Comparative impact of four walnut based intercropping systems on soil physical properties and aggregate stability

Dans le monde de l'agriculture, le sol sous nos pieds est souvent traité comme une plateforme statique, une simple scène sur laquelle les cultures poussent. Pourtant, le sol est une structure vivante et respirante, maintenue par de minuscules amas appelés agrégats. Lorsque ces amas sont stables, ils créent un réseau de pores qui permettent à l'eau de s'infiltrer et aux racines de se déployer profondément. Si le sol est compacté ou si les amas se désintègrent, la terre devient dure, l'eau ruisselle à la surface et les plantes peinent à croître. Les agriculteurs et les forestiers savent depuis longtemps que planter différentes cultures ensemble, une pratique appelée l'interculture, peut aider. En mélangeant des arbres avec des plantes plus courtes, ils peuvent améliorer la santé des terres, mais les manières spécifiques dont les différents partenaires végétaux modifient la composition physique du sol sont restées quelque peu obscures. Comprendre exactement comment ces partenariats fonctionnent est vital pour cultiver la nourriture et le bois de manière durable, particulièrement dans les régions où le climat est humide et le terrain escarpé.

Une équipe de chercheurs de l'Université agricole de Sichuan s'est donné pour mission de découvrir ces mécanismes cachés au sein d'un jeune verger de noyers. Ils voulaient voir comment la plantation de quatre cultures différentes sous les noyers modifierait le sol par rapport à une culture de noyers seuls. L'étude s'est déroulée dans une zone vallonnée au climat subtropical de mousson, où des noyers ont été plantés en 2016. Pour tester leurs idées, les scientifiques ont établi des parcelles où les noyers étaient cultivés seuls, et d'autres parcelles où les arbres étaient associés au gingembre, à la patate douce, au soja ou à la pomme de terre. Ces parcelles ont été traitées avec le même soin concernant l'eau et les nuisibles, garantissant que les différences dans le sol proviennent des cultures elles-mêmes. Au fil du temps, ils ont creusé la terre pour collecter des échantillons, mesurant tout, de la compacité du sol à sa capacité de rétention d'eau et à la stabilité de ses minuscules amas.

Les résultats ont révélé que tous les systèmes de cultures associées amélioraient le sol par rapport aux noyers poussant seuls, mais un partenaire s'est distingué comme étant le plus efficace. Les parcelles où le gingembre était cultivé aux côtés des noyers présentaient les améliorations les plus spectaculaires. Dans ces parcelles de gingembre, le sol était moins compacté, avec une densité tombant à 1,09 gramme par centimètre cube dans la couche supérieure, contre 1,40 gramme par centimètre cube dans les parcelles avec seulement des noyers. Cet assouplissement de la terre a créé plus d'espace pour l'air et l'eau. La quantité totale d'espace vide, ou porosité, dans les parcelles de gingembre est passée à 50,8 %, nettement supérieure aux 41,1 % trouvés dans les parcelles de contrôle. Cet espace supplémentaire signifiait que le sol pouvait retenir beaucoup plus d'eau ; la teneur en eau naturelle dans les parcelles de gingembre a presque doublé, atteignant 182,2 %, alors que les parcelles de contrôle n'en contenaient que 95,8 %.

Au-delà de la simple rétention d'eau, les parcelles de gingembre ont également renforcé la structure du sol. Les chercheurs ont mesuré la stabilité des amas de sol, observant leur capacité à résister à la désintégration lorsqu'ils sont mouillés. Les parcelles de gingembre ont produit les amas les plus grands et les plus stables, la taille moyenne de ces agrégats résistants à l'eau passant à 2,51 millimètres, contre 1,63 millimètres dans les parcelles de noyers seuls. Cette stabilité est cruciale car elle empêche le sol d'être emporté lors de fortes pluies. Les plantes de gingembre y sont parvenues en déployant un réseau dense de racines fines, qui agissaient comme une colle vivante, liant les particules de sol entre elles. L'étude a révélé que la biomasse de racines fines dans les parcelles de gingembre était la plus élevée de toutes les cultures, atteignant 0,70 tonne par hectare, et cette masse racinaire était fortement liée à l'augmentation du carbone organique du sol, ce matériau sombre et riche en nutriments qui nourrit l'écosystème du sol.

Bien que le gingembre ait été le grand vainqueur pour la structure globale du sol, les autres cultures avaient leurs propres forces. Les parcelles de soja ont produit la plus grande quantité de litière de feuilles, soit 1,25 tonne par hectare tombant au sol, ce qui est une source clé de nutriments. Les parcelles de soja excellaient également dans l'apport d'azote, un nutriment vital pour la croissance des plantes, probablement parce que le soja possède une capacité naturelle à puiser l'azote de l'air et à le stocker dans le sol. Les parcelles de patate douce et de pomme de terre ont également amélioré le sol par rapport au témoin de noyers seuls, mais leurs bénéfices étaient moins prononcés que ceux du gingembre et du soja. Les chercheurs ont calculé un score global pour classer les systèmes, et le système du gingembre a pris la première place, suivi du soja, de la patate douce, de la pomme de terre et, enfin, des noyers poussant seuls.

L'étude a également mis en lumière un motif fascinant dans la façon dont le carbone est stocké dans le sol. Les chercheurs ont découvert que la quantité de carbone organique dans les amas de sol suivait une forme en « V » selon la taille de l'amas. Les plus gros amas, ceux de plus de cinq millimètres, contenaient beaucoup de carbone, tout comme les plus minuscules amas, ceux de moins de 0,25 millimètre. Les amas de taille moyenne en contenaient moins. Cela suggère que les gros amas piègent la matière végétale fraîche, comme les racines de gingembre, tandis que les minuscules amas retiennent un carbone plus ancien et plus stable, lié chimiquement aux minéraux. Cette distinction aide à expliquer pourquoi le système du gingembre était si efficace ; ses racines denses ont probablement nourri les gros amas, créant un foyer protecteur pour le carbone frais qui pourrait éventuellement devenir partie intégrante du stock de carbone à long terme.

En fin de compte, cette recherche offre un guide clair pour les agriculteurs gérant des vergers de noyers dans des climats similaires. Elle montre que simplement planter une culture sous les arbres ne suffit pas ; le choix de la culture compte énormément. Le gingembre émerge comme un outil puissant pour réhabiliter le sol, améliorer sa capacité de rétention d'eau et construire une structure stable qui résiste à l'érosion. Le soja offre une alternative solide pour ceux qui cherchent à augmenter les niveaux d'azote. L'étude souligne que ces conclusions sont spécifiques aux conditions de ce jeune verger dans une région de mousson, et que les résultats pourraient varier selon les sols ou l'âge des arbres. Cependant, le message central est robuste : en sélectionnant soigneusement le bon partenaire végétal, les agriculteurs peuvent activement façonner la santé physique de leurs terres, transformant un simple verger en un écosystème plus résilient et productif.