Mechanisms of carbon stabilisation in a subtropical Acrisol under long-term management systems
Mécanismes de stabilisation du carbone dans un Acrisol subtropical soumis à des pratiques agricoles à long terme
Résumé
In Brazil, soil organic carbon (SOC) accumulation have been observed under no-
tillage (NT) which is part of a low carbon agriculture plan for mitigation of
greenhouse gases emissions. When combined with legume cover crops, NT
could result in even greater soil organic carbon (SOC) sequestration rate than
NT alone. Using a 30-year experiment, we performed six studies for which the
general objective was to evaluate the effect of two tillage (conventional system
– CT and NT) with three cropping systems [oat/maize (O/M), vetch/maize (V/M)
and the consortium oat+vetch/maize+cowpea (OV/MC)] on stabilization
mechanisms of C and consequent SOC sequestration potential in both the
superficial and sub-superficial soil layers of a subtropical Acrisol of Southern
Brazil. Encompassing a meta-analysis evaluating the potential of NT in
accumulate SOC around the world, the first study showed a great potential in
tropical and subtropical regions to accumulate SOC that was explained by the
high mean annual precipitation. In addition, the second and third studies showed
the meaningful but differential roles of no-tillage and legume cover crops on C
stabilization with the former favoring occlusion in soil macroaggregates and the
latter, mineral-organic association in soil microaggregates. In these studies, we
supported the importance of macroaggregates to the mineral-organic
association. The fourth study revealed the strong contribution of legume on the
potential of SOC sequestration in NT, and high rates of C accumulation occurred
over a longer period in sub-superficial soil layers. In the fifth study, we used
density and particle size fractionation in combination with carbohydrate and n-
alkane analyses to provide better understanding of the effect of legume cover
crop on C accumulation in mineral-organic association. This study gives support
to the hypothesis that the additional clay-bound SOC accumulation at depth
under NT with legume cover crops is microbially processed. In the sixth study,
we found that the greater C content in light fraction under NT and legume cover
crops favoured the fungal community which, in turn, mediated the improvement
in soil aggregation. The accrual of fungal cell-wall constituents contributed
therefore to SOC accumulation and soil aggregation under NT and legume cover
crops.
Au Brésil, l'accumulation de carbone organique du sol (SOC) a été observée en l'absence de travail du sol, ce qui fait partie d'un plan d'agriculture à faible teneur en carbone visant à atténuer les émissions de gaz à effet de serre. Combiné à des cultures de couverture à base de légumineuses, le non-travail du sol pourrait entraîner un taux de séquestration du carbone organique du sol (COS) encore plus élevé que le non-travail du sol seul. Sur la base d'une expérience de 30 ans, nous avons réalisé six études dont l'objectif général était d'évaluer l'effet de deux méthodes de travail du sol (système conventionnel - CT et NT) avec trois systèmes de culture [avoine/maïs (O/M), vesce/maïs (V/M) et le consortium avoine + vesce/maïs + dolique (OV/MC)] sur les mécanismes de stabilisation du C et le potentiel de séquestration du SOC dans les couches superficielles et sub-superficielles du sol d'un Acrisol subtropical du sud du Brésil. Englobant une méta-analyse évaluant le potentiel des NT à accumuler du SOC dans le monde entier, la première étude a montré un grand potentiel dans les régions tropicales et subtropicales pour accumuler du SOC, ce qui s'explique par les précipitations annuelles moyennes élevées. En outre, les deuxième et troisième études ont montré les rôles significatifs mais différents de l'absence de labour et des cultures de couverture de légumineuses sur la stabilisation du carbone, la première favorisant l'occlusion dans les macroagrégats du sol et la seconde l'association minérale-organique dans les microagrégats du sol. Dans ces études, nous avons confirmé l'importance des macroagrégats pour l'association minérale-organique. La quatrième étude a révélé la forte contribution des légumineuses au potentiel de séquestration du SOC dans le NT, et des taux élevés d'accumulation de C ont été observés sur une période plus longue dans les couches de sol sub-superficielles. Dans la cinquième étude, nous avons utilisé le fractionnement de la densité et de la taille des particules en combinaison avec les analyses des hydrates de carbone et des n-alcanes pour mieux comprendre l'effet de la culture de couverture des légumineuses sur l'accumulation de C dans l'association minérale-organique. Cette étude soutient l'hypothèse selon laquelle l'accumulation supplémentaire de SOC lié à l'argile en profondeur sous NT avec des cultures de couverture de légumineuses est traitée microbiologiquement. Dans la sixième étude, nous avons constaté que la plus grande teneur en C dans la fraction légère sous NT et cultures de couverture de légumineuses a favorisé la communauté fongique qui, à son tour, a contribué à l'amélioration de l'agrégation du sol. L'accumulation des constituants de la paroi cellulaire des champignons a donc contribué à l'accumulation de SOC et à l'agrégation du sol sous NT et cultures de couverture de légumineuses.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)