Changes in water infiltration along a catena prior to mechanised clearing operations and after two cropping seasons

Abstract

Maintenance of water infiltration into sloped agricultural lands is an important mechanism for both moisture supply to crops and erosion control. Changes in water infiltration of a typic Kandiudult (Rhodic Nitisols) with a 21% slope were measured in the upper-, middle- and lower-backslope segments of 9 m by 40 m run-off plots located at Makerere University Agricultural Research Institute, Kabanyolo, Uganda. Cumulative infiltration was computed for the Green-Ampt, Philips, and Kostiakov models from infiltrometer measurements taken prior to mechanised land clearing and during maize (Zea mays) cropping. Kay et al. (1994) model was used to predict the time of 50% reduction in infiltration rate. The infiltration behaviour was best described by the Kostiakov model. Changes in infiltration rate were dependent on slope position with greatest alterations recorded on the upper and middle positions. Mean cumulative infiltration after 60 minutes was highest prior to land clearing with values of 150, 97 and 97 cm for the upper-, middle- and lower-slope segments, respectively. The Kay et al. model predicted significant (P<0.05) steady state infiltration decline on the middle and upper segments after the two cropping seasons with the bottom segment attaining an asymptotic infiltration rate of 20.4 cm h-1.
Key Words: Catena, continuous cultivation, infiltration model, infiltration rate, Rhodic Nitisols, structure index
RÉSUMÉ
Le maintien du taux d'infiltration d'eau des pentes de terre agricole est un mécanisme important ensemble pour le controle d'érosion et la provision de l'humidité des cultures. Les variations d' infiltration d'eau d'un sol Kandiudult typique (Nitisol Rhodique) avec une pente de 21% ont été mesurées dans les segments des versants de pentes supérieures, du milieu et de bas des parcelles de 9m x 40 m situées à l'Institut de recherché agricole de l'Université de Makerere, Kabanyolo, Uganda. L'infitration cumullée a été calculée pour les modèles de Green-Ampt, Philips et Kostiakov à partir des mesures par l'infiltromètre prise avant le défrichement mécanique de la terre et durant la culture du maïs (Zea mays). Le modèle de Kay et al. (1994) a été utilisé pour prédire le temps de reduction de 50% d'infiltration. Le comportement d'infiltration a été mieux décrit par le modèle de Kostiakov. Les variations du taux d'infiltration étaient fonction de la position de la pente avec des modifications profondes des positions supérieure et celles de milieu. La moyenne d'infiltration cumulée après 60 minutes était la plus élevée avant le défrichement de la terre avec des valeurs de 150, 97 et 97 cm pour les pentes supérieures, du milieu et celles de bas respectivement. Le modèle Kay et al. (1994) a prédit significativement (P<0.05) et effectivement le déclin de la situation d'infiltration sur les segments supérieurs et ceux de milieu après les deux saisons culturales alors que les segments de bas fonds atteignaient un taux d'infiltration asymptotique de 20.4 cm h-1
Mots Clés: Catena, culture continue, modèle d'infiltration, taux d'infiltration, Nitisols Rhodiques, indexe de structure
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(African Crop Science Journal 8(3) 2000: 233-242)