Introduction de jachères florales en zones de grandes cultures : comment mieux concilier agriculture, biodiversité et apiculture ?

Les abeilles au sens large représentent plus de 20 000 espèces dans le monde. Or, un déclin des populations d'abeilles a été récemment observé en Europe (Biesmeijer et al., 2006 ; Rasmont et al., 2006). Il pose le problème du risque de disparition de ces insectes auxiliaires et de sa répercussion sur les activités humaines qui leur sont liées comme l’apiculture, la production de fruits, de légumes, de semences. La FAO (Nations-Unies) a lancé, en 1996, un cri d’alarme à l’attention de tous les gouvernements pour sauvegarder cette faune d’auxiliaires. Les causes possibles de ce déclin sont multiples (Kearns et al., 1998 ; Ghazoul, 2005). Les plus citées concernent la destruction et la fragmentation de l’habitat des abeilles (Richards, 2001 ; Steffan-Dewenter et al., 2006) et l'impact des produits phytopharmaceutiques (Kevan, 1975 ; Johansen et al., 1983 ; Taséi, 1996 ; Haskell et McEwen, 1998)

Predicting field N2_{2}O emissions from crop residues based on their biochemical composition: A meta-analytical approach

Crop residue incorporation is a common practice to increase or restore organic matter stocks in agricultural soils. However, this practice often increases emissions of the powerful greenhouse gas nitrous oxide (N$_{2}$O). Previous meta-analyses have linked various biochemical properties of crop residues to N$_{2}$O emissions, but the relationships between these properties have been overlooked, hampering our ability to predict N$_{2}$O emissions from specific residues. Here we combine comprehensive databases for N$_{2}$O emissions from crop residues and crop residue biochemical characteristics with a random-meta-forest approach, to develop a predictive framework of crop residue effects on N$_{2}$O emissions. On average, crop residue incorporation increased soil N$_{2}$O emissions by 43% compared to residue removal, however crop residues led to both increases and reductions in N$_{2}$O emissions. Crop residue effects on N$_{2}$O emissions were best predicted by easily degradable fractions (i.e. water soluble carbon, soluble Van Soest fraction (NDS)), structural fractions and N returned with crop residues. The relationship between these biochemical properties and N$_{2}$O emissions differed widely in terms of form and direction. However, due to the strong correlations among these properties, we were able to develop a simplified classification for crop residues based on the stage of physiological maturity of the plant at which the residue was generated. This maturity criteria provided the most robust and yet simple approach to categorize crop residues according to their potential to regulate N$_{2}$O emissions. Immature residues (high water soluble carbon, soluble NDS and total N concentration, low relative cellulose, hemicellulose, lignin fractions, and low C:N ratio) strongly stimulated N$_{2}$O emissions, whereas mature residues with opposite characteristics had marginal effects on N$_{2}$O. The most important crop types belonging to the immature residue group – cover crops, grasslands and vegetables – are important for the delivery of multiple ecosystem services. Thus, these residues should be managed properly to avoid their potentially high N$_{2}$O emissions

Mesure de l’humidité du sol en continu en sols caillouteux à l’aide de capteurs capacitifs

La mesure de l’humidité du sol est une composante agronomique indispensable au suivi de lacroissance des cultures, très utilisée en agriculture de précision (Camilli et al., 2007 ; Garcia-Sanchezet al., 2011). C’est également une variable indispensable au fonctionnement de nombreux modèlesde simulation de la décomposition de la matière organique, du suivi de la dynamique du stock d’eaudu sol (Gabriel et al., 2010). Plusieurs matériels permettant le suivi permanent de la mesure de lateneur en eau du sol existent sur le marché ; mais peu d’entre-eux sont adaptés à une utilisation ensols caillouteux. Or, dans le cadre de la production de biomasse destinée à la fabrication decarburants de seconde génération, les cultures destinées à cette production sont avant toutimplantées sur des parcelles intéressant peu ou plus le monde agricole. Ces sols de faible qualitéagronomique sont parfois très caillouteux. Dans ces conditions, la majorité des matériels de mesuresde l’humidité du sol en continu présents sur le marché ne peuvent être utilisés. Dans le cadre d’untravail sur le suivi de croissance d’arbres cultivés en taillis à courte ou très courte rotation (Thiébeauet al., 2013), nous avons utilisé des capteurs capacitifs en sols possédant une forte proportion degraviers (2 à 13%) et de cailloux (18 à 44%), afin de disposer de mesures d’humidité du sol en continuen nous équipant de sondes ECH2O (Decagon Device Inc.) de deux types : EC5 de 5 cm et 10HS de 10cm de longueur.Les deux types de matériels testés ont été mis en oeuvre sur deux types de sols contrastés : sablolimoneuxen région Centre (Loiret) et argilo-limoneux en région Champagne-Ardenne (Aube). Lesrésultats d’étalonnage obtenus au cours de quatre années d’utilisation au champ montrent de bonsrésultats par rapport à l’humidité de référence : l’humidité massique du sol. Au regard des capteursutilisant le principe de la réflectance temporelle (TDR), ces résultats sont obtenus en faisantabstraction de la mesure de la densité apparente du sol et de sa température, ce qui simplifiebeaucoup les conditions d’emploi au champ. Dans nos conditions de travail, nous avons pu utiliserune seule et même équation pour l’obtention de l’humidité massique à partir de données initialesdélivrées en millivolt

Production de biomasse et immobilisation de carbone et d’azote sur des sols marginaux : cas de taillis à très courte rotation conduits sans fertilisation

National audienceDescription of the subject. This article presents the aboveground and belowground biomass balances of young non-fertilized short-rotation coppices, planted on marginal soils. Objectives. On two contrasting soils, the growth of willow, poplar and black locust was monitored firstly, to estimate their harvested biomass production, and the immobilization of root-derived carbon and nitrogen, and secondly, to quantify the restitutions occurring at the soil surface through leaf senescence. A comparison of two densities of black locust (2,500 vs 5,000 feet·ha-1) was carried out. Method. The devices used were instrumented to quantify the levels of carbon (C) and nitrogen (N) involved in: i) leaf senescence returning to the soil, ii) exports by the two harvests. Results. The total C immobilized in the second harvest oscillated from 7.8 to 16.1 t·ha-1, and the total N from 125 to 393 kg·ha-1. Leaf senescence corresponded to 15 to 22% of the total C on the soil surface, while 17 to 31% was immobilized in the roots. The N released into the soil by senescence varied from 48 to 79 kg·ha-1, i.e. 38 to 20% of the total respectively, and ranged and the one in the roots ranged from 22% to 48% of the total. We did not find an effect of planting density on different compartments of black locust. Conclusions. Willow and black locust have adapted better to the difficult conditions encountered than poplar. The symbiotic nitrogen fixation of black locust should be better exploited to increase the biomass production of other species, in mixed crops for example.Description du sujet. Cet article présente les productions de biomasses aériennes et souterraines de jeunes taillis à très courte rotation, non fertilisés, plantés sur des sols marginaux. Objectifs. Deux sols contrastés ont permis de suivre la croissance de saule, peuplier et robinier pour estimer leur production de biomasse exportable, l’immobilisation de carbone et d’azote dans les racines, et quantifier les restitutions au sol par la sénescence foliaire. Une comparaison de deux densités de robinier (2 500 vs 5 000 pieds·ha-1) est également réalisée. Méthode. Les dispositifs sont instrumentés afin de quantifier le carbone (C) et l’azote (N) impliqués dans i) la sénescence foliaire retournant au sol, ii) les exportations et immobilisations de deux récoltes. Résultats. Le C total immobilisé en seconde récolte varie de 7,8 à 16,1 t·ha-1 et l’azote de 125 à 393 kg·ha-1. La sénescence foliaire restitue au sol 15 à 22 % du C total fixé, tandis que 17 à 31 % est immobilisé dans les racines. L’azote restitué au sol par la sénescence a varié de 48 à 79 kg·ha-1, soit respectivement 38 à 20 % du total, et celui retrouvé dans les racines a varié de 22 à 48 % du total. Nous n’avons pas constaté d’effet de la densité de plantation sur les différents compartiments des robiniers. Conclusions. Saule et robinier ont su mieux s’adapter que le peuplier aux conditions difficiles rencontrées. La fixation d’azote symbiotique du robinier pourrait être mieux exploitée pour accroitre la production de biomasse d’autres espèces, en cultures mixtes par exemple

Introduction de jachères florales en zones de grandes cultures : atouts pour agriculteurs et apiculteurs

National audienc

Dataset of biomass and chemical quality of crop residues from European areas

International audienceThis dataset presents the chemical characteristics of plant biomass and crop residues from agrosystems in European areas (carbon and nitrogen contents and biochemical composition). These data have been collected from the scientific literature. The specific data and their origins are presented. The mean values from these data are also provided by major production type (main crops, forage and pasture crops, green manure and cover crops, vegetable crops and energy crops), species and litter type. These data were collected as part of the framework of the European project ResidueGas (ERA-GAS, 2017-2021), which aims to improve the estimation of greenhouse gas emissions associated with crop residues

Introduction de jachères florales en zones de grandes cultures : comment mieux concilier agriculture, biodiversité et apiculture ?

National audienc

Carbon and nutrient dynamics in short-rotation coppice of poplar and willow in a converted marginal land, a case study in central France

International audienceBioenergy woody biomass production shortens the life cycle of carbon and secures energy supplies. However, using fast growing trees in these woody crop systems such as in short rotation coppices (SRCs), implies an increasing risk of depleting the soil nutrient stocks by direct biomass removal and low nutrient return. The aim of this study was to quantify the impact of these woody crop systems after 4 years of growth on the soil quality (C and nutrient cycling) by monitoring tree components (i.e. shoot, litterfall, root system) instead of soils; C and nutrient contents in weed strips were also included into these analyses. Our results indicated that shoot biomass was similar in SRC-P and SRC-W 2 years after planting (4 t ha(-1)). However, after 4 years, willow outperformed poplar (21.9 vs. 8.6 t ha(-1), respectively) removing until 30 % of K soil pool. Litterfall increased between first and second rotation coppices (0.85 vs. 4 t ha(-1)) similarly for SRC-P and SRC-W, indicating biomass exportation and return were strongly imbalanced in SRCs crop systems. N pool in weed strips represented a significant contribution to N cycling in these SRC woody crop systems due to the presence of N-2-fixing plants. However, no differences were detected between poplar and willow crops. In low quality agricultural soils, which are the likely host for SRC implementation, we demonstrated that willow has a higher nutrient accumulation rate than poplar, particularly for K, Mg and P. Weed strips constitute an important reservoir of C and nutrients and should be studied further

In Situ Dynamics and Spatial Heterogeneity of Soil Bacterial Communities Under Different Crop Residue Management

International audienceThe effect of the location of wheat residues (soil surface vs. incorporated in soil) on their decomposition and on soil bacterial communities was investigated by the means of a field experiment. Bacterial-automated ribosomal intergenic spacer analysis of DNA extracts from residues, detritusphere (soil adjacent to residues), and bulk soil evidenced that residues constitute the zone of maximal changes in bacterial composition. However, the location of the residues influenced greatly their decomposition and the dynamics of the colonizing bacterial communities. Sequencing of 16S rRNA gene in DNA extracts from the residues at the early, middle, and late stages of degradation confirmed the difference of composition of the bacterial community according to the location. Bacteria belonging to the γ-subgroup of proteobacteria were stimulated when residues were incorporated whereas the α-subgroup was stimulated when residues were left at the soil surface. Moreover, Actinobacteria were more represented when residues were left at the soil surface. According to the ecological attributes of the populations identified, our results suggested that climatic fluctuations at the soil surface select populations harboring enhanced catabolic and/or survival capacities whereas residues characteristics likely constitute the main determinant of the composition of the bacterial community colonizing incorporated residues

CONTRIBUTION DES RESIDUS DE CULTURES AUX EMISSIONS DE N2O: IMPACT DE LEURS CARACTERISTIQUES CHIMIQUES

L'incorporation des résidus de cultures et de couverts végétaux au sol est une pratique adoptée par les agriculteurs pour accroitre le stock de matières organiques des sols et recycler les nutriments. Mais la décomposition des résidus est une source d'émissions plus ou moins importante de gaz à effet de serre, comme le protoxyde d'azote (N2O). L'étude des caractéristiques des résidus enfouis au regard des pratiques culturales réalisées doit permettre de mieux gérer ces restitutions afin d'en limiter les conséquences sur l'environnement. Les émissions de N2O sont estimées dans les inventaires d'émissions selon la méthode IPCC (2019). Celle-ci est basée sur l'estimation des quantités d'azote recyclées par les résidus de culture (parties aériennes et souterraines) affectées d'un facteur d'émission (Ef) standard pour tous types de cultures, dont la valeur est 0.005 à 0.006 kg N-N2O par kg N recyclé, l'azote recyclé étant calculé à partir de la quantité de biomasse recyclée et de la richesse en azote de cette biomasse. Le travail présenté a été réalisé dans le cadre du projet ResidueGas (programme européen ERA-GAS) dont INRAE était partenaire. L'objectif global du projet était d'améliorer l'estimation de la contribution des résidus de cultures aux émissions de gaz à effet de serre de l'agriculture. Nous présentons trois résultats principaux de ce projet