Effects of sugar cane production practices on soil quality in Mauritius
Loading...
Date
2007-05
Authors
Cheong, Laval Ronald Ng
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: Sugar cane is the most important crop on the Indian Ocean island of Mauritius, covering some 85% of its cultivated area. In spite of the progress in agronomic practices and development of better sugar cane varieties, no apparent gain has been observed in sugar cane productivity over the last twenty years. This situation has raised the question as to whether the soils of Mauritius were not subject to a decline in quality, a phenomenon
observed elsewhere on account of sugar cane monocropping. In this context, a study was
done to establish whether or not sugar cane production, and the adoption of mechanized
practices, were impacting negatively on soil quality, with special attention being devoted
to any temporal effect. This study was conducted between 2002 and 2006 on five sugar estates representing the five major soil groups of Mauritius, namely the P, L, H, B and F groups. To assess the effects of sugar cane cropping on soil quality, pristine soils were compared with sugar cane soils not subjected to derocking and/or land grading. The latter were then compared to sugar cane soils where such land preparation practices had been implemented to assess the effects of adopting mechanized practices. For temporal effects, older cane soils (> 50 years) were compared to younger cane soils (< 25 years) in the P and L groups, and early mechanized soils (> 10 years) were compared to recently mechanized soils (< 3 years) in the P group only. The soil quality parameters that were determined were biological - organic matter and microbial biomass; chemical - pH, cation exchange capacity and exchangeable bases; and physical - particle size distribution, aggregate size distribution and stability to water, bulk density, plant available water, and stabilized water infiltration rate. Sugar cane cropping had both positive and negative effects on soil quality. These effects were associated with cultural practices, mainly tillage, organic amendments, fertilization, and trash management. Some of these differed according to climate, and therefore led to contrasting results. Topsoil organic matter generally decreased with cropping, probably because of exposure to accelerated decomposition following tillage. Subsoil organic matter increased since tillage also produced mixing of topsoil with subsoil. Topsoil microbial biomass decreased with sugar cane cropping for less material was available for decomposition. The higher subsoil organic matter content had a positive effect on aggregate stability. Addition of organic amendments to the soil generally improved pH, exchangeable bases and base saturation. Acidification also occurred in one instance, probably because of nitrogenous fertilizers. Fertilization increased yields and this led to a higher return of organic matter to the soil. Trash management at harvest played an important role in soil quality. Pre-harvest trash burning lowered the return of carbonaceous material to the soil, whereas trash conservation under green cane harvesting had an enhancing effect. The adoption of mechanized practices did not affect soil chemical quality. Soil organic matter content decreased following mechanization in the dry zones as a result of increased soil disturbance. The most important effects of the adoption of mechanized practices were
on soil physical quality with compaction occurring in the topsoil as a result of
mechanized harvesting. Water infiltration rate declined because of reduced topsoil macroporosity, while plant available water increased. Soil quality was not systematically aggraded or degraded under long-term cropping in the sub-humid soils of Mauritius, and changes were mainly small and variable. However, soil quality declined with time after the adoption of mechanized practices as large amounts of amendments were initially added to the soil and subsequently allowed to be depleted. The impact of adopting mechanized practices on soil physical quality was observed right from the onset and did not evolve with time. Soil quality can be enhanced by rebuilding topsoil organic matter levels through trash
retention, addition of large amounts of organic wastes and green manuring. The best
strategy to combat compaction is prevention, via the use of low-pressure tyres, combined
field operations and controlled traffic paths.
Afrikaans: Suikerriet is die belangrikste gewas op die Indiese Oseaan eiland Mauritius en dit beslaan ongeveer 85% van die bewerkte oppervlakte. Ten spyte van die vooruitgang in agronomiese praktyke en ontwikkeling van beter suikerriet variëteite is daar blykbaar geen waarneembare toename in suikerriet produktiwiteit oor die afgelope 20 jaar. Hierdie situasie het die vraag laat ontstaan of die gronde van Mauritius se kwaliteit nie onderworpe is aan ‘n daling, ‘n verskynsel wat ook elders voorkom weens die monoverbouing van suikerriet. Dit is in hierdie konteks dat die studie gedoen is om vas te stel of suikerriet produksie, en die implementering van gemeganiseerde praktyke ‘n negatiewe inpak op grondkwaliteit gehad het oor tyd. Hierdie studie is tussen 2002 en 2006 op vyf suikerlandgoede, wat verteenwoordigend van die vyf hoof grondgroepe in Mauritius is, gedoen te wete die P, L, H, B en F groepe. Om die effek van suikerrietverbouing op grondkwaliteit vas te stel, is onversteurde gronde vergelyk met suikerrietgronde waaruit geen klippe verwyder en/of gelyk gemaak is nie. Laasgenoemde is dan vergelyk met suikerrietgronde waar sulke grondvoorbereidingspraktyke geïmplementeer is om die effekte van gemeganiseerde praktyke vas te stel. Om tydseffekte vas te stel, is ou suikerrietgronde (> 50 jaar) met nuwe suikerrietgronde (< 25 jaar) vergelyk in die P en L groepe, en vroeër gemeganiseerde gronde (> 10 jaar) met onlangse gemeganiseerde gronde (< 3 jaar) vergelyk in die P groep slegs. Die grondkwaliteitsparameters wat bepaal is, is biologies - organiese materiaal en mikrobiese biomassa; chemies - pH, katioonuitruilkapasiteit en uitruilbare katione; en fisies - deeltjiegrootteverspreiding, aggregaatgrootteverspreiding en stabiliteit teen water, brutodigtheid, waterhouvermoë, en gestabiliseerde waterinfiltrasietempo. Suikerrietverbouing het positiewe en negatiewe effekte op grondkwaliteit gehad. Hierdie effekte is geassosieer met verbouingspraktyke, hoofsaaklik bewerking, organiese verbeteraars, bemesting en restebestuur. Sommige van die verskil met klimaat en gee daarom aanleiding tot kontrasterende resultate. Bogrond organiese materiaal het oor die algemeen afgeneem met gewasverbouing, waarskynlik as gevolg van blootstelling aan versnelde ontbinding na bewerking. Ondergrond organiese materiaal het toegeneem omdat bewerking lei tot die vermenging van bogrond met ondergrond. Bogrond mikrobiese biomassa het afgeneem met suikerrietverbouing omdat minder materiaal vir ontbinding beskikbaar was. Die hoër ondergrond organiese materiaalinhoud het ‘n positiewe effek op aggregaatstabiliteit gehad. Toevoeging van organiese verbeteraars tot die grond het oor die algemeen ‘n verbetering in pH, uitruilbare basisse en basisversadiging tot gevolg gehad. Versuring het ook in een geval voorgekom, waarskynlik as gevolg van stikstofbevattende bemestingstowwe. Bemesting het opbrengste verhoog en die het gelei tot ‘n hoër toevoeging van organiese materiaal tot die grond. Restebestuur tydens oes het ‘n belangrike rol gespeel in grondkwaliteit. Vooroes brand van reste het die toevoeging van koolstofbevattende materiaal tot die grond verlaag, terwyl die bewaring van reste wanneer groen suikerriet geoes word dit verhoog het. Die implementering van gemeganiseerde praktyke het nie die chemiese grondkwaliteit geaffekteer nie. Grondorganiese materiaalinhoud het afgeneem met meganisasie in die droë sones as gevolg van verhoogde grondversteuring. Die belangrikste effekte van gemeganiseerde praktyke op die fisiese grondkwaliteit was verdigting in die bogrond weens gemeganiseerde oes. Tempo van waterinfiltrasie het afgeneem weens verlaagde bogrond makroporositeit terwyl waterhouvermoë toegeneem het. Grondkwaliteit het nie sistematies verbeter of verswak met langtermyn gewasverbouing in die subhumiede gronde van Mauritius nie, en veranderinge was hoofsaaklik klein en varieerbaar. Nietemin, grondkwaliteit het met tyd afgeneem na die implementering van gemeganiseerde praktyke want groot hoeveelhede verbeteraars is aanvanklik toegevoeg tot die grond waarna uitputting daarvan toegelaat is. Die impak van gemeganiseerde praktyke op fisiese grondkwaliteit is waargeneem vanaf implementering en het nie met tyd na vore gekom nie. Grondkwaliteit kan verbeter word deur die bogrond se organiese materiaalvlakke deur retensie van reste, toevoeging van groot hoeveelhede organiese afval en grondbemesting. Voorkoming is die beste strategie om verdigting teen te werk deur gebruik te maak van laedruk bande, gekombineerde bewerkingsoperasies en beheerde spoorverkeer.
Afrikaans: Suikerriet is die belangrikste gewas op die Indiese Oseaan eiland Mauritius en dit beslaan ongeveer 85% van die bewerkte oppervlakte. Ten spyte van die vooruitgang in agronomiese praktyke en ontwikkeling van beter suikerriet variëteite is daar blykbaar geen waarneembare toename in suikerriet produktiwiteit oor die afgelope 20 jaar. Hierdie situasie het die vraag laat ontstaan of die gronde van Mauritius se kwaliteit nie onderworpe is aan ‘n daling, ‘n verskynsel wat ook elders voorkom weens die monoverbouing van suikerriet. Dit is in hierdie konteks dat die studie gedoen is om vas te stel of suikerriet produksie, en die implementering van gemeganiseerde praktyke ‘n negatiewe inpak op grondkwaliteit gehad het oor tyd. Hierdie studie is tussen 2002 en 2006 op vyf suikerlandgoede, wat verteenwoordigend van die vyf hoof grondgroepe in Mauritius is, gedoen te wete die P, L, H, B en F groepe. Om die effek van suikerrietverbouing op grondkwaliteit vas te stel, is onversteurde gronde vergelyk met suikerrietgronde waaruit geen klippe verwyder en/of gelyk gemaak is nie. Laasgenoemde is dan vergelyk met suikerrietgronde waar sulke grondvoorbereidingspraktyke geïmplementeer is om die effekte van gemeganiseerde praktyke vas te stel. Om tydseffekte vas te stel, is ou suikerrietgronde (> 50 jaar) met nuwe suikerrietgronde (< 25 jaar) vergelyk in die P en L groepe, en vroeër gemeganiseerde gronde (> 10 jaar) met onlangse gemeganiseerde gronde (< 3 jaar) vergelyk in die P groep slegs. Die grondkwaliteitsparameters wat bepaal is, is biologies - organiese materiaal en mikrobiese biomassa; chemies - pH, katioonuitruilkapasiteit en uitruilbare katione; en fisies - deeltjiegrootteverspreiding, aggregaatgrootteverspreiding en stabiliteit teen water, brutodigtheid, waterhouvermoë, en gestabiliseerde waterinfiltrasietempo. Suikerrietverbouing het positiewe en negatiewe effekte op grondkwaliteit gehad. Hierdie effekte is geassosieer met verbouingspraktyke, hoofsaaklik bewerking, organiese verbeteraars, bemesting en restebestuur. Sommige van die verskil met klimaat en gee daarom aanleiding tot kontrasterende resultate. Bogrond organiese materiaal het oor die algemeen afgeneem met gewasverbouing, waarskynlik as gevolg van blootstelling aan versnelde ontbinding na bewerking. Ondergrond organiese materiaal het toegeneem omdat bewerking lei tot die vermenging van bogrond met ondergrond. Bogrond mikrobiese biomassa het afgeneem met suikerrietverbouing omdat minder materiaal vir ontbinding beskikbaar was. Die hoër ondergrond organiese materiaalinhoud het ‘n positiewe effek op aggregaatstabiliteit gehad. Toevoeging van organiese verbeteraars tot die grond het oor die algemeen ‘n verbetering in pH, uitruilbare basisse en basisversadiging tot gevolg gehad. Versuring het ook in een geval voorgekom, waarskynlik as gevolg van stikstofbevattende bemestingstowwe. Bemesting het opbrengste verhoog en die het gelei tot ‘n hoër toevoeging van organiese materiaal tot die grond. Restebestuur tydens oes het ‘n belangrike rol gespeel in grondkwaliteit. Vooroes brand van reste het die toevoeging van koolstofbevattende materiaal tot die grond verlaag, terwyl die bewaring van reste wanneer groen suikerriet geoes word dit verhoog het. Die implementering van gemeganiseerde praktyke het nie die chemiese grondkwaliteit geaffekteer nie. Grondorganiese materiaalinhoud het afgeneem met meganisasie in die droë sones as gevolg van verhoogde grondversteuring. Die belangrikste effekte van gemeganiseerde praktyke op die fisiese grondkwaliteit was verdigting in die bogrond weens gemeganiseerde oes. Tempo van waterinfiltrasie het afgeneem weens verlaagde bogrond makroporositeit terwyl waterhouvermoë toegeneem het. Grondkwaliteit het nie sistematies verbeter of verswak met langtermyn gewasverbouing in die subhumiede gronde van Mauritius nie, en veranderinge was hoofsaaklik klein en varieerbaar. Nietemin, grondkwaliteit het met tyd afgeneem na die implementering van gemeganiseerde praktyke want groot hoeveelhede verbeteraars is aanvanklik toegevoeg tot die grond waarna uitputting daarvan toegelaat is. Die impak van gemeganiseerde praktyke op fisiese grondkwaliteit is waargeneem vanaf implementering en het nie met tyd na vore gekom nie. Grondkwaliteit kan verbeter word deur die bogrond se organiese materiaalvlakke deur retensie van reste, toevoeging van groot hoeveelhede organiese afval en grondbemesting. Voorkoming is die beste strategie om verdigting teen te werk deur gebruik te maak van laedruk bande, gekombineerde bewerkingsoperasies en beheerde spoorverkeer.
Description
Keywords
Compaction, Mechanized practices, Organic matter, Trash management, Soils -- Quality, Soils -- Analysis, Cropping systems -- Mauritius, Sugarcane -- Mauritius, Thesis (Ph.D. (Soil, Crop and Climate Sciences))--University of the Free State, 2007