Nitrogen balance and accumulation pattern in three contrasting prairie soils receiving repeated applications of liquid swine and solid cattle manure

L’expansion des exploitations d’élevage intensif dans l’Ouest canadien a augmenté les craintes de surcharge en éléments nutritifs dans les terres où sont épandues les déjections animales. L’importance de l’accumulation de ces éléments ainsi que leur distribution dans le profil du sol varient selon les conditions de sol et de climat. La présente étude visait à déterminer l’effet d’applications répétées de fumier ou de lisier sur la charge du sol en azote (N) issu des déjections animales ainsi que sur la répartition de cette charge dans le profil du sol. Nous avons effectué quatre expériences réparties entre trois localités de Saskatchewan (Dixon, Melfort et Plenty), dans des champs soumis à une gestion à long terme des déjections animales et présentant des contrastes quant au type de sol, au climat, à la forme des déjections (fumier ou lisier), au taux d’application et à l’historique de culture, ce qui nous a permis d’évaluer l’effet de ces facteurs. À Dixon (chernozem loameux noir - boroll udique, climat sous-humide), du lisier de porc (expérience 1) et du fumier de bovins (expérience 2) ont été appliqués chaque année pendant huit ans. À Plenty (chernozem argileux lourd brun foncé - boroll typique, climat semi aride), seulement du lisier de porc a été appliqué, pendant six ans (expérience 3). À Melfort (luvisol limono-argilo-loameux gris foncé - cryoboralf mollique, climat humide) c’est également du lisier de porc qui a été appliqué, pendant cinq ans (expérience 4). Nous avons prélevé des échantillons de sol au printemps et en automne 2003 et 2004 et les avons analysés quant à leur teneur en N organique, en N ammoniacal (N NH₄⁺) et en N nitrique (N NO₃-). Nous avons également prélevé des échantillons de plantes en vue de déterminer l’effet du taux d’application sur les quantités d’azote assimilées et prélevées par les plantes. L’application annuelle de lisier de porc ou de fumier de bovins à des taux agronomiques correspondant aux besoins des plantes pour l’année (37 000 L ha⁻¹ an⁻¹ de lisier ou 7,6 Mg ha⁻¹ an⁻¹ de fumier), à Dixon, ainsi que l’application de lisier de porc tous les trois ans à un taux plus élevé (111 000 L ha⁻¹), à Melfort, n’ont provoqué aucune augmentation significative de la teneur du sol en N-NO₃-, par rapport à la parcelle témoin non fertilisée. À Plenty, étant donné les conditions plus sèches, les taux de prélèvement par les plantes et de lessivage du N NO₃⁻ ont été moindres, ce qui a contribué à une accumulation plus grande de N NO₃⁻ dans le sol aux profondeurs inférieures à 60 cm, malgré des taux d’application équivalents à ceux employés dans les deux autres localités. Dans le cas des taux d’application élevés, la teneur du sol en N organique n’était pas suffisante pour compenser les apports excédentaires de N par rapport aux besoins estimatifs des plantes, ce qui nous a amenés à conclure que les excédents s’étaient échappés du système sol plante. À Dixon, dans le cas de la parcelle traitée avec une dose excessive de lisier de porc (148 000 L ha⁻¹ an⁻¹), nous avons constaté un lessivage du N NO₃⁻ jusqu’à une profondeur de 150 cm, non présent dans la parcelle témoin. Dans le cas de la parcelle de Dixon traitée avec une forte application annuelle de fumier de bovins (30,4 Mg ha⁻¹ an⁻¹), nous n’avons observé aucune augmentation significative de la teneur du sol en N NO₃⁻ aux profondeurs inférieures à 60 cm, par rapport à la parcelle témoin, sans doute à cause de la plus faible minéralisation du N organique provenant du fumier de bovins. À court et à moyen terme, l’application annuelle de fortes doses de lisier de porc présente un risque plus élevé de surcharge et de migration en profondeur du N NO₃⁻ que l’application de fortes doses de fumier de bovins. L’application de doses plus fortes tous les trois ans n’était pas associée à une accumulation ni à un lessivage en profondeur. Pour prévenir la surcharge, il faudrait réduire les taux d’application d’azote issu de déjections animales lorsque la capacité des cultures à prélever l’azote est réduite par une fréquence élevée de sécheresse.