Effect of remaining nitrogen and phosphorus fertilizers on chemical properties of soil in faba bean- rice cropping system

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

Abbas Shahdi Kumleh ¹ , SeyedReza Seyedi ² , Mohammad Rabiee ³ , Maryam Foroughi ⁴

1 - Assistant professor of Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREO), Tehran, Iran
2 - Expert of Central and West Asian Rice Center (CWARice)
3 - Rice Researcher Institute of Iran, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREO), Tehran, Iran
4 - Expert of Central and West Asian Rice Center (CWARice)

Received: 2017-07-10 Accepted : 2018-06-11 Published : 2018-06-22

Keywords: organic carbon, faba bean yield, paddy soil, rice yield,

Abstract :

Soil quality shows permanent ability of soil as a vital system as alive vital system in ecosystem under different utilizations. In this regard, indicators of soil quality as evaluation and decision-making criteria are used. This study conducted to investigate the effect of remaining fertilizer on chemical properties of soil in faba bean- rice cropping system including first cultivation, rice and second cultivation, faba bean by 15 fertilizer treatments for faba bean in the form of a factorial randomized complete block design with three replications in the field of Rice Research Institute of Iran for years 2012- 2015 (Including two periods of cultivation for rice and three periods of cultivation for faba bean). Experimental factors for faba bean comprised five nitrogen rates (0, 25, 50, 75 and 100 kg N. ha-1) from urea and three phosphorus levels (0, 50 and 100 kg P. ha-1) from triple superphosphate fertilizer. Results showed that increasing nitrogen rates reduced soil acidity and electrical conductivity increased. Also faba bean cultivation led to increase in organic carbon percentage (% 2.81), N (% 0.209), P (40.59 ppm) and K (237.69 ppm).The highest soil phosphorus was observed in P100 (42.69 ppm) in rice cultivation. The average yield of two- cycle production of rice was about 2770.95 kg. ha-1.

References:

اخگر، ع. و توفیقی، ح. 1378. بررسی تغییرات EC و pH و غلظت آهن محلول و فسفر قابل استفاده در خاک­های شالیزاری شمال ایران ایران با و بدون حضور گیاه برنج. چکیدة مقالات ششمین کنگرة علوم خاک ایران، دانشگاه فردوسی، مشهد.

امین پناه، ه. و عباسیان، ا. 1395.  اثر تناوب زراعی، تلقیح با ازتوباکتر کروکوکوم و مقدار نیتروژن بر عملکرد برنج. نشریه تولید گیاهان زراعی. 9(3): 230 -211.

براهیمی، ن.، افیونی، م.، کرمی، م. و رضایی نژاد، ی. 1387. اثر باقی­مانده و تجمعی کودهای آلی بر غلظت نیتروژن، فسفر و پتاسیم در خاک و گندم. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 12(46): 812 -803.

حجتی‌پور، ا.، جعفری حقیقی، ب. و درستکار، م. 1392. تاثیر تلفیق کودهای زیستی و شیمیایی بر عملکرد دانه، اجزای عملکرد و شاخص‌های رشدی گندم. مجله اکوفیزیولوژی گیاهی. 5(15): 48 -37.

حسین‌زاد، ج.، نامور، آ.، حیاتی، ب. و پیش بهار، ر. 1393. تعیین الگوی کشت محصولات زراعی با تاکید بر کشاورزی پایدار در اراضی زیر سد علویان. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. 24(2): 54 -41.

خسروی، ه.، میرزاشاهی، ک.، رمضانپور، م. ر.، کلهر، م. و میررسولی، م. 1394. بررسی اثربخشی برخی از جدایه‌های ریزوبیوم بومی بر عملکرد باقلا در ایران. نشریه زیست‌شناسی خاک. 3(1): 91 -83.

ذرشین‌زنوش، ر.، انصاری، م. ح. و مصطفوی راد، م. 1394.  اثر پرایمینگ شیمیایی و زیستی بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه باقلا (Vicia faba L.). نشریه فیزیولوژی محیطی گیاهی. 10(40): 83 -73.

سیادت، ع.، صادق‌زاده‌حمایتی، س.، فتحی، ق. ابدالی‌مشهدی، ع. 1388. تعیین مناسب‌ترین نظام تناوب زراعی برای منطقه اهواز. مجله علوم زراعی ایران. 11(2): 192 -174.

شالیکار، ا.، ایوبی، ش.، خرمالی، ف. و قربانی نصرآبادی، ر. 1387. ارزیابی شاخص­های مختلف کیفیت خاک در تناوب‌های زراعی با کشت برنج در منطقه دشت سر- آمل. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 15(6): 12 -1.

شهدی‌کومله، ع.، صادق کسمائی، ل.، ربیعی، م. و فروغی، م. 1396. اثر باقی‌مانده کودهای نیتروژن و فسفر در مزرعه باقلا بر عملکرد در سیستم کشت باقلا- برنج در گیلان. نشریه اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 42(2): 398 -383.

عالی‌پور، س.، مرادی تلاوت، م. ر.، سیادت، س. ع.،  موسوی، س. ه. و کربلا چعب، ع. 1395. اثر تاریخ کاشت و سطوح کود فسفر بر ویژگی­های مرفولوژیک و عملکرد باقلا (Vicia faba L.). نشریه پژوهش­های حبوبات ایران. 7(2): 58 -45.

کوچکی، ع.، نصیری‌محلاتی، م.، مرادی، ر. و منصوری، ح. 1392. پهنه‌بندی وضعیت توسعه کشاورزی پایدار در ایران و ارائه راهبردهای پایداری. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. 23(4): 197 -179.

محسنی‌محمدجانلو، ع.، توبه، الف.، قلی پوری، ع. و مصطفایی، ح. 1391. بررسی اثر مصرف پتاسیم بر جذب و تخصیص نیتروژن و پروتئین دانه در دو رقم عدس دیم. نشریه پژوهش­های حبوبات ایران. 3(1): 40 -31.

نجفی، ن. و توفیقی، ح . 1393. تغییرات فسفر قابل جذب و شکل‌های فسفر معدنی بومی پس از غرقاب در خاک‌های شالیزاری شمال ایران. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. 18(67): 163 -151.

نجفی، ن. و توفیقی، ح. 1391. اثر رایزوسفر گیاه برنج بر شکل­های فسفر معدنی در خاک­های شالیزاری شمال ایران: پس از کاربرد کود فسفر. مجله تحقیقات آب و خاک ایران.  43(3): 242 -231.

Amanullah, Kh., Inamullah, Kh., Nawab, Kh. and Shah, Z. 2015. Residual phosphorus and zinc influence wheat productivity under rice- wheat cropping system. Pakistan Journal of Botany. 47(SI): 265- 273

Anglade, J., Billen, G. and Garnier, J. 2015. Relationships for estimating N2 fixation in legumes: incidence for N balance of legume-based cropping systems in Europe. Ecosphere. 6(3): 1- 24.

Bayramin, I., Dengiz, O., Baskan, O. and Parlak, M. 2003. Soil erosion risk assessment with icona model; case study: Beypazarı area. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 27(2): 105- 116.

Brar, D. S., Virk, P. S., Grewal, D., Slamet-Loedin, I., Fitzgerald, M. and Khus, G. S. 2012. Breeding rice varieties with improved grain and nutritional quality. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods. 4(3): 137.

Bremner, J. M. and Mulvaney, 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.

Cazzato, E., Laudadio, V., Stellacci, A. M., Ceci, E. and Tufarelli, V. 2012. Influence of sulphur application on protein quality, fatty acid composition and nitrogen fixation of white lupin (Lupinus albus L). European Food Research and Technology. 235(5): 963- 969.

Conde, L.  D., Chen, Z., Chen, H. and Liao, H. 2014. Effects of phosphorus availability on plant growth and soil nutrient status in the rice/soybean rotation system on newly cultivated acidic soils. American Journal of Agriculture and Forestry. 2(6): 309- 316.

FAO. 2010. Production statistics of crops. Food and agriculture organization (http://faostat.fao.org/site/567/default.aspx#ancor).

Farooq, M., Gogoi, N., Barthakur, Sh. and Siddique, K. H. M. 2017. Drought stress in grain legumes during reproduction and grain filling. Journal of Agronomy and Crop Science. 203(2): 81- 102.

Fernandez, L. A., Zalba, P., Gomez, M. A. and Sagardoy, M. A. 2007. Phosphatesolubilization activity of bacterial strains in soil and their effect on soybean growth under greenhouse conditions. Biology and Fertility of Soils. 43(6): 805- 809.

Hossain, Z., Wang, X., Hamel, Ch., Knight, D., Morrison, M. J. and Gan, Y. 2017. Biological nitrogen fixation by pulse crops on semiarid Canadian prairies. Canadian Journal of  Plant Science. 97(1): 119- 131.

Hu, H. and Wang, G. H. 2004. Nutrient uptake and use efficiency of irrigated rice in response to potassium application. Pedosphere. 14(1): 125- 130.

Jensen, E. S., Peoples, M. B., Boddey, R. M., Gresshoff, P. M., Hauggaard-Nielsen, H., Alves, B. J. and Morrison, M. J. 2012. Legumes for mitigation of climate change and the provision of feedstock for biofuels and biorefineries. A review. Agronomy of Sustainable Development. 32(2): 64- 329.

Kirkegaard, J. A., Christen, O., Krupinsky, J. and Layzell, D. B. 2008. Break crop benefits in temperate wheat production. Field Crops Research. 107(3): 95- 185.

Klut, A. 1986. Method of Soil Analysis: Physical, Chemical and mineralogical methods. Soil Science Society of America, Madison, WI, 432- 449 pp.

Kopke, U and Nemecek, T. 2010. Ecological services of faba bean. Field Crops Research. 115(1): 217- 233.

Luce, M. S. T., Grant, C. A., Zebarth, B. J., Ziadi, N., O’Donovan, J. T., Blackshaw, R. E. 2015. Legumes can reduce economic optimum nitrogen rates and increase yields in a wheat-canola cropping sequence in western Canada. Field Crops Research. 179: 12- 25.

Nambiar, K. K. M., Soni, P. N., Vats, M. R., Sehgal, D. K. and Mehta, K. H. 1992. Annual report. All India coordinated agronomic research project on long- term experiments, Indian Agricultural Research Institute (ICAR), New Dehli, 151 pp.

Neugschwandtner, R., Ziegler, K., Kriegner, S. and Kaul, H. P. 2015. Nitrogen yield and nitrogen fixation of winter faba beans. Soil and Plant Science. 65(7): 1- 9.

Nelson, D.W. and Sommers, L. E. 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. p. 539- 579. In A. L. Page et al., (ed.) Methods of soil analysis. Part 2. 2^nd ed. Agronomy Monograph. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.

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. 2^nd ed. Agronomy Monograph. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.

Pavithira, E., Sirisena, D. N. and Herath, S. K. 2017. Effect of potassium fertilizer split applications together with straw on optimum level in leaf and stem of Rice. The Journal of Agricultural Science. 12(1): 24- 33.

Preissel, S., Reckling, M., Schläfke, N. and Zander, P. 2015. Magnitude and farmeconomic value of grain legume pre-crop benefits in Europe: a review. Field Crops Research. 175: 64- 79.

Rahman, M. M., Islam, A. M., Azirun, S. M. and Boyce, A. N. 2014. Tropical legume crop rotation and nitrogen fertilizer effects on agronomic and nitrogen efficiency of rice. The Scientific World Journal. http://dx.doi.org/10.1155/2014/490841.

Saleque, M. A., Naher, U. A., Islam, A., Pathan, A. B. M. B. U., Hossain, A. T. M. S. and Meisner, C. A. 2004. Inorganic and organic phosphorus fertilizer effects on the phosphorus fraction in wetland rice soils. Soil Science Society of America Journal. 68(5): 1635- 1644.

Saleque, M. A. and Krik, G. J. 1995. Root-induced solubilization of phosphorus in the rhizosphere of lowland rice. New Phytologist. 129(2): 325- 336.

Shah, A. L., Biswas, J. C., Solaiman, A. R. M. and Panaullah, G. M. 2007. Phosphorus fertilization in Rice (Oryza sativa L.) Cultivation changes soil P-fractions. The Agriculturists. 5(1&2): 20- 29

Stagnari, F., Maggio, A., Galieni, A. and Pisante, M. 2017. Multiple benefits of legumes for agriculture sustainability: an overview. Chemical and Biological Technologies in Agriculture. 4(2): 1- 13.

Stumpe, J. M. and Vlek, P. L. G. 1991. Acidification induced by different nitrogen sources in columns of selected tropical soils. Soil Science Society of America Journal. 55(1): 145- 151.

Wright, R. B., Lockaby, B. G. and Walbridge, M. R. 2001. Phosphorus availability in an artificially flooded Southeastern floodplain forest soil. Soil Science Society of America Journal. 65(4): 1293- 1302.

Yan, Ch., Zhan, Yan, Sh., Dong, Sh., Ma, Ch., Song, Q., Gong, Zh. and Barbie, M. 2016. Effects of straw retention and phosphorous fertilizer application on available phosphorus content in the soil solution during rice growth. Paddy and Water Environment. 14(1): 61- 69.