Published January 5, 2023 | Version v1
Publication Open

Integration of organics in nutrient management for rice-wheat system improves nitrogen use efficiency via favorable soil biological and electrochemical responses

Creators

  • 1. Central Soil Salinity Research Institute

Description

Introduction The contrasting soil management in flooded-transplanted rice ( Oryza sativa ) and dry-tilled wheat ( Triticum aestivum ) poses a challenge for improving low nitrogen use efficiency (NUE) of the rice-wheat system. Integration of organics in nutrient management can bring in changes favoring efficient N uptake via changes in growing conditions and soil responses. Materials and methods This study reported the results of a 15-year-long experiment on integrated nutrient management (INM) systems for rice-wheat cropping. The INM included substituting ~50% of chemical fertilizers via (i) including a legume crop ( Vigna radiata ) in the sequence and its biomass incorporation (LE), (ii) green manuring with Sesbania aculeata (GM), (iii) farmyard manure application (FYM), (iv) 1/3 wheat stubble in situ retention (WS), and (v) 1/3 rice stubble in situ retention. Results and Discussion The INM strategies resulted in improved NUE compared to 100% chemical fertilizers (F). The INM had significantly higher net N mineralization and improved biological activity aligning with the NUE trends. The reductions in redox potential (Eh) and pH during rice season improved NUE under integrated management. Highly reduced conditions favored N mineralization and plant availability in form of NH4+−N resulting in enhanced uptake efficiency, in rice crop. The soil organic carbon (C) significantly increased in INM, and an effect of the active C fractions was evident on the NUE of the wheat crop. Conclusion The results showed that these INM strategies can immensely benefit the rice-wheat system via improvement in biological health along with electrochemical changes for flooded rice, and labile-C-assisted improvement in soil conditions for wheat.

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

Translated Description (Arabic)

مقدمة تشكل إدارة التربة المتناقضة في الأرز المزروع المغمور ( Oryza sativa ) والقمح المجفف ( Triticum aestivum ) تحديًا لتحسين كفاءة استخدام النيتروجين المنخفضة (NUE) لنظام الأرز والقمح. يمكن أن يؤدي دمج المواد العضوية في إدارة المغذيات إلى إحداث تغييرات لصالح الامتصاص الفعال من خلال التغييرات في ظروف النمو واستجابات التربة. المواد والأساليب أبلغت هذه الدراسة عن نتائج تجربة استمرت 15 عامًا حول أنظمة الإدارة المتكاملة للمغذيات (INM) لمحاصيل الأرز والقمح. تضمنت INM استبدال حوالي50 ٪ من الأسمدة الكيميائية عبر (1) بما في ذلك محصول البقوليات ( Vigna radiata ) في التسلسل ودمج الكتلة الحيوية (LE)، (2) السماد الأخضر مع Sesbania aculeata (GM)، (3) تطبيق سماد المزارع (FYM)، (4) 1/3 قش القمح في الموقع (WS)، و (5) 1/3 قش الأرز في الموقع. النتائج والمناقشة أدت استراتيجيات INM إلى تحسين NUE مقارنة بالأسمدة الكيميائية 100 ٪ (F). كان لدى INM تمعدن صافٍ أعلى بكثير ونشاط بيولوجي محسن يتماشى مع اتجاهات NUE. أدت التخفيضات في إمكانات الأكسدة (EH) ودرجة الحموضة خلال موسم الأرز إلى تحسين NUE في ظل الإدارة المتكاملة. فضلت الظروف المنخفضة للغاية تمعدن N وتوافر النبات في شكل NH4+- N مما أدى إلى تعزيز كفاءة الامتصاص، في محصول الأرز. زاد الكربون العضوي في التربة (C) بشكل كبير في INM، وكان تأثير كسور C النشطة واضحًا على NUE لمحصول القمح. أظهرت النتائج أن استراتيجيات INM هذه يمكن أن تفيد بشكل كبير نظام الأرز والقمح من خلال تحسين الصحة البيولوجية جنبًا إلى جنب مع التغيرات الكهروكيميائية للأرز الذي غمرته الفيضانات، والتحسين بمساعدة عطوب- C في ظروف التربة للقمح.

Translated Description (French)

Introduction La gestion contrastée des sols dans le riz transplanté inondé ( Oryza sativa ) et le blé sec ( Triticum aestivum ) pose un défi pour améliorer l'efficacité à faible utilisation d'azote (nue) du système riz-blé. L'intégration des matières organiques dans la gestion des nutriments peut apporter des changements favorisant une absorption efficace de l'azote via des changements dans les conditions de croissance et les réponses du sol. Matériels et méthodes Cette étude a rapporté les résultats d'une expérience de 15 ans sur les systèmes de gestion intégrée des nutriments (INM) pour la culture du riz et du blé. L'INM comprenait la substitution d'environ50 % des engrais chimiques par (i) l'inclusion d'une culture de légumineuses ( Vigna radiata ) dans la séquence et son incorporation dans la biomasse (LE), (ii) l'engrais vert avec Sesbania aculeata (GM), (iii) l'application de fumier de ferme (FYM), (iv) la rétention in situ de chaume de blé (WS) et (v) la rétention in situ de chaume de riz (1/3). Résultats et discussion Les stratégies de l'INM ont permis d'améliorer la nue par rapport aux engrais chimiques à 100 % (F). L'INM avait une minéralisation nette de N significativement plus élevée et une activité biologique améliorée s'alignant sur les tendances de la nue. Les réductions du potentiel redox (Eh) et du pH pendant la saison du riz ont amélioré la nue dans le cadre d'une gestion intégrée. Des conditions très réduites ont favorisé la minéralisation de l'azote et la disponibilité des plantes sous forme de NH4+−N, ce qui a amélioré l'efficacité d'absorption dans la culture du riz. Le carbone organique du sol (C) a significativement augmenté en INM, et un effet des fractions C actives était évident sur la nue de la culture de blé. Conclusion Les résultats ont montré que ces stratégies INM peuvent énormément bénéficier au système riz-blé grâce à l'amélioration de la santé biologique ainsi qu'aux changements électrochimiques pour le riz inondé et à l'amélioration labile assistée par C des conditions du sol pour le blé.

Translated Description (Spanish)

Introducción El manejo contrastante del suelo en el arroz trasplantado inundado ( Oryza sativa ) y el trigo labrado en seco ( Triticum aestivum ) plantea un desafío para mejorar la baja eficiencia de uso de nitrógeno (nue) del sistema arroz-trigo. La integración de productos orgánicos en el manejo de nutrientes puede generar cambios que favorezcan la absorción eficiente de N a través de cambios en las condiciones de crecimiento y las respuestas del suelo. Materiales y métodos Este estudio informó los resultados de un experimento de 15 años de duración sobre sistemas de gestión integrada de nutrientes (INM) para el cultivo de arroz-trigo. El INM incluyó la sustitución de ~50% de fertilizantes químicos a través de (i) incluir un cultivo de leguminosas ( Vigna radiata ) en la secuencia y su incorporación de biomasa (LE), (ii) abono verde con Sesbania aculeata (GM), (iii) aplicación de estiércol de granja (FYM), (iv) 1/3 de retención in situ de rastrojos de trigo (WS) y (v) 1/3 de retención in situ de rastrojos de arroz. Resultados y discusión Las estrategias del INM dieron como resultado una nue mejorada en comparación con el 100% de fertilizantes químicos (F). El INM tuvo una mineralización neta de N significativamente mayor y una actividad biológica mejorada que se alineó con las tendencias de la nue. Las reducciones en el potencial redox (Eh) y el pH durante la temporada de arroz mejoraron la nue bajo una gestión integrada. Las condiciones altamente reducidas favorecieron la mineralización de N y la disponibilidad de la planta en forma de NH4+ -N, lo que resultó en una mayor eficiencia de absorción en el cultivo de arroz. El carbono orgánico del suelo (C) aumentó significativamente en INM, y un efecto de las fracciones C activas fue evidente en la nue del cultivo de trigo. Conclusión Los resultados mostraron que estas estrategias de INM pueden beneficiar enormemente al sistema arroz-trigo a través de la mejora de la salud biológica junto con cambios electroquímicos para el arroz inundado y la mejora asistida por C lábil en las condiciones del suelo para el trigo.

Files

pdf.pdf

Files (5.4 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
md5:950549274f0e76047b2453f600fb3121
5.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يؤدي دمج المواد العضوية في إدارة المغذيات لنظام الأرز والقمح إلى تحسين كفاءة استخدام النيتروجين من خلال استجابات بيولوجية وكهروكيميائية مواتية للتربة
Translated title (French)
L'intégration des matières organiques dans la gestion des nutriments pour le système riz-blé améliore l'efficacité de l'utilisation de l'azote grâce à des réponses biologiques et électrochimiques favorables du sol
Translated title (Spanish)
La integración de productos orgánicos en la gestión de nutrientes para el sistema arroz-trigo mejora la eficiencia del uso de nitrógeno a través de respuestas biológicas y electroquímicas favorables del suelo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4313561292
DOI
10.3389/fpls.2022.1075011

Is supplement to
https://openalex.org/W4372063834 (Other)
https://openalex.org/W2949051914 (Other)
https://openalex.org/W2612612536 (Other)
https://openalex.org/W2599559686 (Other)
https://openalex.org/W2339248339 (Other)
https://openalex.org/W2118192590 (Other)
https://openalex.org/W2076644711 (Other)
https://openalex.org/W2054148745 (Other)
https://openalex.org/W1998425801 (Other)
https://openalex.org/W1987313305 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1494409634
  • https://openalex.org/W1552156217
  • https://openalex.org/W1891768897
  • https://openalex.org/W1906530595
  • https://openalex.org/W1995351955
  • https://openalex.org/W2006875178
  • https://openalex.org/W2016795939
  • https://openalex.org/W2023889836
  • https://openalex.org/W2029815967
  • https://openalex.org/W2046111938
  • https://openalex.org/W2060222395
  • https://openalex.org/W2062904775
  • https://openalex.org/W2068035402
  • https://openalex.org/W2072528865
  • https://openalex.org/W2091958471
  • https://openalex.org/W2094494764
  • https://openalex.org/W2157294197
  • https://openalex.org/W2195860331
  • https://openalex.org/W2279555593
  • https://openalex.org/W2292140198
  • https://openalex.org/W2416125814
  • https://openalex.org/W2597299594
  • https://openalex.org/W2887144386
  • https://openalex.org/W2892737784
  • https://openalex.org/W2894400312
  • https://openalex.org/W2908792544
  • https://openalex.org/W2908880673
  • https://openalex.org/W2913890039
  • https://openalex.org/W2950108606
  • https://openalex.org/W2953986707
  • https://openalex.org/W3011436624
  • https://openalex.org/W3017022717
  • https://openalex.org/W3081829607
  • https://openalex.org/W3136839943
  • https://openalex.org/W3142290921
  • https://openalex.org/W3155188192
  • https://openalex.org/W3160629770
  • https://openalex.org/W3163956423
  • https://openalex.org/W3174631007
  • https://openalex.org/W3198089688
  • https://openalex.org/W3201950058
  • https://openalex.org/W3208445960
  • https://openalex.org/W3210627900
  • https://openalex.org/W4200404539
  • https://openalex.org/W4224020661
  • https://openalex.org/W4281997468
  • https://openalex.org/W4283075702
  • https://openalex.org/W4292440721
  • https://openalex.org/W4292869352
  • https://openalex.org/W4293088593
  • https://openalex.org/W4293758690
  • https://openalex.org/W4294274937
  • https://openalex.org/W4297200643
  • https://openalex.org/W4307448300
  • https://openalex.org/W4307817318
  • https://openalex.org/W4308152764