Published May 19, 2021 | Version v1
Publication Open

Nitrogen Availability and Use Efficiency in Wheat Crop as Influenced by the Organic-Input Quality Under Major Integrated Nutrient Management Systems

Creators

  • 1. Central Soil Salinity Research Institute
  • 2. Indian Council of Agricultural Research

Description

Purpose One of the serious constraints for the integration of organics in soil fertility plans is the release and availability of nitrogen (N) to match the critical growth stages of a crop. The interplay between organic amendment characteristics and soil moisture conditions can significantly affect the nutrient release and availability, especially for dryland crops like wheat. In this study, the effects of integrated nutrient management strategies using diverse qualities of organic amendments on daily N mineralization and its availability to plants during the full growing season of the wheat crop were analyzed in a 10-year experiment. Methods The management included (1) F, inorganic fertilizers at 100% rate, compared to a reduced rate of inorganic fertilizers (55% N) supplemented with organic inputs via (2) GM, green manuring, (3) LE, legume cropping and its biomass recycling, (4) WS, wheat stubble retention, (5) RS, rice stubble retention, and (6) FYM, farmyard manure application, during the preceding rice season. Ion exchange resin (IER) membrane strips were used as plant root simulators to determine daily NH 4 + -N and NO 3 – -N availability in soil solution during the full wheat growing period. Results Total available N for the full season was in the following order: GM (962 μg cm –2 ) > F (878 μg cm –2 ) > LE (872 μg cm –2 ) > FYM (865 μg cm –2 ) > RS (687 μg cm –2 ) > WS (649 μg cm –2 ). No significant differences were observed in NH 4 + -N availability throughout the cropping period as compared to NO 3 – -N which showed significant differences among management at critical crop growth stages. Conclusion Legume biomass incorporation (GM, LE) and farmyard manure (FYM) based management provided the most consistent supply equivalent to or even exceeding 100% inorganic fertilizers at several critical stages of growth, especially at tillering and stem elongation. Integration of organics in management increased nitrogen use efficiency 1.3–2.0 times, with cereal crop residue-based management having the highest efficiency followed by legume biomass incorporation.

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

Translated Description (Arabic)

الغرض أحد القيود الخطيرة على دمج المواد العضوية في خطط خصوبة التربة هو إطلاق وتوافر النيتروجين (N) لمطابقة مراحل النمو الحرجة للمحصول. يمكن أن يؤثر التفاعل بين خصائص التعديل العضوي وظروف رطوبة التربة بشكل كبير على إطلاق المغذيات وتوافرها، خاصة بالنسبة لمحاصيل الأراضي الجافة مثل القمح. في هذه الدراسة، تم تحليل آثار استراتيجيات الإدارة المتكاملة للمغذيات باستخدام صفات متنوعة من التعديلات العضوية على تمعدن النيتروجين اليومي وتوافره للنباتات خلال موسم النمو الكامل لمحصول القمح في تجربة مدتها 10 سنوات. الطرق تضمنت الإدارة (1) F، الأسمدة غير العضوية بمعدل 100 ٪، مقارنة مع انخفاض معدل الأسمدة غير العضوية (55 ٪ N) المكملة بالمدخلات العضوية عبر (2) GM، السماد الأخضر، (3) LE، زراعة البقوليات وإعادة تدوير الكتلة الحيوية، (4) WS، الاحتفاظ بقشور القمح، (5) RS، الاحتفاظ بقشور الأرز، و (6) FYM، تطبيق السماد في الفناء، خلال موسم الأرز السابق. تم استخدام شرائط غشاء راتنج التبادل الأيوني (IER) كمحاكاة لجذر النبات لتحديد NH 4 +- N و NO 3 – – N التوافر اليومي في محلول التربة خلال فترة زراعة القمح الكاملة. كان إجمالي النتائج المتاحة N للموسم بأكمله بالترتيب التالي: GM (962 ميكروغرام سم –2 ) > F (878 ميكروغرام سم –2 ) > LE (872 ميكروغرام سم –2 ) > FYM (865 ميكروغرام سم –2 ) > RS (687 ميكروغرام سم –2 ) > WS (649 ميكروغرام سم –2 ). لم تلاحظ أي اختلافات كبيرة في توافر NH 4 +- N طوال فترة المحاصيل مقارنة بـ NO 3 -- N التي أظهرت اختلافات كبيرة بين الإدارة في مراحل نمو المحاصيل الحرجة. الخاتمة قدم دمج الكتلة الحيوية للبقوليات (GM، LE) والإدارة القائمة على السماد في المزارع (FYM) العرض الأكثر اتساقًا الذي يعادل أو حتى يتجاوز 100 ٪ من الأسمدة غير العضوية في عدة مراحل حرجة من النمو، خاصة عند الحراثة واستطالة الساق. أدى دمج المواد العضوية في الإدارة إلى زيادة كفاءة استخدام النيتروجين 1.3–2.0 مرة، مع الإدارة القائمة على بقايا محاصيل الحبوب التي تتمتع بأعلى كفاءة يليها دمج الكتلة الحيوية للبقوليات.

Translated Description (French)

Objectif L'une des contraintes sérieuses pour l'intégration des matières organiques dans les plans de fertilité des sols est la libération et la disponibilité de l'azote (N) pour correspondre aux stades de croissance critiques d'une culture. L'interaction entre les caractéristiques des amendements organiques et les conditions d'humidité du sol peut affecter de manière significative la libération et la disponibilité des nutriments, en particulier pour les cultures de terres arides comme le blé. Dans cette étude, les effets des stratégies de gestion intégrée des nutriments utilisant diverses qualités d'amendements organiques sur la minéralisation quotidienne de l'azote et sa disponibilité pour les plantes pendant toute la saison de croissance de la récolte de blé ont été analysés dans une expérience de 10 ans. Méthodes La gestion comprenait (1) F, engrais inorganiques à un taux de 100%, par rapport à un taux réduit d'engrais inorganiques (55% N) complétés par des intrants biologiques via (2) GM, engrais vert, (3) LE, culture de légumineuses et son recyclage de la biomasse, (4) WS, rétention de chaume de blé, (5) RS, rétention de chaume de riz, et (6) FYM, application de fumier de ferme, au cours de la campagne de riz précédente. Des bandes membranaires en résine échangeuse d'ions (Ier) ont été utilisées comme simulateurs de racines de plantes pour déterminer la disponibilité quotidienne de NH 4 + -N et de NO 3 – -N dans la solution du sol pendant la période de croissance complète du blé. Résultats Le N total disponible pour la saison complète était dans l'ordre suivant : GM (962 μg cm –2 ) > F (878 μg cm –2 ) > LE (872 μg cm –2 ) > FYM (865 μg cm –2 ) > RS (687 μg cm –2 ) > WS (649 μg cm –2 ). Aucune différence significative n'a été observée dans la disponibilité de NH 4 + -N tout au long de la période de culture par rapport à NO 3 – -N qui a montré des différences significatives entre la gestion aux stades critiques de croissance des cultures. Conclusion L'incorporation de biomasse de légumineuses (GM, LE) et la gestion basée sur le fumier de ferme (FYM) ont fourni l'approvisionnement le plus constant équivalent ou même supérieur à 100 % d'engrais inorganiques à plusieurs stades critiques de croissance, en particulier à la taille et à l'allongement de la tige. L'intégration des matières organiques dans la gestion a augmenté l'efficacité de l'utilisation de l'azote de 1,3 à 2,0 fois, la gestion basée sur les résidus de cultures céréalières ayant la plus grande efficacité suivie de l'incorporation de la biomasse de légumineuses.

Translated Description (Spanish)

Propósito Una de las serias limitaciones para la integración de productos orgánicos en los planes de fertilidad del suelo es la liberación y disponibilidad de nitrógeno (N) para que coincida con las etapas críticas de crecimiento de un cultivo. La interacción entre las características de enmienda orgánica y las condiciones de humedad del suelo puede afectar significativamente la liberación y disponibilidad de nutrientes, especialmente para cultivos de tierras secas como el trigo. En este estudio, se analizaron los efectos de las estrategias de manejo integrado de nutrientes utilizando diversas cualidades de enmiendas orgánicas en la mineralización diaria de N y su disponibilidad para las plantas durante la temporada de crecimiento completa del cultivo de trigo en un experimento de 10 años. Métodos El manejo incluyó (1) F, fertilizantes inorgánicos a una tasa del 100%, en comparación con una tasa reducida de fertilizantes inorgánicos (55% N) complementados con insumos orgánicos a través de (2) GM, abono verde, (3) LE, cultivo de leguminosas y su reciclaje de biomasa, (4) WS, retención de rastrojos de trigo, (5) RS, retención de rastrojos de arroz y (6) FYM, aplicación de estiércol de granja, durante la temporada de arroz anterior. Se utilizaron tiras de membrana de resina de intercambio iónico (IER) como simuladores de raíces de plantas para determinar la disponibilidad diaria de NH 4 + -N y NO 3 – -N en la solución del suelo durante el período de crecimiento completo del trigo. Resultados El N total disponible para la temporada completa fue en el siguiente orden: GM (962 μg cm –2 ) > F (878 μg cm –2 ) > LE (872 μg cm –2 ) > FYM (865 μg cm –2 ) > RS (687 μg cm –2 ) > WS (649 μg cm –2 ). No se observaron diferencias significativas en la disponibilidad de NH 4 + -N a lo largo del período de cultivo en comparación con NO 3 – -N, que mostró diferencias significativas entre el manejo en las etapas críticas de crecimiento del cultivo. Conclusión La incorporación de biomasa de leguminosas (GM, LE) y la gestión basada en estiércol de corral (FYM) proporcionaron el suministro más consistente equivalente o incluso superior al 100% de fertilizantes inorgánicos en varias etapas críticas de crecimiento, especialmente en el arranque y el alargamiento del tallo. La integración de productos orgánicos en la gestión aumentó la eficiencia del uso de nitrógeno entre 1,3 y 2,0 veces, y la gestión basada en residuos de cultivos de cereales tuvo la mayor eficiencia, seguida de la incorporación de biomasa de leguminosas.

Files

pdf.pdf

Files (4.1 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:add7704b18943e7f38decd5b0b530c44
4.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توافر النيتروجين وكفاءة الاستخدام في محصول القمح كما يتأثر بجودة المدخلات العضوية في ظل أنظمة إدارة المغذيات المتكاملة الرئيسية
Translated title (French)
Disponibilité et efficacité d'utilisation de l'azote dans les cultures de blé, influencées par la qualité des intrants organiques dans le cadre des principaux systèmes intégrés de gestion des nutriments
Translated title (Spanish)
Disponibilidad de nitrógeno y eficiencia de uso en el cultivo de trigo según la influencia de la calidad de los insumos orgánicos en los principales sistemas integrados de gestión de nutrientes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3160629770
DOI
10.3389/fpls.2021.634448

Is supplement to
https://openalex.org/W4372063834 (Other)
https://openalex.org/W429936850 (Other)
https://openalex.org/W4296504824 (Other)
https://openalex.org/W4292332483 (Other)
https://openalex.org/W3084179411 (Other)
https://openalex.org/W3082477388 (Other)
https://openalex.org/W2937912260 (Other)
https://openalex.org/W2560231818 (Other)
https://openalex.org/W2111872455 (Other)
https://openalex.org/W1585721406 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1558098949
  • https://openalex.org/W1592344209
  • https://openalex.org/W1642141144
  • https://openalex.org/W1964402598
  • https://openalex.org/W1971424723
  • https://openalex.org/W1981150038
  • https://openalex.org/W2003179623
  • https://openalex.org/W2003219879
  • https://openalex.org/W2033007354
  • https://openalex.org/W2034176063
  • https://openalex.org/W2038331782
  • https://openalex.org/W2045197570
  • https://openalex.org/W2053224894
  • https://openalex.org/W2053270211
  • https://openalex.org/W2054903206
  • https://openalex.org/W2063851368
  • https://openalex.org/W2069320157
  • https://openalex.org/W2070212862
  • https://openalex.org/W2080703517
  • https://openalex.org/W2080804660
  • https://openalex.org/W2088122809
  • https://openalex.org/W2095555632
  • https://openalex.org/W2097178654
  • https://openalex.org/W2127347998
  • https://openalex.org/W2142230733
  • https://openalex.org/W2151463701
  • https://openalex.org/W2152666884
  • https://openalex.org/W2163018378
  • https://openalex.org/W2166692989
  • https://openalex.org/W2310031014
  • https://openalex.org/W232327795
  • https://openalex.org/W2792651708
  • https://openalex.org/W2953986707
  • https://openalex.org/W2988935429
  • https://openalex.org/W3011436624
  • https://openalex.org/W3039175917