Long-term effects of manure and fertilization on soil organic matter and quality parameters of a calcareous soil in NW China

Les applications à long terme d’engrais inorganiques et de fumier de ferme influent sur la teneur en matière organique et d’autres paramètres de qualité du sol, mais l’importance de cet effet dépend des conditions édapho climatiques. Au moyen d’une expérience entreprise en 1982 dans un champ à sol calcaire désertique (anthrosol orthique) de Zhangye, dans le Gansu, en Chine, nous avons étudié l’effet de 22 applications annuelles (1982-2003) d’engrais inorganiques N, P et K ainsi que de fumier de ferme (F) sur le pH du sol ainsi que sa teneur en carbone organique total (COT), en azote organique total (NOT), en C organique de la fraction légère (COFL), en N organique de la fraction légère (NOFL), en C de la biomasse microbienne (CBM), en N de la biomasse microbienne (NBM), en P total et extractible et en K total et échangeable jusqu’à une profondeur de 20 , sur la teneur du sol en N nitrique (N NO₃) jusqu’à une profondeur de 210 cm et sur les bilans du N, du P et du K. Nous avons comparé à cet égard les traitements témoin, N, NP, NPK, F, FN, FNP et FNPK, dans une rotation blé (Triticum aestivum L.) - blé - maïs (Zea mays L.) sous irrigation. L’apport annuel d’engrais inorganiques pendant 22 années a augmenté les masses de NOFL, de NBM, de P total, de P extractible et de K échangeable présentes dans la couche arable du sol. Cet effet était généralement accru par l’épandage de fumier qui augmentait en outre les masses de COT et de CBM présentes dans le sol et tendait à augmenter les teneurs en COFL, en NOT et en NBM. Les apports d’engrais inorganiques et de fumier n’ont pas eu d’effet appréciable sur le pH du sol. Il existait une relation étroite entre certains paramètres de qualité du sol et la quantité de C ou de N présente dans la paille qui était retournée au sol. Le traitement N a provoqué dans les 210 cm supérieurs du sol l’accumulation de grandes quantités de N NO₃ représentant 6 % des apports totaux de N, mais il a donné le plus faible taux de récupération de ces apports par les plantes (34 %). Le traitement F a provoqué une plus forte accumulation de N NO₃ dans le sol que le traitement témoin, mais c’est le traitement FN qui a donné la plus forte accumulation de N NO₃ dans le sol. Par rapport au traitement N, les applications de N en combinaison avec P et/ou K, avec ou sans apport de fumier, ont généralement provoqué une accumulation moindre de N NO₃ dans le sol et un taux de récupération du N par les plantes pouvant atteindre 66 %. La proportion de N non comptabilisé, par rapport à l’apport total de N, était la plus élevée dans le cas du traitement N (60 %) et la plus faible dans le cas du traitement NPK (30 %). Dans le cas des traitements combinant fumier et engrais chimiques, la proportion de N non comptabilisé allait de 35 % à 43 %. La fertilisation P à long terme a provoqué une accumulation du P extractible dans la couche superficielle du sol. Par rapport au traitement témoin, l’apport de P sous forme d’engrais chimique et/ou de fumier a laissé une quantité excédentaire de P dans le système sol plantes et donné une proportion de P non comptabilisé de 64 % à 80 % par rapport à l’apport total de P. Dans les parcelles sans apport de fumier, la proportion de P non comptabilisé était de 72 % après traitement NP, mais de seulement 64 % après traitement NPK, en raison de l’assimilation accrue de P liée à une fertilisation équilibrée. Par rapport au traitement témoin, le traitement NPK a laissé une quantité déficitaire de K dans le système sol plantes : la quantité de K récupérée par le système était donc supérieure à la quantité appliquée. Dans les parcelles avec apport de fumier, la proportion de K récupérée par les plantes était de 26 % après traitement F et de 61% après traitement FNPK, mais la proportion de K non comptabilisé, qui était de 72 % après traitement F, n’était que de 37 % après traitement FNPK. Nos résultats montrent que l’application intégrée d’engrais N, P et K ainsi que de fumier constitue une stratégie importante pour maintenir ou accroître la teneur du sol en C et en N organiques, améliorer la fertilité du sol, y maintenir l’équilibre des éléments nutritifs et réduire au minimum les dommages environnementaux, tout en améliorant le rendement des cultures.