El bajo estado de fertilidad del suelo de los suelos marginales sudafricanos amenaza la producción sostenible de materia prima para biocombustibles en los pequeños agricultores. Por lo tanto, es imperativo desarrollar prácticas de manejo sostenible y óptimo que mejoren la fertilidad del suelo. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de la labranza, la rotación y el manejo de residuos de cultivos en la disponibilidad de nutrientes en un sistema de cultivo de sorgo dulce para bioenergía en suelos marginales. Se probaron dos niveles de labranza, cero labranza (NT) y labranza convencional (CT); dos rotaciones de cultivos, sorgo dulce-vicia de pastoreo-sorgo dulce (SVS) y sorgo dulce-barbecho-sorgo dulce (SFS); y tres niveles de retención de residuos de cultivos, 0%, 15% y 30%. La cero labranza aumentó el nitrógeno total, el nitrógeno orgánico total (TON), el magnesio (Mg) y el sodio (Na) en un 3,19% a 45% en comparación con la labranza convencional. La rotación SVS aumentó el amonio (NH-N) y el nitrato (NO-N) en un 3,42% a 5,98% en comparación con SFS. La retención del 30% de residuos de cultivos aumentó NH-N, NO-N, fósforo disponible (P disponible), capacidad de intercambio catiónico (CEC), calcio (Ca), Mg y potasio (K) en un 3,58% a 31,94% en comparación con la eliminación de residuos de cultivos. A corto plazo, la retención del 30% de residuos de cultivos fue el tratamiento principal que mejoró la fertilidad del suelo. La aplicación de NT-30% fue una práctica mejor para mejorar la fertilidad del suelo. Sin embargo, la investigación sobre la inclusión de diversidad de cultivos/intercalado puede agregar más valor a la práctica de NT-30% en la mejora de la fertilidad del suelo.