Development and calibration of indicators of the quality of agricultural soils of the South of China
Mise au point et calibration d'indicateurs de la qualité de sols agricoles du Sud de la Chine
Résumé
Soil quality research differs from some soil management research in that it emphasizes the multifaceted nature of soils and requires that physical, chemical, and biological aspects of the soil be considered simultaneously. Unsupervised methods of multivariate statistics are powerful tools for this integrated assessment and can help soil researchers to extract much more information from their data. In our study, soil quality indicator is constructed by divers measured properties by this technique. Soil quality was assessed on a set of 20 plots submitted to different types of land use, tea plantations with diverse degrees of intensification and fertilizer, orange tree plantation, sugarcane, bamboo forest, pine forest and wasteland in the region of Yingde (Guangdong Province, South China). Our study aimed to design a synthetic indicator that allowed quantifying the physical state, chemical fertility, quality and stocks of organic matter, aggregation and morphology in the surface soil (0 - 5 cm) and diversity and composition of soil macroinvertebrate communities. These 5 sub-indicators (physical, chemical, organic matter, morphological and biodiversity) then are combined into a general index. Significant differences were observed among different plantations and tea plantations with different history and managements by general indicator of soil quality (GISQ). Tea plantations that were replanted and with less residue had lower GISQ than plots that had not been replanted, more residue and manure was applied. Tea plantations with urea had lower GISQ than plots applied manure. Orange plantation with fertilizers of manure, lime and N, P, K had the maximum GISQ. Compared with mineral fertilizers or pesticides, use manures or organic residues could improve soil quality, control pests naturally, improve soil C circulation. Soil morphology sub-indicator seems to be affected greatly by the type of fertilizers applied. Soil organic matter status is observed to be the crucial factor that determines soil quality, which favors the presence of invertebrate, improves it's abundance and biodiversity; this results in more biogenic aggregates that are created by invertebrate. Chemical sub-indicator is very sensitive to manure, fertilizer and lime.application. On the contrary, physical sub-indicator is less dependent on differences of fertilizer application, it is the clay content that most differs the sites.
Un système d'indicateurs de la qualité des sols a été mis au point pour comparer l'effet des types de gestion des sols dans une région du Sud de la Chine. Ce système synthétise en 5 sous indicateurs et un indicateur général la nature complexe du système sol qui exige la prise en compte simultanée des aspects physique, chimique et biologique. Les méthodes statistiques multivariées sont utilisées ici pour traiter des tableaux de données comportant des dizaines de variables différentes. On a évalué la qualité du sol dans la région de YingDe, (Province de Canton dans le sud de Chine), sur 20 parcelles avec différents type d'utilisation du sol: plantations de thé à différents degrés d'intensification (labour et fertilisation), plantation d'orangers, de canne à sucre, de bambou et de pin. Un ensemble de paramètres mesure l'état physique, chimique, la qualité et quantité de matière organique, l'aggrégation et la morphologie du sol superficiel (0 à 5 cm), ainsi que la diversité et la composition de la communauté de macroinvertébrés du sol. Ces 5 sous-indicateurs (physique, chimique, matière organique, morphologique, biodiversité) sont ensuite regroupés pour former un indicateur général de la qualité du sol (IGQS). Le diagnostic ainsi effectué montre des différences significatives entre la nature des plantations, entre les méthodes de gestion et l'ancienneté des diverses plantations de thé. Les plantations de thé recevant les plus grands apports de résidus organique et de fumier ont des valeurs d' IGQS plus élevées que celles qui reçoivent de l'urée comme apport azoté, La plantation d'orangers fertilisée avec du fumier, de la chaux et et du N, P, K comme fertilisants a la valeur d'IGQS la plus élevée des 20 sites. Comparé aux pratiques recourant à la fertilisation chimiques et à l'utilisation de pesticides chimiques, l'apport de fumiers ou résidus organiques, combiné à la lutte naturelle contre des insects nuisibles améliore beaucoup la qualité du sol ainsi que le recyclage du carbone. Le sous-indicateur de morphologie du sol semble être affecté par le type d'engrais. La matière organique est le facteur le plus important dans la détermination de la qualité du sol. Des apports importants favorisent la diversité, l'abondance et l'activité des invertébrés ; ceux ci produisent plus d'agrégats biogéniques qui peuvent exercer leurs effets à long terme sur les divers services écosystémiques du sol. Le sous indicateur chimique est apparu très sensible aux applications de fumier, d'engrais chimique ou de chaux. A l'inverse, l'indicateur physique est moins fluctuant, la teneur en argile étant la principale variable qui discrimine les sites sur des critères physiques.