Cropping frequency and N fertilizer effects on soil water distribution from spring to fall in the semiarid Canadian prairies.

DeJong, R., Campbell, C.A., Zentner, R.P., Basnyat, P., Grant, B.B., et Desjardins, R.L. (2011). « Cropping frequency and N fertilizer effects on soil water distribution from spring to fall in the semiarid Canadian prairies. », Agricultural Sciences, 2(3), p. 220-237. doi : 10.4236/as.2011.23031

Résumé

Dans la partie semi-aride des prairies canadiennes, l’eau et l’azote (N) sont les deux principaux facteurs limitants, dans cet ordre, pour la production de blé de printemps (Triticum aestivum L.). Il faut donc évaluer l’efficacité d’utilisation de l’eau et de N pour pouvoir maintenir ce système de production. Nous avons quantifié les effets de la fréquence de culture et de la fertilisation azotée sur la répartition de l’eau du sol et l’utilisation de l’eau, dans le cadre d’une expérience de 18 ans (1967-1984) menée dans un chernozem brun orthique (haploboroll aridique) de texture moyenne du sud-ouest de la Saskatchewan, au Canada. Nous avons mesuré la teneur en eau du sol huit fois au cours de chaque année, et nous avons prélevé des échantillons de plante à cinq stades phénologiques. Nous avons utilisé comme traitements une culture continue de blé (CCB), une rotation jachère-blé [J-(B)] et une rotation jachère-blé-blé [J-B-(B)], avec dans les trois cas les apports recommandés de N et de phosphore (P), ainsi qu’une CCB et une rotation (J)-B-B, avec dans les deux cas un apport de P seulement (la culture étudiée de chaque rotation est indiquée entre parenthèses). Durant les mois d’été de la jachère, la teneur en eau du sol de la rhizosphère équivalait en moyenne à 25 mm et dépendait de la teneur en eau initiale du sol, du volume des précipitations, de leur répartition dans le temps et du taux d’évapotranspiration potentielle. Dans le cas des cultures de blé sur jachère, la teneur en eau du sol se maintenait à environ 250 mm depuis le printemps jusqu’au stade de cinq feuilles. Dans le cas des cultures de blé sur chaume, la teneur en eau du sol était de seulement 210 mm au printemps, puis augmentait légèrement jusqu’au stade de trois feuilles. Durant la période de croissance expansive (depuis le stade de cinq feuilles jusqu’au stade pâteux mou), toutes les terres en culture perdaient de l’eau rapidement, à raison de 1,87 mm•jour^-1 pour le traitement J-(B) (N+P), de 1,23 mm•jour^-1 pour le traitement CCB (N+P) et de 1,17 mm•jour^-1 pour le traitement CCB (+P). Au début de la saison, l’eau était perdue par la couche superficielle du sol (0 – 0,3 m); durant la deuxième moitié de la saison, la perte provenait aussi de couches plus profondes, mais rarement de profondeur supérieure à 0,9 m. Les années très sèches (par exemple en 1973, avec 87 mm de précipitations entre le printemps et l’automne), les terres en jachère ont perdu de l’eau. Les années à précipitations abondantes mais mal réparties (par exemple en 1970, avec 287 mm de précipitations entre le printemps et l’automne, dont 142 mm au cours d’une même semaine entre les stades de trois et de cinq feuilles), même les terres en culture présentaient des signes de percolation. Dans le cas de la CCB, l’efficacité d’utilisation de l’eau pour la production de biomasse aérienne était de 19,2 kg•ha^-1•mm^-1, avec apport de N+P, et de 16,7 kg•ha^-1•mm^-1, avec apport de P seulement. La fréquence de culture et la fertilisation azotée n’ont eu aucun effet significatif sur l’efficacité d’utilisation de l’eau pour la production de grain (8,91 kg•ha^-1•mm^-1). Les 18 années de mesures détaillées des paramètres de la plante et du sol selon divers systèmes d’exploitation seront très utiles pour l’élaboration et l’essai de modèles de simulation.