Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

A large part of the world arable land is affected by degradation and a global population pressure drivespeople to unsustainable cultivation methods to meet food demands. Water is the most common cause of erosion and soil erosion tends to be especially severe in steep lands in areas with monsoon rains. Agroforestry, meaning plantation of trees in combination with crops, is considered to be a promising approach to sustainable land use because it can meet the demands of food at the same time as of the need of soil and water conservation.

This study was carried out as a Minor Field Study within the LUSLOF project (Sustainable Land Use Practices for the Uplands of Vietnam and Laos: Science and Local Knowledge for Food Security). In a Participatory Landscape Analysis made in 2002 in the project field site, the Dong Cao catchment in Hoa Binh province in Northern Vietnam, it was found that the main issue in the area was declining crop yields due to depleted soil.

In this study, the model Water, Nutrient and Light Capture in Agroforestry Systems (WaNuLCAS) was used to evaluate three different cropping systems at plot level in terms of water runoff and soil loss amounts for a 5-year period. The cropping systems were (1) monocropping cassava, (2) cropping cassava with hedgerows of Tephrosia candida and (3) cropping cassava with hedgerows of Bambusa Blumeana. The study compares model results of runoff and soil loss in the cropping systems and compares also up-scaled model results at plot level with measurements at catchment level. Before simulations were performed, sensitivity analysis and calibration were made with input and validation data from experimental runoff plots at a nearby site.

During calibration of the model, it was shown that runoff and soil loss simulated by the model agreed well with observed total sums of the 5-year period and on yearly basis, but not on event basis. One of the reasons seems to be overestimation of soil loss by the model in time of the year when soil was uncovered. In simulations of different cropping systems, hedgerows of Bambusa Blumeana gave overall the minimum soil loss, while hedgerows of Tephrosia candida gave the minimum runoff. All scenarios with hedgerows showed to prevent runoff better than the monocropping system, whereas generally only hedgerows of Bambusa Blumeana showed to prevent soil loss better than the monocropping system. The up-scaled model outputs showed that simulated runoff was considerably lower than measured runoff, while simulated soil loss varied greatly compared to measured soil loss, depending on which land use that was considered.

För en stor del av världens odlingsbara mark utarmas och försämras jorden och en global
befolkningsökning tvingar människor att använda icke-uthålliga jordbruksmetoder för att tillgodose
matbehoven. Jorderosion orsakat av vatten är den vanligaste erosionstypen och särskild svår erosion
kan uppkomma på branta sluttningar i områden med monsunregn. Agroforestry, som innebär
plantering av träd i kombination med grödor, anses vara en lovande metod för uthållig
markanvändning eftersom den tillgodoser behovet av mat samtidigt som den bevarar vatten- och
jordresurserna.
Detta arbete gjordes som en Minor Field Study inom projektet LUSLOF (Sustainable Land Use
Practices for the Uplands of Vietnam and Laos: Science and Local Knowledge for Food Security). I en
undersökning av Dong Cao avrinningsområde i Hoa Binh-provinsen i norra Vietnam, fann man i
samarbete med lokalbefolkningen år 2002 att den viktigaste frågan i området var minskad skörd på
grund av utarmad jord. I denna studie användes modellen Water, Nutrient and Light Capture in
Agroforestry Systems (WaNuLCAS) för att utvärdera tre olika odlingssystem på fältnivå utifrån
mängden simulerad vattenavrinning och jordförluster för en 5-årsperiod. De tre odlingssystemen var
(1) kassavaodling, (2) kassavaodling med rader av Tephrosia candida och (3) kassavaodling med rader
av Bambusa Blumeana. De simulerade värdena för avrinning och jordförluster för de olika
odlingssystemen på fältnivå jämfördes och skalades upp till hela avrinningsområdets storlek för att
även jämföras med uppmätta värden för avrinningsområdet. Innan simuleringarna utfördes, gjordes en
känslighetsanalys och kalibrering av modellen med indata och valideringsdata från experimentella
erosionsplotter på en närliggande plats.
Under kalibreringen visade det sig att simulerad avrinning och jordförluster stämde väl överens med
totala uppmätta mängder över 5-årsperioden och med årliga värden, men inte med individuella värden.
En av orsakerna verkar vara att modellen överskattade jordförlusterna under den del av året då marken
saknade växttäcke. Simuleringarna av de olika odlingssystemen visade att systemet med rader av
Bambusa Blumeana gav den minsta jordförlusten medan systemet med rader av Tephrosia candida
gav den minsta avrinningen. Systemen med rader av Tephrosia candida eller Bambusa Blumeana
visade sig vara bättre på att förhindra avrinning än kassavaodling utan trädrader, medan huvudsakligen
bara systemet med Bambusa Blumeana kunde förhindra jordförluster bättre. De uppskalade simulerade
värdena visade att simulerad avrinning var betydligt lägre än uppmätt avrinning, samtidigt som
simulerad jordförlust varierade stort jämfört med uppmätt jordförlust, beroende på vilket
odlingssystem som simulerades.