Growth and mineral nutrition of field crops

Growth And Mineral Nutrition Of Field Crops, Third Edition......Page 1
Books In Soils, Plants, And The Environment......Page 2
Growth And Mineral Nutrition Of Field Crops, Third Edition......Page 7
Contents......Page 9
Preface......Page 18
Authors......Page 20
1.2 Field Crops......Page 21
1.3 Mineral Nutrition......Page 24
1.4 Summary......Page 29
References......Page 31
2.1 Introduction......Page 33
2.2.1.1 Temperature......Page 34
2.2.1.2 Moisture Supply......Page 36
2.2.1.3 Solar Radiation......Page 37
2.2.2 Soil......Page 40
2.2.2.1.2 Structure......Page 41
2.2.2.1.5 Tilth......Page 42
2.2.2.2.1 Maintenance of Organic Matter......Page 43
2.2.2.2.2 Conservation Tillage......Page 45
2.2.2.2.3 Organic Farming......Page 46
2.2.2.3.2 Nutrient/Elemental Toxicities......Page 47
2.2.2.3.3 pH......Page 50
2.2.2.3.4 Cation Exchange Capacity......Page 53
2.2.2.3.6 Oxidation?Reduction......Page 54
2.2.2.3.7 Salinity and Alkalinity......Page 56
2.2.2.4 Biotic......Page 57
2.2.2.4.1 Symbiotic Nitrogen Fixation......Page 58
2.2.2.5.1 Genetic Variability......Page 59
2.2.2.5.2 C3 and C4 Plants......Page 61
2.2.2.5.3 Photosynthetic Efficiency......Page 62
2.2.2.5.4 Plant Architecture......Page 63
2.2.2.5.5 Nitrogen Harvest Index and Grain Harvest Index......Page 64
2.2.2.5.6 Plant Density......Page 65
2.2.2.5.7 Irrigation......Page 66
References......Page 67
3.2 Nutrient Supply to Plant Roots......Page 76
3.2.1 Mass Flow......Page 77
3.2.2 Diff usion......Page 78
3.2.3 Root Interception......Page 79
3.3 Ion Absorption by Plants......Page 80
3.3.2 Plant Cell and Membranes......Page 81
3.3.4 Ion Uptake Mechanisms......Page 83
3.3.4.2 ATP ase Theory of Ion Transport......Page 84
3.3.5 Ion Uptake Kinetics......Page 85
3.3.6 Use of Solution Culture in Ion Uptake Studies......Page 89
3.3.6.1 pH of Solution Culture......Page 90
3.3.7 Ion Absorption Measurement......Page 92
3.4 Summary......Page 93
3.A.2 Preparation of FeHE DTA Solution......Page 94
References......Page 95
4.2 Soil Testing......Page 99
4.2.1 Soil Sampling......Page 101
4.2.3 Laboratory Analysis......Page 102
4.2.3.1 pH and Lime Requirement......Page 103
4.2.3.2 Nitrogen......Page 107
4.2.3.3 Phosphorus......Page 108
4.2.3.5 Micronutrients......Page 110
4.2.3.6 Aluminum......Page 111
4.2.4 Calibration and Interpretation......Page 112
4.2.5 Fertilizer Recommendations......Page 114
4.3.1 Collecting the Plant Sample......Page 115
4.3.2 Sample Preparation......Page 116
4.3.3 Chemical Analysis......Page 117
4.3.4 Interpretation......Page 119
4.3.5 Factors Aff ecting Nutrient Concentrations......Page 120
4.3.5.1 Genotypic Differences......Page 122
4.3.5.3 Nutrient Interactions......Page 124
4.4 Visual Symptoms......Page 126
4.5 Crop Growth Response......Page 129
4.6 Correction of Nutrient Disorder......Page 130
4.7 Summary......Page 136
References......Page 137
5.1 Introduction......Page 142
5.2 D efi nitions of Soil Degradationand Sustai nab le Soil Manag ement......Page 143
5.3.1 P hysical Degradation......Page 144
5.3.1.1.1 Surface Sealing or Crusting......Page 145
5.3.1.1.2.1 Compaction Management Strategies......Page 146
5.3.1.1.3 Soil Erosion......Page 147
5.3.1.1.3.1 Erosion Control Measures......Page 148
5.3.1.1.4 Drought......Page 149
5.3.1.1.5 Deforestation......Page 150
5.3.1.1.6 Wetlands......Page 152
5.3.1.1.7 Crop Monoculture versus Crop Rotation......Page 153
5.3.1.1.8 Monoculture versus Intercropping......Page 154
5.3.1.1.10 Surface Mining......Page 155
5.3.1.1.11 Vegetation Burning......Page 156
5.3.2.1 Nutrient Stress......Page 157
5.3.2.1.1 Nutrient Management Strategies......Page 158
5.3.2.2 Soil Acidity......Page 159
5.3.2.2.2 Aluminum Toxicity......Page 160
5.3.2.2.3 Manganese Toxicity......Page 161
5.3.2.2.5.1 Improving P-Use Efficiency......Page 162
5.3.2.2.5.2 Liming......Page 164
5.3.2.2.5.3 Use of Tolerant Species and/or Cultivars......Page 166
5.3.2.3.1 Salinity Management Strategies......Page 167
5.3.2.4 Allelopathy......Page 168
5.3.2.5 Indiscriminate Use of Pesticides......Page 169
5.3.3.1 Decrease in Soil Organic Matter Content......Page 170
5.3.3.1.1 Management Strategies......Page 171
5.3.3.1.1.1 Green Manuring......Page 172
5.3.3.1.1.2 Use of Crop Residue......Page 173
5.3.3.2 Diseases, Insects, and Weeds......Page 174
5.3.3.2.1 Control Measures......Page 175
5.4 Summary......Page 176
References......Page 177
6.1 Introduction......Page 192
6.2 Adequate and Toxic Levels of Essential and Nonessential Heavy Metals in Soil and Plant Tissues of Principal Food Crops......Page 195
6.3 Tolerable Levels of Heavy Metals in Soil, Water, and Food Crops for Human and Animal Consumption......Page 198
6.4 Heavy Metals Remediation Techniques......Page 199
6.4.1 Liming......Page 200
6.4.2 Improving Soil Organic Matter Content......Page 201
6.4.4 Phytoremediation......Page 202
6.4.5 Phytodegradation......Page 203
6.5 Summary......Page 205
References......Page 206
7.1 Introduction......Page 212
7.2 Nitrogen......Page 213
7.3 Phosphorus......Page 215
7.4 Potassium......Page 216
7.5 Calcium, Magnesium, and Sulfur......Page 217
7.6.1 Zinc......Page 220
7.6.2 Boron......Page 221
7.6.4 Copper......Page 222
7.6.6 Chlorine......Page 225
7.6.7 Nickel......Page 226
7.6.8 Silicon......Page 227
7.6.9 Aluminum......Page 228
7.7 Summary......Page 229
References......Page 230
8.1 Introduction......Page 236
8.2 Climate and Soil Requirements......Page 237
8.3 Growth and Development......Page 240
8.3.1 Growth Analysis......Page 241
8.3.1.3 Net Assimilation Rate......Page 242
8.3.2 Growth Stages......Page 243
8.3.3 Partitioning of Dry Matter......Page 247
8.3.4 Relationship between Growth and Yield......Page 249
8.4 Nutrient Requirements......Page 252
8.4.1 Nutrient Concentration......Page 261
8.4.2 Nutrient Distribution in Plant Parts......Page 262
8.5 Summary......Page 264
References......Page 265
9.1 Introduction......Page 274
9.2 Climate and Soil Requirements......Page 276
9.3 Growth and Development......Page 281
9.3.1.1 Plant Height......Page 283
9.3.1.2 Root Growth......Page 285
9.3.1.3 Tillering......Page 286
9.3.1.4 Shoot Dry Weight......Page 288
9.3.1.5 Leaf Area Index......Page 290
9.3.3 Spikelet Filling or Ripening Growth Stage......Page 291
9.3.3.1 Spikelet Sterility......Page 292
9.4 Yield and Potential Yield......Page 294
9.5 Yield Component Analysis......Page 295
9.6 Grain Harvest Index......Page 296
9.7.2 Nutrient Concentration and Uptake......Page 297
9.7.3 Fertilizer Recommendations......Page 298
9.8 Lowland Rice......Page 300
9.8.2 Management of Nitrogen in Lowland Rice......Page 301
9.8.2.1 Adequate Rate......Page 302
9.8.3 Source and Method......Page 303
9.8.4 Use of N-Eff icient Genotypes......Page 305
9.8.5 Nitrogen Use Eff iciency......Page 306
9.8.6 Nitrogen Harvest Index......Page 307
9.9 Management of Phosphorus in Lowland Rice......Page 308
9.10 Management of Potassium in Lowland Rice......Page 309
9.10.1 Soil Test Calibration to Potass ium......Page 310
9.12.1 Zinc......Page 311
9.14 Iron Deficiency and Toxicity in Lowland Rice......Page 312
9.14.1 Iron Uptake Mechanisms......Page 313
9.14.2.2 Oxidation?Reduction Potential......Page 315
9.14.2.4 Ionic Strength......Page 316
9.14.3 Physiological Disord ers Related to Iron Toxicity......Page 317
9.15 Salinity......Page 318
9.16 Summary......Page 319
References......Page 320
10.1 Introduction......Page 329
10.2 Climate and Soil Requirements......Page 330
10.3.1 Germination......Page 331
10.3.2 Roots......Page 332
10.3.5 Growth Stages......Page 333
10.3.6 Dry Matter Production......Page 334
10.4 Yield and Yield Components......Page 337
10.5 Nutrient Requirements......Page 339
10.5.1 Nutrient Uptake......Page 345
10.5.2 Nutrient Concentration......Page 348
10.6 Summary......Page 351
References......Page 354
11.2 Clima te and Soil Requirements......Page 359
11.3.1 Germination......Page 361
11.3.3 Stem, Leaves, and Tillers......Page 362
11.3.4 Infloresc ence......Page 363
11.3.6 Dry Matter Production......Page 364
11.4 Yi eld and Yi eld Components......Page 365
11.5 Nutrient Requirements......Page 366
11.5.1 Nutrient Uptake......Page 368
References......Page 372
12.1 Introduction......Page 378
12.2 Climate and Soil Requirements......Page 379
12.3.1 Germination and Seedling Growth......Page 382
12.3.2.1 Roots......Page 383
12.3.2.2 Nodulation......Page 384
12.3.2.3 Top Growth......Page 385
12.3.3 Reproductive Growth......Page 386
12.4 Yield Components......Page 387
12.5.1 Dry Matter......Page 389
12.5.2 Crop Growth Rate......Page 390
12.5.3 Leaf Area Index......Page 391
12.6 Nutrient Requirements......Page 392
12.6.1 Nutrient Concentration and Uptake......Page 394
12.7 Summary......Page 397
References......Page 398
13.2 Common Bean......Page 405
13.2.1 Climate and Soil Requirements......Page 406
13.2.2.1 Seedling Morphology......Page 409
13.2.2.2 Roots......Page 410
13.2.2.3 Shoot......Page 411
13.2.5.1 Number of Pods versus Seed Yield......Page 415
13.2.5.2 Seeds per Pod and Hundred Seed Weight versus Seed Yield......Page 417
13.2.5.3 Seed Harvest Index versus Seed Yield......Page 419
13.2.6 Biological Nitrogen Fixation......Page 421
13.2.7.1 Nutrient Concentrations, Uptake, and Use Efficiency......Page 422
13.3 Cowpea......Page 424
13.3.1 Climate and Soil Requirements......Page 425
13.3.2.1 Dry Matter......Page 426
13.3.3 Yield Components and Yield......Page 427
13.3.5 Nutrient Requirements......Page 428
13.4 Summary......Page 431
References......Page 432
14.1 Introduction......Page 439
14.2 Climate and Soil Requirements......Page 440
14.3.1 Germination and Seedling Growth......Page 441
14.3.4 Dry Matter......Page 442
14.3.6 Grain Harvest Index......Page 443
14.5 Nutrient Requirements......Page 444
14.5.1 Nutrient Concentration and Uptake......Page 445
References......Page 446
15.2 Climate and Soil Requirements......Page 450
15.3.1 Shoots......Page 451
15.3.2 Roots......Page 452
15.4.1 Planting......Page 453
15.4.2 Water Requirements, Irr igation, and Drainage......Page 454
15.4.3 Nutrient Requirements......Page 456
15.4.5 Ripening......Page 462
15.4.6 Harvest and Ratoon Growth......Page 463
References......Page 464
16.2 Ca ssava......Page 470
16.2.2 Growth and Development......Page 471
16.2.2.2 Tops......Page 472
16.2.2.4 Dry Matter......Page 473
16.2.3 Soil Nutrient Requirements......Page 474
16.2.3.2 Nutrient Accumulation......Page 475
16.3 Potato......Page 476
16.3.1 Climate and Soil Requirements......Page 477
16.3.2 Growth and Development......Page 478
16.3.2.4 Dry Matter......Page 479
16.3.3 Nutrient and Cultural Requirements......Page 481
16.3.3.1 Nutrient Concentrations......Page 482
16.3.3.2 Nutrient Accumulation......Page 483
References......Page 484
17.2 Climate and Soil Requirements......Page 489
17.3.1 Germination and Emergence......Page 491
17.3.2 Root System......Page 492
17.3.4 Fruit Development......Page 493
17.3.5 Dry Matter Production......Page 494
17.3.7 Photosynthesis......Page 495
17.5 Nutrient Requirements......Page 496
17.5.1 Nutrient Uptake......Page 498
17.6 Summary......Page 499
References......Page 500
18.1 Introduction......Page 506
18.2.1.1 Roots......Page 513
18.2.3 Growth Stages......Page 514
18.2.5 Growth Habits......Page 516
18.3 Grass?Legume Mixtures......Page 517
18.4 Nutritive Value......Page 521
18.6 Nutrient Requirements......Page 523
18.6.1 Nutrient Concentration and Uptake......Page 524
References......Page 528
19.1 Introduction......Page 533
19.2 Climate and Soil Requirements......Page 534
19.3 Response to Abiotic and Biotic Factors......Page 538
19.4.1 Soil Erosion Control......Page 540
19.4.2 Soil Physical Properties and Water-Holding Capacity......Page 541
19.4.4 Nitrogen Economy and Soil Fertility......Page 542
19.4.5 Soil Biological Activity......Page 544
19.4.7 Reduction of Diseases and Insect Pest Problems......Page 545
19.6 Management and Fertilizer Requirements......Page 546
19.7.2 Seed Treatment......Page 549
19.7.4 Land Preparation and Planting......Page 551
19.7.6 Crop Residue Management......Page 553
19.7.7 Drought Management......Page 555
References......Page 556
Color Insert\r......Page 561