Hardpan and maize root distribution under conservation and conventional tillage in Agro-Ecological Zone IIA, Zambia

Hardpans (plough/hoe pans) are commonly believed to restrict plant root growth and crop yields under conventional small-scale agriculture in sub-Saharan Africa. This study questions the notion of widespread hardpans in Zambia and their remedy under conservation tillage. Soil penetration resistance was measured in 8x12 grids, covering 80 cm wide and 60 cm deep profiles in 32 soil pits. Large and fine maize roots were counted in 8x6 grids. Soil samples from mid-rows were analysed for pH, exchangeable H+, exchangeable Al3+, cation exchange capacity, total N and extractable P (Bray 1) at six depths from 0-10 to 50-60 cm. Cultivation-induced hardpans were not detected. Soils under conservation tillage were more compact at 5 cm depth than soils under conventional tillage. No differences in root distributions between conservation and conventional tillage were found. Maize ( Zea mays L. ) roots were largely confined to a relatively small soil volume of about 30 cm x 30 cm x 30 cm. Root growth appeared to be restricted by a combination of low concentrations of N and P. Soil acidity and Al saturation appeared to play a minor role in root distribution. L-shaped taproots in soils under manual tillage reported earlier were not necessarily due to hardpans, but may rather be caused by temporarily dry, impenetrable subsoils early in the rain season. There is no scientific basis for the recommendation given to farmers by agricultural extension workers to “break the hardpan” in fields under manual or animal tillage in the study areas.

Pans de charrue sont communément admis pour limiter la croissance des racines des plantes et les rendements des cultures dans l’agriculture à petite échelle conventionnelle en Afrique sub-saharienne. Cette étude remet en question la notion des pans de charrue répandues en Zambie et leur remède en vertu de labour de conservation. Résistance à la pénétration du sol a été mesurée dans 32 trous de sol en 8x12 grilles couvrant 80 cm de largeur et 60 cm de profondeur. Grosses et fines racines de maïs ont été comptés dans grilles de 8 x 6. Des échantillons de sol au milieu des rangs ont été analysés pour le pH, le H+ échangeable, le Al3+ échangeable, la capacité d’échange de cations, et le total N et P extractible (Bray 1) à six profondeurs de 0-10 à 50-60 cm. Pans de charrue induites par la culture ne sont pas détectés. Les sols sous labour de conservation étaient plus compacts à 5 cm de profondeur que les sols sous labour conventionnel. Aucun différence dans la répartition des racines entre lelabour durable et le labour conventionnel n’ont été trouvés. Racines de maïs ont été largement confinées à un volume relativement faible d’environ 30 cm x 30 cm x 30 cm de sol. La croissance des racines semble être limitée par une combinaison de faibles concentrations d’azote et de phosphore à l’extérieur des volumes de sols affectés par l’application d’engrais. L’acidité du sol et la saturation d’aluminium semblait jouer un rôle mineur pour la distribution des racines. Observations des racine pivotante en forme de L dans les sols sous labour manuel rapportés plus tôt ne sont pas nécessairement en raison de pans de charrue, mais peuvent plutôt être causés par des sous-sols impénétrables qui sont temporairement sèches au début de la saison des pluies. Il n’y a aucune base scientifique pour la recommandation donnée aux agriculteurs par les organismes de développement à «briser la pan de charrue” dans les champs sous labour manuel ou animale dans les zones d’étude.