The System of Rice Intensification (SRI) is a resource-conserving rice production system that uses intermittent flooding and organic fertilization. The SRI is emerging as an alternative to conventional rice production systems that use continuous flooding and mineral fertilizer only, however yield improvements with SRI have been highly variable. The objective of this research was to determine if soil properties control the yield improvements with SRI and, if so, the underlying chemical and biological mechanisms. A meta-analysis of 72 SRI vs. conventional system trials from 16 countries found a significant yield response to SRI in low fertility soils (P<0.0001), but no difference between SRI and the conventional system in moderate and high fertility soils. These results were validated in a greenhouse study. Soils with low P availability (≤7.1 mg P kg-1) responded positively to intermittent flooding and organic fertilizer by increasing plant biomass, plant P uptake, available soil P and microbial P concentrations, compared to soils under continuous flooding and amended with mineral NPK fertilizer only. A field study investigating the interactive effects of water regime and fertilizer source found that, under conditions of P limitation, yields were greater with NPK + composted cow manure (compost) than NPK fertilizer alone in the intermittently flooded (6.6 t ha-1 vs. 4.9 t ha-1) and continuously flooded (6.8 t ha-1 vs. 6.2 t ha-1) soils. The available soil P concentration was significantly increased by compost and was correlated with yield (P=0.007). When N was the most limiting nutrient, according to the Diagnostic and Recommendation Integrated System (DRIS) analysis, yields were greater in the continuously flooded (5.2 t ha-1) than intermittently flooded (2.7 t ha-1) soils receiving NPK fertilizer only, but showed no difference when compost was applied. Compost had a positive effect on the crop nutrient balance according to DRIS analysis (P=0.0007). On-farm trials of SRI at 10 locations in Panama showed an average yield increase of 47% and 86% less water use. SRI is recommended as a rice production system to conserve water and improve rice yields under conditions of P limitation. Organic fertilization is recommended to improve crop nutrient balance and yield under intermittently flooded soil conditions. / Le Système de Riziculture Intensive (SRI) est un système de production du riz qui préserve les ressources naturelles en utilisant l'irrigation intermittente et la fertilisation organique. SRI apparait comme une alternative aux systèmes de production de riz conventionnels qui utilisent l'irrigation continue et seulement des engrais minéraux; cependant les améliorations de rendement avec le SRI ont été très variables. L'objectif de cette recherche a été de déterminer si les améliorations de rendement dépendent des propriétés du sol avec SRI et quels sont les mécanismes chimiques et biologiques sous-jacents. Une méta-analyse de 72 tests SRI vs systèmes traditionnels dans 16 pays a révélé une réponse significative du rendement au SRI sur sols à faible fertilité (P<0.0001) mais pas de différence sur des sols à moyenne et forte fertilité. Ces résultats ont été validés par une étude en serre. Des sols bas en P (≤7.1 mg P kg-¹) ont réagis positivement à l'irrigation intermittente et aux engrais organiques en augmentant la biomasse de la plante, l'assimilation P, la disponibilité du P du sol, les concentrations microbiennes de P, comparativement aux sols avec irrigation continue et modifiés avec des engrais minéraux NPK seulement. Une étude de terrain investiguant les interactions des types d'alimentation en eau et des types d'engrais a démontré que dans les conditions de limitation de P, les rendements étaient plus importants avec NPK + fumier de vache (compost) qu'avec l'engrais NPK seul sur sols irrigués par intermittence (6.6 t ha-¹ vs 4.9 t ha-¹) et sur sols irrigués en continue (6.8 t ha-¹ vs 6.2 t ha-¹). La concentration P a été augmentée de façon significative par le compost et corrélée au rendement (P=0.007). Selon l'analyse du Système Intégré de Diagnostic et Recommandation (DRIS), lorsque l'N était la substance nutritive la plus limitée, les rendements étaient meilleurs sur des sols à irrigation continue (5.2 t ha-¹) que sur sols à irrigation intermittente (2.7 t ha-¹) en utilisant l'engrais NPK seulement, mais les rendements n'étaient pas différents quand le compost était utilisé. Le compost avait un effet positif sur l'équilibre des substances nutritives de la récolte selon l'analyse de DRIS (P=0.0007). Des essais du SRI dans les fermes à différents endroits du Panama ont montré une augmentation moyenne du rendement de 47% et ont utilisé 86% de moins d'eau. SRI est recommandé en tant que système de production du riz pour préserver l'eau et pour augmenter les rendements de production du riz dans les conditions de limitation du P. La fertilisation organique est recommandée pour améliorer l'équilibre des substances nutritives de la récolte et du rendement dans les conditions de sols irrigués par intermittence.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103713 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Turmel, Marie-Soleil |
| Contributors | Benjamin Turner (Supervisor2), Joann Karen Whalen (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Natural Resource Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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