Effect of nitrogen regimes on grain yield, nitrogen utilization, radiation use efficiency, and sheath blight disease intensity in super hybrid rice

Resumo

A baixa eficiência do uso de nitrogênio na produção de arroz é um problema crítico na China. Os manejos de nitrogênio específicos do local (SSNM, do inglês Site-specific N Managements), como o manejo de nitrogênio em tempo real (RTNM, do inglês Real-Time N Management) e o manejo de nitrogênio em dose ajustável em tempo fixo (FTNM, , do inglês Fixed-Time adjustable-dose N Management), melhoram a eficiência do uso de nitrogênio fertilizante no arroz irrigado. O objetivo deste estudo foi comparar as diferentes taxas de nitrogênio (N) e os métodos de aplicação (métodos FTNM, SSNM e RTNM) sob condições de aplicação com e sem fungicida na produção de grãos, nos componentes da produção, na eficiência do uso da radiação solar (EUR ou mais comumente RUE, do inglês Radiation Use Efficiency), na eficiência do uso agronômico do nitrogênio (AEN, do inglês Agronomic-Nnitrogen Use Efficiency ) e na intensidade da doença da mancha da bainha. Foram realizados experimentos de campo no condado de Liuyang, província de Hunan, China, em 2006 e 2007. Um arroz super híbrido Liangyou 293 (LY293) foi usado como material experimental. Os resultados mostraram que o RTNM e o SSNM têm grande potencial para melhorar a eficiência do uso agronômico do nitrogênio sem sacrificar o rendimento dos grãos. Houve diferenças significativas na taxa de interceptação de luz, na incidência da doença da mancha da bainha (DI) e no índice de doença (ShBI) e na matéria seca total entre os diferentes métodos de manejo de nitrogênio. A eficiência do uso da radiação aumentou em um determinado nível de N aplicado. Porém, o índice de colheita (HI, do inglês Harvest Index) diminuiu com o aumento do N aplicado. Há uma relação de curva quadrática entre o rendimento de grãos e as taxas de N aplicadas. Com a mesma taxa de fertilizante N, diferentes métodos de aplicação de fertilizante-N afetaram a RUE e o rendimento de grãos. A aplicação de fungicida não só melhorou a taxa de interceptação de luz do dossel, a RUE, o enchimento de grãos e o índice de colheita, mas também reduziu o grau da doença da mancha da bainha. O tratamento de RTNM sob o valor limite de SPAD de 40 obteve o maior rendimento. Já o tratamento com SSNM levou à maior eficiência agronômica do nitrogênio e à maior produção de arroz, além de reduzir drasticamente a infestação da praga da bainha. Os regimes de aplicação de nitrogênio e o controle de doenças no arroz causaram efeitos óbvios na taxa de interceptação de luz, RUE e HI. A taxa ideal de N é útil para obter maior taxa de interceptação de luz, RUE e HI. O controle de doenças com a aplicação de fungicida diminuiu e retardou os efeitos negativos do alto teor de N na formação da produtividade do arroz. O SSNM e o RTNM, sob o valor limite adequado do SPAD, obtiveram alta produtividade com alta eficiência e poderiam aliviar a poluição ambiental na produção de arroz.

Abstract

Poor nitrogen use efficiency in rice production is a critical issue in China. Site-specific N managements (SSNM) such as real-time N management (RTNM) and fixed-time adjustable-dose N management (FTNM) improve fertilizer-N use efficiency of irrigated rice. This study was aimed to compare the different nitrogen (N) rates and application methods (FFP, SSNM, and RTNM methods) under with- and without-fungicide application conditions on grain yield, yield components, solar radiation use efficiency (RUE), agronomic-nitrogen use efficiency (AEN), and sheath blight disease intensity. Field experiments were carried out at Liuyang County, Hunan Province, China, during 2006 and 2007. A super hybrid rice Liangyou 293 (LY293) was used as experimental material. The results showed that RTNM and SSNM have great potential for improving agronomic-nitrogen use efficiency without sacrificing the grain yield. There were significant differences in light interception rate, sheath blight disease incidence (DI) and the disease index (ShBI), and total dry matter among the different nitrogen management methods. The radiation use efficiency was increased in a certain level of applied N. But, the harvest index (HI) decreased with the increase in applied N. There is a quadratic curve relationship between grain yield and applied N rates. With the same N fertilizer rate, different fertilizer-N application methods affected the RUE and grain yield. The fungicide application not only improved the canopy light interception rate, RUE, grain filling, and harvest index, but also reduced the degree of sheath blight disease. The treatment of RTNM under the SPAD threshold value 40 obtained the highest yield. While the treatment of SSNM led to the highest nitrogen agronomic efficiency and higher rice yield, and decreased the infestation of sheath blight disease dramatically as well. Nitrogen application regimes and diseases control in rice caused obvious effects on light interception rate, RUE, and HI. Optimal N rate is helpful to get higher light interception rate, RUE, and HI. Disease control with fungicide application decreased and delayed the negative effects of the high N on rice yield formation. SSNM and RTNM under the proper SPAD threshold value obtained highyield with high efficiency and could alleviate environmental pollution in rice production.