Le chercheur principal Joseph Amsili prélevant des échantillons de carottes de cultures de couverture au Russell E. Larson Agricultural Research Center. L'étude a révélé que les mélanges de cultures de couverture augmentaient les apports totaux de carbone dans le sol parce qu'ils avaient simultanément des apports élevés de racines et de pousses et qu'ils favorisaient des apports de carbone plus élevés à partir des résidus laissés par la culture commerciale de maïs suivante. Crédit :Jason Kaye Research Group, État de Pennsylvanie
Pour juger de l'efficacité globale des cultures de couverture et choisir celles qui offrent le plus de services écosystémiques, les agronomes doivent tenir compte des racines des plantes ainsi que de la biomasse aérienne, selon les chercheurs de Penn State qui ont testé les caractéristiques des racines des cultures de couverture dans trois monocultures et un mélange.
« Presque tout ce que nous savons sur la croissance des cultures de couverture provient de la mesure des parties aériennes et pourtant certains des avantages que nous voulons obtenir des cultures de couverture proviennent des racines, " a déclaré le chercheur Jason Kaye, professeur de biogéochimie des sols. "Cette étude nous montre que ce que nous voyons au-dessus du sol reflète parfois, mais pas toujours, les avantages sous terre."
Les cultures de couverture sont largement utilisées pour augmenter la quantité de carbone organique restitué au sol entre les cultures de rente telles que le maïs, blé et soja, ainsi que de limiter l'érosion et de fixer ou d'ajouter de l'azote au sol. Les racines des cultures de couverture sont connues pour jouer un rôle essentiel dans l'augmentation des niveaux de carbone organique du sol, Kaye a noté, mais les traits racinaires qui ont un impact sur les niveaux de carbone varient considérablement parmi les espèces de cultures de couverture, et cette variation n'a pas encore été caractérisée.
Récemment, Kaye a souligné, les mélanges de cultures de couverture ont gagné en popularité en tant que moyen d'augmenter la diversité des avantages des cultures de couverture. Son groupe de recherche au Collège des sciences agricoles mène une expérience continue évaluant l'efficacité de divers mélanges de cultures de couverture depuis 2011.
L'étude a révélé des différences entre les traits racinaires des trois importantes cultures de couverture annuelles d'hiver — canola, trèfle cramoisi et triticale. La recherche a découvert plusieurs traits racinaires importants, y compris le rapport racine-pousse élevé et la grande production de racines entre les rangs pour le triticale, qui est un hybride de blé d'hiver et de seigle céréalier. Crédit :Joseph Amsili, État de Pennsylvanie
Dans la dernière étude, menée au Russell E. Larsen Agricultural Research Center de Penn State à Rock Springs, récemment publié dans Agriculture renouvelable et systèmes alimentaires , les chercheurs ont évalué les traitements des cultures de couverture, y compris les monocultures de triticale, canola et trèfle cramoisi ainsi qu'un mélange de cinq espèces dominé par ces trois espèces.
Ils ont testé la quantité, la qualité et la distribution spatiale de ces racines de cultures de couverture pour en savoir plus sur la variation des traits racinaires entre les espèces, et comment cette variation affecte la conception du mélange. Ils ont prélevé des carottes de racines dans les rangs et entre les rangs jusqu'à une profondeur d'environ 16 pouces à l'automne et au printemps à partir de cultures de couverture plantées après le blé d'hiver.
Les chercheurs ont également évalué les apports de carbone cumulés pour l'ensemble de la rotation afin de déterminer les contributions en carbone racinaire des cultures de couverture et des cultures commerciales. Ils ont mesuré la distribution verticale et horizontale de la biomasse racinaire, le rapport de la biomasse racinaire à la biomasse aérienne – connu sous le nom de rapport racine-tige – et lié à la quantité d'azote dans les plantes pour déterminer comment ces paramètres différaient entre les traitements de culture de couverture.
Les chercheurs ont prélevé des carottes de racines dans les rangs et entre les rangs jusqu'à une profondeur d'environ 16 pouces à l'automne et au printemps à partir de cultures de couverture plantées après le blé d'hiver. Crédit :Joseph Amsili, État de Pennsylvanie
Les mélanges de cultures de couverture ont augmenté les apports totaux de carbone dans le sol parce qu'ils avaient simultanément des apports élevés de racines et de pousses et qu'ils favorisaient des apports de carbone plus élevés à partir des résidus de culture de maïs, Kaye a expliqué.
"La récolte de maïs a été plus productive suite aux mélanges qu'en suivant les graminées, et pendant que nous récoltons une grande partie de cette productivité, certains sont laissés dans les résidus, " Il a dit. " Je pense que c'est vraiment intéressant parce que cela montre que l'effet des cultures de couverture sur le carbone du sol n'est pas seulement lié à leurs propres racines et pousses, mais aussi comment ils affectent la croissance des cultures de rente.
L'étude a révélé des différences de traits racinaires entre les trois importantes cultures de couverture annuelles d'hiver, canola, trèfle cramoisi et triticale, a souligné le chercheur principal Joseph Amsili. La recherche a découvert plusieurs traits racinaires importants, il ajouta, y compris le rapport racine-pousse élevé et la grande production de racines entre les rangs pour le triticale, which is a hybrid of winter wheat and cereal rye.
Researchers tested the quantity, quality and spatial distribution of cover crop roots such as triticale (shown) to learn about root-trait variation among species, and how that variation impacts mixture design. Credit:Joseph Amsili, État de Pennsylvanie
"The five-species mix was associated with increased quantity and distribution of roots compared to a crimson clover monoculture, which shows the benefits of combining legumes that have limited root biomass with brassica and grass species that produce greater root biomass, but provide more nitrogen, " said Amsili. Now an extension associate in the Soil and Crop Sciences Section in the School of Integrative Plant Sciences at Cornell University, he was a graduate student in the Department of Ecosystem Science and Management at Penn State when he spearheaded the research.
The study is important because the increased knowledge of cover crop root traits it yielded improves the understanding of the linkages between root traits and the services cover crops provide, Kaye explained. Aller de l'avant, he expects to find cover crops and design cover crop mixtures that deliver unexpected ecosystem benefits and added boosts to cash crops that follow.
Cover crop root distribution patterns of four cover crop treatments are shown in this artist's conception, including (from left) triticale, crimson clover, canola and a five-species mixture. Credit:Joseph Amsili
"We'll now be able to think about what we want to occur in the soil and then design mixtures that have the root traits that are best able to provide those benefits, " he said. "Advancing research on cover crop root traits serves as a strong foundation for designing mixtures with complementary root traits. I envision that we will exploit lots of different cover crop plants for different traits, both above and below ground."
