La fertilité des sols - Soil fertility
La fertilité du sol fait référence à la capacité du sol à soutenir la croissance des plantes agricoles , c'est-à-dire à fournir un habitat aux plantes et à produire des rendements soutenus et constants de haute qualité. Un sol fertile a les propriétés suivantes :
- La capacité de fournir des nutriments essentiels aux plantes et de l'eau en quantités et proportions adéquates pour la croissance et la reproduction des plantes ; et
- L'absence de substances toxiques pouvant inhiber la croissance des plantes.
Les propriétés suivantes contribuent à la fertilité du sol dans la plupart des situations :
- Une profondeur de sol suffisante pour une croissance racinaire et une rétention d'eau adéquates ;
- Bon drainage interne , permettant une aération suffisante pour une croissance racinaire optimale (bien que certaines plantes, comme le riz, tolèrent l'engorgement) ;
- La couche arable ou l'horizon O contient suffisamment de matière organique du sol pour une structure saine du sol et une rétention d' humidité du sol ;
- pH du sol compris entre 5,5 et 7,0 (convient à la plupart des plantes, mais certaines préfèrent ou tolèrent des conditions plus acides ou alcalines);
- Des concentrations adéquates d' éléments nutritifs essentiels pour les plantes sous des formes disponibles pour les plantes ;
- Présence d'une gamme de micro - organismes qui soutiennent la croissance des plantes.
Dans les terres utilisées pour l' agriculture et d'autres activités humaines, le maintien de la fertilité des sols nécessite généralement l'utilisation de pratiques de conservation des sols . En effet, l'érosion des sols et d'autres formes de dégradation des sols entraînent généralement une baisse de qualité en ce qui concerne un ou plusieurs des aspects indiqués ci-dessus.
Fertilisation du sol
Le phosphore biodisponible est l'élément du sol qui fait le plus souvent défaut. L'azote et le potassium sont également nécessaires en quantités substantielles. Pour cette raison, ces trois éléments sont toujours identifiés sur une analyse d'engrais commercial. Par exemple, un engrais 10-10-15 contient 10 pour cent d'azote, 10 pour cent (P 2 O 5 ) de phosphore disponible et 15 pour cent (K 2 O) de potassium soluble dans l'eau. Le soufre est le quatrième élément qui peut être identifié dans une analyse commerciale, par exemple 21-0-0-24 qui contiendrait 21 % d'azote et 24 % de sulfate.
Les engrais inorganiques sont généralement moins chers et ont des concentrations plus élevées de nutriments que les engrais organiques. De plus, étant donné que l'azote, le phosphore et le potassium doivent généralement être sous les formes inorganiques pour être absorbés par les plantes, les engrais inorganiques sont généralement immédiatement biodisponibles pour les plantes sans modification. Cependant, certains ont critiqué l'utilisation d'engrais inorganiques, affirmant que l'azote soluble dans l'eau ne répond pas aux besoins à long terme de la plante et crée une pollution de l'eau. Les engrais à libération lente peuvent réduire la perte de nutriments par lessivage et peuvent rendre les nutriments qu'ils fournissent disponibles sur une plus longue période de temps.
La fertilité du sol est un processus complexe qui implique le cycle constant des nutriments entre les formes organiques et inorganiques. Lorsque les matières végétales et les déchets animaux sont décomposés par les micro-organismes, ils libèrent des nutriments inorganiques dans la solution du sol, un processus appelé minéralisation . Ces nutriments peuvent alors subir d'autres transformations qui peuvent être facilitées ou activées par les micro-organismes du sol. Comme les plantes, de nombreux micro-organismes nécessitent ou utilisent préférentiellement des formes inorganiques d'azote, de phosphore ou de potassium et entreront en compétition avec les plantes pour ces nutriments, immobilisant les nutriments dans la biomasse microbienne , un processus souvent appelé immobilisation . L'équilibre entre les processus d'immobilisation et de minéralisation dépend de l'équilibre et de la disponibilité des principaux nutriments et du carbone organique pour les microorganismes du sol. Des processus naturels tels que la foudre peuvent fixer l'azote atmosphérique en le convertissant en (NO 2 ). La dénitrification peut se produire dans des conditions anaérobies (inondation) en présence de bactéries dénitrifiantes. Les cations nutritifs, y compris le potassium et de nombreux micronutriments, sont maintenus en liaisons relativement fortes avec les parties chargées négativement du sol dans un processus connu sous le nom d' échange de cations .
En 2008, le coût du phosphore comme engrais a plus que doublé, tandis que le prix du phosphate naturel comme produit de base a été multiplié par huit. Récemment, le terme pic de phosphore a été inventé, en raison de la présence limitée de phosphate naturel dans le monde.
Limitations lumière et CO 2
La photosynthèse est le processus par lequel les plantes utilisent l'énergie lumineuse pour entraîner des réactions chimiques qui convertissent le CO 2 en sucres. Ainsi, toutes les plantes ont besoin d'accéder à la fois à la lumière et au dioxyde de carbone pour produire de l'énergie, croître et se reproduire.
Bien que généralement limités par l'azote, le phosphore et le potassium, de faibles niveaux de dioxyde de carbone peuvent également agir comme un facteur limitant sur la croissance des plantes. Des études scientifiques évaluées par des pairs et publiées ont montré que l'augmentation du CO 2 est très efficace pour favoriser la croissance des plantes jusqu'à des niveaux supérieurs à 300 ppm. D'autres augmentations de co 2 peuvent, dans une très faible mesure, continuer à augmenter le rendement photosynthétique net.
L'épuisement du sol
L'épuisement du sol se produit lorsque les composants qui contribuent à la fertilité sont supprimés et non remplacés, et que les conditions qui soutiennent la fertilité du sol ne sont pas maintenues. Cela conduit à de faibles rendements des cultures. En agriculture, l'épuisement peut être dû à une culture trop intense et à une mauvaise gestion des sols .
La fertilité des sols peut être gravement compromise lorsque l'utilisation des terres change rapidement. Par exemple, dans la Nouvelle-Angleterre coloniale , les colons ont pris un certain nombre de décisions qui ont appauvri les sols, notamment : permettre aux animaux des troupeaux de se promener librement, ne pas reconstituer les sols avec du fumier et une séquence d'événements qui ont conduit à l'érosion. William Cronon a écrit que "... l'effet à long terme était de mettre ces sols en danger. L'élimination de la forêt, l'augmentation des inondations destructrices, le compactage du sol et la culture rase forgée par les animaux au pâturage, le labourage - tout a servi augmenter l'érosion."
L'un des phénomènes d'épuisement des sols les plus répandus en 2008 se situe dans les zones tropicales où la teneur en éléments nutritifs des sols est faible. Les effets combinés des densités de population croissantes, de l'exploitation forestière industrielle à grande échelle, de l' agriculture sur brûlis et de l'élevage en ranch, et d'autres facteurs, ont, à certains endroits, appauvri les sols en éliminant rapidement et presque totalement les nutriments.
L'épuisement des sols a affecté l'état de la vie végétale et des cultures en agriculture dans de nombreux pays. Au Moyen-Orient, par exemple, de nombreux pays ont du mal à faire pousser des produits en raison des sécheresses, du manque de sol et du manque d'irrigation. Le Moyen-Orient compte trois pays qui indiquent une baisse de la production agricole, les taux de baisse de productivité les plus élevés se trouvent dans les zones montagneuses et arides. De nombreux pays d'Afrique subissent également un épuisement des sols fertiles. Dans les régions au climat sec comme le Soudan et les pays qui composent le désert du Sahara , les sécheresses et la dégradation des sols sont courantes. Les cultures commerciales telles que le thé, le maïs et les haricots nécessitent une variété de nutriments pour pousser en bonne santé. La fertilité des sols a diminué dans les régions agricoles d'Afrique et l'utilisation d'engrais artificiels et naturels a été utilisée pour récupérer les éléments nutritifs du sol.
L'épuisement de la couche arable se produit lorsque la couche arable organique riche en nutriments , qui met des centaines à des milliers d'années à se former dans des conditions naturelles, est érodée ou appauvrie de sa matière organique d'origine. Historiquement, les effondrements de nombreuses civilisations passées peuvent être attribués à l'épuisement de la couche arable. Depuis le début de la production agricole dans les grandes plaines d'Amérique du Nord dans les années 1880, environ la moitié de sa couche arable a disparu.
L'épuisement peut se produire à travers une variété d'autres effets, y compris le travail excessif du sol (qui endommage la structure du sol), la sous-utilisation des apports de nutriments qui conduit à l'exploitation de la banque de nutriments du sol et la salinisation du sol.
Effets d'irrigation
La qualité de l'eau d'irrigation est très importante pour maintenir la fertilité et l' inclinaison du sol , et pour utiliser plus de profondeur de sol par les plantes. Lorsque le sol est irrigué avec de l'eau fortement alcaline, des sels de sodium indésirables s'accumulent dans le sol, ce qui rendrait la capacité de drainage du sol très faible. Ainsi, les racines des plantes ne peuvent pas pénétrer profondément dans le sol pour une croissance optimale dans les sols alcalins . Lorsque le sol est irrigué avec de l'eau à faible pH / acide , les sels utiles (Ca, Mg, K, P, S, etc.) sont éliminés en drainant l'eau du sol acide et en plus les sels d'aluminium et de manganèse indésirables pour les plantes sont dissous du sol entravant la croissance des plantes. Lorsque le sol est irrigué avec de l' eau à haute salinité ou que suffisamment d'eau ne s'écoule pas du sol irrigué, le sol se transformerait en sol salin ou perdrait sa fertilité. L'eau salée augmente la pression de turgescence ou la pression osmotique requise, ce qui empêche le prélèvement d'eau et de nutriments par les racines des plantes.
La perte de terre végétale a lieu dans les sols alcalins en raison de l'érosion par les écoulements de surface des eaux de pluie ou le drainage car ils forment des colloïdes (boues fines) au contact de l'eau. Les plantes n'absorbent les sels inorganiques solubles dans l'eau que du sol pour leur croissance. Le sol en tant que tel ne perd pas sa fertilité simplement en cultivant, mais il perd sa fertilité en raison de l'accumulation de sels inorganiques indésirables et de l'épuisement du sol par une mauvaise irrigation et les eaux de pluie acides (quantité et qualité de l'eau). La fertilité de nombreux sols qui ne sont pas adaptés à la croissance des plantes peut être améliorée plusieurs fois progressivement en fournissant une eau d'irrigation adéquate de qualité appropriée et un bon drainage du sol.
Distribution mondiale
Voir également
- Terres arables
- Sol Plaggen
- Culture itinérante
- Contamination du sol
- Vie du sol
- Terra preta
- Capacité d'échange cationique