1. Legume Nitrogen Fixation and Symbioses in Low-Inputs Rainfed Rice Rotations
- Author
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Razafintsalama, Harimenja, Sauvadet, Marie, Trap, Jean, Autfray, Patrice, Ripoche, Aude, Becquer, Thierry, Laboratoire des Radio-Isotopes (LRI), Université d'Antananarivo, Université d'Antananarivo, Fonctionnement écologique et gestion durable des agrosystèmes bananiers et ananas (UR GECO), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles (UPR AIDA), Centre National de Recherche Appliquée au Développement Rural (FOFIFA), Laboratoire des RadioIsotopes (LRI), Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
- Subjects
Fixation de l'azote ,[SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences ,Rotation culturale ,F08 - Systèmes et modes de culture ,TJ807-830 ,arbuscular mycorrhizal fungi ,P deficiency ,TD194-195 ,rhizobia ,Fertilisation ,Mycorhizé à vésicule et arbuscule ,Renewable energy sources ,low-fertility tropical soil ,low input farming systems ,ecological intensification ,Légumineuse ,Riz pluvial ,plant diversification ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,GE1-350 ,Agriculture faible niveau intrants ,Environmental effects of industries and plants ,food and beverages ,Environmental sciences ,F61 - Physiologie végétale - Nutrition ,Système de culture ,intercropping ,F04 - Fertilisation - Abstract
Cropping systems with legumes play key roles in farming systems in sub-Saharan Africa. However, how commonly legume associations perform in low input-systems is not well-known. Here, we studied four legume species used in three systems in rotation with upland rice, i.e., groundnut monocropping, sorghum–cowpea intercropping, and velvet bean–crotalaria intercropping, in two fertilization managements on the previous rice, i.e., manure alone or complemented with mineral fertilization. Legume suitability was assessed using rhizobial and mycorrhizal colonization rates, plant biomass production, shoot N and P content, and biological N2 fixation based on their δ15N natural abundance. Shoot and root biomasses varied significantly between legume species and were positively correlated with nodule number (r = 0.49 and 0.74, p-value <, 0.05 and <, 0.001, respectively) and the amount of fixed N (r = 0.73 and 0.50, p-value <, 0.001 and <, 0.05, respectively). The proportion of plant N derived from N2 fixation also varied significantly between species, with a higher percentage for velvet bean (66%), compared to the other three species (50 to 60%). Legume roots were weakly colonized by AM fungi, with similar levels between species. Overall, fertilization management did not significantly impact legume biomass, symbioses, or N2 fixation, yet the organo-mineral fertilization significantly increased legume shoot P content. The lack of effect of mineral fertilization on N2 fixation and biomass could be due to other nutrient deficiencies (Ca, Mg, micronutrients), which can hamper symbioses with rhizobia and mycorrhizae.
- Published
- 2021
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