COMPLEMENTARY EFFECTS OF LEGUME INTEGRATION AND FERTILIZER APPLICATION ON SOIL MOISTURE AND LONG-TERM CARBON STOCKS IN MAIZE SYSTEMS OF KABETE SUB-COUNTY, KENYA | EFECTOS COMPLEMENTARIOS DE LA INTEGRACIÓN DE LEGUMBRES Y LA APLICACIÓN DE FERTILIZANTES SOBRE LA HUMEDAD DEL SUELO Y LAS ACCIONES DE CARBONO A LARGO PLAZO EN LOS SISTEMAS DE MAÍZ DEL SUBCONDADO DE KABETE, KENIA

Inglés. Background. Despite their immense benefits to smallholder  farmers, the complementary effects of combined fertilizer sources with integration of legumes on soil moisture, soil organic carbon content, carbon stocks and their long-term projections in maize systems of Kabete sub-County, Kenya has not been fully investigated. This study will thus develop and promote a site specific technological package that will enhance maize productivity, resilience and sustainability of the smallholder farming systems. Objective. To determine the complementary effects of legume integration and fertilizer application on soil moisture and soil carbon stocks, and carbon stock changes over a 20-year period in maize systems of Kabete sub-County, Kenya. Methodology. The experiment was conducted at Upper Kabete field Research Station of the University of Nairobi during the long (LRS) and short (SRS) rainy seasons of 2015/2016. The experimental design was a Randomized Complete Block Design with a split plot arrangement. The main plots were integration of dolichos into maize (Zea mays L.) systems; (i) as an intercrop (dolichos - Lablab purpureus (L.)/maize) and (ii) in rotation (dolichos-maize), and (iii) sole maize (without dolichos integration). The sub plots were organic and inorganic fertilizers: (i) Farmyard Manure (FYM), (ii) Triple Superphosphate (TSP)+Urea, (iii) FYM+TSP+Urea and (iv) no fertilizer input (control). Soil samples were collected at the end of each cropping season from 0-20 cm depth for determination of; soil moisture (%), soil organic carbon (SOC) content (%), and SOC stocks (t C ha-1). The Rothamsted Carbon model (Roth-C) was used to estimate carbon stock changes over a 20-year period with 1990 as the base year. Results. Significantly (P ≤ 0.05) high levels of soil moisture (31 and 30.1%) and SOC (2.6 and 2.5%) were respectively obtained in maize/dolichos intercrop with application of FYM and FYM+TSP+Urea during the SRS. The same trend in soil moisture and SOC was observed in the LRS. Significantly (P ≤ 0.05) high SOC stocks (t C ha-1) were obtained in maize/dolichos intercrop with FYM (56.20 and 54.71) and TSP+FYM+Urea (54.84 and 52.91) application in the SRS and LRS, respectively. Over a 20-year period, SOC stocks maintained a significant and steady increase and were higher in maize/dolichos intercrop with FYM and FYM+TSP+urea application. The same pattern was noted in dolichos-maize rotation and sole maize systems.  Implications. Given the importance of SOC in the improvement of soil quality, incorporation of legumes into maize systems with application of FYM is thus a plausible technological package that could enhance soil fertility and consequently food and nutritional security among smallholder farmers, not only of Kabete sub-County but Kenya and other countries. Conclusion. Significant increases in soil moisture content, organic carbon and, carbon stocks and their projections over a 20-year period were evident in maize/dolichos intercrop with FYM and TSP+FYM+Urea application in both seasons.

Español; castellano. Antecedentes. A pesar de sus inmensos beneficios para los pequeños agricultores, los efectos complementarios de las fuentes combinadas de fertilizantes con la integración de las leguminosas en la humedad del suelo, el contenido de carbono orgánico del suelo, las reservas de carbono y sus proyecciones a largo plazo en los sistemas de maíz del subcondado de Kabete, Kenia, no han sido completamente investigado Por lo tanto, este estudio desarrollará y promoverá un paquete tecnológico específico para el sitio que mejorará la productividad, la resistencia y la sostenibilidad del maíz de los sistemas agrícolas de pequeños productores. Objetivo. Determinar los efectos complementarios de la integración de leguminosas y la aplicación de fertilizantes sobre la humedad del suelo y las reservas de carbono del suelo, y los cambios en las reservas de carbono durante un período de 20 años en los sistemas de maíz del subcondado de Kabete, Kenia. Metodología. El experimento se realizó en la estación de investigación de campo de Upper Kabete de la Universidad de Nairobi durante las temporadas lluviosas largas (LRS) y cortas (SRS) de 2015/2016. El diseño experimental fue un diseño de bloques completos al azar con una disposición de parcela dividida. Las parcelas principales fueron la integración de dolichos en los sistemas de maíz (Zea mays L.); (i) como cultivo intercalado (dolichos - Lablab purpureus (L.) / maíz) y (ii) en rotación (dolichos-maíz), y (iii) maíz único (sin integración de dolichos). Las parcelas secundarias fueron fertilizantes orgánicos e inorgánicos: (i) Estiércol de corral (FYM), (ii) Superfosfato triple (TSP) + Urea, (iii) FYM + TSP + Urea y (iv) ningún aporte de fertilizante (control). Las muestras de suelo se recolectaron al final de cada temporada de cultivo de 0 a 20 cm de profundidad para determinar; humedad del suelo (%), contenido de carbono orgánico del suelo (SOC) (%) y reservas de SOC (t C ha-1). El modelo Rothamsted Carbon (Roth-C) se utilizó para estimar los cambios en las reservas de carbono durante un período de 20 años con 1990 como año base. Resultados. Se obtuvieron altos niveles de humedad del suelo (31 y 30.1%) y SOC (2.6 y 2.5%) respectivamente en cultivos intercalados de maíz / dolichos con la aplicación de FYM y FYM + TSP + Urea durante el SRS (P ≤ 0.05). La misma tendencia en la humedad del suelo y el COS se observó en el LRS. Se obtuvieron reservas significativas (P ≤ 0.05) de alto contenido de COS (t C ha-1) en cultivos intercalados de maíz / dolichos con FYM (56.20 y 54.71) y aplicación de TSP + FYM + Urea (54.84 y 52.91) en el SRS y LRS, respectivamente. Durante un período de 20 años, las existencias de COS mantuvieron un aumento significativo y constante y fueron mayores en el cultivo intercalado de maíz / dolichos con la aplicación de urea FYM y FYM + TSP +. Se observó el mismo patrón en la rotación de dolichos-maíz y en los sistemas de maíz único. Implicaciones. Dada la importancia del COS en la mejora de la calidad del suelo, la incorporación de leguminosas en los sistemas de maíz con la aplicación de FYM es, por lo tanto, un paquete tecnológico plausible que podría mejorar la fertilidad del suelo y, en consecuencia, la seguridad alimentaria y nutricional entre los pequeños agricultores, no solo del subcondado de Kabete sino todo Kenia y otros paises. Conclusión. Los aumentos significativos en el contenido de humedad del suelo, el carbono orgánico y las reservas de carbono y sus proyecciones durante un período de 20 años fueron evidentes en el cultivo intercalado de maíz / dolichos con la aplicación de FYM y TSP + FYM + Urea en ambas estaciones.