Des chercheurs analysant une expérience de rotation de 30 -ans maïs-soja-blé dans le Michigan ont découvert que le moment de la fin des cultures de couverture et la température de l'air étaient les indicateurs les plus puissants de la disponibilité de l'azote du sol dans les agroécosystèmes de cultures de couverture, offrant ainsi aux producteurs de nouvelles perspectives sur la gestion de la libération d'azote pour la production de maïs.
L'étude, menée sur le site de recherche écologique à long terme de la station biologique de Kellogg, a utilisé des modèles aléatoires d'apprentissage automatique forestier pour examiner la dynamique de la minéralisation de l'azote dans des systèmes de culture biologique et à intrants réduits entre 1990 et 2020. Les chercheurs ont découvert que l'azote inorganique du sol, en particulier le nitrate (NO3−-N), augmentait rapidement après la fin de la culture de couverture de légumineuses et atteignait généralement un pic environ 50 jours plus tard, en particulier lorsque les températures quotidiennes moyennes dépassaient 12 degrés. .
La recherche s’est concentrée sur les cultures de couverture de trèfle rouge utilisées dans les systèmes de production de maïs et a examiné comment les conditions météorologiques, la biomasse des cultures de couverture, l’humidité du sol et les pratiques de gestion influençaient la libération d’azote. Selon les résultats, les jours après la fin de la culture de couverture étaient systématiquement le facteur le plus important affectant à la fois la disponibilité des nitrates et de l'ammonium, tandis que la température se classait au deuxième rang dans la plupart des modèles. L’étude a montré que la libération d’azote était déterminée par l’interaction de ces facteurs plutôt que par une seule variable.
Les chercheurs ont déclaré que les résultats pourraient aider les agriculteurs à mieux synchroniser la libération d'azote des cultures de couverture avec la demande des cultures, réduisant ainsi potentiellement la dépendance aux engrais synthétiques et réduisant les impacts environnementaux tels que le lessivage des nitrates et les émissions d'oxyde d'azote. L'étude a également révélé que les concentrations de nitrate dans le sol atteignaient généralement un sommet pendant la phase de croissance rapide de la culture de maïs, avant de diminuer à mesure que les plantes absorbaient l'azote.
Les modèles d'apprentissage automatique expliquaient environ 35 % de la variation des niveaux de nitrate dans le sol au cours des saisons de croissance indépendantes, tandis que la précision des prévisions pour les niveaux d'ammonium était plus faible. Malgré les différences de productivité entre les systèmes à apports réduits et les systèmes biologiques, les deux systèmes ont montré une dynamique saisonnière similaire de l'azote, ce qui suggère que la température et le moment jouent un rôle dominant dans la minéralisation de l'azote, quelle que soit l'approche de gestion.
Les chercheurs ont noté que la biomasse des cultures de couverture elle-même avait une influence plus faible que prévu sur la disponibilité de l’azote, probablement parce que les niveaux de biomasse variaient relativement peu d’une année à l’autre par rapport aux conditions météorologiques. Ils ont ajouté que les travaux futurs intégrant des données empiriques avec des modèles basés sur des processus- pourraient améliorer les prévisions sur différents sols et climats.
L'étude a été dirigée par Rabin KC avec les co-auteurs G. Philip Robertson et Sieglinde Snapp. Le financement a été fourni par le programme de recherche écologique à long-terme de la National Science Foundation, le programme de recherche sur les agroécosystèmes à long-terme de l'USDA et AgBioResearch de la Michigan State University.
