Effects of tillage and cropping systems on yield and nitrogen fixation of cowpea intercropped with maize in northern Guinea savanna zone of Ghana

Abstract

Published information is scanty on the response of crops in mixed cropping systems to the various tillage systems practised by farmers in the northern savanna zone of Ghana. A field experiment assessed the yield and nitrogen (N) fixation of cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) intercropped with maize (Zea mays L.) on four different tillage systems at Nyankpala in the Northern Region of Ghana. The experiment was laid in a split-plot design with four replications. The main factor was tillage systems comprising conventional (Con), bullock plough (BP), hand hoe (HH) and zero tillage (ZT). The sub-factor was cropping systems (CRPSYT) which consisted of sole maize, sole cowpea, maize/cowpea inter-row cropping system, and bare fallow in 2000. The last-named was replaced by maize/cowpea intra-row cropping system in 2001. The results showed that Con and BP, which produced over 10 cm plough depth, significantly reduced soil bulk density that favoured significant (P<0.05) increases in the number of nodules per plant and nodule weight. However, ZT with the highest bulk density significantly (P<0.05) reduced the N content in both crops, but phosphorous (P) and potassium (K) contents were unaffected by tillage systems. Percent N fixed by cowpea at 8 weeks after planting (WAP) was not different between Con and BP, but both were significantly lower (P<0.05) than in the HH and ZT treatments. Grain yields of maize and cowpea on Con and BP were similar but significantly higher (P<0.05) than on HH and ZT, which were also not different. Cropping systems had no significant effects on nodule number per plant, nodule weight, and N, P and K contents in both crops; but N, P and K yields and also percent N fixed by cowpea were significantly higher (P<0.05) in the sole than in the intercrops. Grain yields of both crops were also significantly higher (P<0.05) in the sole than in inter- or intra-row cropping systems. The land equivalent ratios (LERs) of both mixtures were not significantly different, but each was greater than one (LER>1). The LERs ranged from 1.43 to 1.79 in 2000, and from 1.23 to 1.24 in 2001 for Con and ZT, respectively. These indicate 33 and 52 per cent mean increases in productivity of cowpea and maize, respectively, over their pure stands across the 2 years. However, grain yields of both crops from the inter- and intra-row cropping systems were not different.

Information publiée sur la réaction de cultures sous les systèmes de polyculture aux différents systèmes de labourage pratiqués par les agriculteurs dans la zone au nord de la savane du Ghana est maigre. Une expérience au champ a été entreprise à Nyankpala dans la région au nord du Ghana pour évaluer le rendement et la fixation d'azote (A) de dolique (Vigna unguiculata (L.) Walp) semé en lignes alternantes de maïs (Zea mays L.) sur quatre différents systèmes de labourage. L'expérience était faite sur le dessin d'un lot-divisé avec quatre reproductions. Le facteur majeur était les systèmes de labourage comprenant conventionnel (Con), le bœuf de labour (BL), la houe à amin (HM) et labourage zero (LZ). Le sous-facteur était les systèmes de culture (STYCUL) comprennent le maïs seul, la dolique seule, le système de culture de maïs/dolique en lignes alternantes et la terre nue en jachère en 2000. La dernière était remplaçée par le système de culture de maïs/dolique en rangée intra-laient en 2001. Les résultats révélaient que Con et BL, qui produisaient plus que 10 cm de profondeur de labour de grosseur du sol qui favorisait les augmentations considérables (P < 0.05) du nombre de nodules par plante et le poids de nodule. Toutefois, LZ avec la densité de grosseur plus élevée reduisait considérablement (P < 0.05) la teneur d'Adans les deux cultures mais les teneurs de P (phosphore) et K (potassium) n'étaient pas influencés by les systèmes de labour. Le pourcentage d'A fixé pat la dolique à 8 semaines après la plantation (SAP) n'était pas différent entre Con et BL mais étaient tous les deux considérablement plus faibles (P < 0.05) que dans les traitements de HM et LZ. Les rendements de grain de mais et de dolique sur Con et BL étaient semblables mais considérablement (P <0.05) plus élevés que sur HM et LZ, qui aussi n'étaient pas différent. Les systèmes de culture n'avaient pas d'effets considérables sur le nombre de nodule par plante, poids de nodule et les teneurs de P, K et A dans les deux cultures mais les rendements de P, K et A ainsi que le pourcentage d'A fixé par la dolique étaient considérablement plus élevés (P < 0.05) dans les monocultures que dans les cultures semées entre les lignes d'une autre culture. Les rendements de grains de deux cultures étaient aussi considérablement (P < 0.05) plus élevés dans la nonoculture que dans les systèmes de cultures entre-lignes ou intra-lignes. Les Proportions Equivalentes de Terre (PET) de deux mélanges n'étaient pas considérablement différentes mais chacun étaient plus élevées qu'un (PET>1). Les PETs variaient entre 1.43 et 1.79 en 2000 et entre 1.23 et 1.24 en 2001. pour Con et LZ respectivement. Celles-ci indiquent 33 et 52 % des augmentations moyennes de la productivité de dolique et de maïs respectivement au-dessus de leur culture assolée pure pendant les deux jours. Toutefois, les rendements de grain de deux cultures des systèmes de culture entre-lignes et intra-lignes n'étaient pas différents.

Ghana Journal of Agricultural Science Vol. 39 (1) 2006: pp. 61-76