Effects of Manure Application on Nutrient Uptake in Two Rice Varieties and Some Post-harvest Soil Chemical Properties

Document Type : ترویجی

Authors

1 Research Assistant Pofessor of Rice Research Institute of Iran (RRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht,

2 Expert of Central and West Asian Rice Center (CWARice), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran

Abstract

Organic manures, as suitable alternatives to chemical fertilizers, supply plant nutrients and contribute to the sustainability of agricultural ecosystems. It is the objective of this study to investigate the effects of applying organic fertilizers of different sources and levels on paddy soil chemical properties. The experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications at the research farm of Rice Research Institute of Iran at Rasht during the two farming years of 2018 and 2019. The experimental variables included poultry (2.5, 5, and 10 t/ha), cow (5, 10, and 20 t/ha), and sheep (10, 20 and 40 t/ha) manures. The results obtained revealed that, compared to the control treatment, application of 40 t/ha of sheep manure led to an increase of 0.41 dS/m in EC and enhancements of 0.14% and 3% in N and OC, respectively, while application of 20 t/ha of cow manure increased available P and K in soil by 8.6 and 173.2 mg/kg, respectively. Also, application of 20 t/ha of cow manure led to the highest grain nitrogen of 48.6 kg/ha, phosphorus uptake of 33.1 kg/ha, and straw potassium uptake of 78 kg/ha in the Gilaneh variety while the Hashemi variety exhibited its highest grain nitrogen of 44.9 kg/ha, phosphorus uptake of 29.6 kg/ha), and straw potassium of 75.9 kg/ha under the same treatment. Thus, application of 20 t/ha of cow manure may be recommended as a superior treatment for it showed soil fertility improvement and paddy yield compensation of 80% in the Hashemi and Gilaneh rice varieties when compared with the treatment using chemical fertilizers.

Keywords

References

  1. امامی، ع. 1375. روش‌های تجزیه گیاه، مؤسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
  2. ایلکایی، م. ن.، مهری، ش.، اسپیدکار، ز. و م. ح. انصاری. 1397. اثر باکتری‌های محرک رشد گیاه بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج تحت سطوح مختلف ورمی‌کمپوست. مجله فیزیولوژی گیاهان زراعی، 10(38): 95-110.
  3. پاپ‌زن، ع. و ن. شیری. 1391. بررسی موانع و مشکلات توسعه کشاورزی ارگانیک. فصلنامه اقتصاد فضا و توسعه روستایی، 1(1): 113-126.
  4. رسولی، ف. و م. مفتون. 1387. تأثیر کاربرد خاکی دو ماده آلی توأم با نیتروژن بر رشد و ترکیب شیمیایی برنج. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 719 -705 :(46)12.
  5. رضایی، ح. 1392. مروری بر تحقیقات کاربرد کودهای دامی دراراضی کشاورزی ایران. نشریه مدیریت اراضی، 1(1): 55-68.
  6. شهدی‌کومله، ع. 1398. مروری بر کاربرد کودهای آلی رایج در کشت و تولید برنج سالم و ارگانیک. نشریه مدیریت اراضی، 7(2): 143-165.
  7. شهدی‌کومله، ع. 1399. اثر کاربرد باکتری‌های محرک رشد گیاه بر ویژگی‌های شیمیایی خاک در سیستم کشت شبدر برنج. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 9(4): 89-105.
  8. شهدی‌کومله، ع.، بشارتی‌کلایه، ح.، شکری واحد، ح.، فرحمندبندری، ع.، حبیبی، ف.، سیدی، س. ر.، پستاره، ب.، ایرانپرست چوبری، ح. و پوربهرامی، ف. 1399. بررسی تأثیر منابع و سطوح مختلف کودهای آلی بر صفات زراعی، عملکرد، اجزای عملکرد و کیفیت دانه ارقام هاشمی و گیلانه برنج، شماره فروست 59552، مؤسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.
  9. شهدی‌کوملهa، ع.، ترنگ، ع.، کرم‌نیا، س.، حقیقی‌حسنعلیده، ع. و س. ر. سیدی. 1400. بررسی خصوصیات ریشه و کاربرد کودهای آلی- زیستی بر توانایی جذب فسفر خاک و عمکلرد برخی ارقام برنج آسیای مرکزی و غربی، شماره مصوب 000245 -007 -04 -04 -2، مؤسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.
  10. شهدی‌کوملهb، ع.، سیدی، س. ر.، حقیقی‌حسنعلیده، ع. و س. کرم‌نیا. 1400. اثر منبع و میزان مصرف کودهای آلی بر عملکرد دانه و کیفیت ارقام بومی و اصلاح شده برنج. مجله علوم زراعی ایران، 23(3): 278- 289.
  11. شهدی‌کومله، ع.، ربیعی، م.، محمود سلطانی، ش.، سیدی، س. ر.، فروغی، م.، پیکان، م.، کشتکار، ف.، عطار، ا و پستاره، ب. 1397. بررسی تأثیر چند سویه باکتری همزیست و غیرهمزیست بر عملکرد شبدر و برنج (رقم هاشمی) در سیستم کشت بر پایه برنج، گزارش نهایی، شماره مصوب 55316، مؤسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.
  12. شیرانی، ح.، ابوالحسنی‌زراعتکار، م.، لکزیان، ا. و ع. اخگر. 1390. سرعت تجزیه مواد آلی کمپوست زباله شهری، ورمی‌کمپوست، کود دامی و کمپوست پسته در بافت و شوری‌های متفاوت خاک در شرایط آزمایشگاهی. نشریه علوم آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(1): 84-93.
  13. عرفانی، ر.، پیردشتی، ه.، عباسی، ر. و م. ز. نوری. 1398. مقایسه سامانه‌های زراعی برنج از نظر عملکرد شلتوک و ویژگی‌های خاک در سه منطقه استان مازندران. نشریه پژوهش‌های کاربردی زراعی، 32(1): 101-125.
  14. علی‌احیائی، م و ع. ا. بهبهانی‌زاده. 1372. شرح روش‌های تجزیه شیمیایی خاک. شماره 893، مؤسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
  15. قاسمی‌لمراسکی، م.، نورمحمدی، ق.، مدنی، ح.، حیدری‌شریف‌آباد، ح. و ح. ر. مبصر. 1393. تأثیر محلول‌پاشی سیلیس و پتاسیم و کاربرد نیتروژن بر عملکرد و اجزاء عملکرد ارقام برنج ایرانی طارم هاشمی و طارم محلی (Oryza sativa). نشریه یافته‌های نوین کشاورزی، 9(1): 47-66.
  16. مصلحی، ن.، نیک‌نژاد، ی.، فلاح‌آملی، ه. و ن. خیری. 1395. اثر کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی، آلی و زیستی بر برخی صفات مرفوفیزیولوژیکی برنج (.Oryza sativa L) رقم طارم هاشمی. فصلنامه فیزیولوژی گیاهان زراعی، 8(30): 87-103.
  17. میرزاشاهی، ک. و ک. بازرگان. 1394. مدیریت ماده آلی خاک. نشریه فنی شماره 535، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
  18. میرلوحی، آ.، محمدی، ر.، رضوی، س. ج.، مجیدی، م. م. و ف. نوربخش. 1388. تأثیر مصرف کود آلی و تقسیط نیتروژن بر عملکرد و اجزای آن در برنج. مجله پژوهش‌های تولید گیاهی، 16(1): 29-43.
  19. نجفی، ن. و ح. توفیقی. 1391. اثر رایزوسفر گیاه برنج بر شکل‌های فسفر معدنی در خاک‌های شالیزاری شمال ایران: پس ار کاربرد فسفر. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 43(3): 231-242.
  20. وهاب‌زاده، م.، اصفهانی، م.، فلاح شمسی، س. ا.، همتی، س. و ع. اعلمی. 1393. ارزیابی اثر سطوح کود فسفر بر انتقال مجدد ماده خشک، فتوسنتز جاری و اجزای عملکرد دو رقم برنج. اولین کنگره بین‌المللی و سیزدهمین کنگره ملی علوم زراعت و اصلاح نباتات و سومین همایش علوم و تکنولوژی بذر، انجمن علوم زراعت و اصلاح نباتات ایران، کرج، ایران.
  21. Apriyani, S., Wahyuni, S., Harsanti, E. S., Zu’amah, H., Kartikawati, R., and Sutriadi, M. T. 2021. Effect of inorganic fertilizer and farmyard manure to available P, growth and rice yield in rainfed lowland Central Java. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing, 648 (1): 012190
  22. Asai, H., Rabenarivo, M., Andriamananjara, A., Tsujimoto, Y., Nishigaki, T., Takai, T., and Razafimbelo, T. 2021. Farmyard manure application increases spikelet fertility and grain yield of lowland rice on phosphorus-deficient and cool-climate conditions in Madagascar highlands. Plant Production Science, 1-9.
  23. Bandyopadhyay, P. K., Saha, S., Mani, P. K., and Mandal, B. 2010. Effect of organic inputs on aggregate associated organic carbon concentration under long-term rice–wheat cropping system. Geoderma. 154(3-4): 379-386.
  24. Barison, J. 2003. Nutrient use efficiency and nutrient use uptake in conventional and inteive (SRI) rice cultivation system in Madagascar. M.Sc. thesis. Department of crop and Soil Science. Cornell University, Ithaca, New York, USA, pp 88.
  25. Bejbaruah, R., Sharma, R. C., and Banik, P. 2013. Split application of vermicompost to rice (Oryza sativa): its effect on productivity, yield components, and N dynamics. Organic Agriculture. 3(2):123- 128.
  26. Bertola, M., Ferrarini, A., and Visioli, G. 2021. Improvement of soil microbial diversity through sustainable agricultural practices and its evaluation by-omics approaches: A perspective for the environment, food quality and human safety. Microorganisms, 9(7): 1400.
  27. Bhatta, B. B., Panda, R. K., Anandan, A., Pradhan, N. S. N., Mahender, A., Rout, K. K., and Ali, J. 2021. Improvement of phosphorus use efficiency in rice by adopting image-based phenotyping and tolerant indices. Frontiers in plant science, 12.
  28. Bremner, J. M., and Mulvany, C. S. 1982. " Nitrogen-total", In: Page, A. L., Miller, R. M. and Keeney, D. R., (eds.), Methods of soil analysis, part 2, soil science society of America, Madison, WI, 595-624 pp.
  29. Choudhury, M. A., and Khanif, Y. M. 2011. Effects of nitrogen, copper and magnesium fertilization on nutrition of some macro and micro nutrients of rice crop. Bangladesh Research Publications Journal. 5 (3): 201- 206
  30. Cui, N., Cai, M., Zhang, X., Abdelhafez, A. A., Zhou, L., Sun, H., Chen, G., Zou, G., and Zhou, S. 2020. Runoff loss of nitrogen and phosphorus from a rice paddy field in the east of China: Effects of long-term chemical N fertilizer and organic manure applications. Global Ecology and Conservation, 22, e01011.
  31. Datta, M. G. 2021. Blended amendments: A sustainable approach for managing nutrient deficiency in rice. Fields. Environment and Natural Resources Journal, 19(6): 494-502.
  32. Deng, Y., Qiao, S., Wang, W., Zhang, W., Gu, J., Liu, L., and Yang, J. 2021. Tolerance to low phosphorus was enhanced by an alternate wetting and drying regime in rice. Food and Energy Security, e294.
  33. Eghball, B., Wienhold, B. J., Gilley, J. E., and Eigenberg, R. A. 2002. Mineralization of manure nutrients. Journal of Soil and Water Conservation. 57(6): 470-473.
  34. Fornes, F., Carrion, C., Garcia-de-la-Fuente, R., Puchades, R., and Abad, M. 2010. Leaching composted lignocellulosic wastes to prepare container media: Feasibility and environmental concerns. Journal of Environmental Management, 91(8): 1747-1755.
  35. Gondek, M., Weindorf, D. C., Thiel, C., and Kleinheinz, G. 2020. Soluble salts in compost and their effects on soil and plants: A review. Compost Science and Utilization, 28(2): 59-75.
  36. Gross, A., and Glaser, B. 2021. Meta-analysis on how manure application changes soil organic carbon storage. Scientific reports, 11(1): 1-13.
  37. Haque, M. M., Biswas, J. C., Maniruzaman, M., Akhter, S., and Kabir, M. S. 2020. Carbon sequestration in paddy soil as influenced by organic and inorganic amendments. Carbon Management, 11(3): 231-239.
  38. Haque, M. M., Datta, J., Ahmed, T., Ehsanullah, M., Karim, M. N., Akter, M., and El Sabagh, A. 2021. Organic amendments boost soil fertility and rice productivity and reduce methane emissions from paddy fields under sub-tropical conditions. Sustainability, 13(6): 3103.
  39. Hazelton, P., Murphy, B., Neyshabouri, M. R., and Reyhanitabar, A. 2010. Interpreting soil test results. Tabriz University Press. p. 91.
  40. Iqbal, A., He, L., Ali, I., Ullah, S., Khan, A., Akhtar, K., and Jiang, L. 2021. Co-incorporation of manure and inorganic fertilizer improves leaf physiological traits, rice production and soil functionality in a paddy field. Scientific Reports, 11(1): 1-16.
  41. Iqbal, A., He, L., Ali, I., Ullah, S., Khan, A., Khan, A., and Jiang, L. 2020. Manure combined with chemical fertilizer increases rice productivity by improving soil health, post-anthesis biomass yield, and nitrogen metabolism. Plos one, 15(10): e0238934.
  42. Irawan, S., and Antriyandarti, E. 2021. Physical deterioration of soil and rice productivity in rural Java. In Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 1825(1): 012103.
  43. Isaac, R. A., and Johnson, W. C. 1976. Determination of total nitrogen in plant tissue, using a block digestor. Journal of the Association of Official Analytical Chemists, 59(1): 98-100.
  44. Jiang, B., Jianlin, S. H. E. N., Minghong, S. U. N., Yajun, H. U., Jiang, W., Juan, W. A. N. G., and Jinshui, W. U. 2021. Soil phosphorus availability and rice phosphorus uptake in paddy fields under various agronomic practices. Pedosphere, 31(1): 103-115.
  45. Kakar, K., Xuan, T. D., Noori, Z., Aryan, S., and Gulab, G. 2020. Effects of organic and inorganic fertilizer application on growth, yield, and grain quality of rice. Agriculture, 10(11), 544.
  46. Klut, A. 1986. Method of soil analysis: Physical, chemical and mineralogical methods. Soil sci. soc. qm. Madison, WI, USA, 432-449 pp.
  47. Ksheem, A. M., Bennett, J. M., Antille, D. L., and Raine, S. R. 2015. Towards a method for optimized extraction of soluble nutrients from fresh and composted chicken manures. Waste Management, 45: 76-90.
  48. Kuo, S. 1996. Phosphorus. P. 869-920. In: Sparks, D. L. et al., (ed) methods of soil analysis part III, 3rd ed. Am. Soc. Agron., Madison. W I.
  49. Lu, Y., Gao, Y., Nie, J., Liao, Y., and Zhu, Q. 2021. Substituting chemical P fertilizer with organic manure: effects on double-rice yield, phosphorus use efficiency and balance in subtropical China. Scientific Reports, 11(1): 1-13.
  50. Mahajan, G. R., Manjunath, B. L., Morajkar, S., Desai, A., Das, B., and Paramesh, V. 2021. Long-Term effect of various organic and inorganic nutrient sources on rice yield and soil quality in west coast india using suitable indexing techniques. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 1-15.
  51. Malhi, S. S. Lemke, R., Wang, Z. H., and Chhabra, B. S. 2006. Tillage, nitrogen and crop residue effects on crop yield, nutrient uptake, soil quality, and greenhouse gas emissions. Soil and Tillage Research. 90(1-2): 171- 183.
  52. Masni, Z., and Wasli, M. E. 2019. Yield performance and nutrient uptake of red rice variety (MRM 16) at different NPK fertilizer rates. International Journal of Agronomy.
  53. Moe, K., Htwe, A. Z., Thu, T. T. P., Kajihara, Y., and Yamakawa, T. 2019. Effects on NPK status, growth, dry matter and yield of rice (Oryza sativa) by organic fertilizers applied in field condition. Agriculture. 9(5): 109.
  54. Nguyen, T. T., Sasaki, Y., Katahira, M., and Singh, D. 2021. Cow manure application cuts chemical phosphorus fertilizer need in silage rice in Japan. Agronomy, 11(8): 1483.
  55. Nishikawa, T., Li, K., and Inamura, T. 2014. Nitrogen uptake by the rice plant and changes in the soil chemical properties in the paddy rice field during yearly application of anaerobically-digested manure for seven years. Plant Production Science.17(3): 237-244.
  56. Olsen, S. R., and Sommers, L. E. 1982. Phosphorus. Chemical and microbiological properties p. 403- 430. In: A. L. Page et al., (ed.) Methods of soil analysis. Part 2. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. Madison, WI.
  57. Ostrowska, A., Gawlinski, S., and Szczubiałka, Z. 1991. Methods for analysis and evaluation of soil and plant properties. IOS Warszawa, 334.
  58. Page, A. L., Miller, R. H., and Keeney, D. R. 1982. Methods of soil analaysis Part 2, chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, Inc. Soil Sci. Am. Madison, Wisconsin, USA.
  59. Rakotoson, T., and Tsujimoto, Y. 2020. Pronounced effect of farmyard manure application on P availability to rice for paddy soils with low total C and low pH in the central highlands of Madagascar. Plant Production Science, 23(3): 314-321.
  60. Ratilla, M. D., and Escasinas, A. B. Yield and nutrient uptake of lowland rice as affected by application of chicken manure under different water management systems. 7th International Conference on Agriculture, August 2020, Bangkok, Thailand.
  61. Rayne, N., and Aula, L. 2020. Livestock manure and the impacts on soil health: A Review. Soil Systems. 4(4): 64.
  62. Roy, S., Kashem, M. A., and Osman, K. T. 2018. The uptake of phosphorous and potassium of rice as affected by different water and organic manure management. Journal of Plant Sciences, 6(2), 31-40.
  63. Sanati, B. E., Daneshiyan, J., Amiri, E., and Azarpour, E. 2011. Study of organic fertilizers displacement in rice sustainable agriculture. International Journal of Academic Research. 3(2): 134-142.
  64. SAS Institute. 2011. SAS/IML 9.1 user's guide. SAS Institute.
  65. Shaji, H., Chandran, V., and Mathew, L. 2021. Organic fertilizers as a route to controlled release of nutrients. In Controlled Release Fertilizers for Sustainable Agriculture, Academic Press, pp 231-245.
  66. Sharma, A. K. 2002. Bifertilizers for sustainable agriculture. Agrobios Indian Publications. pp. 456.
  67. Shrestha, J., Shah, K. K., and Timsina, K. P. 2020. Effects of different fertilizers on growth and productivity of rice (Oryza sativa): A review. International Journal of Global Science Research, 7(1): 1291-1301.
  68. Siedt, M., Schaffer, A., Smith, K. E., Nabel, M., Rob-Nickoll, M., and van Dongen, J. T. 2021. Comparing straw, compost, and biochar regarding their suitability as agricultural soil amendments to affect soil structure, nutrient leaching, microbial communities, and the fate of pesticides. Science of the Total Environment, 751, 141607
  69. Tejada, M. Garcia, C. Gonzalez, J. L., and Hernandez, M. T. 2006. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation: influence on the physical, chemical and biological properties of soil. Soil Biology and Biochemistry. 38:1413-1421.
  70. Wang, R. J., Song, J. S., Feng, Y. T., Zhou, J. X., Xie, J. Y., Asif, K. H. A. N., and Yang, X. Y. 2021. Changes in soil organic carbon pools following long- term fertilization under a rain-fed cropping system in the Loess Plateau, China. Journal of Integrative Agriculture, 20(9): 2512-2525.
  71. Zhu X., Silva C. S., Doane T. A., Wu N., and Horwath R. H. 2013. Quantifying the effects of green waste compost application, water content and nitrogen fertilization on nitrous oxide emissions in 10 agricultural soils. Journal of Environmental Quality. 42(3): 912–918.
  72. Zin, K. P., Hoon, L. L., Sarath Bandara, J. M. R., and Mallikarjunaiah, T. H. 2017. Phosphorus dynamics and rice yield response to different fertilization in acid soils. American Journal of Environmental Science and Engineering. 1(3): 90- 102.
Land Management Journal
Volume 10, Issue 2
December 2022
Pages 237-258

Files

Share

How to cite

Statistics