Технологии

Integrated soil fertility management (ISFM) [Кения]

Machanganyiko ya mbolea ya ngombe na fertilizer

technologies_7121 - Кения

Просмотреть разделы

Развернуть все Свернуть все
Завершённость: 92%

1. Общая информация

1.2 Контактные данные специалистов и организаций, участвующих в описании и оценке Технологии

Ответственный (-ые) специалист (-ы)

Специалист по УЗП:

Laub Moritz

ETH Zurich

Швейцария

Специалист по УЗП:

Bernhard Vanlauwe

International Institute of Tropical Agriculture

Кения

Специалист по УЗП:

Six Johan

ETH Zurich

Швейцария

Специалист по УЗП:

Mucheru-Muna Monicah

Kenyatta University

Кения

Специалист по УЗП:

Yegon Rebecca

University of Embu

Кения

землепользователь:

Waswa Wycliffe

International Institute of Tropical Agriculture

Кения

землепользователь:

Kiragu Silas

University of Embu

Кения

Название проекта, содействовавшего документированию/оценке Технологии (если применимо)
Land Use Based Mitigation for Resilient Climate Pathways (LANDMARC)
Название организации (-ий), содействовавших документированию/оценке Технологии (если применимо)
ETH-Zürich (ETH-Zürich) - Швейцария

1.3 Условия, регламентирующие использование данных, собранных ВОКАТ

Составитель и ответственный(-ые) специалист(-ы) согласны с условиями, регламентирующими использование собранных ВОКАТ данных:

Да

1.4 Декларация по устойчивости описываемой Технологии

Вызывает ли описанная здесь Технология проблемы деградации земель настолько, что ее нельзя назвать природосберегающей?

Нет

Пояснения:

ISFM offers reduced degradation, or even avoided degradation of soils compared to the locally most used alternative maize growing systems, traditional low-input maize production and high input maize production with only mineral N fertilizer. As demonstrated in four long-term trials, both of these systems usually come at the cost of soil fertility loss.

2. Описание Технологии УЗП

2.1 Краткое описание Технологии

Определение Технологии:

Integrated soil fertility management constitutes a group of management practices aimed at increasing soil fertility and crop productivity with the local context in mind. These practices integrate the use of organic inputs, fertilizers, and better quality seeds with all inputs managed following good farming practices.

2.2 Подробное описание Технологии

Описание:

Integrated Soil Fertility Management (ISFM) is applied in arable cropping systems. In this example it was rigorously tested in maize cropping systems in Kenya. The main features of ISFM are the integration of organic inputs to increase or maintain soil fertility and provide a background of nutrient release, with mineral fertilizers to meet peak plant demand together with high quality seeds that can utilize the inputs well. The main objectives are to increase crop yield while maintaining or improving soil fertility. This is important because four long-term trials in Kenya have shown that long-term maize yields decline in both low-input systems and systems with high mineral N inputs but without organic inputs. In contrast, systems with farmyard manure application maintained yields over two decades and maintained significantly higher soil fertility. It has also been shown that the input of organic resources with a low C:N ratio, such as farmyard manure, is more effective in maintaining yields and soil fertility than mineral fertilizer inputs. Thus, the main inputs are organic resources with a low C:N ratio (ideally farmyard manure, but green manures such as Tithonia sp. or Calliandra sp. can also be used), while mineral fertilizers and high quality seeds are also needed. A major activity is the incorporation of organic resources before planting, which requires additional labour. ISFM offers significantly higher yields, and yield maintenance over time, while maintaining or increasing soil fertility. However, it is important to note that the advantage of ISFM over mineral fertilizer use becomes apparent only in the long term (e.g., after 5 to 10 years of continuous cropping). This is because mineral fertilizer inputs may initially mask the loss of soil fertility. This long-term perspective has to be kept in mind when considering the main perceived disadvantage of ISFM - that is the need for manure input and labour for its incorporation, which does not immediately result in higher yields compared to mineral fertilizer application alone.

2.3 Фотографии, иллюстрирующие Технологию

2.5 Страна/ регион/ места, где применяется Технология, информация о которых собрана в данной Анкете

Страна:

Кения

Административная единица (Район/Область):

Embu County; Siaya County; Busia County

Более точная привязка места:

Embu city; Mavuria; close to Siaya; close to Busia

Охарактеризуйте пространственное распространение Технологии :
  • примененяется точечно/ на небольших участках
Технология применяется на ООПТ?

Нет

Пояснения:

The locations display the position of the long-term trials in which ISFM was tested

2.6 Сколько лет применяется данная Технология

Год начала реализации:

2002

2.7 Внедрение Технологии

Укажите, как именно Технология УЗП была внедрена:
  • в качестве научного/ полевого эксперимента

3. Классификация Технологии УЗП

3.1 Основные цели и задачи реализации Технологии

  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • создание благоприятных экономических условий

3.2 Текущий(-ие) тип(-ы) землепользования на территории, где применяется Технология

Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы:

Нет


Пахотные угодья и плантации

Пахотные угодья и плантации

  • Однолетние культуры
Ежегодный урожай - Уточните культуры:
  • зерновые культуры - кукуруза
  • зерновые культуры - просо
  • зерновые культуры - сорго
Годовая система земледелия:

Пожнивные посевы кукурузы / сорго / проса

Число урожаев за год:
  • 2
Применяются ли посевы в междурядьях?

Нет

Применяется ли севооборот?

Нет

Другие

Другие

Поясните:

Mixed crop-livestock farms

Замечания:

Manure can come from animals that are grazed or from animals kept in a zero-grazing system.

3.3 Изменилось ли использование земель в связи с внедрением Технологии?

Изменилось ли использование земель в связи с внедрением Технологии?
  • Нет (см. пункт 3.4)

3.4 Водоснабжение

Обеспеченность водой участков, где реализуется Технология :
  • богарные земли

3.5 Категория УЗП, к которой относится Технология

  • Комлексное земледельческо-животноводческое хозяйство
  • Комплексное управление почвенным плодородием
  • улучшение сортов растений/ пород животных

3.6 Мероприятия УЗП, выполняемые в рамках Технологии

Агрономические мероприятия

Агрономические мероприятия

  • A2: Органическое вещество/ почвенное плодородие
  • A5: Семенное хозяйство, селекция, применение улучшенных сортов
  • A6: Управление остатками
A6: Указать способ утилизации остатков:

A 6.2: перевыпас

3.7 Основные проблемы деградации земель, на решение которых направлена Технология

ухудшение химических свойств почв

ухудшение химических свойств почв

  • Хп: Снижение плодородия и уменьшение содержания органического вещества (вызванное не эрозией, а другими причинами)
биологическая деградация

биологическая деградация

  • Бф: утрата биологической составляющей почв

3.8 Предотвращение и снижение деградации земель, или восстановление нарушенных земель

Укажите цель Технологии по отношению к деградации земель :
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель

4. Технические характеристики, мероприятия по практической реализации, вложения и стоимость

4.1 Технический рисунок, иллюстрирующий Технологию

Спецификация (пояснения к техническому рисунку):

Organic resources are distributed equally across the field and then incorporated (usually by hand hoe). Full ISFM integrates this with improved maize varieties and small doses of mineral fertilizer.

Автор:

Moritz Laub

Дата:

07/05/2024

4.2 Общая информация по необходимым вложениям и стоимости

Уточните, как рассчитывались затраты и вложения:
  • на площадь, где применяется Технология
Укажите размер и единицу площади:

hectare

другая/ национальная валюта (название):

KSH

Если это необходимо, укажите обменный курс от доллара США к местной валюте (например, 1 доллар США = 79,9 бразильского реала): 1 доллар США =:

135,0

Укажите среднюю дневную заработную плату наемных работников:

500

4.3 Мероприятия, необходимые для начала реализации

Деятельность Время (сессия)
1. Training on (green/farmyard) manure handling and incorporation any

4.4 Вложения и затраты, необходимые для начала реализации

Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу Общая стоимость на единицу % затрат, оплаченных землепользователями
Другие Training on ISFM and organic resource management
Если землепользователем оплачено менее 100% затрат, укажите, кем покрывались остальные затраты:

One or two days of workshop costs. Cost of exchanges with extension agents (mainly time)

4.5 Поддержание/ текущее обслуживание

Деятельность Сроки/ повторяемость проведения
1. Organic resource preparation (e.g. chopping of green manure, farmyard manure management) Before planting
2. Organic resource application and incorporation to about 15 cm soil depth Before planting
3. Application of mineral fertilizer During peak demand

4.6 Стоимость поддержания/ текущего обслуживания ( в год)

Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу Общая стоимость на единицу % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда Manual labor for manure incorporation labor days per ha 10,0 500,0 5000,0
Посадочный материал Hybrid maize seeds kg per ha 25,0 450,0 11250,0
Удобрения и ядохимикаты Manure (green/farmyard) per ha and season t dry matter 2,0 5500,0 11000,0
Удобрения и ядохимикаты Mineral N (estimate ideal input) kg per ha and season 30,0 300,0 9000,0
Общая стоимость поддержания Технологии 36250,0
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США 268,52
Пояснения:

Prices of May 2024. The cost of manure is highly variable locally (estimated to be around 2000 KSH per t dry matter in western and up to 9000 KSH per t dry matter in central Kenya; we used the mean value of these). In mixed crop-livestock systems, the manure may be sourced from the own farm, in which case the cost of ISFM may be reduced tremendously.

4.7 Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат

Опишите наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат:

Local labor prices. Local availability of livestock. Local fertilizer and seed prices.

5. Природные и социально-экономические условия

5.1 Климат

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Пояснения/ комментарии по осадкам:

ISFM can likely be used wherever it is feasible to grow maize. It proved most effective in high-rainfall areas > 1200 mm (for maize), because in areas where rainfall was limiting (e.g., Machanga site), the plants were mainly water limited and could not make good use of the additional soil fertility.

Агроклиматическая зона
  • влажная

5.2 Рельеф

Склоны (преобладающие):
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа:
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Зона высотной поясности:
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Укажите, приурочено ли применение Технологии к специфическим условиям:
  • не имеет значения

5.3 Почвы

Средняя мощность почв:
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта):
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см):
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем горизонте:
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Если возможно, приложите полное описание почв или укажите доступную информацию, например тип почв, рH/ кислотность почв, ёмкость катионного обмена, содержание азота, содержание солей и т.д.

Detailed descriptions can be found here: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429022003598
and here: https://soil.copernicus.org/articles/9/301/2023/

5.4 Доступность и качество воды

Доступность поверхностных вод:

средняя

Качество воды (без обработки):

исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)

Качество воды относится к:

поверхностные воды

Является ли солёность воды проблемой?

Нет

Происходят ли периодические затопления территории?

Нет

5.5 Биоразнообразие

Видовое разнообразие:
  • средняя
Разнообразие местообитаний:
  • средняя

5.6 Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Осёдлый или кочевой:
  • Осёдлый
Рыночная ориентация производства:
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
Доходы из других источников:
  • < 10% всех доходов
Относительный уровень достатка:
  • плохой
  • средний
Индивидуальное или коллективное хозяйство:
  • частное/ домовладение
Уровень механизации:
  • ручной труд
  • тягловая сила
Возраст землепользователей:
  • средний возраст

5.7 Средняя площадь земель, используемых землепользователями с применением Технологии

  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Считается ли это мелким, средним или крупным хозяйством (по местным масштабам)?
  • среднего размера

5.8 Собственность на землю, права на земле- и водопользование

Землевладелец:
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Право землепользования:
  • индивидуальное

5.9 Доступ к базовым услугам и инфраструктуре

медицинское обслуживание:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
образование:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
технические консультации:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
занятость (вне хозяйства):
  • плохой
  • средний
  • хорошая
рынки:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
электроснабжение:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
транспорт и дорожная сеть:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
водоснабжение и канализация:
  • плохой
  • средний
  • хорошая
финансовые услуги:
  • плохой
  • средний
  • хорошая

6. Воздействия и заключительные положения

6.1 Влияние Технологии УЗП в пределах территории ее применения

Социально-экономическое воздействие

Продуктивность

производство сельскозяйственных культур

снизил.
увеличил.
Количество до применения УЗП :

1-2 t maize grain yield per ha and season

Количество после применения УЗП:

3-4 t maize grain yield per ha and season

Комментарий/ пояснения:

The presented yield values are measured data from long-term experiments. They represent the average across all sites.
See https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429022003598 for details

Доходы и затраты

сельскохозяйственные издержки

увеличил.
снизил.

доходы хозяйства

снизил.
увеличил.

объем работ

увеличил.
снизил.

Экологическое воздействие

Почвы

круговорот/ восполнение питательных веществ

снизил.
увеличил.

почвенное / подземное органическое вещество/ углерод

снизил.
увеличил.
Количество до применения УЗП :

Annual decline of about 2% of initial SOM

Количество после применения УЗП:

Annual decline reduced to about 0.5% of initial SOM

Комментарий/ пояснения:

The presented soil organic carbon values are measured data from long-term experiments. They represent the average across all sites.The general loosing trajectory was a function of the sites being relatively newly established. In sites with low SOM, an increase is possible. Details in https://soil.copernicus.org/articles/9/301/2023/

кислотность

увеличил.
сократил.
Количество до применения УЗП :

pH around 5

Количество после применения УЗП:

pH around 6

Комментарий/ пояснения:

The presented soil pH values are measured data from long-term experiments. They represent the average across all sites.Comparison between the control and farmyard manure treatments. Details in https://soil.copernicus.org/articles/9/301/2023/

6.2 Влияние Технологии за пределами территории ее применения

воздействие парниковых газов

увеличил.
сократил.
Количество до применения УЗП :

about 2.5 kg CO2-eq emissions per kg of maize grain yield

Количество после применения УЗП:

about 1.5 kg CO2-eq emissions per kg of maize grain yield

Комментарий/ пояснения:

Note that GHG values are expressed in terms of emissions per yield.

6.3 Подверженность и чувствительность Технологии УЗП к постепенным изменениям климата и экстремальным погодным явлениям/ стихийным бедствиям, связанным с изменением климата (в понимании землепользователей)

Постепенное изменение климата

Постепенное изменение климата
Сезон увеличение или уменьшение Насколько успешно Технология справляется с этим?
среднегодовые температуры увеличилось умеренно

Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)

Погодные стихийные бедствия
Насколько успешно Технология справляется с этим?
местные ливневые дожди умеренно
Стихийные бедствия климатического характера
Насколько успешно Технология справляется с этим?
засухи плохо
Пояснения:

In areas with abundant rainfall (1500 mm per year and more, as in western Kenya) the maize under ISFM did not struggle under increased temperatures. In areas with only 1200 mm (such as in central Kenya) and lower rainfall, the maize suffered severely in drier seasons, even under ISFM.

6.4 Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями (с точки зрения землепользователей)?
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе:

отрицательно

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе:

позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с текущими расходами по поддержанию технологии (с точки зрения землепользователей)?
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе:

слабо отрицательное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе:

слабо позитивное

6.5 Внедрение Технологии

  • 11-50%
Если возможно, дайте количественную характеристику (число домохозяйств и/или площадь применения):

Estimated to be around 20-25% both in Western and central Kenya. Currently increased uptake, mainly due to surges in mineral fertilizer prices.

Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 51-90%
Пояснения:

There are no government incentives to apply organic resources to the soil.

6.6 Адаптация

Была ли Технология УЗП изменена в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?

Да

Если да, укажите, по отношению к каким именно изменяющимся условиям среды произведена адаптация?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
Укажите, что именно изменилось в Технологии (дизайн, используемые материалы или виды растений/животных и т.д.):

The trials have been redesigned for intercropping with the MBILI system - results are expected in 2027/8. (Details on MBILI: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429009002809)

6.7 Сильные стороны/ преимущества/ возможности Технологии

Сильные стороны/ преимущества/ возможности по мнению землепользователей
Maintenance of crop yields in integrated crop-livestock systems.
Сильные стороны/ преимущества/ возможности по мнению составителя или других ключевых специалистов
Maintaining soil fertility as the basis of crop production and sustained yields.

6.8 Слабые стороны/ недостатки/ риски Технологии и пути их преодоления

Слабые стороны/ недостатки/ риски по мнению землепользователей Возможные пути их преодоления/снижения?
Advantage compared to mineral fertilizer use not directly visible. Demonstration on the sites. Farmers training. Farmers trials.
Слабые стороны/ недостатки/ риски по мнению составителя или ответственных специалистов Возможные пути их преодоления/снижения?
Scarcity of organic inputs. Maintaining SOM requires very high input rates. Combining ISFM with improved inter-cropping systems. Research is currently ongoing.

7. Справочные материалы и ссылки

7.1 Методы сбора/ источники информации

  • опросы землепользователей

Several exchanges with local farmers and extension agents on ISFM specific workshops. Exchanges with long-term trial managers

  • опросы специалистов/экспертов по УЗП

Several exchanges with experts involved in the long-term trials.

  • данные, собранные из отчетов и достоверных документов

Several scientific publications (are given where used)

Когда были собраны данные (на местах)?

20/07/2023

7.2 Ссылки на опубликованные материалы

Название, автор, год публикации, ISBN:

Laub, M., Corbeels, M., Mathu Ndungu, S., Mucheru-Muna, M.W., Mugendi, D., Necpalova, M., Van de Broek, M., Waswa, W., Vanlauwe, B., Six, J., 2023. Combining manure with mineral N fertilizer maintains maize yields: Evidence from four long-term experiments in Kenya. Field Crops Research 291, 108788.

Где опубликовано? Стоимость?

For free at: https://doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108788

Название, автор, год публикации, ISBN:

Laub, M., Corbeels, M., Couëdel, A., Ndungu, S.M., Mucheru-Muna, M.W., Mugendi, D., Necpalova, M., Waswa, W., Van de Broek, M., Vanlauwe, B., Six, J., 2023. Managing soil organic carbon in tropical agroecosystems: evidence from four long-term experiments in Kenya. SOIL 9, 301–323.

Где опубликовано? Стоимость?

For free at: https://doi.org/10.5194/soil-9-301-2023

Название, автор, год публикации, ISBN:

Mucheru-Muna, M., Pypers, P., Mugendi, D., Kung’u, J., Mugwe, J., Merckx, R., Vanlauwe, B., 2010. A staggered maize–legume intercrop arrangement robustly increases crop yields and economic returns in the highlands of Central Kenya. Field Crops Research 115, 132–139.

Где опубликовано? Стоимость?

https://doi.org/10.1016/j.fcr.2009.10.013

7.3 Ссылки на соответствующую онлайн-информацию

Название/ описание:

Article on yield development in ISFM

Адрес в сети Интернет:

https://doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108788

Название/ описание:

Article on soil organic matter development in ISFM

Адрес в сети Интернет:

https://doi.org/10.5194/soil-9-301-2023

7.4 Общие комментарии

Very detailed inputs required. Filled out to the best of my knowledge.
Only qualitative reports about economics at farm level were available. Measurements will be conducted in an upcoming project

Модули