Evaluation of dual purpose cowpea varieties for dry season feeding of ruminant animals

Abstract

Cowpea is of major importance to the livelihoods of millions of people in the tropics. Resource-poor small-holder farmers derive food, animal feed, cash and manure from the crop. Dual purpose cowpea has the potential to function as a key integrating factor in intensifying systems through supplying protein in human diets, and fodder for livestock, as well as bringing N into the farming system through biological fixation. Going beyond its importance for food and feed, cowpea can be regarded as a fulcrum of sustainable farming in regions characterized by systems for farming that make limited use of purchased inputs. <br /> Dual purpose cowpea can sufficiently satisfy the tripartite need of providing (i) food for the farmer (ii) fodder for livestock especially during the critical period of the year (dry season) and (iii) fertility replenishment for the soil (through nitrogen fixation) which will ensure sustainable use of the farmer’s limited land (for a longer period without much depletion of its nutrients). <br /> A field experiment was conducted between 2007 and 2008 to determine the agronomic performance and nutritive quality of some varieties of dual purpose cowpea (<em>Vigna unguiculata</em> L. Walp) grown in marginal land without fertilization. The experiment was arranged in a 2 x 2 factorial design with 2 seasons (wet and dry) and 2 groups (commercial and improved) of cowpea haulm varieties. Three improved (ITA2, ITA6 and ITA8) and three commercial (Oloyin, Peu and Sokoto) cowpea varieties were used for the study. The cowpea varieties were evaluated for biomass and grain yields, green leaf retention, chemical composition, secondary metabolites, in vitro and in sacco degradation. Biomass harvested during the wet season was used in a feeding study involving thirty West African dwarf sheep. The haulms were fed as supplements to a basal diet of <em>Pennisetum purpureum</em>. Sheep fed commercial cowpea haulms had better feed conversion ratio than those fed improved haulms but all the sheep were in positive nitrogen balance. Results from the feeding study showed that inclusion of cowpea haulms in the diet of sheep had no deleterious effects while improving the haematological and serum biochemical variables. <br /> Both biomass and grain yields were higher in the improved varieties harvested in the wet season. Improved varieties were able to retain more leaves into the dry season than their commercial counterparts. Secondary metabolites in the haulms were considerably low and of no nutritional significance. The inability to detect condensed and precipitable tannins showed that the secondary metabolites will not have any negative effect on digestion. From the in vitro studies carried out, commercial cowpea haulms had greater microbial mass, partitioning factor and produced less methane than the improved cowpea haulms. On the other hand, crude protein content of improved cowpea haulms were less degraded in the rumen and as a result ensured greater amount of utilizable crude protein at the duodenum. The above trend was also observed in the in sacco study. The fibrous components of the haulms had a depressing effect on organic matter degradation while the crude protein and non-fibre carbohydrates resulted in higher organic matter degradation. Effective degradability of the cowpea haulms was predicted from the chemical constituents in both seasons.<br /> Results from these studies showed that dual purpose cowpea varieties can easily be grown by resource-poor small-holder farmers in Sub-Saharan African countries as it requires little or no input and will provide sufficient biomass that will be used as supplement during the extended dry season while providing extra food for the households.

<strong>Bewertung von unterschiedlichen Zweinutzungssortentypen der Kuhbohne (<em>Vigna unguiculata</em>) für die Ernährung von Wiederkäuern in der Trockenzeit</strong><br /> Die Kuhbohne (<em>Vigna unguiculata</em> L. Walp) stellt eine Lebensgrundlage für viele Menschen in den tropischen Regionen dieser Erde dar. Ressourcenarme Kleinbauern erwirtschaften durch den Anbau von Kulturpflanzen Lebensmittel, Tierfutter, Kapital und Dünger. Die Zweinutzungs-Kuhbohne kann als Proteinlieferant für Menschen und Tiere genutzt werden und darüber hinaus durch biologische Stickstoff-(N)-Fixierung als Stickstofflieferant im Ackerbau dienen. Neben ihrer Bedeutung in der Futter- und Lebensmittelerzeugung kann die Kuhbohne deshalb als wichtiger Faktor für eine nachhaltige Landbewirtschaftung angesehen werden und dies vor allem in Regionen, in denen nur in sehr geringem Maße dem System von außen Ressourcen zugeführt werden.<br /> In einer Feldstudie auf marginalen Flächen ohne Düngung wurden in den Jahren 2007/ 2008 die agronomische Leistungsfähigkeit und der Futterwert einiger Sorten der Zweinutzungs- Kuhbohne ermittelt. Das Experiment wurde in einer 2 x 2 faktoriellen Versuchsanordnung mit 2 Jahreszeiten (Regen- und Trockenzeit) und 2 Sortentypen (je drei kommerzielle und verbesserte Sorten) der Kuhbohne durchgeführt. Für alle sechs Sorten wurden der Biomasse- und Bohnenertrag ermittelt sowie die photosynthetisch aktive Blattmasse geschätzt. Weiterhin wurde die chemische Zusammensetzung einschließlich sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe analysiert und es wurden<em> in vitro- </em>und<em> in sacco</em>-Studien zum ruminalen Nährstoffabbau durchgeführt. Das Kraut (oberirdische Biomasse ohne Bohnen) von in der Regenzeit geernteten Pflanzen wurde in einem Fütterungsversuch an 30 Westafrikanischen Zwergschafen genutzt. Es wurde als Ergänzung zu einer Basaldiät aus Napiergras (<em>Pennisetum purpureum</em>) verfüttert. Der Futteraufwand pro Einheit Körpermassezunahme war bei den Schafen geringer, welche das Kraut der kommerziellen Sorten erhielten. Alle Schafe wiesen eine positive N-Bilanz auf. Die Ergänzung der Basalration mit Kuhbohnenkraut hatte keine nachteiligen Auswirkungen, die hämatologischen und biochemischen Kenngrößen im Blutserum der Tiere wurden sogar leicht verbessert.<br /> Sowohl Biomasse- als auch Bohnenertrag waren bei den verbesserten Sorten höher, wenn sie in der Regenzeit geerntet wurden. Zudem waren diese Sorten in der Lage, einen höheren Anteil an grünen (photosynthetisch aktiven) Blättern in der Trockenzeit zu halten, als dies den kommerziellen Sorten möglich war. Die Konzentrationen an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen in den Halmen waren niedrig und ohne ernährungsphysiologische Relevanz. Es konnten weder kondensierte noch präzipitierbare Tannine nachgewiesen werden, so dass kein Einfluss dieser Stoffgruppen auf die Verdaulichkeit des Futters vorgelegen haben kann. Die<em> in vitro</em>-Studien ergaben, dass das Kraut kommerziellen Kuhbohnensorten im Pansen eine größere mikrobielle Biomassebilduung bei gleichzeitig geringerer Methanbildung aufwies als das Kraut der verbesserten Sorten. Andererseits wurde das Rohprotein im Kraut der verbesserten Sorten <em>in vitro</em> weniger stark im Pansen abgebaut und führte deshalb zu einem größeren geschätzten Fluss an Rohprotein in das Duodenum. Dieser Trend wurde mit der<em> in sacco</em>- Methode bestätigt. Der Fasergehalt im Kraut aller Sorten hatte einen negativen Effekt auf den ruminalen Abbau der organischen Masse, wobei der Rohproteingehalt und die Nicht- Faserkohlenhydrate den ruminalen Abbau der organischen Masse positiv beeinflussten. Der effektive ruminale Abbau des Kuhnbohnenkrauts konnte aus der chemischen Zusammensetzung des Krauts aus beiden Jahreszeiten geschätzt werden.<br /> Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Kleinbauern die Zweinutzungs-Kuhbohne mit geringem Ressourcenaufwand im subsaharischen Afrika anbauen können. Dies ist möglich, da – falls überhaupt erforderlich – nur in sehr geringem Maße externer Input benötigt wird, um Biomasse für eine Mehrzwecknutzung zu produzieren. Das Kraut der Kuhbohne kann bei längerer Trockenzeit als Ergänzungsfutter eingesetzt werden und die Bohne selbst dient als Lebensmittel für den Bauern.