Co-application of mineral fertiliser along with micro-dosed charged biochar's effect on the nutritive statuts and yield of a spring wheat crop

Abstract

Avec une population mondiale qui a récemment atteint les 8 milliards mais une surface de terres arables limitée, la pression sur les systèmes de culture n'a jamais été aussi élevée. Afin de continuer à assurer la sécurité alimentaire mondiale, l'agriculture conventionnelle a tendance à intensifier l'apport en engrais chimiques. Cependant, cette approche augmente également l'impact négatif qu'ont ses amendements de sol sur l'environnement. Par conséquent, il est urgent de développer de nouvelles pratiques de gestion qui répondent aux besoins nutritifs des cultures, tout en réduisant l'impact négatif du secteur agricole. Compte tenu des résultats antérieurs sur les amendements à base de biochar et la co-application, la présente étude a évalué si la co-application d'engrais minéraux liquides associée à des taux de micro-application de biochar chargé, permettrait de réduire l'apport en fertilisant normalement requis par une culture, sans affecter le statut nutritif et le rendement de celle-ci. 25 colonnes de sol acide et sableux dans lesquelles a été semé du blé de printemps (Triticum aestivum L.), ont fait l'objet d'un expérience en serre durant 3 mois afin d'évaluer l'effet de 5 traitements. Du biochar de bois dur chargé (3 t/ha) a été co-appliqué avec du fertilisant à trois taux d'applications différents : 100% (BF100), 66% (BF66) et 33% (BF33) du taux d'application recommandé. Du biochar chargé (3 t/ha) (BF0) et 100% de l'apport recommandé en fertilisant (F100) ont également été appliqués seuls et inclus parmi les traitements testés. Les résultats ont montré que le traitement BF0 a réduit de manière significative les concentrations de NH4 dans le sol, la biomasse Ntot et la minéralomasse de Ca et de S. Cependant, réduire la quantité de fertilisant à 33% (BF33) n'a pas affecté la biodisponibilité des macro et micro-nutriments dans le sol, la concentration de biomasse ni la minéralomasse de manière significative par rapport au traitement conventionnel (F100). Aucun des traitements n'a eu d'effet significatif sur les rendements des cultures. Cela s'explique hypothétiquement par la faible teneur en minéraux alcalins et le taux de micro-application du biochar utilisé. Étant donné que les contraintes spatio-temporelles de l'expériences ont pu biaiser les effets potentiels du biochar, il est nécessaire de mener d'autres essais de terrains à long terme afin d'évaluer le véritable potentiel de cette nouvelle pratique de gestion, éventuellement en testant des taux d'application de biochar chargé plus élevés, mais toujours réalistes.

With a world population recently reaching 8 billion people but a limited surface of arable land, the pressure on cropping systems has never been higher. To continue ensuring global food security, conventional agriculture tends to intensify the input of chemical fertilizers. However, this approach also increases the negative impact these soil amendments have on the environment. Therefore, there is an urgent need to develop new best management practices that fulfill crop's nutritive requirements while reducing the negative impact of the agricultural sector. Given previous findings on biochar-based amendments and co-application, the present study assessed whether co-applying liquid mineral fertilizer along with micro-application rates of charged biochar, would enable a reduction in a crop's normally required fertilizer input without affecting its nutrient status and yield. A 3-month greenhouse trial was set up with 25 acidic coarse-textured soil columns in which spring wheat (Triticum aestivum L.) was sown to evaluate the effect of 5 treatments. Charged hardwood biochar was co-applied along with three different rates of fertilizer : 100% (BF100), 66% (BF66), and 33% (BF33) of the recommended application rate. Charged biochar (3 t/ha) (BF0) and 100% of the recommended fertilizer input (F100) were also applied alone and included as treatments. Results showed that treatment BF0 significantly reduced soil NH4, biomass Ntot, and Ca and S mineralomass. However, reducing the amount of fertilizer to 33% (BF33) did not significantly affect any of the analyzed macro and micro-nutrients’ soil bioavailability, biomass concentration, or mineralomass compared to the conventional treatment (F100). None of the treatments had a significant effect on crop grain yields. This is hypothetically due to the low alkaline minerals content and micro-application rate of the used biochar. Given that the spatio-temporal experimental limitations may have biased the potential effects of biochar, further long-term and field investigations are needed to evaluate the true potential of this new best management practice, possibly while testing higher, yet still realistic, charged biochar application rates.