DOI: 10.1051/agro:2001140

Agronomie 21 (2001) 509-516

Effects of crop rotation and nitrogen fertilization on soil nitrate and wheat yield under rainfed Mediterranean conditions

Rafael J. López-Bellido Garrido^a and Luis López-Bellido<sup>b

a</sup>  Departamento de Biología y Producción de los Vegetales, University of Extremadura, 06071 Badajoz, Spain
^b  Departamento de Ciencias y Recursos Agrícolas y Forestales, University of Córdoba, PO Box 3048, 14080 Córdoba, Spain

(Received 28 December 2000; revised 15 May 2001; accepted 13 July 2001)

Abstract
A field study was conducted from 1988 to 1998 to determine the effects of crop rotation and N fertilizer on wheat (Triticum aestivum L.) yield in a rainfed Vertisol Mediterranean region. Over the last 3 years of the study, the effect of crop rotation on residual soil NO^-₃-N before sowing and after wheat harvest was also examined. Crop rotations were wheat-sunflower, wheat-chickpea, wheat-faba bean, wheat-fallow and continuous wheat, with three different N fertilizer rates: 50, 100 and 150 kg Nha^-1. A split plot design with four replications was used. Differences in rainfall during the growing season had a marked effect on wheat yield. Excessive winter rainfall, of over 450 mm, prompted a decrease in yield. The wheat-faba bean rotation was the most effective of all rotations tested: wheat yields were more stable for all N fertilizer rates. The effect of chickpea rotation on wheat yield was clearly smaller than that of faba bean rotation, and generally similar to that of sunflower rotation. Wheat-sunflower and wheat-chickpea displayed the lowest NO^-₃-N levels. Monoculture prompted consistently lower yields than 2-y rotations, and also led to a dangerous accumulation of soil NO^-₃-N, owing to lower N use efficiency. Soil NO^-₃-N levels under wheat-faba bean and wheat-fallow rotations were similar, but in both cases lower than those recorded for wheat monoculture. N use efficiency (NUE) was greater in wheat-sunflower and wheat-faba bean rotations.

Résumé
Effets de la rotation des cultures et de la fertilisation azotée sur les nitrates du sol et sur le rendement du blé dans des conditions de terrain non irrigué de la région méditerranéenne. Une étude a été réalisée de 1988 à 1998 pour déterminer les effets de la rotation des cultures et le N fertilisant sur le rendement du blé (Triticum aestivum L.) dans un Vertisol de terrain non irrigué de la région méditerranéenne. Au cours des trois dernières années on a également étudié l'effet de la rotation des cultures sur le NO^-₃-N résiduel du sol avant la semence et après la récolte du blé. Les rotations de cultures ont été : blé/tournesol, blé/pois-chiches, blé/fèves, blé/jachère et la monoculture de blé, avec trois doses différentes de N fertilisant 50, 100 et 150 kg Nha^-1. On a utilisé une disposition sur des parcelles subdivisées à quatre répétitions. Des différences de pluie pendant la période de croissance ont eu un effet notable sur le rendement du blé. L'excès de pluie hivernale, plus de 450 mm, a entraîné une diminution du rendement. La rotation blé/fèves a été la plus effective de toutes celles que l'on a essayées. Les rendements de blé ont été les plus stables pour toutes les doses de N fertilisant. L'effet du pois-chiche sur le rendement du blé a été nettement inférieur à celui des fèves, révélant ainsi un effet généralement identique à celui exercé par le tournesol. Les rotations blé/tournesol et blé/pois-chiches ont révélé les niveaux les plus bas de NO^-₃-N. La monoculture a produit systématiquement moins de rendements que les rotations bi-annuelles, et a également produit de dangereuses accumulations de NO^-₃-N dans le sol, dues à l'efficacité moindre du N. Les niveaux de NO^-₃-N des rotations blé/fèves et blé/jachère sont très semblables mais inférieures à la monoculture de blé. L'efficacité de l'utilisation du N (NUE) a été supérieure aux rotations blé/tournesol et blé/fèves.

Key words: wheat / legume / crop rotation / soil nitrate / N fertilizer

Mots clés : blé / légumineuses / rotation des cultures / sol nitrate / engrais azoté

Correspondence and reprints: Luis López-Bellido
    e-mail: cr1lobel@uco.es

Communicated by Jean-Jacques Drevon (Montpellier, France)

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