Le Semis Direct sous Couvert Végétal : Une Pratique Innovante pour l’Agriculture Durable
Le semis direct sous couvert végétal (SDCV) est une méthode qui gagne en popularité parmi les agriculteurs souhaitant optimiser leurs rendements tout en préservant la santé de leurs sols. Cette technique, qui consiste à semer directement dans des couverts végétaux, permet d’améliorer la structure du sol, de réduire l’érosion et d’augmenter la biodiversité. Dans cet article, nous allons explorer les différentes facettes du SDCV, ses avantages, ses défis et comment les agriculteurs peuvent l’implémenter efficacement dans leur pratique.
Qu’est-ce que le Semis Direct sous Couvert Végétal ?
Le SDCV est une technique qui permet de semer des cultures directement dans un couvert végétal existant, sans labourer le sol. Cette méthode présente plusieurs avantages, notamment la réduction du travail du sol, l’amélioration de la rétention d’eau et la promotion de la biodiversité. Le SDCV s’inscrit dans une approche d’agriculture de conservation qui vise à protéger les sols tout en augmentant la productivité agricole.
Les Principes de Base du SDCV
Le SDCV repose sur trois principes fondamentaux :
Protection du sol : En maintenant un couvert végétal, le sol est protégé des intempéries, ce qui réduit l’érosion et améliore sa structure.
Amélioration de la biodiversité : Les couverts végétaux favorisent la biodiversité en créant un habitat pour de nombreuses espèces, notamment les insectes pollinisateurs.
Optimisation des ressources : Le SDCV permet de mieux utiliser l’eau et les nutriments disponibles dans le sol, ce qui peut conduire à des rendements plus élevés.
Les Avantages du Semis Direct sous Couvert Végétal
Le SDCV offre de nombreux avantages aux agriculteurs. Voici quelques-uns des plus significatifs :
1. Réduction de l’Érosion
Les couverts végétaux protègent le sol des pluies torrentielles et des vents, ce qui réduit considérablement l’érosion. En maintenant une couverture végétale, les agriculteurs peuvent préserver la couche arable de leurs champs.
2. Amélioration de la Structure du Sol
Avec le SDCV, la structure du sol s’améliore grâce à l’apport de matière organique provenant des couvertures végétales. Cela favorise la formation d’agrégats, ce qui améliore la porosité et la capacité de rétention d’eau du sol.
3. Augmentation de la Biodiversité
Le SDCV favorise la biodiversité en créant un habitat pour de nombreux organismes. Cela peut également contribuer à la lutte contre les ravageurs et les maladies, réduisant ainsi le besoin d’intrants chimiques.
4. Économie de Temps et de Coûts
En réduisant le travail du sol, les agriculteurs peuvent économiser du temps et des coûts liés à l’utilisation de machines agricoles. De plus, le SDCV peut réduire les coûts d’irrigation grâce à une meilleure rétention d’eau.
5. Amélioration de la Fertilité du Sol
Les couverts végétaux, en particulier les légumineuses, peuvent fixer l’azote atmosphérique, ce qui améliore la fertilité du sol. Cela peut réduire la dépendance aux engrais chimiques.
Défis du Semis Direct sous Couvert Végétal
Malgré ses nombreux avantages, le SDCV présente également des défis que les agriculteurs doivent prendre en compte :
1. Gestion des Ravageurs
La présence de couverts végétaux peut également attirer certains ravageurs. Les agriculteurs doivent donc être vigilants et gérer ces populations de manière appropriée.
2. Choix des Couverts Végétaux
Le choix des couverts végétaux est crucial pour le succès du SDCV. Les agriculteurs doivent sélectionner des espèces qui s’adaptent bien aux conditions locales et qui ne concurrencent pas les cultures principales.
3. Météo et Conditions Climatiques
Le SDCV est sensible aux conditions climatiques. Les agriculteurs doivent être attentifs aux prévisions météorologiques pour optimiser le moment du semis.
Comment Mettre en Œuvre le Semis Direct sous Couvert Végétal
Pour réussir l’implémentation du SDCV, voici quelques étapes clés à suivre :
1. Évaluation du Sol
Avant de commencer, il est essentiel d’évaluer la santé et la structure du sol. Cela permettra de déterminer les besoins spécifiques et les types de couvert végétal les plus appropriés.
2. Choix des Couverts Végétaux
Le choix des couverts doit être basé sur les cultures principales, les conditions climatiques et les besoins en nutriments. Les légumineuses, par exemple, peuvent être un excellent choix pour enrichir le sol en azote.
3. Semis Précis
Utilisez des équipements adaptés pour le semis direct. Cela inclut des semoirs spécifiques qui peuvent semer à travers les couverts végétaux sans perturber le sol.
4. Suivi et Gestion
Après le semis, un suivi régulier est crucial. Cela inclut la surveillance des cultures, la gestion des ravageurs et l’ajustement des pratiques culturales selon les besoins.
Conclusion
Le semis direct sous couvert végétal est une technique prometteuse qui peut transformer l’agriculture moderne en alliant productivité et durabilité. En adoptant cette méthode, les agriculteurs peuvent non seulement améliorer la santé de leurs sols, mais aussi contribuer à la préservation de l’environnement. Cependant, comme toute pratique agricole, elle nécessite une bonne planification et une gestion attentive pour en maximiser les bénéfices.
Pas d’arbre = pas d ‘eau ! On plante des arbres (des feuillus 🌳 ) justement parce qu’ils transpirent énormément l’été donc provoquent des pluies ! « l’eau appelle l’eau et le sec appelle le sec » ! ce n’est pas l’agriculture qui a besoin d’eau mais le climat, l’environnement, les sols et la biodiversité qui ont besoin d’une végétation verte, vivante et massive l’été (comme les forets, en ville et en campagne) ! On ne nourrit pas la planète avec de la poussière et c’est la sécheresse qui fait avancer les déserts ! on peut nourrir la planète avec des sols vivants et donc l’agriculture de conservation des sols, mais on ne pourra JAMAIS sauver les campagnes sans mettre AUX NORMES les villes !!! en France les recyclages de l’eau et de la matière organique sont inexistants !! Les stations d’épuration sont des armes de désertification massive ! non seulement l’eau est jetée en rivières pollue TOUTES les rivières mais TOUTE la fertilité des sols ( la matière organique) disparait dans des incinérateurs ou des décharges ! 80% des assainissements collectifs français ne sont pas aux normes et polluent massivement TOUTES les rivières jusqu’à la mer en passant par les bassins ostréicoles ! On peut agir très vite puisque toutes les lois existent déjà, il suffit juste de les faire appliquer aux collectivités : tous les rejets (pluies et eaux usées) doivent être traités et infiltrés pour ne pas perturber le cycle de rechargement des nappes phréatiques, et quand les infiltrations ne sont pas possibles l’eau doit être recyclée pour des usages non domestiques comme l’arrosage. Les rivières sont le drainage naturel des sols et elles sont caractérisées uniquement par leurs sources, tous les apports supplémentaires (ruissellements, fossés et rejets de station d’épuration) amplifient le drainage naturel donc assèchent les nappes phréatiques et polluent.
Le Semis Nature, c’est un semis à la « volée » sans AUCUN travail du sol.
Il est aussi appelé « Semis Aérien » en Amérique du sud
Semis Nature de sarrasin en relais dans une orge d’hiver (2016)
Le Semis Nature est une technique agricole consistant à déposer simplement des graines à la surface du sol (comme peut le faire la Nature) , souvent dans une culture ou un couvert déjà en place et surtout dans une zone de mulch, capable de conserver un minimum d’humidité et de réserves fertilisantes (jamais sur un sol nu ) , sans aucun travail de sol, et en imitant donc la Nature qui pratique cette technique depuis déjà quelques temps….!!
Cette approche, bien qu’opportuniste, est simple, économique et rapide, mais nécessite des conditions précises pour réussir, telles qu’un sol vivant et équilibré chimiquement et biologiquement, la disponibilité favorable en humidité ou en eau (pluie ou irrigation), la lumière est elle aussi indispensable avec un minimum de chaleur. En résumé, toute les conditions qui favorisent la germination des graines et le développement à la suite des plantes ciblées ….
Noël Deneuville , agriculteur et pionnier de cette méthode en France, , s’est inspiré de techniques argentines avec l’aide technique de Lucien Séguy. Chez les Sud-Américains, les graines sont déposées par avion ou épandeur terrestre souvent pour implanter facilement une deuxième culture fourragère destinée aux pâturages de bovins après la récolte des maïs grain ou soja. Le principal avantage du semis-nature est de permettre l’implantation de cultures ou de couverts avant la récolte, gagnant ainsi du temps et optimisant les ressources.
4 Conditions Clés :
Un sol vivant : Un sol biologiquement actif est essentiel pour que les graines puissent germer. La pratique préalable du SCV permet de retrouver un avantage certain au niveau activité biologique du sol ….Un sol nu ou avec peu d’activité biologique et donc avec un travail mécanique de sol, compromet le succès du Semis Nature.
De l’eau : L’eau est un facteur limitant, notamment en été. Cette technique est plus adaptée aux périodes pluvieuses, comme l’automne.
La lumière : Semer lorsque la culture en place commence à jaunir permet à la lumière d’atteindre le sol, un facteur crucial pour la germination. Il est important de prendre en compte la durée des journées qui augmente au printemps , mais qui diminue en automne et propose donc plus ou moins de lumière…
De la chaleur : La germination correcte des graines demandent des températures adaptées …Les saisons sèches d’été ou froides d’hiver ne sont pas forcément adaptées dans toute les régions au SN
Espèces adaptées :
En fin de printemps , il est préférable de semer des petites graines (ex. sarrasin) pour des semis avant l’été. la taille des graines facilitent leurs chutes vers le sol afin quelles puissent conserver leur humidité nécessaire à leur germination
Au début de l’automne les grosses graines (ex. céréales) sont plus facilement envisageable , on s’oriente vers de l’eau de plus en plus disponible normalement .
Certaines formes physiques de graines sont plus adaptées à une germination efficace en conditions limites d’humidité …
Un choix judicieux des graines permet d’envisager une double récolte dans la même année culturale ou alors une réussite intéressante en production de plantes de couverture .
Le Semis-Nature, bien que nécessitant des conditions opportunes, permet de préserver le sol et l’écosystème, tout en favorisant les coûts et favorisant la biodiversité.
Le Semis « Nature » consiste à déposer des graines en surface dans un couvert ou dans une culture en place. C’est un type particulier de semis à la volée sans travail du sol. L’approche paraît simple, économique et rapide mais elle reste opportuniste et nécessite des conditions particulières pour assurer un bon développement de la plante.Noël Deneuville est agriculteur dans la Nièvre (58) et membre AgroLeague, proche de la ville de Nevers. ACiste convaincu, il pratique le semis direct sous couvert vivant sur sa ferme depuis 25 ans. Noël a découvert cette approche avec Lucien Seguy lors de leurs voyages en Amérique du Sud. Les argentins appellent ce mode d’implantation le « semis aérien », et ont pour habitude de déposer les graines fourragères en avion ou épandeurs à engrais pneumatiques, dans les maïs ou les sojas en phase de maturation pour implanter des cultures fourragères utilisées pour nourrir le bétail. La graine arrive au sol par les airs, comme bien souvent dans la nature. Quels critères sont à prendre en compte pour appréhender le semis nature ? Quelles espèces sont les plus adaptées et comment les implanter ? Dans L’Agronomie & Nous, Noël nous parle de son retour d’expérience sur cette technique de semis.
Le semis « nature » consiste à déposer des graines en surface dans un couvert ou dans une culture en place. C’est un type particulier de semis à la volée sans travail du sol. L’approche paraît simple, économique et rapide mais elle reste opportuniste et nécessite des conditions particulières pour assurer un bon développement de la plante.
Noël Deneuville est agriculteur dans la Nièvre (58) et membre AgroLeague, proche de la ville de Nevers. ACiste convaincu, il pratique le semis direct sous couvert vivant sur sa ferme depuis 20 ans. Noël a découvert cette approche avec Lucien Seguy lors de leurs voyages en Amérique du Sud. Les argentins appellent ce mode d’implantation le « semis aérien », et ont pour habitude de déposer les graines fourragères en avion ou à l’aide d’épandeurs à engrais pneumatiques, dans les maïs ou les sojas en phase de maturation pour implanter des cultures fourragères utilisées pour nourrir le bétail. La graine arrive donc au sol par les airs, comme bien souvent dans la nature.
Quels critères sont à prendre en compte pour appréhender le semis nature ? Quelles espèces sont les plus adaptées et comment les implanter ? Dans L’Agronomie & Nous, Noël nous parle de son retour d’expérience sur cette technique de semis.
L’intérêt du semis nature
La technique imite la nature : quand les plantes développent leurs graines, elles tombent au sol et germent. L’avantage principal est de pouvoir implanter une culture ou un couvert en avance par rapport à un semis post moisson :
Implantation d’un couvert multi-espèces dans une céréales 1 mois avant la récolte.
Implantation d’un couvert avant la récolte d’un maïs pour garantir son implantation dans de bonnes conditions.
“Semer dans une culture en place permet un gain de temps comparé à si on devait attendre la récolte pour semer. L’objectif est de réduire au maximum les coûts d’implantation et d’optimiser le développement des couverts, voire d’aller vers une double récolte annuelle”.
3 conditions pour réussir un semis nature :
Un sol vivant
Le premier critère pour pouvoir implémenter cette technique dans de bonnes conditions est d’avoir un sol qui va être capable d’accueillir cette pratique. Le semis nature ne se réussit que sur un sol vivant. Si le sol est croûté, sans présence de résidus ou sans activité biologique qui va incorporer la graine au sol, il n’y a aucune chance que les graines déposées à la surface lèvent.
“Ce qui fait fonctionner le semis direct, c’est la couverture du sol. Je rajouterais même un 4ème principe qui est de ramener un maximum de matière organique au sol. Nourrir et protéger le sol“.
De l’eau
Le deuxième facteur limitant est l’eau, une problématique récurrente en France et surtout ces dernières années.
“À l’automne, on se dirige vers des périodes pluvieuses donc on a rarement loupé un semis nature dans des cultures de printemps. À l’approche de l’été, c’est plus délicat. Si on a de l’irrigation, c’est plus simple“.
Semer au moment où la culture laisse passer la lumière
« Par exemple, pour semer dans une céréale, il faut attendre que les premières feuilles commencent à jaunir (environ un mois avant la récolte). On sème dès qu’on sent que la lumière arrive au sol. Si on attend trop, le sol peut se dessécher. »
Il faut bien préciser que le semis nature est un semis opportuniste : on le fait quand les conditions sont réunies. Il ne faut pas être dogmatique.
Quelles espèces sont adaptées au semis nature ?
La première contrainte est matérielle.
“L’équipement est important. La plupart des exploitations agricoles sont équipées d’un épandeur à engrais centrifuge. Cet outil fonctionne bien pour les graines lourdes (blé, soja) mais n’est pas performant pour les petites graines (colza, millet, tournesol). Nous avons essayé de travailler sur l’enrobage de semence afin d’alourdir les graines. La technique consiste à créer des boulettes de graines avec de la mélasse et de l’argile à l’aide d’une bétonnière, puis de sécher le tout afin d’en faciliter la distribution. Les petites graines se collent aux plus grosses et à l’argile, améliorant la rétention en eau dans l’environnement proche de la graine. Cela fonctionne bien sur des petites surfaces, mais le processus est trop chronophage pour l’implémenter à plus grande échelle. Je me suis donc équipé d’un épandeur pneumatique pour pallier ce problème. »
“Pour semer le couvert dans le maïs, je suis équipé d’un « enjambeur ». Je sème mes mélanges lorsque le maïs commence à jaunir. S’il fait sec, les graines restent au sol et vont germer dès que la pluie arrive. Dans ce cas, mieux vaut éviter de broyer les cannes sous le cueilleur. Laisser les cannes droites permet de faciliter leur germination. »
La deuxième contrainte est la disponibilité en eau, et également liée au calibre des graines.
“Pour les semis avant l’été on favorise des petites graines qui germent mieux sur un sol non travaillé. Les graines angulaires comme le sarrasin ont tendance à mieux rentrer dans les interstices du sol et à bien lever. On évite les graminées et les grosses graines.À l’automne, on va vers des périodes de pluies. On peut se permettre de semer de plus grosses graines : céréales avec un peu de légumineuses. Quand la culture de printemps est récoltée, le couvert est en place“.
Comment as-tu adapté ton itinéraire cultural ?
“J’ai revendu ma charrue pour investir dans un trieur et un séchoir afin d’assurer une bonne conservation des graines. Je consacre 5 à 10% de ma surface à la production de graines. Les semences sont le premier poste de dépense donc il est important de les produire soi-même ou de les échanger avec d’autres agriculteurs ».
“En semis nature, on ne travaille pas le sol et on le garde toujours couvert, cela a tendance à réduire la levée de dormance des adventices. Si on ne sème rien à ce moment-là, les adventices lèvent, et ce, malgré les herbicides. J’ai donc une couverture végétale permanente du sol. Le premier levier, c’est la mise en place de couverts végétaux performants (au moins 2 t/ha de biomasse)“.
“Je ne mets plus d’insecticides ni d’anti-limaces. Je rajoute du colza dans les semis de céréales; du soja, colza, lin dans les semis de maïs afin. Ces plantes vont apporter de la nourriture aux ravageurs, puis disparaître après passage d’herbicide. Les limaces sont là, mais les prédateurs aussi, un équilibre écosystémique se crée. »
“Lorsque l’on est en semis direct sous couverts végétaux, on a moins de lessivage d’azote. Les couverts sont de vraies usines de recyclage qui limitent les pertes d’éléments nutritifs et les remettent à disposition pour la culture suivante“.
“En général, on peut observer une perte au moment de la germination. Il est donc important de majorer la dose de semis d’environ 30 à 50%, comparé à un semis classique pour compenser ces pertes“.
Conclusion
Le semis nature ne se réussit que sur un sol vivant, en présence d’eau et de lumière.
C’est une technique opportuniste mais réfléchie. Elle doit être intégrée dans l’itinéraire technique pour se laisser la possibilité de la mettre en place, notamment au niveau des temps de rémanence des matières actives dans le sol.
C’est de l’opportunisme gagnant pour le développement de couverts végétaux et/ou en vue d’une double récolte. Les résultats sont encourageants. L’idée est d’arriver à produire à moindre coût, tout en conservant son capital sol et en respectant son écosystème.
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Pendant des millénaires, de grands troupeaux d’herbivores au pâturage ont co-évolué avec les prairies. Avec la gestion holistique, nous pouvons adopter cette relation symbiotique et utiliser l’élevage comme un acteur clé dans la régénération de nos prairies mondiales.
Comment fonctionne la gestion holistique
Le pouvoir de régénérer les terres et les moyens de subsistance ne réside pas dans nos pratiques mais dans la façon dont nous gérons les dynamiques écologiques, financières et sociales. Plus qu’un simple système de pâturage, la gestion holistique est un cadre de prise de décision dans un monde vivant en constante évolution.
La conversion de la lumière du soleil à travers les plantes vertes en croissance (photosynthèse) en une forme d’énergie qui soutient toute vie.
Mouvement de l’eau de l’atmosphère vers le sol ou les océans, où elle nourrit la vie végétale et animale, pour finalement retourner dans l’atmosphère.
Le mouvement des nutriments minéraux du sol vers les plantes et les animaux et de retour vers le sol.
Populations végétales et animales en constante évolution au sein d’une communauté biologique en raison de l’interaction constante des espèces, de la composition changeante et de l’évolution du microenvironnement.
Laissez votre contexte holistique guider vos décisions.
En tant qu’êtres humains, nous sommes très doués pour réagir aux besoins et aux désirs immédiats, mais lorsqu’il s’agit de long terme, nous avons tendance à dévier de notre trajectoire. Votre contexte holistique est votre étoile polaire, vous permettant de rester aligné sur ce que vous recherchez vraiment dans la vie, tant pour votre qualité de vie que pour votre environnement.
Un équilibre air-eau sain dans le sol est essentiel à la croissance des cultures. Les pratiques agricoles de conservation améliorent les propriétés physiques du sol pour influencer la disponibilité de l’oxygène dans le sol. Nous avons évalué l’impact de 42 années de culture de couverture (CC) de vesce velue (HV) et de culture sans labour (NT) sur la dynamique de l’oxygène du sol au cours d’une saison de culture du coton connaissant de multiples épisodes de pluies intensives dans un sol limoneux. Les traitements HV et NT ont montré une disponibilité en oxygène du sol plus élevée pendant la saison de croissance ( p < 0,05) et ont connu trois à quatre fois moins d’heures de limitation en oxygène (c.-à-d. concentration en oxygène <10 %) par rapport à l’absence de culture de couverture (NC) et au travail du sol conventionnel ( CT). Après de fortes pluies, le traitement NT-HV a présenté la plus grande disponibilité d’oxygène dans le sol, suivi des traitements NT-NC, CT-HV et CT-NC ( p < 0,05). Alors que les traitements CC et/ou NT ont rapidement retrouvé l’état d’oxygène du sol dans les 24 heures suivant des pluies saturantes, CT-NC a souffert d’une aération du sol sous-optimale jusqu’au troisième jour après l’arrêt des pluies. La combinaison des pratiques CC avec NT a amélioré la disponibilité en oxygène du sol et sa résilience aux précipitations extrêmes.
Idées fondamentales
Les cultures de couverture à long terme et les pratiques sans labour ont amélioré la disponibilité de l’oxygène dans le sol à la suite d’épisodes de précipitations extrêmes.
Les cultures de couverture et les pratiques sans labour ont réduit de trois à quatre fois la durée de l’anoxie ressentie par les cultures de coton pendant la saison de croissance.
La mise en œuvre combinée de cultures de couverture et de culture sans travail du sol a présenté l’impact le plus significatif dans l’atténuation du stress immédiat en oxygène du sol après de fortes pluies.
Résumé graphique
Les pratiques de culture sans travail du sol et de culture de couverture sur 42 ans ont influencé les propriétés physiques et hydrauliques du sol, ce qui a amélioré la disponibilité en oxygène du sol et sa résilience aux précipitations extrêmes.
Abréviations
CCculture de couvertureCTtravail du sol conventionnelHTvesce velueNCpas de culture de couvertureNTsans labour
1. INTRODUCTION
L’adoption de cultures de couverture à long terme et de pratiques sans labour (NT) a démontré une amélioration constante de l’accumulation de carbone organique dans le sol dans divers systèmes agricoles aux États-Unis (Blanco-Canqui et al., 2011 ; Grandy et al., 2006 ). ; Paustian et al., 2000 ; Poeplau & Don, 2015 ), conduisant à une amélioration de la qualité et de la productivité des sols. En plus d’augmenter l’apport de carbone, les cultures de couverture (CC) atténuent le compactage du sol et améliorent les propriétés structurelles et hydrauliques du sol (Blanco-Canqui et al., 2015 ). De même, les pratiques de NT minimisent la perturbation du sol et protègent le carbone organique du sol de la décomposition microbienne, améliorant ainsi la santé physique du sol grâce à une meilleure agrégation et stabilité des agrégats, améliorant ainsi également les propriétés hydrologiques du sol (Six et al., 2000 ).
L’amélioration des propriétés hydrologiques du sol influence positivement le drainage du sol et la rétention d’humidité afin de maintenir un équilibre air-eau sain, favorable à la croissance des racines et à une performance optimale des cultures (Abid et Lal, 2009 ). Les conditions oxiques dans la rhizosphère sont cruciales pour une respiration saine des racines afin de faciliter une absorption efficace de l’eau et des nutriments, essentielle pour obtenir des rendements plus élevés. Une mauvaise santé physique du sol due au compactage et à une mauvaise agrégation a un impact sur les conditions hydrologiques (Nouri et al., 2019 ) qui peuvent restreindre la disponibilité de l’oxygène à la suite d’événements de précipitations et limiter les performances des plantes (Huang et al., 2022 ; Walne & Reddy, 2021 ; Zhang et al., 2021 ). De plus, l’aération du sol et la disponibilité de l’oxygène contrôlent les processus biotiques du sol (par exemple, nitrification et dénitrification) et abiotiques (par exemple, processus redox, Fe et Mn) (Sexstone et al., 1985 ; Turner & Patrick, 1968 ). Ces processus régulent les pertes de nutriments dans les systèmes agricoles, telles que les émissions de gaz à effet de serre et le lessivage des nitrates, influençant ainsi l’impact environnemental global des pratiques de santé des sols.
La variabilité météorologique croissante entraîne de fréquents événements extrêmes (Seneviratne et al., 2021 ), notamment des précipitations intenses qui provoquent un engorgement. Des études ont signalé les effets néfastes de l’appauvrissement en oxygène du sol pendant les périodes d’engorgement courtes et prolongées sur la croissance des plantes (Arduini et al., 2016 ; Malik et al., 2002 ; Zhang et al., 2023 ). Un niveau d’oxygène dans le sol inférieur à 10 % affecte la croissance des cultures (Geigenberger, 2003 ; Najeeb et al., 2015 ), les réductions élémentaires (Turner & Patrick, 1968 ) et la biologie du sol (Pett-Ridge & Firestone, 2005 ). Cependant, les données à haute résolution sur l’oxygène du sol sont souvent indisponibles, ce qui entrave notre compréhension de la manière dont les pratiques en matière de santé des sols contribuent à l’aération des sols. La résilience de l’aération du sol aux changements environnementaux soudains est cruciale pour maintenir la productivité des cultures et la qualité de l’environnement. En tirant parti d’une expérience à long terme sur le coton utilisant NT et CC pendant 42 ans, nous avons surveillé en permanence la dynamique de l’oxygène du sol en surface pendant la saison de croissance. Nous avons émis l’hypothèse que la disponibilité en oxygène du sol et sa résilience après des précipitations extrêmes s’amélioreraient considérablement avec les pratiques CC et NT par rapport au travail du sol conventionnel (CT) et aux pratiques sans culture de couverture.
2. MATÉRIELS ET MÉTHODES
Cette étude a été menée dans le cadre d’une expérience continue à long terme sur le coton établie en 1981 à l’Université du Tennessee à Jackson, Tennessee (35°37′22″ N, 88°50′47″ O), dans un site avec un loam limoneux de Lexington. sol (fin-limoneux, mixte, thermique, Ultic Hapludalfs). La culture du coton est suivie soit d’un CC hivernal, soit d’une jachère. L’expérience est disposée en blocs complets randomisés avec un plan de parcelles divisées avec quatre répétitions et un total de 128 unités expérimentales (12 m × 8 m). Des détails supplémentaires sur la conception expérimentale et la gestion peuvent être trouvés dans Nouri et al. ( 2020 ). Pour tester notre hypothèse, 12 parcelles ont été utilisées dans cette étude, dont deux niveaux de CC (pas de culture de couverture [NC] et vesce velue [HV]) et deux niveaux de labour (NT et CT) randomisés en trois blocs. Cet arrangement a donné lieu à quatre traitements : NT + NC, NT + HV, CT + NC et CT + HV. Tous les traitements ont reçu 67 kg N ha −1 sous forme d’urée.
Idées fondamentales
Les cultures de couverture à long terme et les pratiques sans labour ont amélioré la disponibilité de l’oxygène dans le sol à la suite d’épisodes de précipitations extrêmes.
Les cultures de couverture et les pratiques sans labour ont réduit de trois à quatre fois la durée de l’anoxie ressentie par les cultures de coton pendant la saison de croissance.
La mise en œuvre combinée de cultures de couverture et de culture sans travail du sol a présenté l’impact le plus significatif dans l’atténuation du stress immédiat en oxygène du sol après de fortes pluies.
Des capteurs d’oxygène dans le sol (série SO-110, Apogee Instruments ; sans condensation) ont été installés à une profondeur de 10 cm entre deux rangées de cultures au centre de chaque parcelle au printemps 2023. Ces capteurs étaient équipés d’un capteur de température à thermistance pour la température. correction et une tête de diffusion pour maintenir une ouverture claire du capteur. Des enregistreurs de données CR1000X (Campbell Scientific, Inc.) ont été utilisés pour lire les mesures d’oxygène et de température toutes les 30 s et enregistrer la moyenne toutes les 30 minutes. Les capteurs ont pu s’équilibrer pendant plusieurs semaines après l’installation avant que la collecte de données ne commence peu après la plantation du coton. Les données sur l’oxygène du sol ont été collectées du 22 mai au 20 octobre. Avant l’installation, les capteurs d’oxygène ont été testés individuellement dans un environnement de chambre à gaz contrôlé et corrigés pour minimiser la variabilité entre les capteurs.
L’impact du CC, des pratiques de travail du sol et leur interaction sur la concentration moyenne en oxygène du sol et les heures cumulées d’oxygène du sol <10 % pendant la saison de culture du coton ont été analysés à l’aide d’un modèle mixte linéaire généralisé avec le package lme4 du logiciel statistique R (version 4.3.0). ). Le modèle d’analyse de variance (ANOVA) incluait les facteurs de travail du sol et de CC comme effets fixes et le bloc comme effet aléatoire. La dynamique moyenne de l’oxygène du sol en réponse à trois événements de précipitations estivales importantes a été analysée à l’aide d’un modèle linéaire, suivi d’une ANOVA unidirectionnelle. Sauf indication contraire, les moyennes ont été comparées à l’aide du test honnête de différence significative de Tukey à p ≤ 0,05. Les données ont été transformées à l’aide de transformations arcsinus ou log, selon le cas, pour répondre aux hypothèses de normalité et d’homoscédasticité.
3. RÉSULTATS ET DISCUSSION
Les cultures de couverture ont influencé de manière significative la dynamique de l’oxygène du sol, avec une période environ 4 fois plus courte pendant laquelle l’oxygène du sol a chuté de <10 % au cours de la saison de croissance et ont constamment maintenu une disponibilité moyenne en oxygène du sol plus élevée que les traitements NC (Tableau 1 ). De même, les traitements NT ont montré une teneur en oxygène du sol plus élevée en juillet ( p ≤ 0,05) et en août ( p ≤ 0,10) par rapport aux traitements CT. De plus, les traitements NT ont subi près de 3 fois moins d’heures de stress en oxygène tout au long de la saison de croissance par rapport au traitement CT ( p ≤ 0,10). Un meilleur équilibre air-eau du sol pour maintenir un environnement de sol oxygéné sous culture de couverture et NT est lié à de meilleures propriétés physiques du sol ayant un impact sur l’infiltration et la transmission de l’eau (Blanco-Canqui et al., 2011 ; Horn & Smucker, 2005 ; Nouri et al., 2019 ). Il a été rapporté qu’une plus grande stabilité des agrégats sous NT et HV (Laudicina et al., 2017 ; Martínez et al., 2008 ) augmentait l’infiltration et la transmission de l’eau (Franzluebbers, 2002 ; Nouri et al., 2019 ) en raison d’une accumulation plus élevée de carbone organique à la surface du sol. sous ces pratiques (Blanco-Canqui et al., 2011 ; Patra et al., 2022 ). Dans une étude précédente sur ce site expérimental, Nouri et al. ( 2019 ) ont signalé une infiltration cumulée et une transmissivité respectivement 96 % et 157 % plus élevées dans les parcelles avec HV que dans les parcelles NC. De même, les traitements NT ont montré respectivement une infiltration et une transmissivité 104 % et 222 % plus élevées que les traitements CT. Il est intéressant de noter que le CC a montré un effet plus prononcé que le NT dans notre étude sur le maintien de la disponibilité de l’oxygène du sol (Tableau 1 ), probablement en raison de la plus grande influence du CC sur l’amélioration du carbone organique du sol à l’échelle du profil par rapport au NT, qui a principalement amélioré le carbone organique du sol dans la fine couche arable (Patra et al., 2022 ). L’apport de résidus de CC est particulièrement important pour la santé des sols dans les cultures à faibles résidus comme le coton dans le sud chaud et humide des États-Unis, favorisant la décomposition du carbone organique du sol (Franzluebbers, 2010 ; Mullen et al., 1998 ). De plus, les racines CC peuvent augmenter les pores biologiques qui jouent un rôle important dans l’amélioration des propriétés hydrauliques du sol, de la diffusivité des gaz et de l’état d’aération en influençant l’architecture des macro et micropores (Dhaliwal et al., 2024 ; Lu et al., 2020 ; Lucas et al. ., 2022 ; Strudley et al., 2008 ).TABLEAU 1. Concentration moyenne en oxygène du sol et heures cumulées sous oxygène du sol <10 % tout au long de la saison de croissance, juillet et août (1-15), en réponse à un labour à long terme et à une culture de couverture.
Concentration moyenne en oxygène du sol (%)
Heures sous une concentration en oxygène du sol de 10 % (h)
Traitements
Saison de croissance
Juillet
Du 1er au 15 août
Saison de croissance
Labour
NT
17,8 (±1,01)
16,6 (±1,39)
15,8 (±2,17)
57,3 (±107,5)
CT
17,3 (±1,64)
15,2 (±2,48)
13,4 (±4,47)
166,4 (±235,9)
Culture de couverture
NC
16,8 (±1,58)
15,0 (±2,65)
12,9 (±4,43)
183,3 (±243)
HT
18,2 (±0,47)
16,8 (±0,48)
16,3 (±1,15)
40,4 (±55,4)
ANOVA pour la signification
Sources de variations
p
p
p
p
Labour
0,35
0,04
0,10
0,07
Culture de couverture
0,01
0,02
0,02
0,04
Jusqu’à × CC
0,17
0,18
0,50
0,99
Remarque : les valeurs en gras indiquent des effets significatifs du traitement ( p ≤ 0,05).
Abréviations : ANOVA, analyse de variance ; CC, culture de couverture ; CT, travail du sol conventionnel ; HV, vesce velue ; NC, pas de culture de couverture ; NT, pas de labour.
La dynamique temporelle de l’oxygène du sol a montré différentes tendances selon les traitements CC et de labour suite aux événements de précipitations tout au long de la saison de culture du coton (Figure 1A ), qui a connu une précipitation totale de 1 244 mm en 2023. Le HV sous traitement NT a montré le moindre déclin et la récupération la plus rapide du sol. l’oxygène, qui variait entre 12 % et 19,8 % (moyenne 18,1 %), suite aux précipitations survenues pendant la saison de croissance. En revanche, les niveaux d’oxygène du sol pour le traitement NC sous CT variaient entre 7,5 % et 19,8 % (moyenne 16,4 %), ont fortement diminué et ont mis le plus de temps à se rétablir. La formation d’un plateau de charrue concentré horizontalement sous la couche labourée sous CT à long terme a déjà été signalée sur le site d’étude (Nouri et al., 2019 ), ce qui a peut-être limité la percolation en eau profonde pour réduire la disponibilité de l’oxygène du sol. Des effets intermédiaires ont été observés dans les traitements CC sous traitements CT et NC sous pratiques NT, plus prononcés suite à des événements de précipitations extrêmes, en particulier en juillet (reçu 215 mm, Figure 1B ) et en août (reçu 172 mm ; Figure 1C ).
FIGURE 1Ouvrir dans la visionneuse de figuresDisponibilité de l’oxygène du sol et sa résilience suite aux événements pluvieux au cours de la saison de culture du coton 2023 (A), en juillet (B) et en août (C) en réponse aux pratiques de travail du sol et de culture de couverture à long terme. CT, travail du sol conventionnel ; HV, vesce velue ; NC, pas de culture de couverture ; NT, sans labour.
Pour mieux quantifier les effets du CC et du travail du sol sur la résilience du sol à maintenir la disponibilité de l’oxygène du sol, la figure 2 résume la vitesse moyenne à laquelle la concentration en oxygène du sol a été rétablie après trois épisodes de pluie importants, chacun recevant ≥67 mm de pluie dans les 48 heures. En général, l’oxygène du sol s’est progressivement amélioré avec le temps depuis la fin des pluies, mais à des rythmes différents selon les traitements. Alors que le traitement CT-NC a montré une réponse plus lente pour retrouver l’état d’aération du sol, d’autres traitements avec CC (c’est-à-dire CT-HV) et/ou NT (c’est-à-dire NT-HV et NT-NC) ont présenté une réponse non linéaire dans la reprise de l’oxygénation du sol. environnement. Immédiatement après les pluies, le traitement NT-HV présentait la teneur en oxygène du sol la plus élevée, suivi par NT-NC, CT-HV et la plus faible teneur en oxygène dans le sol. Vingt-quatre heures après la précipitation, la teneur en oxygène du sol n’a montré aucune différence entre les traitements avec CC et/ou NT, à l’exception du CT-NC, qui est resté sous stress en oxygène jusqu’au troisième jour après l’arrêt des précipitations. Une conductivité hydraulique saturée et une transmissivité plus élevées dans le NT que dans le CT, en particulier sous la couverture protectrice des résidus HV (Nouri et al., 2019 ), pourraient avoir créé une meilleure connectivité des pores pour une diffusion rapide de l’oxygène dans le sol peu de temps après l’arrêt des pluies (Gangwar et al., 2006 ).
FIGURE 2Ouvrir dans la visionneuse de figuresTeneur moyenne en oxygène du sol en réponse au nombre de jours écoulés depuis un événement de précipitations extrêmes sous différents traitements de travail du sol et de cultures de couverture. Les valeurs de la teneur en oxygène du sol ont été moyennées sur trois événements de précipitations importantes, chacun recevant plus de 67 mm de pluie sur une période de 48 heures. Les barres indiquent l’écart type de la moyenne. Différentes lettres associées aux traitements sous chaque niveau de jour depuis les précipitations extrêmes indiquent une signification à p < 0,05. CT, travail du sol conventionnel ; HV, vesce velue ; NC, pas de culture de couverture ; NT, sans labour.
Ces résultats ont des implications significatives pour la gestion des systèmes de culture face à la variabilité météorologique croissante associée aux précipitations extrêmes liées au changement climatique (Karl et al., 2009 ; Ukkola et al., 2020 ). Les cultures de couverture combinées NT et HV ont amélioré l’aération du sol et réduit le stress en oxygène, ce qui a peut-être contribué à des rendements plus élevés et plus stables sous ces traitements, comme le montre une analyse précédente utilisant la même expérience à long terme (Nouri et al., 2020, 2021 ). De plus, l’amélioration de la disponibilité en oxygène du sol pourrait réduire les pertes de nutriments, notamment les émissions d’oxyde nitreux et de méthane (Owens et al., 2017 ; Preza-Fontes et al., 2023 ; Rohe et al., 2021 ; Silver et al., 1999 ; Song et al. al., 2022 ), améliorant ainsi la durabilité des pratiques de production. Alors que les superficies sous NT augmentent régulièrement aux États-Unis (NASS, 2022 ), l’adoption du CC est beaucoup plus lente. Dans la production de coton, une culture à faibles résidus, l’adoption des NT est derrière le maïs, le soja et le blé (Claassen et al., 2018 ). Notre étude a montré l’impact positif de l’adoption d’au moins une pratique de conservation, NT ou culture de couverture, sur la fonctionnalité du sol en facilitant les conditions favorisant la croissance des plantes (c’est-à-dire, réduction du stress en oxygène des racines) protégées contre les conditions météorologiques extrêmes.
4. CONCLUSIONS
Bien que d’autres études portant sur divers types de sols, le climat et la gestion des systèmes de culture soient nécessaires pour établir un lien solide entre la santé du sol et son rôle dans la promotion de la croissance des cultures, notre étude démontre un contexte santé-fonctionnalité du sol en termes de maintien d’un environnement sain et résilient. niveau d’oxygène du sol, essentiel à la croissance sans entrave des racines. L’adoption combinée à long terme des cultures de couverture NT et HV a considérablement amélioré la disponibilité en oxygène du sol et sa résilience afin de minimiser la durée du stress en oxygène du sol après des précipitations saturantes par rapport à la gestion CT et NC. De plus, l’adoption d’au moins une de ces pratiques en matière de santé des sols (NT et cultures de couverture) pourrait conduire à une récupération plus rapide des niveaux d’oxygène du sol après des précipitations extrêmes que de n’en adopter aucune, comme dans le cas de la gestion CT-NC.
CONTRIBUTIONS D’AUTEUR
Facundo Lussich : Conceptualisation; conservation des données ; analyse formelle; enquête; méthodologie; logiciel; validation; visualisation; rédaction – ébauche originale. Jashanjeet Kaur Dhaliwal : Méthodologie ; rédaction – révision et édition. Wesley Wright : Conservation des données ; méthodologie; surveillance; rédaction – révision et édition. Dégrader Saha : Conceptualisation ; méthodologie; gestion de projet ; ressources; surveillance; rédaction – révision et édition.
REMERCIEMENTS
Nous remercions le soutien sur le terrain de David R. Smith et le financement de l’USDA NIFA (Prix n° 2021-67019-34247).
DÉCLARATION DE CONFLIT D’INTÉRÊTS
Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
