. Leguminous crops can improve the nitrogen status of soils and might therefore reduce the fertilizer N requirement of succeedin, nonleguminous crops. Cmmaliu ensifovmis, Mucuna pruriem, Gi'ycine m a , and Vigna unguicuiatahave been reported to potentially contribute considerable amounts of N to succeeding crops (Sanginga et al. 1996, Ravuri and Hume 1992, Mughogho et al. 1982). However, most legumes cannot provide sufficient N to meet the potential demand of maize following them in a rotational system. Codjia (19961, studying the response of maize to Mucuna pruriem and Mucuna cochinchinensis with various rates of chemical fertilizer, observed a 98% increase in maize p i n yields without chemical fertilizer and a 179% increase with 5 1 kg N, 46 kg P, and 28 kg Wha. Asibuo (1999) also reported higher maize grain yield when he applied 45 kg N, 18 kg P, and 18 kg I(lha to maize planted after Mucuna pyuriens, groundnut, and cowpea than when no fertilizer was applied. The objective of the study was therefore to determine maize grain yield responses to fertilizer N as affected by preceding legume crops.

Materials and methods Three leguminous crop species (MUWY~U prw-fern, Canavai'ia eulsifmis, and soybean) were grown in sequence with maize on a Lkisol at the Crops Research lnstitute station at Ejura (01'22' N, 07~23'W) from I996 to 1998 (Fig. 2). lniiial land

42 Cqver craps ior natural resource managemenVPlantes de mmrture et gesffon des ressources narumfles

Figure I . Legume-maize rotation system studied at Ejura.

preparation was done by slashing the field with tractor mounted \lasher. Seven days later Roundup@klyphosate) was applied at rate of 900g ailha. Seven days later, the legumes Mumna spp. Ghana, CanavaEia errsiforrmis, and soybean (var. Anidaso) were planted in April of 2996 and 1997. In 1998 the soybean was replaced with cowpea (var, Tvx 1951). A randomized complete block design was used. Each plot measured 24.8 m x 5 m. There were 2 rn alleys between plots and replicates. The M1ccuna and Canmaiia were plaated at 40 cm spacing within rows and 80 cm between rows, 2 seeds per hill were maintained The soybean was drilled in rows 75 cm apart with 5 cm between piants. In August, the M a c w , Canmatia, and cowpea (in 2998) were slashed using a cutlass afierp1ants @om 1m2have been taken at ground level. The sample was dried in an oven at 7 0 " for ~ 48 hours and the weight detemined. The soybean was however, harvested by hand One week after slashing, paraquat was applied at 400 g aiha prior to planting open-pollinated 110 day maturity maize (m.Abeleefii) variety on all the plots at a spacing of 80 cm x 40 cm.Two seeds per hill were maintained. Each main plot Hras divided hto 4 subplots. Subplots consisted of8 rows of maize 5 rn long. Each plot received 20 kg P aad Wha at 1 week after sowing as triple supersulfate and rnlrriate ofpotash, respectively. The nitrogen rates were 0,30,60, and 90 k@a as urea applied to the maize in split applications at 1 and 5 weeks after sowing. Plants fiom the 4 central rows were harvested at maturity.

Results and discussion The results show that the M a m a produced between 3.2 and 4.0 tlhaof crop residue in 4 months (Table 2). CanavaEta produced a comparable amount of biomass durlng the same period. However, soybean left an insignificant amount of crop residue on the soil. Growing maize after Mzcnmo was sigoificantiy better (P C 0.01) than Cmavaiia or soybean in 1996 and 1997 gable 1). The mean maize grain yieId of maize after

Covercmpsbr nafuwI resource managemenPlantes de culrvertur~et gestion des ressources namRes

Figure 2 â&#x201A;ŹRed of precedinglegume and fertilizer on maize yield in t 996 (a) and 1997 (b).

short due to fewer rainy days. The stubble also serves as a store of nutrients, which are released to benefit the growing crop and improve She organic matter level ofthe soil. CcmavaEia produced quite substantial biomass but the woody name of the stem and the branches might haye taken longer &an a single cropping season to decompose. Application of fertilizerN to maize following &e legumes resulted in higher grain yields. The mean increases in gmh yield when 90 kg N was applied were 57%, 74%, md 130%when preceded by Munmn, Cmmaiia,and soybean, respectively, in 1996 and 1997. The results indicated that supplemenmy N is required by maize when it follows legumes sequentially. The net benefits derived from the treatments are presented in Tables 3-5. The net benefits of Mivcuna treatments at all fe&r N levels were the highest. The m m a l rate of return of the change from 30 kg Nha to 60 kg N h a was the highest when maize followed soybean and M n m a wailst the increase &om 60 kg N/ha to 990 kg Nfha was highest when maize followed Canayalia (Tables 3-5). The most profitable treatment to recommend to farmers when maize follows Miccmaand soybean is 60 kg Nha and 90 kg Nlha for Canmalicr. From the net benefits calculated, Meclma as a preceding crop was better &an Cmavaiia and soybean since the net reium was highest. The: f m e stands ~ to achieire good reat the level where the rate d r&um is highest. These treatments are accepted ifwe assume a mt-offrate of reof 50% to cover the cost of capital and risk

Covercrop beneIWBBnfficesdes plantes & muverture 45

Table 3. Economic analysis averaged over 2 years of the effects of fertilizer applicationan make preceded by Mucuna .

Nitmaen level lkslhal Average yield [tlha) 2.3 Adjusted yield (tlha) 2.07 Gmss beneiit Icedidha] 621 000 Cost of N fertilizer {cedislha) 0 Cost of fertilizer application (cedisitha) 0 Total cost that vary Icedidha) 0 Net benefit {(cedislha) 621 000 Marginal rate of return

Table 4. Economicanalysis averaged over 2 years of the effects of fertilizer application on make preceded by Canavalia. Nitrogen level (kglha)

Average yield [Uha) Adjusted yield (Uha) Gross benefit (cedislha) Cost of N fertilizer (cedidha) Cost of fertilizer application (edidha) Tokl cbst that vary Icedidha) Nei benefit Icedidha) Marginal rate of return Tahle 5. Economicanalysis averaged over 2 years of the effects of fertilizer application on make preceded by soybean. - -

Nitrogen level (kglha) 0

Average maize yield [Uha) Average soybean yield (ma) Adjusted maize yield (Uha) Adjusted soybean yield (tlha) Gross beneiit of make (cedislha) Gross benefit oi soybean (cedidha) Total gross benef&(cedidha) Cost of N fertilizer (cedidha) Cost of fertilizer application Icedidha) Cost of harvestingd soybean Cast of transporting soybean Costaflreshingand shelling TOMcost that vay (cedislhe) Net benefit (cedlslha) Marginal rate of return

1.0 0.8 0.9 0.72 270 000 432 (350 702 000 0 0

PO0 000 15000 100000 218 000 487000

2.55 0.8 1.255 0.72 376 000 432 000 808000 60000 t2500 100000 15000 100000 287 500 520500 46%

1.8 0.8 1.62 0.72 486 000 432 000 918 000 120 000

2.3 0.8 2.67 0.72 621 000 432 000 953 000 180000 12500 $00000 15000 105 051) 407 500 545 500

12500 100 000 15000 100 000 347 500 572 500 87%

Even though soybeanproduced @,the net benefit was lower than that of Muat all levels. We conclude that planting Munma and maim in sequence was the best system among the three in monetary gain and potential improvement of soil organic matter level.

References Asibuo,.J.Y. 1999. Contribution of three leguminous crop species (Mucunapmn'em var. utilb, Mgna ungzicufataW p . L. and Aracizk lrypgaea L.)to soil productivity. M Phil thesis, University of Science and Technology, Kumasi, Ghana Codjia, X.C. 1995. Etude de Paction fertilisante sur terre de barrr: du Mucum noir (Mxcztna pnrriem V~P.cochinckinensil)et de I a r interaction avec les engrais. Ag Eng thesis, Univaie

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Effect of fallow and method of land preparation on the yield of okrdtomato grown in the dry season R Osei-Bonsd, J. J.Y. Asibuif, C. ~ u o n s d rM ~.,G. Adam', cmd A.S. OIympha "Cropsh e m h imfinr!e,Kunmi, Ghana ' K I v M tJhmmah ~~ Universi@ojScienarmd TedYrology, K~liunasi.Ghnnn 'Nawal Resowces Irzsiihcle, UK

Ghana

Two separate experiments were conducted on-firm between 1998 and 1999 in the Ashanti Region of Ghana to determine the effects of Mlow [Mtrcuna (Mucuna pmrr'ens var. ulilis) or natural fatlow] and method of land preparation on the yield of dry season o h (Hibiscus escu!entw) and tomato (Lycopersicon esmientum). The method. of land preparation studied were slash and bdridging, ridging and mulching with the existing residue, and zero tillage without burning. There was no significant effect of fallow on soil fertility, however ridging resulted in a higher content of potassium, organic matter, and organic carbon in the soil compared with zero tillage. In the dry season, stubble mulching resulted in a significant reduction in soil temperature and an increase in soil moisture content. Mulching, especially with Muma residue, was however associated with insect pest problems. IIhe insects, mainly crickets and grasshoppers, hid in the mulch and destroyed more than 40% of the vegetable seedlings. Despite this problem, stubble mulching with Munu2a resulted in up to 100% increase in yields of okm and tomato and resulted in the highest yields

Cwer cmps (or naluml resource rnanagemenVP1ant.s de comerlure el gssrion U s ressouTces naturelles

among the management options. It appeared from the studies that soil moisture and temperature might be more important than soil fertility in determining yield in this system.

Rkumti Deux essais sdpards ont CtC menis en milieu reel entre 1938 et 1999 dans la rdgion Ashanti au Ghana afin de dkteminer les effets d'une jachbre [Mwuna (Mucuna pruriens var. urilis) ou d'une jachere naturelle] et des metbodes de preparation du terrain sur le r~ndementdu combo de saison seche (Hibiscus eswlentus) et de la tomate (Lycopersiconesculenlum). Les mkthodes de prkparation du terrain dtuditjes Ctaient le brlilis/billonnage, le billonnage et le paillage. La jachkre n'a pas eu d'effet significatif sur la fertilitC du sol, toutefois, le billonnage a entraine une augmentation de la teneur du sol en potassium, en mati&re organique et en carbone organique cornpard au non labour. Pendant la saison sbche, le paillage a base de chaume a entrain6 une reduction significative de la temperature du sol et une augmentation de l'humidid du sol. Le paillage, en particulier avec les rtjsidus de Mucuna a etd cependant lid A des problemes de ravageurs. Ces insectes, essentiellement des grillons et des sauteriaux, se sont caches dans le paillis et ont ddtruit plus de 40% des plantules de lkgmes. Malgrk ce problkme, le paillage avec les rdsidus de Macuna a permis une augmentation d'environ 100% des rendements de combo et de tomate et a enregistrt les rendements les plus ClevCs paimi les options de gestion. Suite a cette etude, il est appasu que I'humiditC du sol pourrait ewe plus importante que la fertilite du sol en matitre de dttermination du rendement de ce systtrne.

Introduction Dry-season vegetable production is an important source of income for many farmers living in the periurban areas in Ghana. One major constmint limiting yield is low soil fertility. Dry-season vegetables are usually grown under manual irrigation. Due to the difficulties involved in this form of irrigation, the amount of water applied to the vegetables is ofien inadequate. As a result of this and the high rate of water loss that prevails during this period, the vegetables often suffer from water stress. Mulch farming is recommended as a sustainable management option for water conservation (La1 2993) and especially for high-value crops such as vegetables (Carsky et al. 1998). Nakashima et al. (1991) reported up to 20 times increase in yield of pepper grown with stubble mulch compared with those grown on bare ground. Increased yield of tomato due to mulching has also been reported (Kwapata 1991). Shajari et al. (1990) observed that mulching was a very efficient soil temperature regulator and that it resulted in improved water-use efficiency of Brassica. Mztcrma