Evolution of soil structure and hydraulic conductivity under reduced tillage with manure amendment: impact of earthworm activity.
Evolution de la structure et de la perméabilité d'un sol en contexte de non labour associé à l'apport d'effluent d'élevage : rôle de l'activité lombricienne.
Résumé
Conservation tillage practices are increasingly being used by the farmers; however, their impacts on soil physical properties remain poorly documented, especially when they are combined to manure fertilization. This study aimed at evaluating the effect of reduced tillage and manure fertilization on soil structure and its permeability, particularly in relation with earthworm activity. This study was conducted at the Kerguéhennec experimental station, established in 2000, located in Brittany, France. Three tillage treatments were compared (moldboard plowing, surface tillage and no-tillage) along with two types of fertilizers (poultry manure and mineral). In the first part of this work, we were interested on methodologies to quantify earthworm biostructures (burrows and casts) and the impact of cultural practices on their abundance. In a second part, we have measured the combined effect of cultural practices and earthworm biostructures on the structural stability of aggregates, macroporosity and permeability of soil during one growing season. This work demonstrates the difficulty of quantify earthworm biostructures, particularly earthworm casts. We proposed various indicators, that, when combined provide a good estimate of the abundance of casts. Our results confirm that the abundance of biostructures increases under no-tillage and with manure fertilisation. We also showed that these biostructures evolved during the crop year as a result of climate, tillage and probably the physiological activity of earthworms. Tillage practices alone had a strong impact on soil physical properties in comparison to manure fertilization. Reduced tillage increased soil aggregate stability: this increase was not explained by earthworm activity. No tillage had the lowest soil macroporosity and permeability but the earthworm activity was highest in that treatment. Soil physical properties have changed during the cropping year. The dynamics of soil aggregate stability was affected by the climate with similar fashion in all treatments. Earthworm activity, tillage events and climate were linked closely to the dynamics of soil permeability under tilled treatments. Theses factors influence mainly one class of porosity, the inter-aggregate complex macropores. Under no-tillage, the dynamics of soil permeability was affected by the climate and the abundance of earthworm casts, without significant modification of soil macroporosity (size and shape). Thus, in the experimental conditions of this work, the surface tillage practice has reflected the best soil physical properties, while manure fertilization does not show any obvious impact on the studied soil physical properties. Moreover, our study highlights the importance of earthworm casts on the short term soil permeability variations.
Alors que les techniques culturales sans labour sont de plus en plus utilisées par les agriculteurs, leurs effets sur les propriétés physiques du sol restent encore mal documentés en particulier lorsqu'elles sont associées à des apports d'effluents d'élevage. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'effet du non labour associé à l'apport d'effluent d'élevage sur la structure et la perméabilité du sol en étudiant plus particulièrement le rôle de l'activité lombricienne. Ce travail repose sur un dispositif expérimental mis en place à Kerguéhennec (Bretagne, France) depuis 8 années sur lequel sont comparées six pratiques culturales croisant trois techniques de travail du sol (le labour conventionnel, le travail superficiel, le semis direct) et deux types de fertilisation (minérale et fumier de volaille). Dans une première partie de ce travail nous nous sommes intéressés aux méthodes pour quantifier les biostructures lombriciennes (galeries et déjections) et à l'impact des pratiques culturales sur leur abondance. Dans une deuxième partie nous avons mesuré l'effet conjoint des pratiques culturales et des biostructures lombriciennes sur la stabilité structurale des agrégats, la macroporosité et la perméabilité du sol au cours d'une année culturale. Ce travail démontre la difficulté de quantifier les biostructures lombriciennes, en particulier les déjections. Nous avons proposé différents indicateurs qui, lorsqu'ils sont combinés, permettent une bonne estimation de l'abondance des déjections. Nos résultats confirment que l'abondance des biostructures est augmentée en semis direct et sous apport de fumier de volaille ; nous montrons par ailleurs que ces biostructures évoluent au cours de l'année culturale sous l'effet du climat, du travail du sol et probablement de l'activité physiologique des lombriciens. Le travail du sol modifie considérablement les propriétés physiques du sol, alors que l'apport d'effluent d'élevage n'a pas d'effet. Le non labour (semis direct et travail superficiel) augmente la stabilité structurale des agrégats du sol : cette augmentation n'est pas expliquée par l'activité lombricienne. Le semis direct présente les plus faibles valeurs de macroporosité et de perméabilité du sol, alors que l'activité lombricienne y est la plus importante. Les propriétés physiques du sol évoluent au cours de l'année culturale au même titre que les biostructures. La stabilité structurale évolue sous l'effet du climat, de la même façon pour toutes les modalités étudiées. La perméabilité des sols travaillés évolue sous l'effet du climat, du travail du sol et de l'activité lombricienne. Ces différents facteurs agissent sur une classe de pores du sol, les macropores inter-agrégats de forme complexe. La perméabilité du sol sous semis direct évolue sous l'effet du climat et de l'abondance des déjections lombriciennes, sans modification significative de la taille et forme de la macroporosité du sol. Ainsi dans les conditions expérimentales de cette étude, le travail superficiel est la modalité qui présente les meilleures propriétés physiques du sol ; l'apport d'effluent d'élevage n'agit pas sur celles-ci. Ce travail met aussi en évidence le rôle important des déjections lombriciennes sur les variations à court terme de la perméabilité du sol.
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