Published September 23, 2022 | Version v1
Publication Open

Integrated management enhances crop physiology and final yield in maize intercropped with blackgram in semiarid South Asia

Creators

  • 1. Indian Agricultural Research Institute
  • 2. Indian Council of Agricultural Research
  • 3. Central Potato Research Institute
  • 4. Directorate of Groundnut Research
  • 5. Indian Institute of Horticultural Research
  • 6. National Research Centre for Banana

Description

Photosynthesis, crop health and dry matter partitioning are among the most important factors influencing crop productivity and quality. Identifying variation in these parameters may help discover the plausible causes for crop productivity differences under various management practices and cropping systems. Thus, a 2-year (2019-2020) study was undertaken to investigate how far the integrated crop management (ICM) modules and cropping systems affect maize physiology, photosynthetic characteristics, crop vigour and productivity in a holistic manner. The treatments included nine main-plot ICM treatments [ICM1 to ICM4 - conventional tillage (CT)-based; ICM5 to ICM8 - conservation agriculture (CA)-based; ICM9 - organic agriculture (OA)-based] and two cropping systems, viz., maize-wheat and maize + blackgram-wheat in subplots. The CA-based ICM module, ICM7 resulted in significant (p < 0.05) improvements in the physiological parameters, viz., photosynthetic rate (42.56 μ mol CO2 m-2 sec-1), transpiration rate (9.88 m mol H2O m-2 sec-1) and net assimilation rate (NAR) (2.81 mg cm-2 day-1), crop vigour [NDVI (0.78), chlorophyll content (53.0)], dry matter partitioning toward grain and finally increased maize crop productivity (6.66 t ha-1) by 13.4-14.2 and 27.3-28.0% over CT- and OA-based modules. For maize equivalent grain yield (MEGY), the ICM modules followed the trend as ICM7 > ICM8 > ICM5 > ICM6 > ICM3 > ICM4 > ICM1 > ICM2 > ICM9. Multivariate and PCA analyses also revealed a positive correlation between physiological parameters, barring NAR and both grain and stover yields. Our study proposes an explanation for improved productivity of blackgram-intercropped maize under CA-based ICM management through significant improvements in physiological and photosynthetic characteristics and crop vigour. Overall, the CA-based ICM module ICM7 coupled with the maize + blackgram intercropping system could be suggested for wider adoption to enhance the maize production in semiarid regions of India and similar agroecologies across the globe.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد التمثيل الضوئي وصحة المحاصيل وتقسيم المواد الجافة من بين أهم العوامل التي تؤثر على إنتاجية المحاصيل وجودتها. قد يساعد تحديد التباين في هذه المعلمات في اكتشاف الأسباب المعقولة للاختلافات في إنتاجية المحاصيل في إطار ممارسات الإدارة المختلفة وأنظمة المحاصيل. وهكذا، أجريت دراسة لمدة عامين (2019-2020) للتحقيق في مدى تأثير وحدات الإدارة المتكاملة للمحاصيل (ICM) وأنظمة المحاصيل على فسيولوجيا الذرة وخصائص التمثيل الضوئي وقوة المحاصيل والإنتاجية بطريقة شاملة. تضمنت المعالجات تسعة معالجات ICM للقطعة الرئيسية [ICM1 إلى ICM4 - تعتمد على الحراثة التقليدية (CT) ؛ ICM5 إلى ICM8 - تعتمد على الزراعة الحافظة (CA) ؛ ICM9 - تعتمد على الزراعة العضوية (OA)] ونظامين للزراعة، أي الذرة والقمح والذرة + القمح الأسود في القطع الفرعية. أدت وحدة ICM المستندة إلى CA، ICM7 إلى تحسينات كبيرة (p < 0.05) في المعلمات الفسيولوجية، أي معدل التمثيل الضوئي (42.56 ميكرو مول CO2 m -2 sec -1)، ومعدل النتح (9.88 m mol H2O m -2 sec -1) ومعدل الاستيعاب الصافي (NAR) (2.81 mg cm -2 day -1)، وقوة المحاصيل [NDVI (0.78)، ومحتوى الكلوروفيل (53.0)]، وتقسيم المادة الجافة نحو الحبوب وأخيراً زيادة إنتاجية محاصيل الذرة (6.66 طن هكتار -1) بنسبة 13.4-14.2 و 27.3-28.0 ٪ على الوحدات القائمة على CT و OA. بالنسبة لمحصول الحبوب المكافئ للذرة (MEGY)، اتبعت وحدات ICM الاتجاه مثل ICM7 > ICM8 > ICM5 > ICM6 > ICM3 > ICM4 > ICM1 > ICM2 > ICM9. كما كشفت التحليلات متعددة المتغيرات و PCA عن وجود علاقة إيجابية بين المعلمات الفسيولوجية، باستثناء NAR وكل من محاصيل الحبوب والحساء. تقترح دراستنا تفسيرًا لتحسين إنتاجية الذرة المقطعة بالغرام الأسود تحت إدارة ICM القائمة على CA من خلال تحسينات كبيرة في الخصائص الفسيولوجية والبناء الضوئي وقوة المحاصيل. بشكل عام، يمكن اقتراح وحدة ICM القائمة على CA ICM7 إلى جانب نظام الزراعة البينية للذرة + البلاك جرام لاعتمادها على نطاق أوسع لتعزيز إنتاج الذرة في المناطق شبه القاحلة في الهند والإيكولوجيا الزراعية المماثلة في جميع أنحاء العالم.

Translated Description (French)

La photosynthèse, la santé des cultures et la répartition de la matière sèche sont parmi les facteurs les plus importants qui influencent la productivité et la qualité des cultures. L'identification de la variation de ces paramètres peut aider à découvrir les causes plausibles des différences de productivité des cultures dans diverses pratiques de gestion et systèmes de culture. Ainsi, une étude de 2 ans (2019-2020) a été entreprise pour étudier dans quelle mesure les modules de gestion intégrée des cultures (ICM) et les systèmes de culture affectent la physiologie du maïs, les caractéristiques photosynthétiques, la vigueur des cultures et la productivité de manière holistique. Les traitements comprenaient neuf traitements ICM de parcelle principale [ICM1 à ICM4 - à base de travail du sol conventionnel (CT) ; ICM5 à ICM8 - à base d'agriculture de conservation (CA) ; ICM9 - à base d'agriculture biologique (OA)] et deux systèmes de culture, à savoir, maïs-blé et maïs + blackgram-blé dans des parcelles secondaires. Le module ICM à base de CA, ICM7, a entraîné des améliorations significatives (p < 0,05) des paramètres physiologiques, à savoir le taux de photosynthèse (42,56 μ mol CO2 m-2 sec-1), le taux de transpiration (9,88 m mol H2O m-2 sec-1) et le taux d'assimilation net (NAR) (2,81 mg cm-2 jour-1), la vigueur des cultures [NDVI (0,78), teneur en chlorophylle (53,0)], la répartition de la matière sèche vers les céréales et enfin l'augmentation de la productivité des cultures de maïs (6,66 t ha-1) de 13,4-14,2 et 27,3-28,0 % par rapport aux modules à base de CT et d'OA. Pour le rendement en grains équivalent maïs (MEGY), les modules ICM ont suivi la tendance ICM7 > ICM8 > ICM5 > ICM6 > ICM3 > ICM4 > ICM1 > ICM2 > ICM9. Les analyses multivariées et PCA ont également révélé une corrélation positive entre les paramètres physiologiques, à l'exception des NAR et des rendements en céréales et en fourrage. Notre étude propose une explication de l'amélioration de la productivité du maïs cultivé en blackgram dans le cadre de la gestion ICM basée sur l'AC grâce à des améliorations significatives des caractéristiques physiologiques et photosynthétiques et de la vigueur des cultures. Dans l'ensemble, le module ICM7 basé sur l'AC couplé au système de culture intercalaire maïs + blackgram pourrait être suggéré pour une adoption plus large afin d'améliorer la production de maïs dans les régions semi-arides de l'Inde et les agroécologies similaires à travers le monde.

Translated Description (Spanish)

La fotosíntesis, la salud de los cultivos y la partición de la materia seca se encuentran entre los factores más importantes que influyen en la productividad y la calidad de los cultivos. Identificar la variación en estos parámetros puede ayudar a descubrir las causas plausibles de las diferencias de productividad de los cultivos en diversas prácticas de gestión y sistemas de cultivo. Por lo tanto, se realizó un estudio de 2 años (2019-2020) para investigar hasta qué punto los módulos de gestión integrada de cultivos (MIC) y los sistemas de cultivo afectan la fisiología del maíz, las características fotosintéticas, el vigor de los cultivos y la productividad de una manera holística. Los tratamientos incluyeron nueve tratamientos ICM de parcela principal [ICM1 a ICM4 - basados en la labranza convencional (CT); ICM5 a ICM8 - basados en agricultura conservadora (CA); ICM9 - basados en agricultura orgánica (OA)] y dos sistemas de cultivo, a saber, maíz-trigo y maíz + blackgram-trigo en parcelas secundarias. El módulo ICM basado en CA, ICM7 resultó en mejoras significativas (p < 0.05) en los parámetros fisiológicos, a saber, la tasa fotosintética (42.56 μ mol CO2 m-2 seg-1), la tasa de transpiración (9.88 m mol H2O m-2 seg-1) y la tasa de asimilación neta (NAR) (2.81 mg cm-2 día-1), el vigor del cultivo [NDVI (0.78), el contenido de clorofila (53.0)], la partición de la materia seca hacia el grano y finalmente el aumento de la productividad del cultivo de maíz (6.66 t ha-1) en 13.4-14.2 y 27.3-28.0% sobre los módulos basados en CT y OA. Para el rendimiento de grano equivalente de maíz (MEGY), los módulos ICM siguieron la tendencia como ICM7 > ICM8 > ICM5 > ICM6 > ICM3 > ICM4 > ICM1 > ICM2 > ICM9. Los análisis multivariados y de PCA también revelaron una correlación positiva entre los parámetros fisiológicos, salvo NAR y los rendimientos de grano y rastrojo. Nuestro estudio propone una explicación para la mejora de la productividad del maíz intercalado con blackgramas bajo el manejo de ICM basado en CA a través de mejoras significativas en las características fisiológicas y fotosintéticas y el vigor del cultivo. En general, el módulo ICM basado en CA ICM7 junto con el sistema de cultivo intercalado de maíz + blackgram podría sugerirse para una adopción más amplia para mejorar la producción de maíz en regiones semiáridas de la India y agroecologías similares en todo el mundo.

Files

pdf.pdf

Files (6.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:91bec8f8bfde1e1699190adff52e96f5
6.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الإدارة المتكاملة تعزز فسيولوجيا المحاصيل والمحصول النهائي في الذرة المزروعة مع البلاكغرام في جنوب آسيا شبه القاحلة
Translated title (French)
La gestion intégrée améliore la physiologie des cultures et le rendement final du maïs intercalé avec blackgram en Asie du Sud semi-aride
Translated title (Spanish)
La gestión integrada mejora la fisiología de los cultivos y el rendimiento final en el maíz intercalado con blackgram en el sur de Asia semiárido

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4296997697
DOI
10.3389/fpls.2022.975569

Is supplement to
https://openalex.org/W4283823904 (Other)
https://openalex.org/W3093072109 (Other)
https://openalex.org/W2906729697 (Other)
https://openalex.org/W2783632703 (Other)
https://openalex.org/W2198319128 (Other)
https://openalex.org/W2071890395 (Other)
https://openalex.org/W2054524489 (Other)
https://openalex.org/W1975422526 (Other)
https://openalex.org/W1637794350 (Other)
https://openalex.org/W1224249590 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1971405011
  • https://openalex.org/W1973780182
  • https://openalex.org/W1979109409
  • https://openalex.org/W2006321410
  • https://openalex.org/W2016060055
  • https://openalex.org/W2046519593
  • https://openalex.org/W2048326566
  • https://openalex.org/W2049046049
  • https://openalex.org/W2054387837
  • https://openalex.org/W2082997261
  • https://openalex.org/W2084358983
  • https://openalex.org/W2085870649
  • https://openalex.org/W2086242737
  • https://openalex.org/W2086910105
  • https://openalex.org/W2088323448
  • https://openalex.org/W2096673163
  • https://openalex.org/W2108014542
  • https://openalex.org/W2134113049
  • https://openalex.org/W2151496243
  • https://openalex.org/W2195860331
  • https://openalex.org/W2196704283
  • https://openalex.org/W2340198379
  • https://openalex.org/W2571160805
  • https://openalex.org/W2739353956
  • https://openalex.org/W2743283476
  • https://openalex.org/W2800104253
  • https://openalex.org/W2809739830
  • https://openalex.org/W2875963462
  • https://openalex.org/W2889712323
  • https://openalex.org/W2937989558
  • https://openalex.org/W2964829179
  • https://openalex.org/W2979718342
  • https://openalex.org/W2987026482
  • https://openalex.org/W2990102620
  • https://openalex.org/W3029433199
  • https://openalex.org/W3046700651
  • https://openalex.org/W3083632969
  • https://openalex.org/W3092793138
  • https://openalex.org/W3108148847
  • https://openalex.org/W3109867178
  • https://openalex.org/W3122315839
  • https://openalex.org/W3132094443
  • https://openalex.org/W3157877278
  • https://openalex.org/W3160671063
  • https://openalex.org/W3161098554
  • https://openalex.org/W3163033473
  • https://openalex.org/W3168607228
  • https://openalex.org/W3175236108
  • https://openalex.org/W3193883663
  • https://openalex.org/W3200088783
  • https://openalex.org/W3200781220
  • https://openalex.org/W3201390706
  • https://openalex.org/W3213664138
  • https://openalex.org/W4205916544
  • https://openalex.org/W4210539160
  • https://openalex.org/W4211221208
  • https://openalex.org/W4213448040
  • https://openalex.org/W4225107710
  • https://openalex.org/W4226126359
  • https://openalex.org/W4229448219
  • https://openalex.org/W4230880071
  • https://openalex.org/W4280507405