Impact of organic amendments on soil carbon sequestration, water use efficiency and yield of irrigated wheat

Abstract

Description of the subject. Soil organic carbon (SOC) plays critical role in terrestrial carbon (C) cycling and is central to preserving soil quality, food security and environmental protection in agroecosystem. The prevailing soil and climatic conditions of cultivated and irrigated soils in warm semi-arid areas favor the rapid decomposition, mineralization and loss of SOC to the atmosphere which contribute to global warming. One potential strategy to address this C loss is the addition of organic amendments. Objectives. To investigate the effect of four contrasting organic wastes with and without NPK mineral fertilizer on SOC retention, water use efficiency (WUE) and wheat yield in irrigated wheat-maize cropping system. Method. A 2-year field experiment was conducted using four organic wastes included municipal solid waste (MSW), farm yard manure (FYM), sugar industry waste (filter cake) and maize cropping residues. All wastes were applied at 3 t C·ha-1 alone and with a full or half dose of NPK mineral fertilizer. Results. On average, among organic wastes as sole treatment, highest SOC content in the 0-15 cm layer was recorded in filter cake (6.5 t·ha-1) and MSW (5.9 t·ha-1). Addition of NPK fertilizer along with organic wastes, improved the SOC contents with the highest SOC (7.7 t·ha-1) by filter cake + full NPK treatment followed by the MSW + NPK (6.9 t·ha-1). On average, maximum wheat grain WUE (18 kg·ha-1·mm-1) and grain yield (4.8 t·ha-1) were obtained by MSW + full NPK treatment followed by filter cake + NPK. Conclusions. These results indicate that the targeted addition of organic wastes (filter cake or MSW) have the best potential for improving SOC retention, WUE and wheat yield in irrigated maize-wheat cropping system.Impact des amendements organiques sur la séquestration du carbone du sol, l’efficacité d’utilisation de l’eau et le rendement du blé irrigué Description du sujet. Le carbone organique du sol (COS) joue un rôle critique dans le cycle du carbone et intervient de manière capitale dans la préservation des sols, la sécurité alimentaire et la protection environnementale des agro-écosystèmes. La nature du sol et les conditions climatiques des sols cultivés et irrigués dans des régions chaudes semi-arides favorisent la décomposition rapide, la minéralisation et le transfert du COS vers l’atmosphère. Cela contribue au réchauffement climatique. Une stratégie permettant d’éviter cette perte est l’ajout d’amendements organiques au sol. Objectifs. Investiguer l’effet de quatre sources de déchets organiques épandus (avec ou sans adjonction de fertilisants minéraux de type NPK) sur la rétention du COS, l’efficience de l’eau (EUE), les rendements en blé dans un système de culture mixte froment-maïs irrigué. Méthode. Une experimentation de deux années utilisant quatre types de déchets organiques (déchets municipaux solides [MSW], fumier [FYM], résidu solide de filtration d’industrie sucrière et résidus de culture de maïs) a été conduite. Tous les amendements organiques ont été appliqués à raison de 3 t C·ha-1, soit seuls soit avec une dose ou une demi-dose de fertilisant minéral de type NPK. Résultats. En moyenne, parmi les divers traitements à l’aide de déchets organiques, le plus important COS dans les 15 premiers cm de sol a été constaté pour les ajouts de résidu solide de filtration d’industrie sucrière (6,5 t·ha-1) et MSW (5,9 t·ha-1). L’addition de fertilisant NPK en plus des amendements organiques améliore le COS. Des valeurs de 7,7 t SOC·ha-1 et de 6,9 t SOC·ha-1 ont été observées pour l’ajout de résidu solide de filtration d’industrie sucrière et pour MSW + NPK, respectivement. En moyenne, les EUE (18 kg·ha-1·mm-1) et les rendements en grain maxima (4,8 t·ha-1) ont été observés pour le traitement MSW + NPK (dose unitaire) suivis par le traitement de résidu solide de filtration d’industrie sucrière + NPK. Conclusions. Les résultats indiquent que l’addition de résidu solide de filtration d’industrie sucrière et MSW conduisent à une rétention améliorée du COS, du EUE et du rendement en grains dans un système cultural mixte irrigué de type maïs-froment.