La dégradation de la fertilité des sols est le facteur principal de la baisse des rendements des cultures. Cette étude a pour objectif de déterminer les effets du système de culture, de la fertilisation et de l’amendement calco-magnésien sur les propriétés chimiques du sol et sur les performances agronomiques du maïs, du sorgho et de l’arachide en zone soudanienne du Mali. Un dispositif factoriel en split-split plot à quatre répétions a été installé avec comme facteurs étudiés : i) le système de culture (monoculture et assolement-rotation) ; ii) le type de fertilisation (fertilisation minérale - F1, fertilisation organique - F2, fertilisation organo-minérale - F3) et iii) l'amendement calco-magnésien(sans dolomie - D0 et apport de dolomie - D1). Les résultats montrent que l’assolement-rotation a été plus performant que la monoculture sur le sorgho en rendement grain et rendement paille et sur l’arachide en rendement grain et fane. La fertilisation organo- minérale a donné les meilleurs résultats en rendement grain et paille du maïs et du sorgho. Le système de culture en assolement rotation et l’utilisation combinée des engrais organiques et minéraux pourrait être une alternative pour assurer une durabilité du système de production tout en améliorant le rendement et la qualité des produits récoltés.