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A presentation by Dr. Julius Okello & Zachary Gitonga of the University of Nairobi

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  • 1. 5/27/2010 Introduction ECONOMIC VALUE OF MANAGING BGBD: THE CASE  OF RHIZOBIUM AND TRICHODERMA SPP • Agriculture remains the engine of growth in  SSA (>30%GDP: 80% employment) • Opportunities for increasing agric production   in the region eroded by  in the region eroded by – High population growth Julius Okello  & Zachary Gitonga – Productive land already in use University of Nairobi • Existing land is exhausted from overuse   Introduction contd… Introduction contd...  • Overview   Bill and Melinda Gates Foundation committing  – Soil is an important agricultural resource  $198 million to the effort (TSBF,2009)  Abuja heads of state at fertilizer summit  – Soil fertility management a prerequisite for  declaration: increase fertilizer use to 50Kg/Ha by  sustainable agriculture and food security sustainable agriculture and food security 2015 – FAO:  Soil biodiversity (hence soil biological  • Why the big push? processes) key maintaining soil fertility – Soil improvement techniques (via use  • Increased attention to soil fertility issues in Africa manure, composting) affected by falling supply of  AGRA launched new soil health program targeting   cattle manure 4.1 million farmers – Declining per capita land holding limiting other  techniques (rotation, fallowing, no tillage) Land and soil degradation  Drivers of Land and soil degradation • Land and soil degradation : decline in land quality  • Biophysical causes further driven by natural processes and human  – Soil erosion, salinization,  leaching  activity • Social‐economic causes  – Loss of ecosystem goods & services (regulation of  – Subsistence agriculture (continuous cultivation: low  y g y pp p hydrological cycle, support production  &  CO2 organic input) sink, Biodiversity loss ) – Low income levels/poverty ‐ results in soil mining – Continuous cultivation – no fallowing – Land tenure systems & property right regimes (discourages  – Movement to marginal fragile lands investment in conservation efforts) – Population pressure (farming hillside, marginal (ASAL)  • current land degradation trends could render two‐ areas) thirds of Africa's croplands effectively non‐productive  – Political causes by 2025 with severe ecological, economic and social  • Policy formulation and legislation  consequences (UN 2004) • Land allocation   1
  • 2. 5/27/2010 Drivers of Land and soil degradation Drivers of Land and soil degradation  • Poverty  • Land tenure systems and property rights  – There is a strong link between the prevalence of land  degradation and the incidence of rural poverty,  – rural HH with insecure rights are less likely to  – the poorest rural communities in SSA tend to be located in  invest in ensuring their future productivity the ecologically fragile and degraded areas g y g g – Undefined PR has lead to encroachment of water Undefined PR has lead to encroachment of water  – Poor people cannot afford to forgo short‐term production  shed areas and forests for the sake of long term sustainability – low incomes hence low investment in soil improvement  techniques and overdependence on natural resources  • Poor access to advisory support services on sustainable  land mgt practices, alternative land use Role of BGBD in addressing land and  The other path… The other path... soil degradation • This report examines the role micro and  • Reduced reliance on organic fertilizers BNF macrofauna can play in maintaining soil health  – Improvement of soil fertility by adding N & P from  and crop yields the biosphere  • It examines the benefits and costs of using It examines the benefits and costs of using  – Increase in soil organic matter due to large Increase in soil organic matter due to large  beneficial microfauna in agriculture amounts of biomass characteristic of certain  improved varieties;  • Focuses on: – Reduction in soil erosion‐induced nutrient losses  – Rhizobium due to increase in SOM. – Trichoderma Beneficial soil micro & macro‐organisms Beneficial Rhozobium • Several soil‐based micro & macro organism confer benefits  to agriculture • There are diverse species of beneficial Rhizobium  • Micro‐organisms: Trichoderma, Rhizobium, Micorhiza etc in the soils – Some act as biopesticides and biofertilizer • These arise from two sources: – For instance Trichoderma spp – Resident populations existing in soil Resident populations existing in soil • Macro‐organisms:  Hymenoptera, Coleaptera, Oligocheata, Orthoptera, Arenae  – Populations commercially introduced as inoculants  etc • The MIRCEN project (UoNairobi) isolated several  – examples include nematodes, earthworms, ants species of Rhizobium from Kenya soils  – Improve soil physical condition (structure, aeration) – “soil engineers” • Examples include R. leguminosarum bv viciae, R.  • These organism are prevalent in Kenyan soils leguminosarum bv phaseoli, R. tropici, etc  • Here, we focus on Rhizobium and Trichoderma – But emphasize that macro‐organism are equally important 2
  • 3. 5/27/2010 Economic value of Rhizobium CB of Rhizobium on cowpeas: Pakistan • In Vietnam: Replacing fertilizer N with Rhizobial  Treatment  Total variable  Gross returns Net returns BCR cost inoculants saved farmers money (A$50‐60  Io 6220 8828 2608 1.42 million/yr) in input costs  I1 6308 12220 5912 1.94 I2 6308 12925 6617 2.05 • In Kenya, studies document benefits of Rhizobium  PKS +Io 8501 13249 4748 1.56 – Oti Otieno et al find that Rhizobium can substitute for N in  t l fi d th t Rhi bi b tit t f N i PKS+I1 8589 16520 7931 1.92 common beans under wet conditions PKS+I2 8589 16523 7934 1.92 Source: Sarker et al., 2001 – Woomer et al: yield increase in soy/common beans  Io: No biofertilizer;  I1;  Biofertilizer type 1,  I2: Biofertilizer type2 ,  PKS =chemical  – Onduru et:  Rhizobium can augment yields from P  fertilizer • Use of biofertilizer gives significantly higher net returns than when not used application in dry areas •Net returns higher when biofertilizer is combined with chemical fertilizer •BCR highest when biofertilizer  is used alone due to low unit cost Economic benefit of Rhizobium: evidence  Economic benefit of Rhizobium: evidence  from Kenya from Kenya Mean total grain yield (Kgha‐2) of grain legumes under different  Rhizobial inoculation response by legumes (Kgha‐1) nitrogen sources during the long season of 2005 Test crop Site Uninoculated Inoculated  % increase  fertilizer Manure Rhizobium  Control  Soya beans Homabay 2520 3570 42 Lablab 3.04 2.78 3.06 2.98 Kabete 1021 1613 58 Common bean  2.72 2.63 2.65 2.43 Mtwapa 2333 3850 65 Green gram 1.57 2.58 2.64 1.80 Common beans Kabete 2151 2640 26% Lima beans 3.05 2.90 2.65 2.56 Mean  2.24 2.14 2.16 2.09 Source: Woomer et al., 1996 Source: Otieno et al., 2009 Rhizobium inoculation improves legume yields and reduce  Average pulses yield in Kenya estimated at 286 Kgha‐1  (FAO, 1995) Bean Inoculation with appropriate rhizobium + agronomic  practices can fix    need for inorganic fertilizers (Cheminingw’a 2009) sufficient N hence no need for inorganic fertilizers Rhizobium inoculant market penetration in Kenya only 0.3%  BC of Rhizobium on cowpeas in Kenya: Onduru et al 2008 BC of Rhizobium use in cowpeas contd...  Deception  Control  Rhizobium TSP Rhizobium+TSP Grain yield (Kgha‐1) 1,100.00 1,175.0 1,387.5 1,700.0 • Benefits outweigh the costs of Rhizobium use Gross income (KSh/ha) 22,059.50 23,562.3 27,850.6 34,117.3 • BC ratio for Rhizobium alone equals that of TSP Cost of labour (KSh./ha) 10,760.00 10,800.0 10,840.0 10,800.0 • Combining TSP with Rhizobium gives highest  Rhizobium purchase purchase  0.00 0 00 117.0 117 0 0.00 0 00 117.0 117 0 [KSh/ha] grain yields hence BC ratio i i ld h i TSP purchase [KSh./ha] 0.00 0.00 2,704.0 2,704.0 • Implies good performance when Rhizobium is  Seed purchase [KSh./ha] 1,500.00 1,500 1,500.0 1,500.0 used as a supplement to inorganic fertilizers Total variable cost [KSh./ha] 12,260.00 12,417.0 15,044.0 15,121.0 Gross margin [KSh./ha] 9,799.50 11,145.3 12,806.6 18,996.3 Benefit cost ratio 1.8 1.9 1.9 2.3 3
  • 4. 5/27/2010 Benefits of using  Trichoderma Effect of Trichoderma on yields Taita 1.4 1.2 • Is both a biopesticide or biofertilizer 1 Yields [kgs]  • Biopesticide species: Trichoderma koningii and  0.8 Trichoderma harzianum 0.6 Y • Trichoderma harzianum is abundant in Embu i h d h i i b d i b 0.4 Wgt grains Wgt straw • A plant growth stimulator (biofertilizer): protects  0.2 Wgt litter plants from destructive fungi  0 – Rhizoctonia solani Pythium, Sclerotia rolfsii • Controls "damping off"—pre‐germination rot— hence improves the germination rate Treatment Trichoderma in Embu CB of Trichoderma 1.6 Wgt bean litter 1.4 Wgt grains • Experimental data suggests that benefits are  1.2 1 significant 0.8 0.6 • These studies however measure only the  0.4 tangible economic benefits tangible economic benefits 0.2 0 • Intangible benefits (environmental  improvements) largely uncaptured Why the poor adoption of beneficial  Implications organisms?   • Odame (1997) lists a number of challenges the  • The challenges listed above highlight the need for  MIRCEN project faced viz: strengthening the technology transfer aspects of the  projects         create awareness, farmer education etc – Focus on legumes while ignoring cereals • Also suggests the need to also target cereals (the main  – Lack of focus on marginal areas staple food crops in Kenya) and drylands staple food crops in Kenya) and drylands – Lack of awareness by farmers (i.e., poor outreach) • In doing these, the costs of the technology needs to be  – Poor quality control (leading to poor nodulation) kept low to allow greater access by poorer smallholder  • These challenges still dog projects that promote  farmers  use of beneficial organisms in Kenya • Commercialization may present efficient way to up the  • Despite commercialization of the Rhizobium  production and sales, but may result in higher costs for  small farmers        discourage use by such farmers product (BIOFIX), use by farmers remain low  • Promote technology as GREEN – to horticulture industry 4
  • 5. 5/27/2010 5