Agronomic and environmental effect of soil conservation management practices in field crops production : Crop yield and soil carbon and nitrogen dynamics

L’objectif de cette étude était de comparer l’effet de 20 itinéraires techniques combinant le type de travail du sol (travail réduit, labour), la gestion des résidus de culture (récoltés ou retournés au sol) et cinq différentes sources fertilisantes (organiques et minérales) sur deux sols à texture contrastée (loam sableux et argile limoneuse) sur le rendement des cultures (maïs, soya, blé) et leur impact environnemental (santé du sol et stockage de C) sur une période de neuf ans dans l’Est du Canada. Après six ans, les rendements étaient de 8 à 30 % supérieurs sous travail réduit dans l’argile limoneuse, mais pas dans le loam sableux. Les engrais de ferme permettaient d’obtenir: des rendements semblables à l’engrais minéral dans le blé, un arrière-effet positif sur le rendement du soya dans le loam sableux et un effet très variable dans le maïs (0 à -38 %).Les indicateurs de santé du sol en surface étaient de 14 à 58 % plus élevés dans le travail réduit que dans le labour. Alors que les résidus de culture favorisaient l’accumulation de C dans les fractions grossières de la matière organique du sol, l’utilisation de fumier de volaille et de lisier de bovin favorisait l’accumulation de C et de N dans les complexes organominéraux grossiers et fins, menant au développement d’un modèle conceptuel intégrant la notion de fertilité aux modèles de stabilisation du C dans les couches de surface du sol. L’effet des traitements sur les stocks de C était toutefois plus faible dans les 15 premiers cm de sol (0,36 à 0,76 kg C m-2) que dans les couches sous-jacentes (jusqu’à 2,3 kg C m-2) et les itinéraires techniques avaient des effets contrastés sur les stocks de C du sol selon la profondeur.The objective of this study was to compare crops yield (corn, soybean, wheat) and environmental impact (soil health and C storage) of 20 different combinations of management practices including tillage regime (minimum tillage, mouldboard plowing), crop residue management (harvested or returned to soil) and five different fertilizer sources (organic and mineral) on two soils with contrasting textures (sandy loam and silty clay) over a nine-year period in eastern Canada. After six years, yields were 8-30% higher under reduced tillage in the silty clay, but not in the sandy loam soil. Similar wheat grain yields were obtained with the mineral fertilizer and farmyard manures and manures even had a positive legacy effect on soybean yield in sandy loam, but yield differences werehighly variable for corn (0-38%). Surface soil health indicators were 14 to 58% higher under minimum tillage than under mouldboard plowing. While crop residues favored C accumulation in the coarse fractions of soil organic matter, the use of poultry and liquid dairy manure fostered C and N accumulation in coarse and fine organomineral complexes. This led to the development of a conceptual model that integrates soil fertility within C stabilization models in the topsoil layer. However, changes in C stocks under different treatment combinations were smaller in the first 15 cm of soil (0.36-0.76 kg C m-2) than in deeper soil layers (up to 2.3 kg C m-2) and treatment combinations had contrasting effects on soil C stocks depending on depth