Healthy soils are fundamental to building prosperous and resilient farms and to efforts to reduce greenhouse gas emissions and enhance overall environmental impacts from agriculture. Understanding the adoption of beneficial management practices (BMPs) that promote soil health is necessary for these benefits to be obtained. Drawing from a survey of Ontario farmers (n = 247) with 60% being crop producers and 22% livestock farmers, we explore the variation in adoption for six soil health BMPs: cover crops, crop rotations, no-till, soil testing, conservation buffers, and organic amendments. Soil testing had the highest rate of adoption, while conservation buffers had the least. The majority of farmers (73%) implemented four or more BMPs as the use of practices such as a rotation with winter wheat, cover cropping, and no-till tend to be positively correlated. Adopters of the BMPs tend to operate larger farms both in the area operated and farm cash receipts than non-adopters. Improving soil health was the most widely selected motivation for adoption across all six BMPs. The most effective interventions to enhance adoption among non-adopters include financial incentives, easily accessible information and advice, and farmer-to-farmer learning. Our results suggest that farmers that adopt BMPs do so primarily to enhance soil health rather than solely for economic considerations. Encouraging use among non-adopters may require monitoring and promoting the benefits of soil health. The results should aid in the development of strategic frameworks that facilitate innovations in policy to enhance soil health.

Des fermes prospères et résilientes ont besoin de sols vigoureux, sans lesquels on ne pourra d’ailleurs pas réduire les émissions de gaz à effet de serre ni atténuer les répercussions générales de l’agriculture sur l’environnement. Pour que de tels avantages se concrétisent, il faut comprendre l’adoption des bonnes pratiques de gestion (BPGs) qui confèrent au sol sa vitalité. Partant d’un sondage auprès des agriculteurs ontariens (n = 247), pour 60 % spécialisés dans les productions végétales et pour 22 % dans les productions animales, les auteurs ont examiné dans quelle mesure variait l’adoption de six BPGs associées à la vitalité du sol : cultures-abris, assolements, non-travail du sol, analyse du sol, bandes de préservation et amendements organiques. L’analyse du sol est la pratique la mieux acceptée, alors que les bandes de préservation se situent à l’opposé du spectre. La plupart des agriculteurs (73 %) appliquent quatre BPGs ou davantage et les pratiques comme l’assolement avec le blé d’hiver, les cultures-abris ainsi que le non-travail du sol présentent une corrélation positive. Ceux qui épousent les BPGs ont tendance à exploiter de plus grandes fermes que ceux qui ne les ont pas adoptées, tant au niveau de la superficie qu’à celui des recettes en espèces. Rendre le sol plus fertile est sans doute la raison principale qui motive l’adoption des six BPGs. Parmi les meilleurs moyens pour inciter les agriculteurs réticents à opter pour les BPGs figurent un incitatif monétaire, la facilité d’accès de l’information et des conseils ainsi que la transmission des connaissances entre producteurs. Ces résultats laissent croire que les agriculteurs qui adoptent les BPGs le font plus pour accroître la fertilité du sol que pour des raisons purement économiques. On devrait peut-être suivre les encouragements prodigués aux agriculteurs réticents ainsi que la promotion des bienfaits de telles pratiques pour le sol. Les résultats de cette étude devraient faciliter l’élaboration de cadres stratégiques qui conduiront à des innovations dans les politiques visant à améliorer la vitalité du sol. [Traduit par la Rédaction]

Soil texture, or the relative proportions of sand, silt, and clay, is a key soil attribute that influences many important physical, chemical, and biological properties of soils. Digital soil mapping is increasingly used to predict soil texture; however, few comparisons have been made between direct prediction of a texture class, and the indirect prediction of texture class by first predicting sand, silt, and clay content, and subsequently converting the predictions to a texture class. We predicted soil texture class for the 5–15 and 30–60 cm depth intervals of the Ottawa soil survey project using direct and indirect approaches which yielded a similar overall accuracy (28–36%) and kappa (0.19–0.27). The predicted soil maps had a similar spatial distribution of soil texture classes. We then used the Euclidean distance between the texture classes to adjust the model performance metrics, revealing the indirect approach provided the better soil texture class prediction. When comparing the predictions, the 5–15 and 30–60 cm maps were in perfect agreement for 53% and 42% of the study area, respectively, and in both cases texture class predictions were within one texture class for over 87% of the map area. For many studies, including legacy soil surveys, texture class information is available, and particle size distribution data are generally lacking. This study confirms that direct prediction of soil texture class performs almost equally with indirect prediction.

La texture du sol, c’est-à-dire les proportions relatives de sable, de limon et d’argile, est une caractéristique capitale qui influe sur de nombreuses propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol. On recourt de plus en plus à la cartographie numérique des sols pour en prévoir la texture. Cependant, on a rarement comparé la méthode de prévision directe à la méthode indirecte qui prévoit, en un premier temps, les proportions de sable, de limon et d’argile, puis convertit le résultat en classe de texture. Les auteurs ont prévu la classe de texture des sols d’Ottawa échantillonnés à une profondeur de 5–15 cm et de 30–60 cm par les deux approches et ont obtenu des résultats similaires pour l’exactitude générale (28–36 %) et l’indice kappa (0,19–0,27). Les cartes du sol illustraient une distribution spatiale semblable pour les classes de texture. Ensuite, les auteurs ont utilisé la distance euclidienne entre les classes de texture pour ajuster les mesures de la performance du modèle et ont constaté que l’approche indirecte donne les meilleures prévisions. Quand on compare celles-ci, les cartes pour les intervalles de profondeur de 5–15 cm et de 30–60 cm s’accordent à la perfection avec 53 % et 42 % des sols examinés, respectivement. Dans les deux cas, la classe de texture prévue se situe à moins d’une classe de distance pour au-delà de 87 % de la surface couverte par la carte. Si la classe de texture est souvent connue, même pour les levés les plus anciens, les données sur la granulométrie manquent habituellement. Cette étude confirme que la méthode de prévision directe de la texture du sol est presque aussi efficace que la méthode de prévision indirecte. [Traduit par la Rédaction]

As Canada's vast Boreal Plains are extensively managed, predictive soil mapping could be used as an effective tool to generate high-resolution soil information for the region to inform sustainable resource management. This study aimed to investigate the use of multi-temporal remote sensing data and terrain derivatives to map soil types in the region. A method of constraining subgroup and great-group soil-type predictions based on the predictions at higher-order levels (great-group and order, respectively) was tested. Sentinel time series median values obtained by using Google Earth Engine were tested in combination with first- and second-order digital elevation model derivatives for use as predictor variables in the predictive models. A recursive feature selection process was implemented to reduce the number of predictor variables used in model training. Soil classes were predicted at the order, great-group, and subgroup levels and two approaches were tested. In the first approach, models were unconstrained based on previous predictions. In the second approach, models were constrained to predict only soil great-group classes that occur within the predicted soil order for a given location and similarly predict only soil subgroup classes that occur within the predicted soil great group for a given location. Determined through independent validation testing, the most probable predicted soil maps had overall accuracies ranging from 42% to 68% and kappa scores ranging from 0.33 to 0.48. Overall, the constrained models had the best performance of the approaches tested.

Les vastes plaines boréales du Canada étant largement aménagées, une carte prédictive des sols constituerait un bon moyen pour obtenir des données à haute résolution sur les sols régionaux et ainsi faciliter la gestion des ressources durables. Les auteurs ont examiné comment des données de télédétection multitemporelles et les dérivées du terrain pourraient servir à cartographier la nature des sols locaux. Dans cette optique, ils ont testé une méthode qui contraint les prévisions du sous-groupe et du grand groupe de sols d’après les prévisions effectuées à un ordre plus élevé (ceux du grand groupe et de l’ordre, respectivement). La valeur médiane des séries chronologiques sentinelles obtenues avec le moteur Google Earth a été testée en combinaison avec les dérivées de modèles numériques des hauteurs du premier et du deuxième ordre, employées comme variables explicatives dans le modèle prédictif. Pour réduire le nombre de variables explicatives servant à former le modèle, les auteurs ont recouru à un processus récursif de sélection des propriétés du sol. Les classes de sol ont été prédites aux niveaux de l’ordre, du grand groupe et du sous-groupe, et deux approches ont été vérifiées. Dans la première, les auteurs n’ont pas contraint le modèle selon les prévisions antérieures; dans la seconde, le modèle a été contraint afin de ne prédire que les classes du grand groupe dans l’ordre des sols prévu et que celles du sous-groupe dans le grand groupe de sols prévu, pour un endroit donné. Après validation dans le cadre d’un essai indépendant, l’exactitude des cartes des sols prévus les plus probables variait de 42 à 68 % et leur note Kappa allait de 0,33 à 0,48. Les modèles contraints sont généralement ceux qui fonctionnent le mieux parmi les approches testées. [Traduit par la Rédaction]

Drainage refers to the frequency and duration of periods of saturation, and how quickly excess water is removed from the soil profile. It is one of the central concepts used to differentiate soil series within the Canadian System of Soil Classification (CSSC). Currently, seven drainage classes are recognized in the CSSC: very rapid, rapid, well, moderately well, imperfect, poor, and very poor. In redoximorphic soils (imperfect, poor, and very poor drainage classes), drainage is typically differentiated based on morphological features (i.e., the presence of gleying and mottles). Non-redoximorphic soils (very rapid, rapid, and well-drained classes) do not display such morphological features but are differentiated based on available water holding capacity (AWHC) as inferred from soil texture and particle size. Moderately well-drained soils are intermediate, in some cases defined by the presence of redoximorphic characteristics, but in other cases inferred based on texture. In effect, drainage in materials without redoximorphic features is estimated based on AWHC as related to texture class, which should include sand subfractions. Values for AWHC were calculated using a published pedotransfer function for combinations of sand, silt, and clay-sized particles, including various combinations of very fine to very coarse sand separates as input. Calculated values were compared with currently assigned drainage classes and several inconsistencies were identified. Revisions are proposed to textural assessment of soil drainage for non-redoximorphic soils.

Le drainage exprime la fréquence et la durée des périodes de saturation d’eau, ainsi que la rapidité avec laquelle l’eau en excédent se retire du sol. Il s’agit d’un des principes fondamentaux employés pour différencier les séries de sols dans le Système canadien de classification des sols (SCCS). Pour l’instant, le SCCS répertorie sept classes de drainage : très rapide, rapide, bon, modérément bon, imparfait, pauvre et très pauvre. Chez les sols rédoximorphiques (drainage imparfait, pauvre ou très pauvre), on différencie habituellement le drainage d’après les paramètres morphologiques (p. ex., présence de gleyification et de marbrures). Comme ils ne présentent pas de caractères morphologiques de ce genre, on différencie les sols non rédoximorphiques (drainage très rapide, rapide ou bon) d’après leur capacité à retenir l’eau (CRE) disponible grâce à leur texture et à leur granulométrie. Les sols modérément bien drainés se situent entre les deux et sont définis parfois par l’existence de certains paramètres rédoximorphiques, parfois par leur texture. Le drainage des matériaux sans propriétés rédoximorphiques est estimé d’après la CRE et le type de texture, qui devrait inclure les sous-fractions sableuses. Les auteurs ont calculé la CRE de mélanges de sable, de limon et d’argile avec une fonction de pédotransfert publiée, notamment celle de fractions sableuses aux particules allant de très fines à très grossières. Ensuite, ils ont comparé les valeurs obtenues avec les valeurs actuelles des classes de drainage et relevé plusieurs incohérences. Ils proposent certaines modifications à l’évaluation du drainage des sols non rédoximorphiques en fonction de leur texture. [Traduction par la Rédaction]

Knowledge on magnetic phases and properties of magnetic minerals has wide applications in soils and in agriculture, by the possibility, and perspectives in application of rock magnetic methods in soil science and agriculture; however, their role in highly weathered soils is still unclear. We characterized the mineralogy of soils from Brazilian northern Amazonia, with emphasis on magnetic soils. Samples with varying weathering degrees were collected from four different localities, and their magnetic phases (MPs) were separated and subjected to the following analysis: X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffractometry (XRD), and measurements of field and temperature magnetization. The chemical composition by XRF analyses revealed the predominance of Fe, Si, Ti, and Mn. The XRD analysis, using the Rietveld method, revealed the presence of hematite, goethite, maghemite, and magnetite as magnetic phases: The highest concentration of MPs was detected in an Fe-rich Typic Eutrudept (54% magnetite). Magnetization measurements of the magnetic phases showed the presence of magnetite, associated with hematite and goethite, with magnetization values and transition temperature characteristics of these minerals. The magnetization varied according to soil type, indicating different weathering processes. Soil magnetism varied as a function of parent igneous rocks, in the following order: diabase > basalt > granite. The results indicate that parent material and mineral weathering influence soil magnetism in a tropical climate.

Connaître les phases magnétiques (PM) et les propriétés des minéraux magnétiques aurait de vastes applications en pédologie et en agriculture, car on pourrait appliquer les méthodes associées au magnétisme des pierres à ces deux sciences. Néanmoins, le rôle de tels minéraux dans les sols très altérés manque de clarté. Les auteurs ont caractérisé la minéralogie des sols du nord de l’Amazonie, au Brésil, en se concentrant sur les sols magnétiques. Dans cette optique, ils ont prélevé des échantillons altérés à divers degrés à quatre endroits, puis ils en ont séparé les PM qu’ils ont analysées avec les techniques suivantes : fluorescence aux rayons X (XRF), diffractométrie aux rayons X (XRD) et détermination du magnétisme en fonction du terrain et de la température. L’analyse de la composition chimique par XRF révèle la prédominance des éléments Fe, Si, Ti et Mn. L’analyse par XRD selon la méthode de Rietveld révèle que les phases magnétiques découlent de la présence d’hématite, de goethite, de maghémite et de magnétite. La concentration la plus élevée de PM a été relevée dans un eutrudept typique riche en fer (54 % de magnétite). Après quantification, la magnétisation des phases magnétiques indique la présence de magnétite associée à de l’hématite et à de la goethite, le magnétisme et les températures de transition étant caractéristiques à ces minéraux. La magnétisation varie avec la nature du sol, signe que des mécanismes d’altération différents sont en jeu. Le magnétisme du sol fluctue d’après la roche ignée mère, qui va de la diabase au basalte, puis au granit. Les résultats de ces travaux indiquent que le matériau d’origine et l’altération des minéraux influent sur le magnétisme du sol dans les climats tropicaux. [Traduit par la Rédaction]

The prickly pear (Opuntia ficus-indica) is an essential economic and ecological medicinal plant in arid and semi-arid areas, especially in Morocco, where water scarcity affects its survival and growth. Evidence suggests that subsurface water retention technology (SWRT) may enhance crops’ drought resistance. A field experiment was conducted to explore SWRT application effects on cactus cladodes’ growth and physiological and biochemical performance under drought conditions. Two water regimes were applied (rainfed conditions; irrigated with 4 L of water twice a week) with two treatments (without SWRT; with SWRT). The results showed that cactus cladodes’ growth and physiological and biochemical parameters cultivated for 8 months were negatively affected by drought. Drought-exposed cactus cladodes under SWRT application showed an increase in surface area and cladode stomatal densities by 65% and 29%, respectively, compared with no SWRT. This technology reduced drought-induced oxidative stress by mitigating malondialdehyde and hydrogen peroxide excess by 22% and 17%, respectively. Moreover, lower levels of enzymatic and nonenzymatic antioxidant activities were concluded, and soil organic matter and assimilable phosphorus contents were enhanced. In conclusion, our findings highlighted SWRT’s positive impacts on the tested parameters, thus presenting it as a promising technology for cactus growth and development improvement under water deficiency.

La figue de barbarie (Opuntia ficus-indica) est une plante médicinale indispensable à l’économie et à l’écologie des régions arides et semi-arides, surtout au Maroc, où le manque d’eau en affecte la survie et la croissance. Apparemment, les techniques de rétention souterraine de l’eau (TRSE) pourraient rendre cette culture plus résistante à la sécheresse. Les auteurs ont procédé à une expérience sur le terrain afin de préciser les effets de telles techniques sur la croissance des cladodes du cactus, ainsi que sur leur performance physiologique et biochimique en période de sécheresse. Dans cette optique, ils ont combiné deux régimes hydriques (culture sèche, irrigation avec quatre litres d’eau deux fois par semaine) à deux traitements (TRSE ou pas). Les résultats de l’expérience indiquent que la sécheresse a une incidence négative sur la croissance ainsi que sur les paramètres physiologiques et biochimiques des cladodes après huit mois de culture. Les cladodes exposés au régime sec avec TRSE présentaient une plus grande surface (65 %) et des stomates plus denses (29 %) que ceux des cactus cultivés sans TRSE. La rétention souterraine d’eau réduit le stress oxydatif causé par la sécheresse en diminuant respectivement l’excédent de malonaldéhyde et de peroxyde d’hydrogène de 22 % et de 17 %. Les auteurs ont aussi relevé une baisse de l’activité des antioxydants, enzymatiques ou pas, parallèlement à une hausse de la quantité de matière organique et de phosphore assimilable présents dans le sol. Ils en concluent que les TRSE ont un impact positif sur les paramètres examinés et que ces techniques pourraient améliorer la croissance ainsi que le développement du cactus quand il y a pénurie d’eau. [Traduction par la Rédaction]

The primary objectives of this study were to: (i) elucidate the impacts of nonlinear scale transformations on the shapes and parameter values of soil water release and moisture capacity curves; and (ii) demonstrate how implicit characteristics of some established soil water release and moisture capacity models can impact model-data fits and estimates of model parameters. Nonlinear scale transformations of the tension head (h) axis (e.g., log₁₀h, h^1/2) were found to distort release and capacity curve shapes, create fictitious curve inflections and modes, and occasionally erase visual evidence of actual inflections and modes. The popular van Genuchten–Mualem and Assouline–Grant models were shown to always generate a release curve inflection and a capacity curve mode, even when inflections and modes did not exist in the data, and this in turn caused poor model-data fits in the critical near-saturated region. The van Genuchten model with four independently fitted parameters and the Dexter–Weibull model could accurately fit data sets with no inflection or mode, but this resulted in a physically unrealistic zero-angle intersection between the release curve and the water content axis. It was concluded that nonlinear h axis transforms should not be used when determining inflections, modes, pore size distributions, soil structure parameters, or soil quality indexes from soil water release and moisture capacity data-sets. It was also recommended that more flexible release curve models should be developed that do not assume the existence of inflections and modes, and also produce physically realistic angles of intersection between the water content axis and the fitted model.

Les principaux objectifs de cette étude étaient les suivants : i) élucider l’impact de la conversion non linéaire des échelles sur la forme et la valeur des paramètres des courbes de la pression capillaire et de la rétention d’eau du sol, et ii) montrer comment les particularités implicites de certains modèles de la pression capillaire et de la rétention d’eau du sol peuvent modifier l’ajustement modèle-données ainsi que l’estimation des paramètres du modèle. Les auteurs ont constaté qu’en convertissant non linéairement l’échelle de l’axe de la pression interstitielle (h) (à savoir, log₁₀h, h^1/2), on fausse la forme des deux courbes, on crée une inflexion et un mode fictifs de la courbe et, parfois, on efface les preuves visuelles d’une inflexion et d’un mode véritables. Les auteurs montrent que les populaires modèles de van Genuchten–Mualem et d’Assouline–Grant confèrent toujours une inflexion à la courbe de la pression capillaire et un mode à celle de la rétention d’eau, même si les données en sont privées, ce qui entraîne un piètre ajustement modèle-données dans la zone critique, proche du point de saturation. Le modèle de van Genuchten à quatre paramètres ajustés indépendamment et celui de Dexter-Weibull pourraient bien s’ajuster aux jeux de données sans inflexion ni mode, mais l’intersection à angle nul qu’on obtient entre la courbe de la pression capillaire et l’axe de la teneur en eau est physiquement irréaliste. Les auteurs en concluent qu’on ne devrait pas se servir des transformées non linéaires de l’axe h pour déterminer les inflexions, les modes, la répartition des pores selon leur taille, les paramètres de la structure du sol ou les indices de la qualité du sol à partir des données sur la pression capillaire et la rétention d’eau. Ils préconisent aussi l’élaboration de modèles plus adaptables de la courbe de la pression capillaire qui ne présument pas l’existence d’inflexions ou de modes et qui produisent des angles physiquement plus réalistes de l’intersection entre l’axe de la teneur en eau et le modèle ajusté. [Traduit par la Rédaction]

The soil water characteristic curve (SWCC) is an important parameter for simulating soil water movement and solute transport, and has obvious spatial variability. The models fitting the SWCC generally contain two or more parameters, which makes the spatial variability of the soil water characteristic curve difficult to express. This paper established a one-parameter model of the soil water characteristic curve based on the Gardner model and analyzed its spatial variability with multifractal and joint multifractal methods. Parameter B in the one-parameter model had moderate variation. The local information leading to spatial variability of parameter B in the top soil layer (0–15 cm) and deep soil layer (15–20 cm) was its low values and high values, respectively. At the single scale, spatial variability of parameter B was mainly caused by the bulk density and clay content in the 0–5 cm soil layer, and by the bulk density and sand content in the 5–10, 10–15, and 15–20 cm soil layers. At the multiscale, the most obvious two factors that led to spatial variability of parameter B were the bulk density and silt content in the 0–5 cm soil layer, bulk density and sand content in the 5–10 cm soil layer, and bulk density and clay content in the 10–15 and 15–20 cm soil layers, respectively. The relationships between parameter B and soil properties had scale dependence.

La courbe des caractéristiques de l’eau du sol joue un rôle important dans la simulation des déplacements de l’eau dans le sol et du transport des solutés. Or, de toute évidence, ce paramètre varie dans l’espace. En général, les modèles qui ajustent cette courbe intègrent deux ou plusieurs paramètres, de sorte qu’il est plus compliqué d’en exprimer la variabilité spatiale. Les auteurs ont créé un modèle à un paramètre de la courbe des caractéristiques de l’eau du sol en s’inspirant du modèle de Gardner, puis ils en ont analysé la variabilité dans l’espace par des méthodes multifractales simples ou combinées. Le paramètre B du modèle à un paramètre varie de façon moyenne. Les données locales à l’origine de la variabilité spatiale de ce paramètre ont des valeurs faibles dans la couche de sol superficielle (0–15 cm) et des valeurs élevées dans la couche profonde (15–20 cm). Sur une échelle unique, cette variabilité résulte surtout de la masse volumique apparente et de la teneur en argile dans la couche de 0 à 5 cm ou de la masse volumique apparente et de la teneur en sable dans les couches de 5 à 10 cm, de 10 à 15 cm et de 15 à 20 cm. Sur une échelle multiple, les deux facteurs les plus évidents à l’origine de la variabilité du paramètre B dans l’espace sont la masse volumique apparente et la teneur en limon dans la couche de 0 à 5 cm, la masse volumique apparente et la teneur en sable dans celle de 5 à 10 cm ou la masse volumique apparente et la teneur en argile dans les couches de 10 à 15 cm et de 15 à 20 cm. Les liens entre le paramètre B et les propriétés du sol présentent donc une dépendance avec l’échelle. [Traduit par la Rédaction]

We studied the effects of liming to increase soil pH from acidic to near-neutral on the degree of phosphorus saturation (DPS), the P saturation index (PSI), Mehlich-3 P (P_M3), and water-extractable P (P_w). Soils collected from a long-term highbush blueberry experiment were incubated at 22.5 °C for 93 days after CaCO₃ amendment to increase pH values from 4.1, 4.8, and 5.5 to 6 and from 5.8 to 6.5. Liming decreased P_M3 by 8%, 6%, 10%, and 11% with increasing initial soil pH. The P_M3 concentrations of all the studied soils belonged to the very high class with critical DPS > 25%, which are associated with increased environmental risk of P loss with runoff. For soils with initial pH values of 5.8, P_w was 3.65 mg kg^–1, in line with critical DPS > 25%, but decreased to 2.74 mg kg^–1 with CaCO₃ addition. In contrast, soils with initial pH < 5.5 had lower P_w concentrations and CaCO₃ did not significantly decrease P_w at the end of the incubation averaging 1.02, 1.11, and 1.43 mg kg^–1 for initial pH 4.1, 4.8, and 5.5, respectively. The low P_w concentrations of soils with initial pH < 5.5 were in line with low PSI (5.2%–6.1%), but did not reflect DPS values > 25%. It is possible that high exchangeable aluminum (Al) (Al_M3 > 2500 mg kg^–1) enhanced the fixation of phosphate ions from the soil solution, thus reducing P_w. Our results suggest that using P_M3 as a sole indicator of environmental risk likely underestimates potential P losses compared with P_w.

Les auteurs ont étudié les effets du chaulage utilisé pour neutraliser le pH d’un sol acide i) sur le taux de saturation du P (TSP), l’indice de saturation du P (ISP), la teneur en P selon la technique Mehlich-3 (P_M3) et la teneur du P extractible à l’eau P (P_w). Des échantillons de sol venant d’une expérience de longue haleine sur le bleuet en corymbe ont été incubés pendant 93 jours à 22,5 °C après avoir été amendés avec du CaCO₃ de façon à augmenter le pH de 4,1, 4,8 ou 5,5 à 6 et de 5,8 à 6,5. Le chaulage diminue la concentration de P_M3 de 8, 6, 10 et 11 %, selon le pH du sol de plus en plus élevé. Dans tous les sols examinés, la concentration de P_M3 se retrouve dans la classe la plus élevée, avec un TSP supérieur à 25 %, associé à un risque plus grand de lixiviation par le ruissellement. Pour les sols dont le pH initial était de 5,8, la concentration de P_w s’établissait à 3,65 mg par kg, ce qui est cohérent avec un TSP critique de plus de 25%, mais l’addition de CaCO₃ ramène la concentration à 2,74 mg par kg. En revanche, les sols au pH inférieur à 5,5 au départ se caractérisaient par une concentration inférieure de P_w qui n’avait pas été affectée de manière significative par le CaCO₃ à la fin de la période d’incubation (concentration moyenne de 1,02, 1,11 et 1,43 mg par kg pour un pH initial de 4,1, 4,8 ou 5,5, respectivement). La faible concentration de P_w observée dans les sols dont le pH initial était inférieur à 5,5 est cohérente avec le faible ISP (de 5,2 à 6,1 %), mais pas avec un TSP inférieur à 25 %. Il se peut qu’une concentration élevée d’aluminium facilement échangeable (Al_M3 > 2 500 mg par kg) ait accru la fixation des ions phosphate dans la solution de sol, ce qui a réduit la concentration de P_w. Ces résultats laissent croire que, contrairement à ce qui se produit quand on utilise la concentration de P_w, on sous-estime sans doute les pertes potentielles de P quand on ne se sert que de la concentration de P_M3 comme indicateur des risques environnementaux. [Traduit par la Rédaction]

Deep vertical rotary tillage (DVRT) is a novel technique; however, its influence on soil bacterial diversity and community structure remains unclear. Herein, it was hypothesized that this tillage method significantly improves the bacterial diversity and alters the bacterial community structure and therefore it supports enhanced soil ecosystem functions in cultivated land. We investigated the soil bacterial communities and performed molecular ecological network analysis of cultivated land soils under different tillage regimes using high-throughput 16S rRNA gene Illumina sequencing. Soil samples were collected from the experimental field under 2 treatments: DVRT and conventional rotary tillage (CT) in Shizuishan City, Ningxia, China, in a 2-year field experiment. The α-diversity indices showed that DVRT resulted in higher bacterial diversity. In addition, the principal coordinate analysis results revealed a clear separation among the groups of cultivated land soils under the 2 treatment regimes. The key physicochemical factors that significantly influenced bacterial diversity and community structure were pH and total potassium concentration. The network analysis indicated that the bacterial network of DVRT soils consisted of more functionally interrelated bacterial modules than that of soils under CT, and the topological roles of characteristic bacteria and key bacteria were also different. In relation to CT, the relative abundances of organisms belonging to the functional groups of “Xenobiotics biodegradation and metabolism”, “Signal transduction”, and “Metabolism of cofactors and vitamins” were significantly increased in cultivated land soils under DVRT. It was concluded that DVRT treatment could improve bacterial diversity, alter the bacterial network structure, and enhance potential ecosystem functions in soils of cultivated land.

Le labour rotatif vertical en profondeur (LRVP) est une nouvelle technique dont on connaît mal l’incidence sur la diversité et la structure de la microflore tellurique. Les auteurs ont formulé l’hypothèse que cette pratique améliore la diversité des bactéries et modifie la structure de leur population, donc améliore le fonctionnement de l’écosystème dans les terres cultivées. Pour le vérifier, ils ont examiné la microflore du sol et procédé à une analyse moléculaire du réseau écologique dans les terres cultivées selon différents régimes de travail du sol. L’analyse reposait sur la méthode Illumina de séquençage à haut débit des gènes de l’ARNr 16S. Les échantillons de sol venaient d’une parcelle soumise à deux régimes (LRVP et binage rotatif classique ou BR) dans le cadre d’une expérience sur le terrain de deux ans à Shizuishan, dans la régions autonome du Ningxia, en Chine. Les indices alpha de la diversité montrent que le LRVP accroît la diversité de la population bactérienne. En outre, les résultats de l’analyse en coordonnées principales révèlent une nette distinction entre les groupes présents dans les sols soumis aux deux régimes. Les principaux facteurs physicochimiques qui exercent une influence notable sur la diversité et la structure de la microflore sont le pH et la concentration totale de potassium (KT). L’analyse du réseau indique que le réseau de bactéries dans les sols LRVP se compose de modules bactériens plus étroitement liés sur le plan fonctionnel que dans les sols BR, et que les bactéries caractéristiques et les bactéries essentielles ont des rôles topologiquement différents. Les organismes appartenant aux groupes fonctionnels « biodégradation et métabolisme des xénobiotiques », « transduction des signaux » et « métabolisme des cofacteurs et des vitamines » était nettement plus abondants dans les sols cultivés soumis au régime LRVP que dans ceux assujettis au régime BR. On en conclut que le LRVP pourrait améliorer la diversité de la microflore, modifier la structure de cette dernière et rehausser les fonctions potentielles de l’écosystème dans le sol des terres agricoles. [Traduit par la Rédaction]

This study combined continuous monitoring in the field using computer modeling to understand soil water movement and salt transport so as to design a suitable irrigation system for cotton using mulched drip irrigation with brackish water. A reasonable irrigation regime was determined and verified using thresholds of water and salinity stress in the various stages of cotton growth. In addition, some key factors, such as emitter discharge rate, emitter spacing, and initial water content, were screened for simulation, and irrigation uniformity and desalination rate were selected as the indicators for evaluation. The results showed that: (i) The HYDRUS-3D model was a useful tool for designing suitable irrigation regimes, and the determined suitable irrigation quota was 5160 m³ hm⁻² under mulched drip irrigation with brackish water during the growth period of cotton in 2019. (ii) The irrigation uniformity and leaching rate decreased with an increase in the emitter discharge, and the linear relationship between uniformity, leaching rate, and emitter discharge could be identified. (iii) The irrigation uniformity and leaching rate decreased with an increase in emitter spacing, and power functions might be used to calculate uniformity, leaching rate, and emitter spacing. (iv) The irrigation uniformity and leaching rate increased with an increase in initial water content, and the relationship between the two indexes and initial water content was defined by a linear function and a power function, respectively. These results provided a valuable reference for the rational use of drip irrigation with brackish water.

La présente étude combinait la surveillance continue sur le terrain et la modélisation sur ordinateur en vue de mieux comprendre les déplacements de l’eau et le transport du sel dans le sol, et ainsi concevoir un système d’irrigation au goutte-à-goutte utilisant de l’eau saumâtre qui conviendrait à la culture du coton sur paillis. Les auteurs ont établi un régime d’irrigation raisonnable puis l’ont vérifié avec le seuil de tolérance au stress hydrique et le stress causé par la salinité à divers stades de croissance de la plante. Parallèlement, ils ont contrôlé quelques paramètres importants comme le débit de sortie du goutteur, l’espacement des goutteurs ainsi que la teneur en eau initiale du sol. L’uniformité de l’irrigation et le taux de dessalement ont été retenus comme indicateurs pour l’évaluation. Les résultats de l’étude sont les suivants. (i) Le modèle 3D HYDRUS s’avère un outil utile pour créer un programme d’irrigation adéquat et, en 2019, le taux d’irrigation avec de l’eau saumâtre qui convenait à la croissance du coton sur paillis se situait à 5 160 m³ par cent mètres carrés. (ii) L’uniformité de l’irrigation et le taux de lixiviation diminuent quand le débit du goutteur augmente et les auteurs ont établi un lien linaire entre ces trois paramètres. (iii) L’uniformité de l’irrigation et le taux de lixiviation diminuent avec un plus grand écartement des goutteurs et on peut se servir des fonctions de puissance pour calculer l’uniformité de l’irrigation, le taux de lixiviation ainsi que l’écartement des goutteurs. (iv) L’uniformité de l’irrigation et le taux de lixiviation augmentent avec la teneur en eau initiale du sol et une fonction linéaire ou de puissance définit respectivement les liens entre chaque indicateur et la concentration d’eau au départ. Ces résultats s’avéreront de précieuses références en vue d’un usage rationnel de l’irrigation au goutte-à-goutte avec de l’eau saumâtre. [Traduit par la Rédaction]

Rock pulverization is recommended when converting boreal forests to agricultural land use to facilitate tillage operations. Resulting rock dust incorporation might alter physical, chemical, and biological properties of soils. We assessed soil nematode trophic group abundances and indices, basal and burst respiration, and phosphorus extractability after land use conversion (LUC) and recent pulverization (<1 year) on three soil types in eastern Newfoundland, Canada. Nine treatments representing varied pulverization statuses (managed pulverized, managed unpulverized, natural) were nested in soil type (Podzol, Luvisol, and Organic). Conversion to agriculture impacted soil quality more than the recent rock pulverization. Nonetheless, nematode indices (fungivore/bacterivore, fungivore/fungivore+bacterivore, fungivore + bacterivore/herbivore) suggested no significant functional differences with either LUC or pulverization. Soil organic matter (SOM) and pH were substantial direct and indirect drivers of nematode community composition and soil respiration, mainly by altering availability of aluminium and iron. The functional parameters diverged between Organic and mineral soils. For all soils, most respiration parameters were significantly related to SOM, pH, available iron and aluminium. For nematodes, significant relationships were identified in the Organic soil: bacterivores and fungivores abundances were inversely related to SOM, and bacterivore abundance was positively related to pH. While for the mineral soils, citric acid extracted more phosphorus than the Mehlich-3 or water methods, Mehlich-3 was most effective for the Organic soil. Pulverization did not affect phosphorus extractability. The distinct relationships between soil quality properties and functional parameters between mineral and Organic soils are of interest for further investigations into the concepts of soil quality and soil health.

Quand on souhaite adapter la forêt boréale à l’agriculture, on préconise de pulvériser le roc pour faciliter les labours. L’incorporation de la poussière rocheuse au sol peut cependant en altérer les propriétés physiques, chimiques et biologiques. Les auteurs ont évalué l’abondance des groupes trophiques de nématodes dans le sol et leurs indices, ainsi que le taux de respiration de base, l’explosion oxydative et l’extractabilité du phosphore après conversion de la vocation des terres (CVT) et pulvérisation récente du roc (moins d’un an) pour trois types de sol de l’est de Terre-Neuve, au Canada. Ils ont combiné différents degrés de pulvérisation (gestion de la pierre pulvérisée, gestion de la pierre non pulvérisée, état naturel) et types de sols (podzols, luvisols et sols organiques) en neuf traitements. La conversion en terre agricole a plus d’impact sur la qualité du sol que la pulvérisation récente du roc. Malgré cela, les indices des nématodes (fongivore/bactérivore, fongivore/fongivore+bactérivore, fongivore+bactérivore/herbivore) laissent croire qu’il n’existe aucune différence sensible entre la CVT et la pulvérisation, sur le plan fonctionnel. La matière organique du sol (MOSL) et le pH sont d’importants paramètres qui affectent directement et indirectement la composition de la population de nématodes et la respiration du sol, essentiellement parce qu’ils modifient la disponibilité de l’aluminium et du fer. Les paramètres fonctionnels ne sont pas les mêmes pour les sols organiques et les sols minéraux. Dans tous les sols, la majorité des paramètres de la respiration présentent une relation significative avec la MOS, le pH ainsi que la quantité de fer et d’aluminium disponible. Les auteurs ont établi des liens significatifs entre les nématodes et le sol organique : l’abondance de nématodes bactérivores et fongivores est inversement reliée à la quantité de MOS, alors que la population de bactérivores est positivement corrélée au pH. En revanche, dans les sols minéraux, l’acide citrique extrait plus de phosphore que la méthode Mehlich-3 ou l’extraction à l’eau, tandis que la technique Mehlich-3 s’avère plus efficace pour le sol organique. La pulvérisation ne modifie pas l’extractibilité du phosphore. Les liens évidents entre les propriétés qualitatives et les paramètres fonctionnels des sols minéraux et organiques mériteraient qu’on entreprenne des recherches plus poussées sur les concepts que sont la qualité et la vitalité du sol. [Traduit par la Rédaction]

Soil water infiltration is an important factor affecting surface runoff, soil erosion, and soil solute transmission. Increasing soil infiltration reduces runoff and erosion. The presence of low-permeable body in soil can enhance soil infiltration capacity. However, different depths of low-permeable body have unknown effects on water infiltration and salt transfer. In this work, we evaluated the effects of low-permeable body with varied depths (control (CK), 0, 0.5, 1, and 1.5 cm) on silty loam soil water and salt movement using 15 soil columns (23 cm internal diameter, 50 cm length). Experimental results showed that low-permeable body increased infiltration rate and wetting front migration rate. Infiltration rate and wetting front propulsion rate decreased with the increase of the burial depth. Compared with the CK, when the depth of wetting front reached 20 cm, the infiltration time of 0, 0.5, 1, and 1.5 cm burial depth treatment was shortened by 72.24%, 56.29%, 44.61%, and 31.01%, respectively. Simultaneously, the existence of low-permeable body led to the increase of soil water content and salt content in the same soil layer, which indicated that the low-permeable body enhanced the soil holding capacity and reduced the salt leakage to the deep soil. Furthermore, the Philip’s model and the algebraic model were used to describe the infiltration process. Fitting results showed that the sorptivity in the Philip’s model increased with burial depth, while the comprehensive shape coefficient in the algebraic model decreased. Therefore, this study provides a reference for the application of low-permeable body in the improving soil infiltration capacity and controlling salt transport.

L’infiltration de l’eau dans le sol est un facteur important qui affecte le ruissellement en surface, l’érosion du sol et le transport des solutés. Quand l’infiltration augmente, le ruissellement et l’érosion s’amenuisent. La présence d’un corps peu perméable dans le sol peut accroître l’infiltration d’eau. Cependant, on ignore quels effets il pourrait avoir sur l’infiltration et le transport des sels selon la profondeur d’enfouissement. Les auteurs ont évalué les effets d’un corps peu perméable situé à diverses profondeurs (témoin (CK), 0, 0,5, 1, 1,5 cm) sur la concentration d’eau dans un loam limoneux et sur le déplacement des sels en recourant à 15 colonnes de sol (23 cm de diamètre interne, 50 cm de longueur). Les résultats de l’expérience montrent que le corps peu perméable augmente le taux d’infiltration et la vitesse de déplacement du front d’humectation. Ces deux paramètres diminuent à mesure que s’accroît la profondeur de l’enfouissement. Comparativement au traitement CK, où le front d’humectation a atteint 20 cm de profondeur, le temps d’infiltration s’est respectivement raccourci de 72,24 %, 56,29 %, 44,61 % et 31,01 % avec une profondeur d’enfouissement de 0, 0,5, 1 et 1,5 cm. Parallèlement, l’existence d’un corps peu perméable a entraîné une hausse de la teneur en eau dans la même couche de sol, signe que ce corps améliore la capacité de rétention du sol et freine la lixiviation des sels vers de plus grandes profondeurs. Les auteurs ont utilisé le modèle de Philip et le modèle algébrique pour décrire le processus d’infiltration. Quand on ajuste les résultats, on constate que, dans le modèle de Philip, la sorptivité augmente avec la profondeur de l’enfouissement alors que dans le modèle algébrique, c’est le coefficient de la forme générale qui diminue. Cette étude servira de point de référence à l’usage d’un corps peu perméable pour améliorer la capacité d’infiltration et contrôler le déplacement des sels. [Traduit par la Rédaction]

Soil nitrous oxide (N₂O) emissions and potato yield were evaluated under 0, 90, and 120 kg N ha⁻¹ fertilizer rates and two planting dates, at productive and degraded fields in the Fraser Valley delta. During the growing season, N₂O emissions were comparable among N fertilizer rates. Following November rainfall, N₂O emissions increased by three times with 120 kg N ha⁻¹. In the degraded field, yield did not respond to the increasing N fertilizer rates. These findings suggest that lower N fertilizer rates, especially in fields with degraded soils, can lower N₂O emissions from British Columbia potato production.

Les auteurs ont évalué les émissions de protoxyde d’azote (N₂O) du sol et le rendement de la pomme de terre après l’application de 0, de 90 ou de 120 kg d’engrais N par hectare et deux dates de repiquage, dans des champs en production ou dégradés du delta de la vallée du Fraser. Pendant la période végétative, ils ont relevé des dégagements similaires de N₂O pour tous les taux d’application de l’engrais. Après une précipitation en novembre, les émissions de N₂O ont triplé avec le traitement de 120 kg de N par hectare. Le rendement du champ dégradé a mal réagi à la hausse des applications d’engrais. Ces résultats laissent croire que l’application d’une moins grande quantité d’engrais N, surtout sur les sols dégradés, pourrait réduire les dégagements de N₂O résultant de la culture de la pomme de terre en Colombie-Britannique. [Traduction par la Rédaction]

Conversion from annual to perennial grains such as intermediate wheatgrass Kernza^® could sequester soil organic carbon (SOC). To date, no studies have quantified SOC under Kernza on working farms. We sampled three sites with paired fields under annual grains and converted to Kernza 5–17 years ago to 100 cm and compared their SOC stocks as distributed between mineral-associated organic matter (MAOM) and particulate organic matter (POM). POM-C was higher under Kernza cultivation but total and MAOM-C were similar. Our findings suggest that Kernza increases SOC at depth as POM. Further study is needed to assess whether this will result in long-term SOC sequestration.

Passer des céréales annuelles à des céréales vivaces comme l’agropyre intermédiaire Kernza^® permettrait de séquestrer le carbone organique du sol (COS). Jusqu’à présent, aucune étude n’a quantifié le COS dans les exploitations agricoles qui cultivent Kernza. Les auteurs ont prélevé des échantillons jusqu’à une profondeur de 100 cm à trois endroits où des champs servant à la culture de céréales annuelles avaient été convertis à la culture du Kernza 5–17 années plus tôt. Ensuite, ils ont comparé les réserves de COS sous forme de matière organique liée aux minéraux (MOAM) et de particules de matière organique (PMO). La concentration de C-PMO était plus importante dans les parcelles de Kernza, mais la teneur totale et la concentration de C-MOAM étaient similaires. Ces résultats laissent croire que Kernza augmente la quantité de COS en profondeur sous forme de PMO. Des études plus poussées seraient nécessaires pour déterminer s’il y a subséquemment séquestration à long terme du COS. [Traduit par la Rédaction]