Process-based mass-balance modeling of soil phosphorus availability: testing different scenarios in a long-term maize monoculture.

Messiga, A.J., Ziadi, N., Mollier, A., Parent, L.-É., Schneider, A., et Morel, C. (2015). « Process-based mass-balance modeling of soil phosphorus availability: testing different scenarios in a long-term maize monoculture. », Geoderma, 243-244, p. 41-49. doi : 10.1016/j.geoderma.2014.12.009  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Il est important d’élucider le cycle du phosphore (P) pour gérer les écosystèmes agricoles de façon durable. Nous avons créé un modèle de bilan de masse axé sur les processus qui équilibre le bilan annuel de P et la teneur du sol en P assimilable par les plantes calculée comme la somme des ions phosphate (Pi) en solution et des Pi dont la diffusion dépendante du temps (Pr) renouvelle les Pi en solution. Nous avons évalué la valeur prédictive du modèle dans différents scénarios a) de périodes de diffusion de Pi à l’interface solide‑solution et b) de contributions de la couche labourée à la nutrition des plantes. En moyenne, les doses d’application d’engrais phosphaté (superphosphate triple) étaient de 0 (P0), 27 (P27) et 79 (P79) kg P ha‑1 appliqués chaque année et de 52 (P52/2) kg P ha‑1 appliqués aux deux ans durant 17 ans (de 1975 à 1992). Nous avons déterminé des données climatiques, les rendements en grains, les teneurs en P des grains et les bilans de P annuels. Nous avons réalisé des expériences en laboratoire pour déterminer la concentration de Pi (Cp) et la cinétique de Pr par dilution isotopique sur de courtes périodes (< 400 min). Toutes les valeurs expérimentales de Pr correspondent étroitement à l’équation cinétique de Freundlich suivante : Pr = 5,72Cp0,69t0,24 (144 observations, R2 = 0,95, P < 0,001). Si l’on suppose que les réactions lentes ont duré une année et que le P enlevé par la récolte provenait entièrement de la couche labourée, les simulations de la Cp sur 17 ans représentent fidèlement l’effet à long terme d’une fertilisation en P équilibrée (traitements P27 et P52/2), mais pas celui d’une fertilisation en P non équilibrée (traitements P0 et P79); l’écart type est de 0,4343. Si l’on suppose que les réactions lentes ont duré plus d’une année, les simulations de la Cp sont significativement améliorées pour une fertilisation en P non équilibrée (traitements P0 et P79); l’écart type est de 0,2976 pour trois ans et de 0,2329 pour cinq ans. De plus, si l’on suppose qu’une partie du P des grains a été absorbée à partir du sol sous la couche labourée dans le traitement P0, les simulations de la Cp sont significativement améliorées (écart type de 0,0613 pour une absorption de P à 80 % à partir de la couche labourée et de 0,0670 pour une absorption de P à 60 % à partir de la couche labourée). Ainsi, le modèle a tenu compte de périodes prolongées d’équilibration des Pi et de la contribution de la couche labourée du sol à la nutrition végétale dans une monoculture de maïs.

Date de modification :