Seedling dynamics and subsequent production of annual Medicago spp. as affected by pasture utilization, seedbed preparation and soil type
Date
1999-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH SUMMARY: In spite of numerous benefits of incorporating annual legumes in
a rotation system, only 20% of a potential 1,7 million hectare
in the western and southern Cape region of South Africa is
currently under medics (annual Medicago spp.). Poor regeneration
and persistence of annual medics is one of the major problems
deterring farmers from incorporating medics in their crop
rotations.
In this study, which consists of several experiments, various
aspects were investigated. These included the effect of
digestion of medic seeds by sheep on the recovery thereof; the
effect of tillage methods used during seedbed preparation for
wheat on the wheat yield and subsequent regeneration and
production of medics; and the effect of soil type, planting depth
and seeding rate on the establishment and dry mass production of
different medic cultivars. A field study was conducted over two
years to quantify the relationship between sward density of
regenerated medic pastures and seasonal dry mass and seed
production.
In the first experiment pod and seed characteristics of different
sub-species as well as the effect of digestion by sheep on seed
recovery were investigated. Although the M. truncatula cultivars
produced larger pods, M. polymorpha and M. littoral is cuItivars
had higher seed to pod ratios's. Smaller seed size and higher
hardseededness of cv. Santiago in addition to the high seed
percentage of this cultivar had resulted in significant higher
seed recovery percentages after ingestion.
In the second experiment the effect of different tillage systems
on the placement of medic seed reserves in the soil profile and
subsequent regeneration was studied. Tine implements, regardless
the depth of cultivation, maintained more medic seed reserves in
the topsoil in comparison with disc and mouldboard ploughing.
Deeper tine (150 mm) cultivations however, were required to maintain high wheat yields.
When establishment of different medic species in coarse sand,
loamy sand and sandy loam soils and at different planting depths
were investigated, significant differences between soil types
were found. Lighter textured soils resulted in higher
establishment percentages and dry mass production. Regardless
of soil type 10 mm was found to be the optimum planting depth.
Deeper planting depths resulted in poor establishment and
subsequent dry mass production. When seed was left on the soil
surface, results for all parameters tested were inferior to all
other planting depths.
Due to the poor results obtained with deeper (>30 mm) planting
depths, the cumulative strength of seedlings obtained from higher
seeding rates on the negative effect of planting depth was
studied. Increasing sward populations to more than 2000 to 3000
plants m-2 however, resulted in self thinning due to interplant
competition, especially in soil types that tend to form surface
crusts. In general, plant size was more affected by sward
densities compared to planting depth.
Seasonal production of the different Medicago species / cuI tivars
was significantly influenced by sward density. Early dry mass
production correlated with increased sward density but
differences decreased towards the end of the growing season due
to higher rates of dry mass production obtained from the lower
sward densities. In general, differences in seed production
obtained from the different sward densities at the
growing season were small. Except for the 78
end of the
plants m-2
treatment, all the sward densities produced enough seed to ensure
successful regeneration after a cereal crop.
Although management of ley farming systems is complex, it became
clear that if good management is practised, crop rotations with
medics and cereals could be successfully implemented in the
western and southern Cape areas of South Africa.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Ten spyte van die verskeie voordele wat die ins lui ting van eenjarige peulgewasse in wisselboustelsels inhou, is slegs 20% van 'n potensieele 1,7 miljoen hektaar in die Wes- en Suidkaap tans onder medics (eenjarige Medicago spp.). Swak hervestiging en produksie van eenjarige medics is een van die hoof oorsake wat boere weerhou om medics in hul wisselboustelsels in te sluit. Hierdie studie het uit verskeie eksperimente bestaan. Faktore soos die verteerbaarheid van medicsade en die deurvloei daarvan deur die spysverteringskanaal van skape; die effek van bewerkingsmetodes wat gebruik word vir saadbedvoorbereiding op die opbrengs van koring en daaropvolgende hervestiging en produksie van medics; asook die effek van grondtipe, saaidiepte en saaidigtheid op die vestiging en droemateriaal produksie van verskillende medic kultivars is ondersoek. Om die verwantskap tussen plantestand van hervestigde medicweidings en seisoenale droemateriaal- en saadproduksie te kwantifiseer, is 'n veldstudie oor twee jaar uitgevoer. In die eerste eksperiment is die peul- en saadeienskappe van verskillende subspesies asook die effek van verteerbaarheid en die deurvloei daarvan deur skape se spysverteringskanaal ondersoek. Alhoewel M. truncatula kultivars groter peule gehad het, het M. polymorpha en M. littoralis kultivars hoer saad tot peul verhoudings gehad. Die kleiner sade en hoer hardskaligheid van kultivar Santiago, tesame met die hoe saadpersentasie het tot hoer saad herwinnings persentasies na inname en deurvloei deur die spysverteringskanaal gelei. In die tweede eksperiment is die effek van verskillende bewerkingsmetodes op die plasing van medic saad reserwes in die grondprofiel en daaropvolgende herves tiging bestudeer. Tand implemente, ongeag die diepte van bewerking, het meer medic saad reserwes in die bogrond gelaat as skottel- en skaarploeg bewerkings. Dieper tand bewerkings (150 mm) word egter benodig om hoe koring opbrengste te verseker. In die eksperiment waar die vestiging van verskillende medic spesies in growwe sand, leem sand en sanderige leem gronde by verskillende saaidieptes ondersoek is, is betekenisvolle verskille tussen grondtipes gevind. Ligter gronde het hoer vestigingspersentasies en droemateriaal produksies gelewer.Die optimale saaidiepte in aIle grondtipes was 10 mm. Dieper saaidieptes het swak vestiging en laer droemateriaal produksie veroorsaak. Waar saad op die grondoppervlakte gelaat is, is die swakste resultate verkry. As gevolg van die swak resulta te wa t met dieper (>30 mm) saaidieptes verkry is, is die gesamentlike krag van saailinge verkrygbaar deur hoer saaidigthede op die negatiewe effek van plantdiepte bestudeer. Verhoogde plantestande bo 2000 tot 3000 plante m-2 het egter tot self ui tdunning as gevolg van interplant kompetisie gelei. Hierdie tendens is versterk deur grondtipes wat tot toeslaan geneig is. In die algemeen is plantgrootte meer deur plantestand as saaidiepte beinvloed. Seisoenale produksie van die verskillende Nedicago spesies / kultivars is beduidend deur plantestand belnvloed. Aanvanklike droemateriaal produksie was in ooreenstemming met verhoogde plantestand dighthede, maar verskille het gaandeweg gedurende die groeiseisoen verminder as gevolg van die hoer tempo van droemateriaal produksie wat by die laer plantestande verkry is. Saadproduksie aan die einde van die groeiseisoen het min verskil. Behalwe vir die laagste plantestand (78 plante m-2), het al die plantestande voldoende saad geproduseer om suksesvol te hervestig na 'n kleingraan siklus. Alhoewel die bestuur vanwisselboustelsels wat peulgewasrusoeste ins lui t baie kompleks is, het hierdie navorsing getoon dat sodanige stelsels weI suksesvol in die Wes- en Suidkaap gebiede van Suid Afrika toegepas kan word.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Ten spyte van die verskeie voordele wat die ins lui ting van eenjarige peulgewasse in wisselboustelsels inhou, is slegs 20% van 'n potensieele 1,7 miljoen hektaar in die Wes- en Suidkaap tans onder medics (eenjarige Medicago spp.). Swak hervestiging en produksie van eenjarige medics is een van die hoof oorsake wat boere weerhou om medics in hul wisselboustelsels in te sluit. Hierdie studie het uit verskeie eksperimente bestaan. Faktore soos die verteerbaarheid van medicsade en die deurvloei daarvan deur die spysverteringskanaal van skape; die effek van bewerkingsmetodes wat gebruik word vir saadbedvoorbereiding op die opbrengs van koring en daaropvolgende hervestiging en produksie van medics; asook die effek van grondtipe, saaidiepte en saaidigtheid op die vestiging en droemateriaal produksie van verskillende medic kultivars is ondersoek. Om die verwantskap tussen plantestand van hervestigde medicweidings en seisoenale droemateriaal- en saadproduksie te kwantifiseer, is 'n veldstudie oor twee jaar uitgevoer. In die eerste eksperiment is die peul- en saadeienskappe van verskillende subspesies asook die effek van verteerbaarheid en die deurvloei daarvan deur skape se spysverteringskanaal ondersoek. Alhoewel M. truncatula kultivars groter peule gehad het, het M. polymorpha en M. littoralis kultivars hoer saad tot peul verhoudings gehad. Die kleiner sade en hoer hardskaligheid van kultivar Santiago, tesame met die hoe saadpersentasie het tot hoer saad herwinnings persentasies na inname en deurvloei deur die spysverteringskanaal gelei. In die tweede eksperiment is die effek van verskillende bewerkingsmetodes op die plasing van medic saad reserwes in die grondprofiel en daaropvolgende herves tiging bestudeer. Tand implemente, ongeag die diepte van bewerking, het meer medic saad reserwes in die bogrond gelaat as skottel- en skaarploeg bewerkings. Dieper tand bewerkings (150 mm) word egter benodig om hoe koring opbrengste te verseker. In die eksperiment waar die vestiging van verskillende medic spesies in growwe sand, leem sand en sanderige leem gronde by verskillende saaidieptes ondersoek is, is betekenisvolle verskille tussen grondtipes gevind. Ligter gronde het hoer vestigingspersentasies en droemateriaal produksies gelewer.Die optimale saaidiepte in aIle grondtipes was 10 mm. Dieper saaidieptes het swak vestiging en laer droemateriaal produksie veroorsaak. Waar saad op die grondoppervlakte gelaat is, is die swakste resultate verkry. As gevolg van die swak resulta te wa t met dieper (>30 mm) saaidieptes verkry is, is die gesamentlike krag van saailinge verkrygbaar deur hoer saaidigthede op die negatiewe effek van plantdiepte bestudeer. Verhoogde plantestande bo 2000 tot 3000 plante m-2 het egter tot self ui tdunning as gevolg van interplant kompetisie gelei. Hierdie tendens is versterk deur grondtipes wat tot toeslaan geneig is. In die algemeen is plantgrootte meer deur plantestand as saaidiepte beinvloed. Seisoenale produksie van die verskillende Nedicago spesies / kultivars is beduidend deur plantestand belnvloed. Aanvanklike droemateriaal produksie was in ooreenstemming met verhoogde plantestand dighthede, maar verskille het gaandeweg gedurende die groeiseisoen verminder as gevolg van die hoer tempo van droemateriaal produksie wat by die laer plantestande verkry is. Saadproduksie aan die einde van die groeiseisoen het min verskil. Behalwe vir die laagste plantestand (78 plante m-2), het al die plantestande voldoende saad geproduseer om suksesvol te hervestig na 'n kleingraan siklus. Alhoewel die bestuur vanwisselboustelsels wat peulgewasrusoeste ins lui t baie kompleks is, het hierdie navorsing getoon dat sodanige stelsels weI suksesvol in die Wes- en Suidkaap gebiede van Suid Afrika toegepas kan word.
Description
Dissertation (Ph.D. Agric.) -- University of Stellenbosch, 1999.
Keywords
Legumes -- Seedlings -- Ecophysiology -- South Africa, Seeds -- Dispersal -- South Africa, Pasture plants -- South Africa, Medicago -- South Africa, Dissertations -- Agriculture