Biochar effects on soil physicochemical properties and on maize yields (Zea mays L.) in tropical soils of Burkina Faso

Abstract

Biochar is a recalcitrant carbon rich product obtained through the pyrolysis of biomass and used in soils as an amendment. It is commonly known that tropical soils are highly weathered soils and thus where biochar influence on the fertility of agricultural systems can be the most substantial. Herein we aim at filling the missing data for the application of biochar in in situ experiments. To do so we study the effects of biochar, produced from cotton branch residues, on maize biomass production (Zea mays L.) in a field trial in Koumbia, province of Tuy, Burkina Faso. The effect of biochar application rate (0 t.ha-1, 10 t.ha-1, 30 t.ha-1) and its combination with conventional fertilizer quantities (0 kg.ha-1, 100 kg.ha-1, 150 kg.ha-1) have been investigated. Soil physico-chemical characteristics and plant tissue nutrient concentrations were analyzed. The content of bioavailable phosphorus (P) and potassium (K), pH values and organic carbon concentration increased with biochar application in soil. In parallel, we observed a significant growth of P content in plant tissue. Our results show an increase in total aboveground biomass but no significant variation of yield in response to biochar. We conclude that higher concentrations of bioavailable nutrients could lead to a reduced fertilizer use and reduced production costs for farmers.

Le biochar est un produit riche en carbone obtenu lors de la pyrolyse de biomasse végétale et utilisé dans les sols comme amendement. Les sols tropicaux étant connus pour être hautement altérés, l’utilisation de biochar y a le plus haut potentiel d’amélioration de leur fertilité. Dans cette étude nous visons à combler le manque de données sur l'application du biochar in situ. Pour ce faire, nous mettons en œuvre des essais sur un champ de maïs (Zea mays L.) à Koumbia dans la province de Tuy, Burkina Faso et étudions les effets du biochar fait à partir de résidus de coton. La quantité de biochar appliquée (0 t.ha-1, 10 t.ha-1, 30 t.ha-1) et sa combinaison avec différentes quantités conventionnelles de fertilisants (0 kg.ha-1, 100 kg.ha-1, 150 kg.ha-1) ont été étudiées. On observe que, suite à l’application de biochar, la quantité de phosphore (P) et de potassium (K) biodisponibles, les valeurs de pH et la concentration en carbone organique du sol augmentent. En parallèle, on remarque un accroissement significatif de la concentration en P dans les tissus végétaux. Les résultats montrent également une augmentation en biomasse aérienne, mais aucune variation significative en termes de rendement en grains. On peut donc en conclure que le biochar pourrait permettre une diminution des besoins en fertilisants ce qui impliquerait alors des moindres coûts pour l'agriculteur.