Comparative study of biochar amendment effects on nutrient cycling in contrasting pedological context of Koumbia, Burkina Faso

Abstract

L’intérêt pour le biochar dans la communauté scientifique est croissant, à la fois pour son potentiel d’atténuation du changement climatique et pour ses propriétés agronomiques. Cependant, peu d’études se sont concentrées sur ses impacts sur les cycles des nutriments en fonction de la pédodiversité. Dans cette études, trois types de sols contrastés (FLIPP : Plinthosol épipétrique, FLC : Lixisol ferrique, HPGS : Gleysol eutrique) de la région de Koumbia au Burkina Faso ont été utilisés afin de mener une expérience en pot visant à déterminer les effets d’un amendement en biochar activé à l’urine (2,5 t ha-1) sur les cycles des nutriments N, P et K et leurs impacts sur la production de biomasse d’une culture de maïs (Zea mays L.). Trois différentes modalités d’amendement en biochar (biochar de tiges de coton : C, de balles de riz : R, et témoin : T) et deux taux de fertilisation en NPK (100 et 150 kg ha-1) ont été considérées. Les quantités de nutriments apportées par le biochar, contenues dans le sol, perdues par lixiviation et absorbées par les plantes ont été déterminées afin d’évaluer l’impact des différents traitements sur les cycles des éléments N, P et K au sein d’un agroécosystème tropical. Les résultats ont montré des réponses variables à l’amendement en biochar selon les types de sols. Le biochar a eu un impact plus faible sur les sols FLIPP, mais a tout de même augmenté la biomasse aérienne jusqu’à 43% avec le traitement R-150. Le traitement C-150 a amélioré la production de biomasse de 85% dans les sols FLC, et R-150 de 65% pour les sols HPGS, par rapport aux pots de référence amendés selon les pratiques agricoles conventionnelles (T-150). Ces résultats sont expliqués par un changement de dynamiques des nutriments engendré par l’amendement en biochar, ce qui montre qu’un apport raisonné en biochar peut avoir un impact important sur le rendement et sur l’efficacité de l’utilisation des nutriments.

Interest in biochar in the scientific community is rising, both for its potential to mitigate climate change and for its agronomic properties. However, few studies focused on its impacts on nutrient cycling as a function of pedodiversity. In this study, three contrasted soil types (FLIP: epipetric Plinthosol, FLC: ferric Lixisol, HPGS: eutric Gleysol) from the region of Koumbia in Burkina Faso were selected to conduct a pot experiment to determine the effects of a of urine-enhanced biochar amendment (2.5 t ha-1) on N, P and K nutrient dynamics and their impact on biomass production in a maize crop (Zea mays L.). Three different biochar amendment modalities (cotton stalks biochar: C, rice husks: R, and control: T) and two NPK fertilization rates (100 and 150 kg ha-1) were considered. The amounts of nutrients supplied by biochar, contained in soils, lost by leaching and uptaken by plants were assessed in order to determine the impacts of the different treatments on the N, P and K cycles in a tropical agroecosystem. Results showed variable responses to the biochar amendment depending on the soil type. Biochar had the smallest effect on FLIPP soils, but still increased above-ground biomass up to 43% with treatment R-150. Treatment C-150 improved biomass production by 85% in FLC soil, and R-150 by 63% in HPGS soils, all compared to the reference pots with conventional farming practices (T-150). These findings were explained by the changing nutrient dynamics caused by biochar amendment, which shows that a moderate supply of biochar can lead to a substantial impact on yield and to an improved nutrient use efficiency