Rédigé par le Dr Gladis Zinati 1, *
1 Directeur de l'essai des systèmes végétaux, Rodale Institute, 611 Siegfriedale Road, Kutztown, Pennsylvanie 19530
*Auteur correspondant, Courriel : gladis.zinati@rodaleinstitute.org
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Aperçu
Les décisions de gestion des sols et des cultures, y compris la rotation des cultures, la gestion des résidus et l'intensité et la fréquence du travail du sol, affectent la santé du sol et la dynamique des éléments nutritifs du sol. Le travail du sol peut dégrader la santé du sol en réduisant mécaniquement les agrégats du sol et l'oxydation de la matière organique du sol lors de la décomposition par les microbes du sol. Le travail du sol augmente également le mélange des résidus de culture de couverture avec le sol, améliorant ainsi la décomposition des résidus de culture et de la matière organique du sol et, par conséquent, la santé du sol au fil du temps.
Récemment, l'intérêt s'est accru pour l'identification d'indicateurs appropriés pour décrire les changements de la santé des sols. Les recherches actuelles suggèrent que le carbone organique du sol (COS), l'azote total (TN) et la fraction labile ou active de la MOS, connue sous le nom de POX-C, ont également été utilisés comme indicateur sensible des effets de la gestion sur la santé des sols là où des cultures agronomiques sont cultivées. . Cependant, l'identification d'indicateurs de santé des sols là où les cultures maraîchères annuelles sont cultivées n'a pas été étudiée. Il sera intéressant d'étudier comment les systèmes de culture et les pratiques de gestion peuvent avoir un impact sur la santé des sols, en augmentant ou en diminuant la teneur en carbone du sol et l'impact de cette dernière sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol, et la productivité des cultures au fil du temps.
Dans cet esprit, L'essai des systèmes végétaux (VST) a été créé à Rodale Institute plus de 2.6 acres en 2016, avec l'espoir qu'il s'agirait d'un essai à long terme comparant côte à côte l'impact des systèmes de culture et des pratiques de gestion sur la santé des sols et des cultures. Le site a été géré en bio pendant plus de 20 ans avant la création du VST. Le système biologique (ORG) comprend des cultures de couverture (vesce velue avec seigle céréalier), des amendements organiques et la gestion biologique des ravageurs lorsque cela est nécessaire. Le système conventionnel (CNV), quant à lui, inclut le seigle céréalier comme culture de couverture et utilise des herbicides conventionnels (par exemple le glyphosate) pour brûler la culture de couverture et les mauvaises herbes, ainsi que des engrais et pesticides synthétiques. Dans les deux systèmes, le travail du sol avec du plastique noir (BP) et le travail du sol réduit (RT) sont utilisés comme pratiques de gestion pour la culture des légumes. Cinq légumes principaux sont cultivés dans l'essai chaque année, représentant le tubercule, le fruit et la feuille. Ceux-ci comprennent la pomme de terre, les haricots mange-tout, la courge d'hiver, le maïs sucré et la laitue. Ces cultures sont cultivées en rotation dans les deux systèmes de culture.
L'un des objectifs de cet essai est de surveiller et d'évaluer les changements dans les indicateurs de santé des sols sur une longue période de temps, dus aux systèmes de culture et aux pratiques de gestion, afin de fournir aux maraîchers des informations scientifiques leur permettant de prendre des décisions éclairées pour améliorer la santé des sols et améliorer la productivité des cultures sur leurs exploitations. Un deuxième objectif est de lier la santé des sols à la santé des cultures et par conséquent à la santé humaine.
Pour répondre au premier objectif, chaque automne, les parcelles BP sont gérées en labourant le sol avec une charrue à versoir et en semant des cultures de couverture, telles que la vesce velue et le seigle céréalier dans le système ORG et le seigle céréalier dans le CNV. Par la suite, chaque printemps, le sol est à nouveau labouré avec une charrue à versoir et la biomasse de la culture de couverture est incorporée au sol avant la pose de paillis plastique. En comparaison, dans les parcelles RT, une charrue burin (un outil moins agressif) est utilisée pour préparer le sol pour l'ensemencement de la culture de couverture à l'automne et le sertissage au rouleau de la biomasse de la culture de couverture avec une sertisseuse à rouleaux au printemps avant le repiquage du légume dans système ORG. Dans le système conventionnel, les plantules sont repiquées directement après que la biomasse de la culture de couverture a été brûlée avec un herbicide comme le glyphosate, et sans sertissage au rouleau.
Une étude pluriannuelle est en cours pour étudier l'impact des systèmes de culture et des pratiques de gestion sur les indicateurs de santé des sols dans le VST. Cet article rend compte des variations de certains indicateurs de la santé des sols dans des parcelles où la courge d'hiver a été cultivée en 2020.
Contexte
À l'automne 2020, des carottes de sol profondes ont été prélevées à trois profondeurs de sol : 0-10 cm, 10-20 cm et 20-30 cm. Ceux-ci ont été recueillis pour évaluer les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol. Dans cet article, les résultats sur le pourcentage de carbone organique du sol (COS) et la concentration de carbone organique du sol labile (POX-C), dans des parcelles où les courges d'hiver ont été cultivées sous les systèmes ORG et CNV et gérées soit avec un travail du sol ou un travail réduit du sol, sont signalé.
Le COS est un indicateur majeur de la santé du sol et une composante importante d'un écosystème du sol. La présence de carbone organique dans le sol est un déterminant clé de la productivité du sol et un facteur d'influence clé sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques. Le carbone organique du sol présente l'équilibre à long terme entre les ajouts de carbone organique provenant de différentes sources et ses pertes par différentes voies. Les changements de COS à court et moyen terme en réponse aux pratiques de gestion sont difficiles à détecter, cependant, les constituants les plus labiles (actifs) des fractions de COS sont souvent des indicateurs précoces des impacts de la gestion sur la santé des sols. Les fractions labiles sont caractérisées par la matière organique disponible pour les microbes du sol et en transition entre les résidus végétaux frais et la matière organique stabilisée. Le POX-C est considéré comme un paramètre utile du carbone labile du sol et un indicateur sensible des systèmes de culture et des pratiques de gestion.
Carbone organique du sol
Le pourcentage de carbone organique du sol était légèrement supérieur dans le système ORG (en moyenne 2.28 %) par rapport à celui du CNV (en moyenne 1.98 %), cependant, ces niveaux n'étaient pas statistiquement différents. Le COS était plus élevé dans les parcelles RT à 0-10 et 10-20 cm de profondeur de sol que ceux de BP et était 70 % inférieur à 20-30, comme le montre Figure 1.
Carbone organique labile du sol (POX-C)
a- Variation avec système de culture
Les niveaux de POX-C dans la profondeur du sol de 0 à 30 cm n'étaient pas statistiquement différents entre les systèmes de culture biologiques et conventionnels, ainsi que dans les pratiques BP et RT. Cependant, lorsque les données de 0 à 20 cm de profondeur de sol ont été regroupées, les niveaux de POX-C étaient significativement plus élevés dans le système de culture ORG que ceux dans le CNV (la Figure 2).
b- Variation avec la profondeur du sol :
Bien que les niveaux de POX-C aient été plus élevés dans les parcelles RT (en moyenne 973 mg/kg) que dans les parcelles BP (en moyenne 893 mg/kg), ces valeurs n'étaient pas statistiquement différentes dans la profondeur du sol de 0 à 20 cm. Cependant, les niveaux de POX-C variaient avec la profondeur du sol et étaient les plus élevés dans 0-10 cm et les plus bas dans 20-30 cm (la Figure 3).
Résumé
En bref, les résultats présentés ici à partir de cet essai ont montré :
- Aucune différence significative dans les valeurs de COS n'a été détectée entre les systèmes de culture et les pratiques de gestion. Ces résultats étaient attendus, car le sol a été géré de manière biologique pendant très longtemps avant l'établissement du VST et il est tôt pour détecter de tels changements après quatre saisons de croissance à partir du moment de l'établissement. Le COS est considéré comme un indicateur de la santé des sols à long terme. Ainsi, nous prévoyons de détecter des changements dans les valeurs du COS après une décennie de gestion du sol de manière organique et conventionnelle avec un travail du sol ou un travail réduit du sol.
- La fraction de carbone organique du sol labile POXC était plus sensible que le COS et était influencée par le système de culture et la profondeur du sol plutôt que par les pratiques de gestion. Les valeurs plus élevées de la fraction organique du sol labile dans le système ORG par rapport au système CNV étaient attendues, car dans ce dernier système, le retour des résidus de culture est plus faible en raison de l'application d'herbicides et de l'utilisation d'engrais synthétiques.
- Les pratiques de gestion et les systèmes de culture peuvent influencer l'accumulation de COS et de POXC en réduisant les pertes de carbone ou en augmentant les apports de carbone dans le sol. Suivre les mêmes pratiques dans ces systèmes au cours des cinq prochaines années fournira des preuves supplémentaires sur l'impact des systèmes de culture et des pratiques de gestion sur les indicateurs de santé des sols et augmentera notre compréhension des options technologiques pour gérer la santé des sols dans l'écosystème agricole.
