Michael Kermah

Voedselzekerheid is een cruciaal probleem in de Guinea-savanne van Noord-Ghana, waar ongeveer 60% van de plattelandsbevolking, voornamelijk kleine boeren, voedselonzeker is. Voedselonzekerheid is het gevolg van povere oogsten door een lage bodemvruchtbaarheid, verergerd door onregelmatige regenval in het enkelvoudige teeltseizoen. De snelle bevolkingsgroei betekent dat het aantal voedselonzekere mensen waarschijnlijk zal toenemen. Dit maakt duurzame intensivering en diversificatie noodzakelijk om de gewasproductie per eenheid landoppervlakte te verhogen en zo aan de groeiende vraag naar voedsel te voldoen. Dit proefschrift richtte zich op het testen van ruimtelijke en temporele intensiverings- en diversificatieopties die geschikt zijn voor de variabele biofysische en sociaaleconomische omstandigheden van kleinschalige landbouwsystemen in de Guinea-savanne om de productiviteit te verhogen, het risico op misoogsten te verkleinen en zo de voedselzelfvoorziening en het inkomen van kleine boerenbedrijven te vergroten.

Voor de studie werden één locatie in de zuidelijke Guinea-savanne (SGS: gunstige bodems en regenval) en één in de noordelijke Guinea-savanne (NGS: arme bodems, minder regenval) gebruikt. Op elke locatie werden experimenten op de boerderij uitgevoerd op drie velden die verschilden in bodemvruchtbaarheid (vruchtbaar, matig vruchtbaar, weinig vruchtbaar). De hoeveelheid gefixeerde N2 en de N-bijdrage van peulvruchten (koeienerwt, aardnoot, soja) aan de verbetering van de bodemvruchtbaarheid in zowel monocultuur als mengteelt werd gekwantificeerd. Het potentieel van vervangende mengteelt van maïs met peulvruchten voor het verhogen van de efficiëntie van hulpbronnengebruik en gewasproductiviteit ten opzichte van monoculturen werd bepaald. De productiviteit van relais-(additieve) mengteelt in vergelijking met het meer gebruikelijke rotatiesysteem van peulvruchten en granen werd beoordeeld. Vervolgens werd een scenarioanalyse uitgevoerd met huishoudelijke gegevens van het N2Africa Ghana-project, aangevuld met gegevens van de on-farm experimenten en literatuur, om de potentiële effecten van intensiverings- en diversificatieopties op de voedselzelfvoorziening van huishoudens te testen. De scenario's omvatten: I – intensivering van peulvruchten alleen; II – intensivering en diversificatie door additieve mengteelt; III – intensivering van zowel maïs als peulvruchten om 80% van de maximale opbrengst van maïs en peulvruchten onder de huidige praktijken van boeren te bereiken.

Peulvruchten in monocultuur fixeerden een grotere hoeveelheid N2 (tot 183 kg N ha-1) dan in mengteelt (tot 97 kg N ha-1). De stikstofbalans in de bodem was over het algemeen positief en vergelijkbaar tussen mengteelten en monoculturen, wat suggereert dat beide systemen duurzaam zouden kunnen zijn. Een laag stikstofgehalte in de bodem stimuleerde peulvruchten op minder vruchtbare velden en in de NGS met arme gronden om meer te vertrouwen op atmosferische N2 voor hun groei. De grotere biomassa-productie op vruchtbare velden en in de SGS met over het algemeen vruchtbaardere bodems en meer regenval resulteerde echter in 11 tot 31 kg ha-1 meer gefixeerde N2 op vruchtbare velden dan op weinig vruchtbare velden, en 9 kg N ha-1 meer in de SGS dan in de NGS. Desondanks werden grotere biomassa- en graanopbrengsten op vruchtbare velden en in de SGS bereikt met een hogere stikstofopname, wat leidde tot een positievere stikstofbalans in de bodem op arme velden en in de NGS.

Over alle velden en locaties heen verbeterde mengteelt de efficiëntie in het gebruik van land en straling, wat resulteerde in een opbrengstvoordeel van 26% tot 46% ten opzichte van monocultuur, aangegeven door land-equivalentratio's (LER) van 1,26 in maïs-sojamengteelt tot 1,46 in het maïs-aardnootsysteem. Mengteelt leverde over het algemeen ook grotere nettovoordelen op dan monocultuur van maïs of peulvruchten. Mengteelt van maïs en peulvruchten binnen dezelfde rij was productiever en winstgevender dan systemen met afwisselende rijen van de twee gewassen.

De peulvruchten op minder vruchtbare velden waren competitiever ten opzichte van het maïsgewas dan op vruchtbare velden door de grotere afhankelijkheid van atmosferische N2 voor groei en minder beschaduwing door maïs, wat leidde tot een 23% groter opbrengstvoordeel van de mengteelt. De efficiëntie en productiviteit van mengteelten waren ook 14% groter op de drogere locatie in de NGS dan op de nattere locatie in de SGS. Toch resulteerden de absoluut grotere graanopbrengsten behaald op vruchtbare velden en in de SGS met relatief betere bodemvruchtbaarheid en regenval in grotere nettovoordelen. Dit suggereert dat mengteelt gunstig is op zowel arme als vruchtbare velden, en in zowel gunstige als ongunstige biofysische omgevingen, hoewel de voordelen verschillende dimensies aannemen.

Rotatie van peulvruchten en granen is superieur in het verhogen van de opbrengst van maïs zonder stikstofbemesting in vergelijking met relais-teelt van maïs en rotatie van maïs met natuurlijke braak. De opbrengst van maïs die volgde op aardnoot en soja in rotatie zonder stikstofbemesting steeg met 0,38 t ha-1 in de NGS tot 1,01 t ha-1 in de SGS vergeleken met continue maïsteelt, dankzij resterende stikstof- en niet-stikstofvoordelen. Het zaaien van koeienerwt aan het begin van het seizoen en het later (na 2 – 4 weken) bijzaaien van maïs leidde tot een afname van de maïsopbrengst variërend van 0,29 t ha-1 in de nattere SGS tot 0,82 t ha-1 in de drogere NGS door onvoldoende regenval. Wanneer maïs aan het begin van het seizoen werd gezaaid en koeienerwt 3 – 5 weken later werd bijgezaaid, was de opbrengstvermindering van de koeienerwt vergelijkbaar tussen de SGS en NGS en varieerde van 0,18 t ha-1 tot 0,26 t ha-1. Over twee seizoenen was de cumulatieve graanopbrengst van het eerst zaaien van maïs en vervolgens bijzaaien van koeienerwt vergelijkbaar met die van de rotatiesystemen met peulvruchten en granen, ook al mislukte de koeienerwtoogst in het eerste seizoen. Dit geeft aan dat dergelijke relais-teelt een veelbelovende ecologische intensiverings- en diversificatieoptie is die geschikt is voor het verhogen van de gewasproductiviteit in kleinschalige landbouwsystemen in de Guinea-savanne en onder ongunstige klimatologische omstandigheden.

De scenarioanalyse toonde een hoge mate van voedseltekort aan bij de huidige landbouwpraktijken (basissituatie) in de Guinea-savanne; slechts 56% van de boerenhuishoudens in de regio Northern en telkens 45% in de regio's Upper East en Upper West in Noord-Ghana bereikten 12 maanden voedselzelfvoorziening. Bovendien was 21% van de huishoudens in de regio Northern en telkens 37% in de regio's Upper East en Upper West slechts gedurende zes maanden of korter voedselzelfvoorzienend. De geteste intensiverings- en diversificatieopties met peulvruchten verhoogden het aandeel voedselzelfvoorzienende huishoudens in de Guinea-savanne met 25% in scenario I, 36% in scenario II en 43% in scenario III vergeleken met de basissituatie. Het aandeel boerenhuishoudens dat maximaal een half jaar kon overleven op eigen voedselproductie daalde met respectievelijk 19%, 24% en 27% in scenario I, II en III ten opzichte van de basissituatie.

De voedselzelfvoorzieningsratio's van 70 – 93% van de voedselzelfvoorzienende huishoudens in de drie regio's varieerden van ten minste 20% tot meer dan 300% boven de drempelwaarde van één (1). Dit suggereert dat door intensivering en diversificatie met peulvruchten de meeste boerenhuishoudens zelfvoorzienend zullen zijn in voedsel en ook aanzienlijke verkoopbare overschotten zullen genereren voor inkomen. Deze potentiële voordelen vloeiden voort uit de relatief grotere graanopbrengsten door intensivering en diversificatie vergeleken met de huidige landbouwpraktijken. Daarom bieden peulvruchten veelbelovende strategieën om bij te dragen aan het bereiken van voedselzelfvoorziening en een verbeterd inkomen in de Guinea-savanne. De totale omvang van het bebouwde land is echter van belang, en verbeterde toegang tot markten en krediet is nodig om de benodigde inputs te verkrijgen. De duurzaamheid op lange termijn van de geteste intensiverings- en diversificatieopties is niet zeker. Om deze reden is verder onderzoek met behulp van simulatiemodellen nodig om de nutriëntenbalansen op lange termijn, met name van N, te beoordelen en om waarschijnlijke veranderingen in organische koolstof in de bodem en de duurzaamheid van de voordelen te voorspellen.