Les cultures de couverture plantées à seulement deux semaines d'intervalle en septembre montrent des différences significatives de biomasse à la fin de la saison de croissance d'automne. Une étude récente a montré que la plantation précoce de cultures de couverture peut les aider à s'établir et à mieux retenir les nutriments, protégeant ainsi les cours d'eau. Crédit :Ray Weil
La baie de Chesapeake produisait autrefois des dizaines de millions de boisseaux d'huîtres par an. Aujourd'hui, la récolte d'huîtres est inférieure à un pour cent de ces sommets historiques. Qu'est-il arrivé?
"Avec l'agriculture moderne et le développement urbain dans le bassin versant autour de la baie au milieu du XXe siècle, la qualité de l'eau a rapidement décliné", explique Ray Weil, professeur de sciences du sol à l'Université du Maryland. "Bientôt, les huîtres ont disparu, de nombreux poissons ont failli disparaître et les crabes ont été menacés."
Weil étudie les moyens d'aider la baie de Chesapeake à se rétablir. Ses recherches portent sur l'un des principaux responsables du déclin de la baie :les nutriments. Les éléments nutritifs essentiels pour les plantes comme l'azote et le phosphore sont bons pour les cultures, dit Weil. "Cependant, dans les cours d'eau, l'azote stimule aussi la production de végétaux. Dans ce cas, il s'agit d'herbes aquatiques et d'algues", précise-t-il. Toute cette biomasse supplémentaire meurt et pourrit, éliminant l'oxygène de l'eau. Le manque d'oxygène dans les eaux est une menace majeure pour la vie dans la baie de Chesapeake. De plus, certaines algues peuvent être toxiques pour les humains et les poissons.
L'étude de Weil a été publiée dans Journal of Environmental Quality , une publication de l'American Society of Agronomy, de la Crop Science Society of America et de la Soil Science Society of America.
Shelly Porter, assistante de recherche de premier cycle, applique un vide à un lysimètre à tension pour échantillonner l'eau lessivée au cours des 24 heures précédentes. L'échantillon comprend de l'eau et des nutriments dissous qui s'étaient déjà écoulés sous la profondeur d'enracinement des cultures, qui finiraient par se retrouver dans les eaux souterraines, puis dans la baie de Chesapeake. L'utilisation de cultures de couverture aide à garder l'azote hors des eaux souterraines. Crédit :Ray Weil
Bien que la baie de Chesapeake ait perdu une partie de son lustre en raison des problèmes de nutriments, elle offre toujours de nombreux avantages aux résidents voisins. C'est le deuxième plus grand estuaire - un habitat d'eau saumâtre - au monde. La baie elle-même mesure environ 200 milles de long. Mais son bassin versant couvre 64 000 miles carrés à travers six États et Washington, D.C. Environ 500 millions de livres de fruits de mer sont récoltés chaque année dans la baie. L'habitat nettoie également l'eau tout en fournissant des aires de reproduction pour la faune importante.
Pour aider leur voie navigable en difficulté, les habitants du Maryland ont voté pour s'imposer afin d'inciter les agriculteurs à cultiver des cultures de couverture. Ce sont des cultures que les agriculteurs ne vendent pas, mais peuvent retenir l'excès d'azote, le gardant hors des cours d'eau.
Dans les dernières recherches de Weil, il a étudié comment le moment de la croissance des cultures de couverture affectait leur capacité à garder l'azote hors de l'eau de la baie de Chesapeake. Les cultures de couverture sont généralement plantées tard dans l'année après que les agriculteurs ont récolté leurs cultures commerciales. Cependant, les recherches précédentes de son laboratoire ont indiqué qu'il était probablement trop tard pour que les cultures de couverture soient efficaces pour capturer l'azote. La mesure clé est la quantité d'azote drainée à travers le sol vers les eaux souterraines; un processus connu sous le nom de lixiviation.
Des parcelles de recherche dans le Maryland au début de novembre montrent trois types différents de cultures de couverture et une parcelle témoin sans culture de couverture, à gauche. Les chercheurs ont constaté que les trois cultures de couverture (seigle d'hiver, radis et mélange seigle d'hiver/radis) réussissaient bien à absorber l'azote supplémentaire du sol. Crédit :Ray Weil
"Essentiellement, nous pensions que l'action critique de capture de l'azote se produisait avant la dormance hivernale plutôt que pendant l'hiver et le printemps, lorsque le lessivage réel se produit", explique Weil. Pour tester l'idée, son laboratoire a planté trois types différents de cultures de couverture à quatre moments différents à l'automne sur deux ans. Les cultures comprenaient du seigle d'hiver, des radis et un mélange de seigle, de radis et de trèfle. Les dates de plantation variaient de la mi-août à la mi-octobre.
L'équipe de recherche a découvert que plus les cultures de couverture étaient plantées tôt, mieux elles étaient capables de garder l'azote hors des eaux souterraines. "Seule une différence de quelques semaines dans les dates de plantation a entraîné des différences significatives dans les quantités d'azote lessivées, surtout si la plantation a eu lieu après la mi-septembre dans les conditions du Maryland", explique Weil.
Le seigle d'hiver a traditionnellement été la culture de couverture de choix dans la région, car il survit aux conditions météorologiques difficiles. Mais l'équipe de Weil a soupçonné que d'autres cultures pourraient tout aussi bien fonctionner, surtout si elles étaient semées tôt. En effet, les tests ont montré que les trois types de cultures de couverture réduisaient le lessivage de l'azote.
Un lysimètre à tension parmi les cultures de couverture multi-espèces au début du printemps. Cet appareil permet aux chercheurs de collecter et d'analyser l'eau souterraine pour voir la quantité d'azote qu'elle contient. L'excès d'azote dans l'eau stimule la production de mauvaises herbes et d'algues et affecte les niveaux d'oxygène, ce qui peut être nocif pour la vie aquatique. Crédit :Ray Weil
Malheureusement, la mi-septembre est trop tôt pour récolter les cultures dans la plupart des rotations de cultures dans le Maryland.
"Pour la plupart des producteurs de maïs et de soja, planter une culture de couverture suffisamment tôt pour prévenir efficacement le lessivage de l'azote signifiera probablement que la culture de couverture sera établie avant la récolte de la culture commerciale", déclare Weil. Cela signifie faire preuve de créativité, comme répandre des semences de cultures de couverture par avion. Cela permet aux graines d'entrer tôt entre les cultures, ce qui leur permet de commencer à pousser sans nuire aux cultures de rente en cours de maturation.
Les recherches de Weil aident à maximiser les avantages pour les résidents du Maryland qui apprécient la baie de Chesapeake et montrent comment les agriculteurs peuvent également tirer le meilleur parti de leurs cultures de couverture. "Les cultures de couverture offrent de nombreux avantages à l'agriculteur qui les utilise ; de la préservation du sol, de la suppression des mauvaises herbes, de la capture de nutriments coûteux et de leur recyclage pour les cultures futures, à la capture du carbone qui améliorera la matière organique du sol et peut même apporter des paiements sur le marché du carbone", dit-il. . "L'établissement précoce peut grandement améliorer les performances des cultures de couverture et donc le retour sur investissement."
