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Pourquoi le gel augmente-t-il la fertilité des sols ?

Pourquoi le gel augmente-t-il la fertilité des sols ?


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Je lisais cet article : https://link.springer.com/article/10.1023/A:1011398431524, qui fait des allégations basées sur l'idée que le gel peut augmenter la fertilité du sol. Comment/Pourquoi le gel augmentera-t-il la fertilité du sol ? J'ai toujours supposé que le gel était mauvais pour le sol et les plantes en général.


J'ai trouvé cet article sur les raisons pour lesquelles le gel augmente la fertilité du sol - en particulier la densité des nutriments dans le sol. 101 ans !

La présence de bactéries dans les sols gelés E. C. Harder Botanical Gazette Vol. 61, n° 6 (juin 1916), pp. 507-517 https://www.jstor.org/stable/2469064?seq=3#fndtn-page_scan_tab_contents

Texte pertinent collé ci-dessous. En bref : c'est l'action bactérienne et la fixation de l'azote qui contribuent à la fertilité des sols. La congélation augmente la population bactérienne et ces activités métaboliques. La théorie est que la congélation tue les prédateurs bactériens aux niveaux trophiques supérieurs (protozoaires), mais les bactéries vivent et se développent en l'absence de prédateurs.

Une hypothèse analogue proposée par RUSSEL3 car l'augmentation du nombre de bactéries après une stérilisation partielle par la chaleur, le gel ou d'autres moyens est que par une telle stérilisation partielle, les protozoaires sont tués, permettant ainsi le développement sans entrave des bactéries qui, dans des conditions normales, est tenue en échec par les protozoaires.
BROWN et SMITH (loc. cit.) dans leurs recherches portaient principalement sur les activités physiologiques des bactéries dans des conditions de basse température et de gel, bien qu'ils aient également effectué quelques déterminations du nombre de bactéries dans le sol gelé. Leurs principales conclusions concernant les pouvoirs ammonifiant, nitrifiant, dénitrifiant et fixant l'azote des sols gelés sont les suivantes : (1) que « les sols gelés possèdent un pouvoir ammonifiant beaucoup plus important que les sols non gelés » ; (2) que « pendant la saison d'automne, le pouvoir ammonifiant du sol augmente jusqu'à ce que la température du sol atteigne presque zéro, lorsqu'une diminution se produit, et ceci est suivi d'une augmentation progressive et le pouvoir ammonifiant du sol atteint un maximum à la fin de la période de gel" ; (3) que "le pouvoir nitrifiant des sols gelés est faible et ne montre aucune tendance à augmenter avec l'allongement de la période gelée"; (4) que "les sols gelés possèdent un pouvoir dénitrifiant décidé qui semble diminuer avec la persistance de la période gelée"; (5) que « pendant la saison d'automne, le pouvoir dénitrifiant du sol augmente jusqu'à ce que le sol gèle, après quoi une diminution se produit »; (6) que « les sols gelés possèdent un pouvoir de fixation de l'azote qui augmente avec la durée de la période de gel, étant indépendant des changements modérés des conditions d'humidité, mais limité par de fortes diminutions d'humidité » ; et (7) que "à l'automne, le pouvoir de fixation de l'azote du sol augmente jusqu'à ce que le sol devienne gelé, ce qui cesse presque, après quoi un pouvoir de fixation de l'azote plus faible s'établit."


De l'introduction (en bas de la page 167 et en haut de la page 168) de l'article que vous avez lié (Masters et McMillan 2001)

Nous utilisons les nouvelles données climatiques mondiales disponibles pour quantifier la prévalence des gelées saisonnières, en émettant l'hypothèse que ce que les tropiques ont en commun est l'absence de gel hivernal, « le grand bourreau de la nature » (Kamarck, 1976, p.17). Un gel dur qui tue les organismes exposés dans la nature pourrait avoir une influence majeure sur la productivité de l'investissement humain dans l'agriculture et la santé, en réduisant la concurrence des ravageurs, des agents pathogènes et des parasites.


Améliorez la fertilité du sol avec le compost

Un peu de bon sens de la terre vous aidera grandement à comprendre comment prendre soin de votre jardin. Tous les sols ne sont pas les mêmes, ils diffèrent à bien des égards, y compris la texture, la fertilité et le pH (acidité/alcalinité).

La texture du sol est l'aspect et la sensation de votre sol. Elle est déterminée par la taille des particules du sol. À un extrême se trouve le sable de plage, avec des grains de sol si gros que vous pouvez voir les particules individuelles. Il ne pousse pas grand-chose dans le sable. L'eau coule à travers elle, et en plein soleil, il fait si chaud que vous pouvez à peine marcher dessus pieds nus.

À l'autre extrême se trouve l'argile, comme l'argile rouge et grise que l'on trouve dans de nombreuses régions du pays. L'argile est composée de minuscules particules de sol plates qui se transforment en un désordre gluant lorsqu'elles sont mouillées et ressemblent à de la brique fissurée lorsqu'elles sont sèches. Bien que naturellement fertile, l'argile est lente à se réchauffer au printemps et l'eau ne s'en évacue pas facilement, ce qui signifie que les jardiniers commencent tard au printemps.

Le sol idéal est le limon, qui contient un mélange de tailles de particules. Le terreau se draine bien, mais retient également l'eau et est facile à travailler.

Compost et autres matières organiques

Cependant, quel que soit le type de sol que vous avez, l'ajout de matière organique - une matière qui était autrefois vivante - l'améliorera. Les feuilles, les tontes de gazon, la paille de pin et les déchets végétaux de votre cuisine sont des exemples de matière organique. Appliquée au moins un mois avant de planter votre jardin annuel et enfouie dans le sol, la matière organique se décomposera et fournira des nutriments aux plantes. Une meilleure façon d'ajouter de la matière organique est le compost. Le compost est le meilleur ami du jardinier : il aide à briser les particules d'argile, permettant à l'eau de mieux s'écouler. Dans les sols sablonneux, il lie les grains entre eux pour conserver l'humidité et la fertilité. Le compost peut être appliqué comme paillis aux plantations vivaces.

Un sol sain, chargé de compost, sera naturellement fertile. Sous terre, les racines des plantes minent le sol, transformant les minéraux organiques en feuilles, fleurs et fruits. Bien que la lumière et l'eau soient essentielles à ce processus, il existe également des nutriments majeurs qui doivent être en place pour une bonne croissance.

  • L'azote est nécessaire à la croissance des feuilles vertes.
  • Le phosphore contribue à la formation de racines solides et de fruits et graines sains.
  • Le potassium est nécessaire pour une croissance vigoureuse et une résistance aux maladies.

Bien que les sols sains puissent avoir beaucoup de ces nutriments disponibles, sur un sol moins qu'idéal, les plantes peuvent avoir besoin d'une alimentation supplémentaire. Et même les plantes sur des sols sains peuvent parfois bénéficier de nutriments supplémentaires.

La forme sous laquelle les nutriments sont appliqués est de la plus haute importance. Bien que les engrais synthétiques fournissent des quantités précises de nutriments spécifiques, ils manquent de micronutriments et de micro-organismes constructeurs du sol, et parce qu'ils libèrent des nutriments en même temps, ils favorisent une poussée de croissance faible et sensible aux maladies. De plus, l'excès de nutriments s'évapore, polluant les cours d'eau à proximité. L'inverse est vrai pour le compost. Il fournit une libération lente et soutenue de nutriments que les plantes utilisent au besoin.

Le compost offre tellement d'avantages que chaque jardinier devrait envisager de profiter de cet amendement de sol facile à préparer.


DRAINAGE, SURFACE ET SOUS-SURFACE

Introduction

Le drainage du sol est un processus naturel par lequel l'eau se déplace à travers, à travers et hors du sol en raison de la force de gravité. Le drainage est une composante du cycle hydrologique mondial et les ruisseaux et les rivières sont les conduits de drainage naturellement développés par lesquels une partie de l'eau arrive à la surface des terres lorsque les précipitations sont transportées à travers le paysage et finalement vers les océans. Ce processus naturel fournit également l'eau qui soutient les suintements, les sources, le débit de base des cours d'eau et la recharge de l'aquifère. Lorsque l'eau quitte le sol, l'air se déplace dans l'espace précédemment occupé par l'eau, ce processus est appelé aération. Une aération adéquate du sol est vitale pour maintenir des racines saines des plantes et les nombreux organismes bénéfiques qui vivent dans le sol et ont besoin d'oxygène pour respirer. À mesure que la proportion d'eau et d'air dans le sol change en raison du drainage, la capacité du sol à fournir un support et une traction aux animaux et aux véhicules (circulabilité) est modifiée à mesure que la force du sol change avec la teneur en eau.

Le drainage naturel du sol peut limiter l'utilisation humaine de la ressource. Un mauvais drainage a des impacts sociaux et économiques. Le drainage du sol peut être accéléré par l'utilisation de pratiques de drainage de surface et souterraines. Le drainage de surface détourne l'excès d'eau de la surface du sol directement vers les cours d'eau, réduisant ainsi la quantité d'eau qui se déplacera dans et éventuellement à travers le sol. Le drainage souterrain, assuré par des fossés et des tuyaux de drainage, recueille et détourne l'eau du sol directement vers les cours d'eau.


Effets de la rotation des cultures sur la fertilité du sol et la nutrition des plantes

La matière organique du sol et les particules d'argile contiennent de grandes réserves de nutriments végétaux. Ces réservoirs, cependant, ne sont pas tous disponibles pour la culture. Dans une rotation des cultures biologiques, le producteur gère la matière organique du sol et la disponibilité des éléments nutritifs en incorporant différents résidus de culture, en faisant un cycle entre les cultures ayant différents besoins en éléments nutritifs, en utilisant des cultures de couverture et en ajoutant des amendements organiques au sol. La plupart des cultures épuisent les nutriments du sol au cours de leur cycle de croissance. Certains de ces nutriments quittent la ferme sous forme de produits récoltés et le reste retourne au sol sous forme de résidus de récolte. Les nutriments contenus dans les résidus peuvent ou non être disponibles pour la prochaine culture. Les racines et les résidus des cultures améliorent la fertilité du sol en stimulant les communautés microbiennes du sol et en améliorant l'agrégation du sol. Cet environnement physique amélioré du sol facilite l'infiltration de l'eau, la rétention d'eau, l'aération et, en fin de compte, la croissance des racines et la recherche de nutriments pour les plantes. Cette section passera en revue les différentes manières dont les rotations des cultures affectent la fertilité du sol.

Comprendre les bases de la façon dont les nutriments sont ajoutés et libérés de la matière organique du sol aidera l'agriculteur à choisir les séquences de cultures et les amendements pour optimiser la fertilité des cultures organiques. Certaines fractions de la matière organique du sol contribuent plus que d'autres à la nutrition des plantes. Pour planifier efficacement les rotations de cultures biologiques pour répondre aux besoins en nutriments des cultures, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Les cultures de légumineuses, qui captent l'azote atmosphérique et le « fixent » sous des formes disponibles pour les plantes, peuvent être utilisées stratégiquement en rotation pour répondre aux besoins des cultures exigeantes en azote. Les cultures de couverture utilisées après une culture de rente capturent les nutriments excédentaires disponibles pour les plantes et les conservent pour les cultures suivantes. Les cultures de rente elles-mêmes varient dans leurs besoins en éléments nutritifs (voir l'annexe 1) étant donné que leurs besoins aident à faire l'utilisation la plus efficace des éléments nutritifs du sol disponibles dans une rotation. Enfin, d'autres types d'amendements organiques, tels que le compost et les fumiers ou les engrais minéraux approuvés, peuvent compléter les éléments nutritifs à des moments ciblés au cours d'une rotation. Chacun de ces sujets est abordé dans les sections ci-dessous.

Les bases : comment les nutriments sont libérés de la matière organique du sol

Les niveaux de matière organique du sol varient d'environ 0,4 pour cent à 10 pour cent dans les sols minéraux des régions tempérées. Alors que la matière organique est une fraction relativement petite du sol, elle a des effets importants sur la structure et la fertilité du sol. La matière organique du sol contient environ 95 pour cent d'azote (N) et 40 pour cent de phosphore (P) du sol, et avec les bons niveaux et conditions, elle peut fournir tous les besoins en N et P d'une culture. Les estimations de l'azote total dans un sol contenant 3 pour cent de matière organique varient de 2 000 à 4 000 livres par acre, les estimations de phosphore varient de 100 à 300 livres par acre. Les micro-organismes du sol libèrent ces nutriments lorsqu'ils consomment de la matière organique et meurent par la suite. Le taux de libération de ces nutriments est affecté par la disponibilité des sources de carbone (énergie pour les microbes du sol), la température du sol, l'humidité du sol, le travail du sol, les types et le nombre d'organismes du sol et la qualité de la matière organique du sol.

Une partie (10 à 20 pour cent) de la matière organique totale du sol a été qualifiée de fraction « active » et est plus facilement décomposée par les organismes du sol. Cette fraction active est reconstituée principalement par des apports de matière organique (cultures de couverture, résidus de culture, fumiers, compost). Les organismes du sol, qui représentent 10 à 20 pour cent supplémentaires de la matière organique du sol, décomposent cette matière organique active. À leur mort, ces organismes libèrent leurs nutriments pour les plantes. Le reste de la matière organique du sol est l'humus. L'humus est digéré plus lentement par les organismes du sol et n'est donc pas une source importante de nutriments disponibles. L'humus est cependant très important, car il fournit des sites d'échange de cations, qui retiennent les nutriments dans le sol et maintiennent ainsi leur disponibilité pour les plantes.

Les amendements de matière organique apportés au sol se décomposent à des rythmes différents, ce qui affecte la rapidité avec laquelle les nutriments deviennent disponibles pour les cultures. Plusieurs facteurs affectent le taux de décomposition des amendements organiques, y compris le rapport carbone/azote de l'amendement, le type de sol, les conditions de température et d'humidité et la culture en cours. Les engrais verts, qui font partie de la fraction de matière organique la plus active, se décomposent facilement, libérant des nutriments relativement rapidement. Les composts ont une matière organique humique plus stable et se décomposent plus lentement. En conséquence, la plupart des composts libèrent des nutriments dans les cultures plus lentement que les engrais verts.

La décomposition de la matière organique est renforcée dans la zone immédiatement autour des racines (la rhizosphère). Les racines libèrent des composés organiques, tels que des glucides, des acides aminés et des vitamines, dans le sol, stimulant la croissance des micro-organismes dans cette zone. Bon nombre de ces organismes décomposent la matière organique, ce qui entraîne la libération de nutriments dans la culture. Très peu de recherches ont été menées pour déterminer quelles variétés ou espèces végétales supportent le mieux ces micro-organismes libérateurs de nutriments. À l'avenir, ces informations pourraient aider à identifier des variétés de cultures bien adaptées aux systèmes biologiques.

Lorsque les cultures de couverture font régulièrement partie d'une rotation, leurs résidus augmentent la matière organique du sol. La matière organique alimente la croissance des microbes, ce qui augmente la libération d'azote à mesure qu'ils meurent et se décomposent. Ainsi, l'intégration de cultures de couverture dans une rotation des cultures à des points spécifiques peut aider à améliorer le cycle et la conservation des éléments nutritifs.

Apports en azote des légumineuses de couverture et des cultures de rente

Les légumineuses peuvent être présentes dans une rotation en tant que culture récoltée (par exemple, la luzerne) ou comme engrais vert (par exemple, la vesce ou le trèfle). Les légumineuses présentent un intérêt particulier dans les rotations de cultures biologiques en raison de leur capacité à ajouter de l'azote au système. Bactéries spécialisées (Rhizobium spp.) associés aux racines des légumineuses convertissent l'azote atmosphérique (N2 gaz) en azote assimilable par les plantes. La quantité d'azote fixée par cette association entre les bactéries et les légumineuses varie selon les espèces et variétés de plantes, le type de sol, le climat, la gestion des cultures et la durée de la culture. Lorsqu'elles sont utilisées stratégiquement dans une rotation, les légumineuses fournissent de l'azote à la culture suivante. La quantité de N qu'une culture de légumineuses contribue aux cultures suivantes dépend de la quantité de N fixée, de la maturité de la légumineuse lorsqu'elle est tuée ou incorporée dans le sol, si la plante entière ou seulement le système racinaire reste dans le champ, et les conditions environnementales qui régissent la vitesse de décomposition. En conséquence, les estimations de la quantité d'apports d'azote par les légumineuses aux cultures ultérieures varient de 50 à plus de 200 livres par acre (voir l'annexe 1).

Piégeage et conservation de l'azote par les cultures de couverture d'hiver non légumineuses

Les céréales et les graminées résistantes à l'hiver ont un système racinaire étendu qui est plus efficace que les légumineuses pour éliminer les nitrates du sol à l'automne, réduisant ainsi le lessivage d'azote à la fin de l'automne et en hiver (75). Dans le nord-est des États-Unis, les petites céréales (seigle et blé) sont les cultures de couverture résistantes à l'hiver les plus courantes utilisées par les producteurs de légumes, car les récoltes de cultures commerciales s'étendent souvent jusqu'à la fin de l'été et à l'automne. Une fois incorporées au printemps suivant, ces cultures de couverture libèrent l'azote capturé et d'autres nutriments dans les cultures suivantes, mais à un rythme plus lent que celui des cultures de couverture de légumineuses en raison de la décomposition plus lente des résidus de grains.

Dans certains cas, comme lorsque des résidus de cultures abondantes ou de cultures de couverture avec des rapports carbone/azote élevés (30:1 ou plus) sont labourés dans le sol, l'azote du sol peut devenir indisponible pour les plantes (immobilisé) à court terme parce qu'il est absorbée par les micro-organismes du sol qui se nourrissent des résidus riches en carbone. L'ensemencement d'une légumineuse de couverture avec de petits grains (par exemple, de la vesce velue avec du seigle céréalier) peut réduire l'immobilisation de N en fournissant du N supplémentaire aux micro-organismes pendant la décomposition des résidus. Alternativement, retarder la plantation d'une culture de rente d'environ deux semaines après l'incorporation des résidus laisse généralement suffisamment de temps pour le cycle de N à travers les micro-organismes, puis de nouveau dans le sol. L'incorporation de cultures de couverture non légumineuses alors qu'elles sont encore jeunes et feuillues réduit également les problèmes d'immobilisation de l'azote.

Une considération importante lors de l'utilisation de cultures de couverture hivernantes est leur potentiel d'épuiser l'eau du sol. Bien que les cultures de couverture puissent améliorer l'infiltration de l'eau et la capacité de rétention d'eau du sol, l'épuisement à court terme de l'eau du sol au début du printemps peut réduire les rendements des cultures de rente ultérieures des printemps secs. Dans cette situation, les cultures de couverture peuvent devoir être incorporées tôt pour conserver l'eau du sol, ou l'irrigation peut être nécessaire. L'inverse est également vrai : les cultures de couverture peuvent aider à assécher les champs humides au printemps.

Les cultures de couverture tuées par l'hiver (les espèces varient selon le climat) capturent également des quantités importantes d'azote dans le sol (jusqu'à 50 à 90 lb/acre) à l'automne (102) avant d'être tuées par les basses températures. La quantité d'azote du sol capturée est liée à l'azote disponible, au moment de la plantation et à la croissance totale de la culture de couverture avant d'être tuée. Les chercheurs ont observé que Brunessicune les cultures de couverture poussaient davantage à l'automne et, par conséquent, capturaient plus d'azote qu'une culture de couverture d'avoine (102). Parmi les espèces, cependant, les cultures de couverture plantées à l'automne et tuées par l'hiver ont réduit les niveaux de nitrate dans le sol à l'automne et augmenté les niveaux au printemps, par rapport au sol laissé à nu pendant l'hiver. Ainsi, l'excès d'azote du sol à la fin d'une saison a été capturé et conservé pour la culture de la saison suivante. Notez que tandis que Brunessicune les cultures de couverture capturent bien les nutriments, elles peuvent héberger des maladies (hernie) et des insectes (altise) qui attaquent d'autres Brunessicune espèces dans la rotation.

TABLEAU 3.1 : Classement des légumes annuels en fonction des besoins en nutriments
Meugler Moyen Haute
Haricots, tous Légumes de Brassica Brocoli
Betterave Concombre Choux
Carotte Aubergine Chou-fleur
Herbes Poivre Maïs
Pois Citrouille Salade
Un radis Épinards, blettes Pomme de terre
Squash Tomate
Patate douce
Pastèque
Courge d'hiver
Remarque : Les légumes sont classés comme ayant des besoins nutritionnels faibles, moyens ou élevés. Ces catégories ne tiennent pas compte des différences entre les variétés.
TABLEAU 3.2 : Profondeur d'enracinement et étalement latéral des racines pour plusieurs cultures
Recadrer Profondeur d'enracinement estimée (pouces) Enracinement latéral (pouces)
Avoine 60 10
Navet 60 30
Soja 80 20
Orge 55 10
Luzerne 120 5
Pois 35 25
Seigle 60 10
Pomme de terre 35 15
Sorgho 70 25
Blé 60 5
Maïs de grande culture 70 40
La source: Adapté de la référence 42 : A. A. Hanson, Manuel pratique des sciences agricoles (Boca Raton, Floride : Taylor & Francis Group, LLC 1990).

Différences dans l'absorption des nutriments par les cultures

L'absorption des éléments nutritifs par les cultures varie en raison de nombreux facteurs, notamment la profondeur et l'étendue de l'enracinement, la variété et les facteurs environnementaux, notamment l'état du sol. En général, les cultures peuvent être caractérisées comme ayant des besoins en nutriments faibles, moyens ou élevés en fonction de leur efficacité d'absorption des nutriments (tableau 3.1). Différentes variétés au sein d'une culture peuvent être plus ou moins efficaces pour absorber les nutriments. Les cultures ayant une forte demande en éléments nutritifs (principalement en N) nécessitent des niveaux plus élevés de ces éléments nutritifs pour être présents dans la solution du sol. Cette forte demande pourrait être liée à une croissance végétative importante des plantes avant la nouaison (dans le cas du maïs et des tomates) ou à une faible capacité de butinage des racines de la culture (dans le cas de la laitue). Les engrais verts et les amendements de fertilité du sol ont le plus d'avantages lorsqu'ils ciblent les cultures à forte demande en nutriments. Sur des sols intrinsèquement fertiles, les cultures ayant de faibles besoins en éléments nutritifs obtiennent souvent de bons rendements grâce à la seule fertilité résiduelle du sol.

La profondeur d'enracinement des cultures peut avoir des implications importantes sur la disponibilité des nutriments ainsi que sur les caractéristiques physiques du sol. Les rotations de cultures qui intègrent des cultures à enracinement profond avec des cultures moins efficaces en nutriments peuvent aider à recycler les nutriments dans le profil du sol. Les cultures à racines profondes répertoriées dans le tableau 3.2 absorbent les nutriments des profondeurs du sol et les déplacent vers la croissance supérieure de la plante. Au fur et à mesure que les résidus de culture retournent à la surface du sol, ces nutriments nouvellement « exploités » sont potentiellement disponibles pour les futures cultures. Les cultures à racines profondes créent également des canaux dans le sol qui peuvent plus tard améliorer l'infiltration de l'eau. Bien que la plupart des cultures répertoriées soient typiques des rotations céréalières, les données sont également pertinentes pour les producteurs de légumes, puisque les cultures céréalières et fourragères sont intégrées dans les rotations maraîchères en tant que cultures de couverture.

Remarque : Dix tonnes de fumier ont été épandues tous les deux ans. Les soldes cumulés sont basés sur la différence entre l'exportation et l'apport de nutriments. Tous les apports en nutriments ne sont pas disponibles la première année.

* t=tonnes, bu=boisseaux et ac=acres

Applications de compost, de micronutriments et de poudre de roche pour la nutrition des cultures

Les analyses de sol peuvent suggérer la nécessité d'apports supplémentaires de nutriments particuliers. Dans certains cas, les sols sont naturellement pauvres en éléments nutritifs dans d'autres cas, l'exportation d'éléments nutritifs dans les cultures a conduit à l'épuisement des sols. Les amendements organiques du sol tels que les composts, les mélanges d'oligo-éléments, les farines végétales et animales et les poudres de roche peuvent être utilisés pour répondre à certains de ces besoins. De nombreux amendements organiques du sol ne deviennent disponibles que lentement dans certains cas, l'application à la culture de couverture précédente améliore la disponibilité pour la culture commerciale. Étant donné que certains de ces amendements peuvent être coûteux, ils devraient être appliqués stratégiquement au sein d'une rotation. Avant l'application de l'un de ces matériaux, ajustez le pH du sol à la plage souhaitée pour la majorité des cultures dans la rotation (généralement 6,2 à 6,8). Un pH élevé ou bas réduira la disponibilité du phosphore et de nombreux micronutriments.

La plupart des composts contiennent des formes relativement stables de matière organique et de faibles niveaux de nutriments facilement disponibles. Certains types, tels que le compost de volaille, peuvent contenir des niveaux élevés de nutriments par rapport à d'autres amendements organiques de fertilité, mais pas par rapport aux engrais commerciaux. De bons composts appliqués à des points spécifiques d'une rotation peuvent améliorer la fertilité du sol à long terme en améliorant la structure et l'inclinaison du sol, en améliorant le mouvement de l'eau du sol et en fournissant une source de fertilité à libération lente. Habituellement, il est difficile de répondre aux besoins complets en azote d'une culture en utilisant uniquement du compost sans ajouter également un excès de phosphore. L'accumulation de niveaux de phosphore excessivement élevés peut se produire lorsque des composts à base de fumier animal sont utilisés à des taux élevés (supérieurs à 10 tonnes/acre) une ou deux fois par an. L'accumulation de P en excès peut endommager les plans d'eau voisins et stimuler la croissance des mauvaises herbes (voir « Le rôle de la rotation des cultures dans la gestion des mauvaises herbes »).

Les micronutriments peuvent être complétés par des engrais de type foliaire, notamment des extraits d'algues et du borax (consultez la liste des matériaux approuvés par l'Organic Materials Research Institute pour les formulations biologiquement acceptables, www.omri.org/OMRI_products_list.php). Ceux-ci peuvent fournir de faibles niveaux d'azote, de calcium, de magnésium, de bore, de zinc et de fer. La fertilisation foliaire doit être gérée avec soin, car l'efficacité dépend de l'absorption des micronutriments par la cuticule de la plante. Selon les taux d'application, les conditions environnementales et la maturité de la plante, l'alimentation foliaire peut parfois entraîner la combustion des feuilles.

Les poudres de roche (calcaire broyé, gypse, poussière de granit, phosphate de roche) et les mélanges d'oligo-éléments libèrent lentement des nutriments pour les plantes. Plus la poudre est finement broyée, plus tôt les minéraux seront disponibles pour la culture en raison d'une plus grande surface de poudre disponible pour la digestion microbienne et l'altération physique. Comme les composts, les poudres de roche ne peuvent pas être utilisées pour répondre aux besoins immédiats des cultures. Ils devraient être utilisés comme sources à long terme d'éléments nutritifs pour les cultures.

TABLEAU 3.4 : Exemple de bilan nutritif pour l'azote et le phosphore d'une rotation de légumes biologiques

Tout mettre ensemble : budgets nutritifs pendant la rotation des cultures

Une stratégie pour examiner les effets d'une rotation des cultures sur les éléments nutritifs du sol consiste à établir un bilan nutritif. Un budget de nutriments peut être complexe ou assez simple, selon son objectif. Pour plus de simplicité, considérez uniquement le N et le P du sol. Considérez-les comme des dépôts dans un compte bancaire de fertilité du sol. La plupart de ces nutriments sont liés à des investissements à long terme, sous forme de matière organique. Mais une partie du compte est disponible pour le retrait. En supposant qu'un sol soit relativement fertile, l'objectif à long terme est de maintenir un solde à peu près constant dans le compte, plutôt que d'augmenter ou de diminuer le stockage des éléments nutritifs. Au fur et à mesure que les cultures sont enlevées, les nutriments sont retirés ou exportés du système. Au fur et à mesure que des légumineuses, du fumier, des composts ou d'autres amendements sont ajoutés au sol, le solde de la banque de nutriments augmente. En examinant les rotations dans le temps, un agriculteur peut faire des estimations générales de l'augmentation ou de la diminution des nutriments potentiellement disponibles et modifier sa gestion en conséquence.

« En général, la technique d'utilisation de la rotation des cultures pour la gestion des maladies consiste à faire pousser des plantes non hôtes jusqu'à ce que l'agent pathogène dans le sol meure ou que sa population soit réduite à un niveau qui entraînera des dommages négligeables aux cultures. »

Considérez les exemples des tableaux 3.3 et 3.4. Dans le premier exemple (tableau 3.3), les applications périodiques de fumier dans une rotation à long terme ont entraîné des augmentations modérées de l'azote du sol mais n'ont pas aidé à maintenir les niveaux de phosphore du sol. À chaque cycle de la rotation de cinq ans, environ 50 livres de P ont été exportées hors de la ferme. Les cultures futures peuvent nécessiter une source supplémentaire de P. Dans la rotation des légumes (tableau 3.4), les ajouts annuels de compost ont conduit à une accumulation rapide d'azote et de phosphore dans le sol. Des niveaux aussi élevés ne sont pas respectueux de l'environnement et peuvent être interdits dans certains États, en fonction des réglementations en matière de gestion des éléments nutritifs. A noter également dans la rotation des légumes le faible niveau d'exportation de nutriments via ces cultures, par rapport aux cultures agronomiques (tableau 3.3). L'excès de nutriments dans la rotation des légumes peut éventuellement s'échapper ou s'écouler du système, même si des cultures de couverture ou d'autres pratiques culturales sont utilisées pour minimiser les pertes.

En examinant les entrées et les sorties d'une rotation, les tendances générales de l'accumulation ou de l'épuisement des éléments nutritifs peuvent être détectées. Bien que les exportations d'éléments nutritifs par les cultures ou les apports d'éléments nutritifs via les cultures de couverture et d'autres modifications ne puissent être qu'estimées (annexe 1), ces valeurs et budgets indiqueront toujours des problèmes potentiels de gestion des éléments nutritifs dans une rotation des cultures. Cette approche ne tiendra pas compte des pertes dues au lessivage ou à l'érosion des sols. Il n'inclut pas non plus une estimation des réserves « de départ » d'éléments nutritifs du sol. L'historique de la gestion, les intrants et les niveaux de matière organique du sol indigène dans chaque champ contribueront tous à la réserve de départ. Avec ces informations sur les tendances générales de l'accumulation de nutriments dans un champ, des rotations alternatives ou différentes cultures (y compris les cultures de couverture et les engrais verts) peuvent être envisagées pour capturer, exporter ou contribuer stratégiquement aux nutriments essentiels aux plantes.

Fou d'autres lectures, voir les références 24, 42, 75, 92, 102 et 107.


L'importance de la biologie du sol

Soixante pour cent de tous les nutriments du monde appliqués aux champs ne parviennent jamais aux plantes. C'est un chiffre étonnant, compte tenu du coût des engrais. C'est également inquiétant étant donné que le phosphore devrait s'épuiser au cours des prochaines décennies et que l'azote n'est pas trop loin derrière. Alors que se passe-t-il ?

Les plantes ont besoin de la biologie du sol pour faire leur travail avant de pouvoir faire le leur. Les bactéries et les champignons doivent être présents dans les sols pour décomposer ces précieux nutriments et les convertir en une forme que les plantes peuvent absorber. Ce sont les racines des plantes qui fournissent l'habitat à ces micro-organismes pour vivre. Déranger les systèmes racinaires perturbe la biologie. Ils meurent de faim sans matière organique constante tout au long de l'année. La diversité biologique permet la résistance et la résilience des plantes.

Différentes plantes ont également différents besoins en nutriments. Les cultures de graminées telles que le blé, l'orge et le maïs contiennent de grandes quantités de carbone, mais elles nécessitent plus d'azote. D'autres plantes fixent bien l'azote comme les espèces à feuilles larges comme les haricots, les pois et les vesces. Ces différentes espèces contiennent des micro-organismes généralistes, que l'on retrouve chez de nombreuses espèces différentes, et des spécialistes, que l'on ne trouve que sur des espèces spécifiques. Les généralistes et les spécialistes jouent tous un rôle clé dans les différents cycles des nutriments.

Alors, où vont tous les nutriments ? Une enquête récente menée par l'Environmental Protection Agency sur plus de 2 000 rivières et ruisseaux à travers les États-Unis a révélé que 55% d'entre elles étaient en mauvais état et menaçaient l'habitat aquatique. Les niveaux élevés de nutriments dans ces systèmes dus aux pratiques agricoles, au ruissellement urbain et à d'autres facteurs humains ont causé l'eutrophisation. L'eutrophisation entraîne des proliférations d'algues qui augmentent la température de l'eau et abaissent les niveaux d'oxygène dissous. C'est à ce moment-là que nous obtenons des poissons tués. L'eutrophisation a tellement augmenté que le golfe du Mexique a maintenant une "zone morte".

La biologie du sol peut nous aider à résoudre ces problèmes. Les microbes sont capables de convertir les nutriments pour les rendre disponibles pour les plantes, mais ils sont également capables de les convertir en une forme immobile. Cette forme immobile retient les nutriments dans le sol au lieu de les laisser s'infiltrer dans nos cours d'eau et agit comme une source de nutriments de réserve si nécessaire.

Toute perturbation perturbe l'habitat de la biologie vivant dans nos sols. Un système de semis direct atténue ce dérangement tout en lui laissant de la matière organique pour se nourrir. L'incorporation de cultures de couverture fournit des systèmes racinaires vivants et diversifiés permettant aux généralistes et aux spécialistes d'exploiter et de convertir nos précieux nutriments.

Nous dépensons beaucoup d'argent pour essayer d'augmenter les rendements et de produire des aliments de haute qualité, mais nous n'y sommes pas obligés. La nature l'a compris il y a longtemps, et elle le fait gratuitement si nous le lui permettons. Les gens doivent préparer le terrain et laisser les plantes et le sol faire ce qu'ils sont censés faire.

Note de l'éditeur : Larson fait partie du district de conservation des sols du comté de Grand Forks.


Le manuel des sols vivants

Découvrir comment répondre aux besoins du sol est la tâche principale de tout maraîcher. Dans ce guide complet, l'agriculteur Jesse Frost partage tout ce qu'il a appris par l'expérience et l'expérimentation des pratiques de non-labour sur sa ferme d'origine dans le Kentucky et à partir d'entretiens et de visites avec des maraîchers très prospères dans son rôle d'hôte de Le podcast du jardin maraîcher sans labour.

Le manuel des sols vivants s'articule autour des trois principes de base du maraîchage sans labour :

  • Déranger le moins possible le sol
  • Gardez-le couvert autant que possible
  • Gardez-le planté autant que possible.

Le fermier Jesse guide ensuite les lecteurs dans l'application de ces principes à leur propre environnement de jardin, avec leurs propres matériaux, pour atteindre leurs propres objectifs.

En commençant par une exploration de l'importance de la photosynthèse pour les sols vivants, Jesse fournit des informations détaillées sur :

  • Retourner les lits
  • Utiliser du compost et du paillis
  • Gestion des chemins
  • Intégrer la biologie, maintenir la fertilité
  • Culture de couverture
  • Diversifier les plantations grâce aux cultures intercalaires
  • Méthodes de production pour sept grandes cultures

Throughout, the book emphasizes practical information on all the best tools and practices for growers who want to build their livelihood around maximizing the health of their soil.

Farmer Jesse reminds growers that “as possible” is the mantra for protecting the living soil: disturb the soil as little as you possibly can in your context. He does not believe that growers should anguish over what does and does not qualify as “no-till.” If you are using a tool to promote soil life and biology, that’s the goal. Jesse’s goal with The Living Soil Handbook is to provide a comprehensive set of options, materials, and field-tested practices to inspire growers to design a soil-nurturing no-till system in their unique garden or farm ecosystem.

“[A] practical, informative debut. . . .Gardeners interested in sustainable agriculture will find this a great place to start.”—Éditeurs Hebdomadaire

“Frost offers a comprehensive, science-based, sympathetic, wholly practical guide to soil building, that most critical factor in vegetable gardening for market growers and home gardeners alike. A gift to any vegetable plot that will keep on giving.”—Booklist (starred review)

Reviews and Praise

“Over my years practicing no-till market gardening, I’ve come to truly appreciate listening to The No-Till Market Garden Podcast and Farmer Jesse’s exploration of no-till systems. Now, this research is inked into Jesse’s very well-written and valuable guide, The Living Soil Handbook. This book is a gold mine filled with tips, tricks, and effective practices you can apply to your crop itineraries. I advise any grower to follow Jesse’s mantra: A no-till system is not a dogma, it’s a direction.”—Jean-Martin Fortier, author of The Market Gardener

“The best way to produce healthier soils, fight climate change, and reduce work all at the same time is to disturb the soil less. The Living Soil Handbook shows growers how to do just that. I highly recommend this practical and beautifully designed book.”—Ben Hartman, author of The Lean Farm et The Lean Farm Guide to Growing Vegetables

“In this wonderful new book, Jesse Frost offers a clear and friendly explanation of why and how you can grow successfully when your methods are fully in tune with nature’s processes. Beautifully illustrated by Jesse’s wife, Hannah Crabtree, The Living Soil Handbook provides a full range of experience-based advice to aspiring growers and gardeners on major topics such as soil fertility and mulches as well as small but important details like bed and path width. Jesse values practicality over dogma, and keeps it achievable: ‘Disturb the soil as little as possible.’”—Charles Dowding, creator of Charles Dowding’s No-Dig Gardening Course

The Living Soil Handbook is a must-read for growers who want to achieve the long-held organic objective of feeding crops by feeding the soil. It goes beyond the mechanics of no-till to explain why it’s important to keep the soil ‘as undisturbed, as well covered, and as fully planted as possible.’ With the understanding of why to do these things, growers can customize their soil care systems for any region. Whether or not your goal is to go completely no-till, Jesse Frost’s book is a great companion to help you figure out how to ‘disturb the soil as little as you possibly can in your context.’ With an emphasis on understanding soil ecosystems, this book allows growers to improvise their own solutions rooted in soil health.”—Andrew Mefferd, editor, Growing for Market magazine author of The Greenhouse and Hoophouse Grower’s Handbook et The Organic No-Till Farming Revolution

“Jesse Frost’s The Living Soil Handbook is a terrific, practical application of the no-till principles for which he and his No-Till Market Garden Podcast have become known and respected. Disturbing the soil as little as possible—even when managing garden paths, for example—is one theme of this book about letting the living soil live and how to do so. Beautifully illustrated, this is a great read full of useful advice that will perfect your growing game.”—Jeff Lowenfels, author of Teaming with Fungi

The Living Soil Handbook is a must-have resource for those who wish to reduce or eliminate tillage, build soil biology, intensify production, and create a more ecological, regenerative, and successful farm. Farmer Jesse integrates the experiences of a multitude of farmers and his years of research with pertinent soil science in this easy-to-read guide to help grow more resilient farms in the face of climate chaos. It all goes back to the soil and building life!”—Elizabeth and Paul Kaiser, founders and farmers, Singing Frogs Farm

“As a lifelong farmer who is skeptical of absolute practices and catchphrases like ‘no-till,’ I’m happy to say that Jesse Frost has done an excellent job of compiling resources and information to explain the tenets of healthy living soil. With a skillful, personable writing style, Jesse offers effective farming techniques and provides a compelling case to disturb the soil as little as possible as well as to keep it planted and covered as much as possible. The Living Soil Handbook is a great read for beginning and seasoned farmers alike.”—Clara Coleman, owner and operator, Four Season Farm creator of #RealFarmerCare

“Jesse Frost has made an invaluable addition to the nascent library of no-till market garden manuals. If you want to grow vegetables without tillage, read this book closely and reference it often. Like crops growing from a vibrant soil food web, Jesse’s insights pull from interactions with innovative no-till growers across the United States and beyond—and bear fruit worth savoring. Jesse has synthesized this incredible diversity into a comprehensive manual that takes no-till to a deeper level. I learned something new on almost every page. A magnificent union of information gathering and first-person know-how, The Living Soil Handbook is a must-read for every soil caretaker.”—Daniel Mays, author of The No-Till Organic Vegetable Farm

“While no-till growing has been popular for amateur gardeners for some time, it is only more recently that commercial growers have embraced its potential. The Living Soil Handbook is beautifully clear, making both the complexity of soil biology and the technical crop detail engaging and accessible. Jesse Frost demonstrates the benefits of using no till methods and he also takes us through, in some detail, the range of methods possible at different scales. He is no starry-eyed evangelist though. He explores his failures as well as what has worked well, and points out areas where more research and trials are needed, for instance in successful crop termination. Though this book is aimed at the ecological market gardener, anyone with an interest in growing vegetables with the minimal impact on their soil will thoroughly enjoy and learn from Jesse’s sound advice.”—Ben Raskin, head of horticulture and agroforestry, Soil Association author of The Woodchip Handbook

The Living Soil Handbook speaks to Jesse Frost’s experimental and inquisitive nature whilst seeking out practical and reliable solutions. Garnering wisdom from growers in many regions, as well as from his own experience, Jesse delves deep into what I consider an optimal approach to annual vegetable production. This book explores the pioneering no-dig market gardening system with deep woodchip pathways that I have established at Ridgedale, along with many other complementary approaches for achieving the same outcomes: thriving soil biology, practical workflows, and abundant harvests. It proves once again that it is our pattern-thinking that is important, and that we have a multitude of solutions at our disposal. We are microbe farmers, after all, and this book is a great addition to the literature to help you achieve beautiful and bountiful results.”—Richard Perkins, author of Regenerative Agriculture et Ridgedale Farm Builds

Publishers Weekly—

"[A] practical, informative debut. . . .Gardeners interested in sustainable agriculture will find this a great place to start."

Booklist Starred Review—

"Author Frost offers a comprehensive, science-based, sympathetic, wholly practical guide to soil building, that most critical factor in vegetable gardening for market growers and home gardeners alike. A gift to any vegetable plot that will keep on giving."

Reviews and Praise

“Over my years practicing no-till market gardening, I’ve come to truly appreciate listening to The No-Till Market Garden Podcast and Farmer Jesse’s exploration of no-till systems. Now, this research is inked into Jesse’s very well-written and valuable guide, The Living Soil Handbook. This book is a gold mine filled with tips, tricks, and effective practices you can apply to your crop itineraries. I advise any grower to follow Jesse’s mantra: A no-till system is not a dogma, it’s a direction.”—Jean-Martin Fortier, author of The Market Gardener

“The best way to produce healthier soils, fight climate change, and reduce work all at the same time is to disturb the soil less. The Living Soil Handbook shows growers how to do just that. I highly recommend this practical and beautifully designed book.”—Ben Hartman, author of The Lean Farm et The Lean Farm Guide to Growing Vegetables

“In this wonderful new book, Jesse Frost offers a clear and friendly explanation of why and how you can grow successfully when your methods are fully in tune with nature’s processes. Beautifully illustrated by Jesse’s wife, Hannah Crabtree, The Living Soil Handbook provides a full range of experience-based advice to aspiring growers and gardeners on major topics such as soil fertility and mulches as well as small but important details like bed and path width. Jesse values practicality over dogma, and keeps it achievable: ‘Disturb the soil as little as possible.’”—Charles Dowding, creator of Charles Dowding’s No-Dig Gardening Course

The Living Soil Handbook is a must-read for growers who want to achieve the long-held organic objective of feeding crops by feeding the soil. It goes beyond the mechanics of no-till to explain why it’s important to keep the soil ‘as undisturbed, as well covered, and as fully planted as possible.’ With the understanding of why to do these things, growers can customize their soil care systems for any region. Whether or not your goal is to go completely no-till, Jesse Frost’s book is a great companion to help you figure out how to ‘disturb the soil as little as you possibly can in your context.’ With an emphasis on understanding soil ecosystems, this book allows growers to improvise their own solutions rooted in soil health.”—Andrew Mefferd, editor, Growing for Market magazine author of The Greenhouse and Hoophouse Grower’s Handbook et The Organic No-Till Farming Revolution

“Jesse Frost’s The Living Soil Handbook is a terrific, practical application of the no-till principles for which he and his No-Till Market Garden Podcast have become known and respected. Disturbing the soil as little as possible—even when managing garden paths, for example—is one theme of this book about letting the living soil live and how to do so. Beautifully illustrated, this is a great read full of useful advice that will perfect your growing game.”—Jeff Lowenfels, author of Teaming with Fungi

The Living Soil Handbook is a must-have resource for those who wish to reduce or eliminate tillage, build soil biology, intensify production, and create a more ecological, regenerative, and successful farm. Farmer Jesse integrates the experiences of a multitude of farmers and his years of research with pertinent soil science in this easy-to-read guide to help grow more resilient farms in the face of climate chaos. It all goes back to the soil and building life!”—Elizabeth and Paul Kaiser, founders and farmers, Singing Frogs Farm

“As a lifelong farmer who is skeptical of absolute practices and catchphrases like ‘no-till,’ I’m happy to say that Jesse Frost has done an excellent job of compiling resources and information to explain the tenets of healthy living soil. With a skillful, personable writing style, Jesse offers effective farming techniques and provides a compelling case to disturb the soil as little as possible as well as to keep it planted and covered as much as possible. The Living Soil Handbook is a great read for beginning and seasoned farmers alike.”—Clara Coleman, owner and operator, Four Season Farm creator of #RealFarmerCare

“Jesse Frost has made an invaluable addition to the nascent library of no-till market garden manuals. If you want to grow vegetables without tillage, read this book closely and reference it often. Like crops growing from a vibrant soil food web, Jesse’s insights pull from interactions with innovative no-till growers across the United States and beyond—and bear fruit worth savoring. Jesse has synthesized this incredible diversity into a comprehensive manual that takes no-till to a deeper level. I learned something new on almost every page. A magnificent union of information gathering and first-person know-how, The Living Soil Handbook is a must-read for every soil caretaker.”—Daniel Mays, author of The No-Till Organic Vegetable Farm

“While no-till growing has been popular for amateur gardeners for some time, it is only more recently that commercial growers have embraced its potential. The Living Soil Handbook is beautifully clear, making both the complexity of soil biology and the technical crop detail engaging and accessible. Jesse Frost demonstrates the benefits of using no till methods and he also takes us through, in some detail, the range of methods possible at different scales. He is no starry-eyed evangelist though. He explores his failures as well as what has worked well, and points out areas where more research and trials are needed, for instance in successful crop termination. Though this book is aimed at the ecological market gardener, anyone with an interest in growing vegetables with the minimal impact on their soil will thoroughly enjoy and learn from Jesse’s sound advice.”—Ben Raskin, head of horticulture and agroforestry, Soil Association author of The Woodchip Handbook

The Living Soil Handbook speaks to Jesse Frost’s experimental and inquisitive nature whilst seeking out practical and reliable solutions. Garnering wisdom from growers in many regions, as well as from his own experience, Jesse delves deep into what I consider an optimal approach to annual vegetable production. This book explores the pioneering no-dig market gardening system with deep woodchip pathways that I have established at Ridgedale, along with many other complementary approaches for achieving the same outcomes: thriving soil biology, practical workflows, and abundant harvests. It proves once again that it is our pattern-thinking that is important, and that we have a multitude of solutions at our disposal. We are microbe farmers, after all, and this book is a great addition to the literature to help you achieve beautiful and bountiful results.”—Richard Perkins, author of Regenerative Agriculture et Ridgedale Farm Builds

Publishers Weekly—

"[A] practical, informative debut. . . .Gardeners interested in sustainable agriculture will find this a great place to start."

Booklist Starred Review—

"Author Frost offers a comprehensive, science-based, sympathetic, wholly practical guide to soil building, that most critical factor in vegetable gardening for market growers and home gardeners alike. A gift to any vegetable plot that will keep on giving."


Building Healthy Pasture Soils

Soil fertility in pastures goes well beyond a simple discussion of soil samples, fertilizers, and the nutrients needed to produce high yields. Rather, soil health is an ecosystem concept: it is holistic and complex, and involves regenerative, adaptive management. Managing grazing and harnessing the inherent abilities of living, healthy soil can promote productive pastures and animals.

With this type of management, we are observational and not reactive: we are looking at soil indicators such as aggregation, species diversity, and cover. We are looking for telltale signs of soil ill-health, such as run-off, compaction, and bare ground. Within a regenerative system, we are interested in the fundamentals: what drives the whole system. Soil microorganisms need to be fed with a constant diet of carbon from the sun. These microbes need habitat and a balanced diet, and this is accomplished through plant diversity, living roots, and soil cover all year. The saying ‘build it and they will come’ applies here, and if we make sure the microbes are fed, they will do the work of building soil health and fertility for us.

Let’s consider the farming practices that feed soil microbes and help build healthy soil. In essence, we want to increase aggregation, contribute soil organic matter, increase biodiversity, buffer soil temperature, and minimize soil compaction and disturbance. Sounds like a lot, right? Well, not really, if we break these objectives down into some basic principles. Let’s take a quick look at the principles that will define our pasture soil management practices.

Soils that are well aggregated with adequate organic matter are resilient and can sustain crops with minimal input. Credit – Robyn Metzger, NCAT

Minimizing tillage preserves soil structure, encourages aggregation, and keeps soil carbon in the soil profile where it belongs. Tillage brings a flush of oxygen into the soil that spurs microbes into a feeding frenzy on carbon molecules, resulting in carbon dioxide release. We reduce tillage through the use of perennial pasture and minimum-tillage, or no-till, cover crops.

Maintaining living roots in the soil for as much of the year as possible feeds soil microorganisms all year. Also, by maintaining living roots and leaving grazing residual, we cover the soil all year long, forming an “armor” to protect the soil from moisture and nutrient loss.

Maintaining species diversity is achieved with cover crop mixes and the use of diverse perennial pasture mixes. Try to incorporate warm season and cool season plants it is a good idea to plant both grasses and broadleaf plants in the same fields.

Manage grazing by planning for an appropriate grazing recovery period on your paddocks, keeping in mind that plants need various recovery periods depending on the species, the time of year, and the soil moisture content. Overgrazing (not allowing adequate recovery) reduces root mass, photosynthesis, and sequestered carbon in the soil, thereby decreasing soil life. Proper grazing builds soil.

Finalement, put animal and grazing impact to work for you. Livestock provides nutrient cycling in pastures, contributing to soil organic matter, and the grazing action on forage plants encourages root growth and root exudation of plant sugars that feed soil microorganisms.
For livestock producers, this boils down to a combination of perennial pasture, cover crops in rotation, and good grazing management. Perennial pastures, because of the lack of soil disturbance and permanent cover, are higher in carbon and organic matter than tilled crop fields. This biological system has a stable habitat to conduct business, and the nutrient cycles can sustain themselves. However, by adding livestock, we get a multiplier effect on soil health, even in systems that are cropped with a cash crop as part of the rotation.

Grazing is known to increase soil carbon and nitrogen in the soil. As an animal grazes, it sends a signal to the plant to pump out sugars through its roots into the surrounding soil. These root exudates, sugars developed by the plant through photosynthesis, are food sources for the microorganisms in the soil. The action of grazing jump-starts the soil food web and increases nutrient cycling, making nutrients available to plants.

Diverse cover crops build soil health while providing high quality forage for grazing livestock. Credit – Lee Rinehart, NCAT

Cover crops are known to benefit the soil by feeding soil life, buffering temperatures, and increasing water efficiency. Many crop farmers are familiar with cover crops, but with livestock and cover crops in combination, you have all the tools you need to build soil health. Grazing is often the missing link for crop farmers. By putting animals on cover crops you can close the loop and develop a more resilient system.

Think of livestock as biological “roller-crimpers,” or cover crop terminators. Combining the below-ground effects of grazing on root exudates with the biological contribution from animals far exceeds the benefits of cover crops alone. Because the microbes in the rumen are similar to the microbes in the soil, ruminant animals prime the soil with biological life, contributing to the health of the soil.

If you’re a farmer who has a predominately cash-crop-oriented income, it may be attractive to graze cover crops in rotation with cash crops. Annual crops can be rotated to perennial pasture every few years. You can also incorporate grazing of cover crops in a strictly cash crop system, as Gabe Brown has demonstrated. His fall biennial crop > warm season cover crop > fall biennial crop > cash crop rotation works well in his system. In this system, you only have one year off from cash crop, but you get three cover crops incorporated, all grazed. This cover crop sequence works very well to “prime” depleted soils.

Managed Grazing Tutorial

Interested in finding out more about how managing your livestock can improve your soil health, your pasture condition, and your bottom line? The ATTRA Managed Grazing tutorial features sessions taught by ATTRA specialists who are also livestock producers. They share years of experience managing their own pastures to inspire you to start wherever you are and build or refine your own managed grazing systems. The tutorial includes detailed presentations and real-world examples including conducting a forage inventory, fencing and water, managing the mature stand, intensifying managed grazing, stockpiling grass, managing fertility, and monitoring. Access the Managed Grazing tutorial free online at ATTRA.

It seems like there is a lot involved in managing pasture fertility holistically… and there is. The biological processes are complex and they interrelate with weather, moisture, season, crop selection, and livestock. Even soil scientists do not understand everything that goes on in the soil, but we do have a pretty good idea of the processes, and we know that biology is the basis for soil function. We also know that energy drives the whole system.

Transitioning to a biological system from a chemical system is a slow process, and it’s important to recognize that it will take several years for soils to turn around. Be patient, and as Ray Archuleta, a soils conservationist with NRCS, says, “Have the integrity to believe that nature will work with you over time, that it’s going to work.” This is important, because there are going to be some problems that crop up. It could be anything from decreased weaning weights on calves, to weed problems, to livestock parasites. Expect these problems to occur, because you’re dealing with a biological system that is trying to get back into balance. Don’t jump ship at the first obstacle and succumb to the temptation to revert to an input-based system. Resilience and the integrity to stay focused will pay off in the years to come as the biology builds to the point of sustainability.

So, how do you get started? Remember the three practices we spoke of earlier: perennial pasture, cover crops, and grazing management. These practices build soil carbon, which is the key to fostering soil health and plant fertility. Making the transition takes time and attention, but the benefits are long term. Think of it as an investment in your soil, just like you invest in livestock and equipment. And as you begin this journey of renewal, remember that it’s a biological system that is fully dependent on the almost incomprehensible diversity of life and life processes that happen unseen, among the roots just under the soil surface.

It took decades for your soil to degenerate, so expect several years for your farm to recover. Don’t make the mistake of expecting to reverse the tide in one year. As you transition, keep in mind the following concepts: when you feed soil microbes, you feed the plant—productivity is based on the relationships between plants, soil, and animals. The process of nutrient transfer is kept strong by adding organic matter. Reduce your off-farm inputs to reduce cost, and transition slowly. Have integrity that it will work by staying the course even when the system seems to crash. Observe and adapt. And if your soil is low in carbon, don’t expect it to work. To fix it, start by putting in one or two years of cover crops and graze it appropriately to get the system primed. You might be surprised by the results.

Managing for carbon by keeping soils covered with growing plants and with managed defoliation through grazing, builds the organic matter that provides the fertility pastures need to be productive.


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The Importance of Sulfur in Your Soil

Sulfur in soil has a very interesting history. For the longest time, the majority of sulfur actually came from air pollution. Before we started controlling sulfur dioxide about 40 years ago, it would just fall out of the sky. One textbook states that up to 45 pounds per acre of sulfur would be deposited per year. Sulfur deficiency was very rare. Once we began controlling air pollution through cap and trade programs, we quickly started experiencing sulfur deficiencies in different soils.

Sulfur is critical in the creation of aromatic compounds—also termed secondary metabolites—in the onion family. When onions make your eyes burn or when garlic has a strong flavor and aromatic scent, that is sulfur. Researchers have found that most crops prefer a sulfur to nitrogen ratio of about 15:1. But cruciferous plants, like the cabbage plant family, actually prefer 3:1. The amino acids in alliums and the production of cruciferous plans are maximized with a lot of sulfur.

Sulfur in the Soil

Sulfur is an anion. In the soil solution, it is very leachable. Sulfur levels on a soil test indicate how much precipitation an area receives, or at least how much water is running through the soil profile. If sulfur is low, that means it's getting leached out. In those types of soils, the majority of sulfur is actually supplied through organic matter. 90% of sulfur in soil is found in organic matter and as biology mineralizes the organic matter, it releases sulfur for plants. While plants take up about as much sulfur as phosphate, much more of it leaches every year than phosphorus.

Tip #1: If you have a really good crop, start focusing on tracking what your sulfur to nitrogen ratio is.

Sulfur and nitrogen are critical in amino acids and proteins in plants. They are partners in almost every protein in a plant. Optimal sulfur to nitrogen ratios have been found for many crops. Often times when nitrogen is too high, it makes plants much more susceptible to sulfur deficiencies.

Tip #2: If you're in a high precipitation place like the east coast or the west coast, an addition of sulfur every year is a really really good idea.

I prefer gypsum, magnesium sulfate, potassium sulfate, or langbeinite (also known as K-Mag) as good organic sources of sulfur. It depends on what cations you need because sulfate is actually a carrier in most of these products to bring in other catatonic nutrients. I almost never recommend elemental sulfur.

If you think you have a sulfur deficiency, you could foliar apply elemental sulfur and see what happens. But otherwise, elemental sulfur is usually used to decrease soil pH because when elemental sulfur goes into the soil, it's oxidized by soil biology, creating sulfuric acid, which lowers the pH. It also attaches to cations and over time it is leached out. I personally believe that high soil pH (in the 7.0-7.6 range) is fine, even though optimal pH is in the sixes. When your pH is above 8, your soil is likely calcareous. Many agronomists and researchers have found that you cannot reduce pH very easily in the longterm in a calcareous soil. At 10 tons per acre, elemental sulfur temporarily decreases the pH, but comes right back up after a couple of years.

Did 10,000 lbs of sulfur lower the pH?
Short answer: NO.
There is too much lime in the soil profile to reduce pH of calcareous soil. This is also a loam soil. Plus, who wants to buy 10,000 lbs of sulfur for a few tenths of a pH drop that only last a few years?
If you want to lower the pH, ask yourself "why?" If you do, I suggest acidifying the SOIL SOLUTION with your irrigation water instead of changing the chemistry of the bulk soil. Sulfur burners are great for this.

I don't really ever recommend elemental sulfur because usually I'm applying or recommending gypsum or magnesium sulfate, something like that, which brings in plenty of sulfur. On the Logan Labs paste test, which is looking at the soil solution, the textbook definition of sufficiency is 3-5ppm. But honestly, I like it to be significantly more than that. Deficiencies of sulfur can physically manifest as the whole plant becoming chlorotic. There's a light pale yellowing on the whole plant. Unlike nitrogen, it doesn't just show up at the bottom. It'll show up on the whole plant.

From my understanding, sulfur toxicity will never happen. What happens when sulfur gets too high is that it becomes the primary culprit in increasing soluble salts, or electrical conductivity. If you look at a soil with high soluble salts, there is likely a lot of sulfates. I've seen sulfur on the Logan Labs paste test upwards of 150 ppm. This is too high in my opinion because it pushes the soluble salts (EC) too high. When that soil dries out, your plants will likely experience osmotic stress. I don't have a specific target. I strive for sufficiency first, and then balance with all of the other nutrients and have a healthy level of soluble salts. Usually sulfur will follow suit. It also totally depends on what crop you're growing.

If you'd like to start testing your soil or water, you can get tests here.

If you have any contributions, thoughts, or observations on sulfur, please comment below.


How Can You Get Microorganisms in Soil to Rapidly Increase?

Agri-Gro's Products: Turf Formula, Foliar Blend and Boutiful Harvest Products increase soil microbes that already exist in the soil by 3400% in 24 hours and by 5000% in 72 hours after application. You can't get this with organic teas!

This increase breaks down organic matter, plant stubble, and raw soil elements much faster than nature alone. It delivers nutrients to plants that would otherwise not be available. 

These products are prebiotics that specifically increase root growth and numbers, increase plant health, support water intake, promote beneficial microbe growth and decrease soil pathogens. (University of Missouri/Colombia)

Myth #1: The Myth of Soil Sterilization from Synthetic Fertilizers
There are a lot of articles warning how synthetic fertilizers are sterilizing our soils and making the soil addicted to synthetic nutrients. Soil microbiology research has already proven this claim to be false. Find out what the truth is and just how wrong these claims are.

Myth #3: The Myth of Using Gypsum for Lawns to Raise Soil pH
Gypsum for lawns is often used as a liming material to sweeten the soil. However, many people do not realize that it has no affect on soil pH. Find out why and what important function gypsum has in the turf industry.

Myth #4: Grass Cutting Height Doesn't Matter
Myth: Any lawn can look like a golf course. Low cutting your lawn may be hazardous to the health of your grass. While some grasses can be cut low, others can be seriously injured or even killed. Find out the truth about grass cutting heights.

Myth #5: The Truth and Misconceptions About Fertilizer Numbers
Understanding fertilizer numbers are for geeks and professionals, right? Tort. Knowing their meaning and how to use them properly is the first step that separates the experienced from the inexperienced. Click here to learn the truth and misconceptions about these numbers.


Voir la vidéo: Biochar - pour améliorer la fertilité du sol - Improve soil fertility (Février 2023).