Evaluation of the DSSAT-CSM for simulating yield and soil organic C and N of a long-term maize and wheat rotation experiment in the Loess Plateau of Northwestern China

La présente étude visait à évaluer le potentiel du modèle DSSAT-CSM (Decision Support System for Agrotechnology Transfer – Cropping System Model) combiné au module de sol CENTURY pour la simulation des tendances à long terme du rendement grainier, du carbone organique du sol (COS) et de l’azote organique du sol (AOS) à partir de données couvrant une période de 14 ans, issues d’une étude réalisée sur un système de culture de maïs de printemps (Zea mays L.) et de blé d’hiver (Triticum aestivum L.) dans le plateau de Lœss, dans le nord-ouest de la Chine. Les quatre traitements suivants ont été effectués : aucune fertilisation (N0), 90  kg N  ha-1 sous forme d’urée (N90), 30 kg  N  ha-1 sous forme de paille plus 90  kg  N  ha-1 sous forme d’urée (SN90), et 40  kg  N  ha-1 sous forme de fumier de bovin plus 90  kg  N  ha-1 sous forme d’urée (MN90). Le modèle DSSAT-CSM a présenté une concordance allant de bonne à excellente pour ce qui est de la simulation du rendement du maïs, avec une erreur quadratique moyenne normalisée  ≤  19 %, un indice de concordance >  0,91 et un taux d’efficacité de la modélisation ≥  0,56, et une concordance allant de modérée à bonne pour ce qui est de la simulation du rendement du blé, avec une erreur quadratique moyenne normalisée  ≤   22  %, un indice de concordance  >  0,89 et un taux d’efficacité de la modélisation >  0,46 pour les traitements N90, SN90 et MN90. Le modèle a très bien simulé le COS dans la couche de sol de 0 à 20  cm pour les traitements SN90 et MN90, avec une erreur quadratique moyenne normalisée <  13 % et un indice de concordance  >  0,63, et a modérément bien simulé le COS pour les traitements N90 et N0. La teneur en AOS de la couche arable simulée par le modèle correspondait de près aux données mesurées pour les traitements N90, SN90 et MN90, avec une erreur quadratique moyenne normalisée  <  7 %, un indice de concordance  > 0,77 et un taux d’efficacité de la modélisation >  0,15, alors que la simulation effectuée pour le traitement N0 n’a pas donné de bons résultats. Les rendements du maïs et du blé se sont avérés plus sensibles aux taux de fertilisation azotée en conditions humides qu’en conditions de sécheresse. Le taux de fertilisation azotée a eu une incidence sur la sensibilité des rendements grainiers du maïs et du blé aux précipitations durant la saison de culture. Comme prévu, les valeurs simulées pour la teneur en N nitrique (NO3-N) dans le profil pédologique et le lessivage de NO3-N à plus de 150  cm ont augmenté avec le taux de fertilisation azotée. Les périodes de lessivage de grandes quantités de NO3-N étaient associées aux épisodes d’écoulement, surtout lors des périodes de jachère subséquentes. Selon les résultats obtenus, le modèle DSSAT-CSM présente un grand potentiel pour l’évaluation des effets de diverses pratiques agricoles sur la croissance des plantes cultivées et la dynamique du C et du N du sol dans la région semi-aride à semi-humide du plateau du Loess, et pourrait faciliter la sélection de techniques agronomiques optimales.