Soil fertility and the yield response to the System of Rice Intensification

Abstract

The System of Rice Intensification (SRI) is a low-input rice (Oryza sativa L.) production system that differs from conventional systems in several ways: seedlings are transplanted earlier and are more widely spaced, organic fertilizer is often used in addition to mineral fertilizer, and soils are irrigated intermittently rather than flooded for long periods. The yield benefits of SRI compared to conventional systems can be substantial, and yet are regionally variable and have been the subject of considerable debate, due partly to a lack of mechanistic understanding. Here we show that soil properties may in part explain the variability in yield response to SRI. A meta-analysis of data from 72 field studies where SRI was compared with conventional systems indicates that yields increased significantly (P < 0.0001) when SRI was implemented on highly weathered infertile soils rich in iron and aluminum oxides (Acrisols and Ferralsols), but there was no difference in yield between SRI and conventional systems in more fertile favorable soils for rice production (Gleysols, Luvisols and Fluvisols). The yield difference between SRI and conventional rice production therefore appears to be related in part to soil properties linked to weathering. This should help resolve the debate about the value of SRI and allow research to be targeted toward understanding the biological and chemical processes in soils under SRI management.

Comparación de un sistema de intensificación del cultivo de arroz (SICA) con sistemas tradicionales de siembra en la zona de Churute, Ecuador

“…De la misma forma, estos resultados contradicen también reportes de Cuba en donde la aplicación del SICA incrementó significativamente el rendimiento de grano por hectárea (Maqueira, 2007). No obstante, los resultados obtenidos se alinean con reportes de Brasil, Panamá, India y China en donde el incremento de rendimiento del SICA respecto de sistemas tradicionales fue mucho más moderado (~10%) o incluso menor a los controles tradicionales (Turmel et al, 2011;Gehring et al, 2013;Kunnathadi et al, 2015;Wu, Ma y Uphoff, 2015).…”

“…En referencia a estas potenciales interacciones, existe una relación entre los mejores rendimientos obtenidos con la aplicación del SICA y el desarrollo del cultivo bajo condiciones marginales de producción, principalmente en suelos de baja fertilidad, esta relación sugiere que en zonas en las cuales el arroz es cultivado de manera intensiva en suelos de alta fertilidad (como en el caso de este experimento) el SICA generaría menores o nulos incrementos en el rendimiento (McDonald et al, 2006;Turmel et al, 2011).…”

Comparación de un sistema de intensificación del cultivo de arroz (SICA) con sistemas tradicionales de siembra en la zona de Churute, Ecuador

“…A nivel internacional, varios meta-análisis de estudios comparativos entre el SICA y sistemas de producción tradicionales coinciden que, los reportes de rendimientos extraordinarios para el SICA son probablemente consecuencia de errores de medición o producto de interacciones específicas entre el sistema de cultivo y el ambiente donde se desarrolla el cultivo (Sheehy et al, 2004;McDonald et al, 2006;Turmel et al, 2011). En referencia a estas potenciales interacciones, existe una relación entre los mejores rendimientos obtenidos con la aplicación del SICA y el desarrollo del cultivo bajo condiciones marginales de producción, principalmente en suelos de baja fertilidad, esta relación sugiere que en zonas en las cuales el arroz es cultivado de manera intensiva en suelos de alta fertilidad (como en el caso de este experimento) el SICA generaría menores o nulos incrementos en el rendimiento (McDonald et al, 2006;Turmel et al, 2011).…”

“…Infortunadamente, estas organizaciones basan sus recomendaciones en experimentos que no siempre han sido diseñados de manera que permitan una evaluación objetiva y sin sesgos de SICA (Sheehy et al, 2004;McDonald et al, 2008). Es interesante que, en contraste con los primeros reportes del SICA y la mayoría de reportes actuales en América Latina, en recientes meta-análisis realizados por autores promotores del SICA, los incrementos en rendimiento obtenidos por la implementación del SICA han sido fijados en niveles mucho más moderados (~25%) que son dependientes de condiciones locales relacionadas con el nivel de fertilidad de los suelos (Turmel et al, 2011;Wu et al, 2015). Esta especificidad entre condiciones locales de cultivo y el desempeño del SICA representa una de las principales limitaciones para recomendar de manera irrestricta la aplicación del SICA para todas las zonas arroceras.…”

“…Esta especificidad entre condiciones locales de cultivo y el desempeño del SICA representa una de las principales limitaciones para recomendar de manera irrestricta la aplicación del SICA para todas las zonas arroceras. Consecuentemente, es necesario desarrollar ensayos de validación usando metodologías y diseños estandarizados en cada una de las zonas en donde se desee evaluar si el SICA representa o no una alternativa a los sistemas de producción tradicionales (Turmel et al, 2011).…”