ITEM METADATA RECORD
Title: Effect of Tillage Systems on Soil Organic Matter Stocks and C and N Fluxes in Cereal Cropping Systems on a Silt Loam Soil in Northern France
Other Titles: Effet de travail du sol sur les stocks et flux de C et N dans un sol limoneux de grandes cultures du bassin Parisien
Authors: Oorts, Katrien; S0048955
Issue Date: 1-Mar-2006
Abstract: Ploegen was gedurende meerdere eeuwen een standaard praktijk in de landbouw om de groei van onkruid te controleren, om gewasresten in te bodem in te werken, om uitgespoelde nutriënten weer aan het oppervlak te brengen en de bodemstructuur losser te maken voor het zaaien. De ontwikkeling van herbiciden stelde echter de noodzaak van ploegen in vraag zodat systemen met minimale bodembewerking werden ingevoerd. Deze laatste systemen hebben twee kenmerken: (i) de bodem wordt niet meer gekeerd en (ii) het bodemoppervlak is steeds geheel of gedeeltelijk bedekt met gewasresten. Deze overgang van ploegen naar minimale bodembewerking veroorzaakt veranderingen in de bodemstructuur en in de locatie van bodemorganische stof (BOS) en gewasresten. Dit resulteert in een verandering in het bodemklimaat (bodemtemperatuur en bodemvochtgehalte) en in verscheidene biologische, chemische en fysische bodemeigenschappen. De combinatie van al deze veranderingen heeft een belangrijke impact op de transformaties van koolstof en stikstof in de bodem. De algemene doelstellingen van dit werk zijn tweevoudig. Eerst werden de verschillen in zowel bodemstocks als bodemfluxen van koolstof en stikstof bepaald tussen verscheidene lange termijn (32 jaar) bodembewerkingssystemen in Noord-Frankrijk. Ten tweede werden de effecten bestudeerd van bodemklimaat, bodemstructuur en biologische en fysische bodemeigenschappen op de verschillen in deze bodemstocks en bodemfluxen. Dit werk legt voornamelijk de nadruk op die stocks en fluxen van koolstof en stikstof die een grote impact hebben op landbouw of milieu: de hoeveelheden van bodemorganische koolstof en stikstof, de dynamiek van minerale stikstof in de bodem en de emissies van CO2 en N2O. Twee contrasterende bodembewerkingssystemen werden bestudeerd, namelijk conventioneel ploegen tot 20 cm diepte (CT) en minimale bodemwerking (NT). Deze twee systemen werden gevolgd op twee verschillende sets van percelen met een maïs-tarwe rotatie op dezelfde experimentele site in Boigneville in Noord-Frankrijk. Na 32 jaar onderwerping aan verschillende bodembewerkingssystemen had NT 5-15&#37; grotere koolstofstocks en 3-10&#37; grotere stikstofstocks in vergelijking met CT. Deze verschillen waren echter niet altijd statistisch significant. In NT daalde de concentratie van zowel organische koolstof als stikstof met toenemende diepte onder de bodemoppervlakte, terwijl deze concentraties in CT eerder homogeen verdeeld waren over de ploeglaag. De verschillen in stocks werden verder onderzocht door ze op verschillende niveaus van de complexe bodemstructuur te bestuderen. In NT maakten stikstof geassocieerd met kleimineralen en plantendeeltjes (< 2 mm) elk ongeveer 50&#37; uit van het totale overschot aan organische stikstof in de bodem. Daarentegen werd 66&#37; van het totale verschil in de koolstofhoeveelheid tussen CT en NT verklaard door verschillen in koolstof geassocieerd met plantendeeltjes kleiner dan 2 mm (58&#37;) en gewasresten groter dan 2 mm (8&#37;) en dus maar 34&#37; door verschillen in koolstof geassocieerd met kleimineralen. De additionele koolstof en stikstof in NT situeerde zich in water stabiele macroaggregaten. Onze resultaten suggereren dat de grotere hoeveelheden organische koolstof en stikstof in NT konden toegeschreven worden aan (i) verhoogde vorming van macroaggregaten in de 0-5 cm bodemlaag door hogere microbiële activiteit en door een grotere hoeveelheid BOS en (ii) een grotere fysische protectie van BOS in de 5-20 cm bodemlaag ten gevolge van een groter percentage kleine poriën en van de afwezigheid van bodemverstoring door ploegen of door het klimaat.De verschillende bodembewerkingssystemen hadden geen grote impact op de water- en nitraathoeveelheden in het 0-120 cm bodemprofiel. Met behulp van deze data, berekende het LIXIM model vergelijkbare snelheden van ‘in situ’ stikstofmineralisatie zowel uitgedrukt in kalenderdagen als in genormaliseerde dagen (voor bodemtemperatuur en -vocht) tussen de verschillende bodembewerkingssystemen. Deze resultaten tonen duidelijk aan dat het stikstofleverende vermogen van de bodem in de bestudeerde bodembewerkingssystemen niet verschillend is. Wat betreft de emissies van de broeikasgassen CO2 and N2O onder veldomstandigheden is NT zeker niet verkiesbaar boven CT onder de specifieke weersomstandigheden tijdens het meetjaar in Boigneville. Het NT systeem had altijd de neiging om meer N2O uit te stoten dan CT. Afhankelijk van de weerscondities (regenval en temperatuur) en de hoeveelheid en locatie van gewasresten waren de CO2 emissies groter in CT of NT. In tegenstelling tot onze initiële hypothese bleek de cumulatieve CO2 emissie over de hele meetperiode significant groter in NT dan in CT. Het tweede deel van dit onderzoek bestudeerde de effecten van de verschillen in bodemklimaat, bodemstructuur en de biologische en fysische bodemeigenschappen op de waargenomen verschillen in de koolstof- en stikstofcycli tussen de verschillende bodembewerkingssystemen. Eerst werd bepaald of de verschillen in de koolstof- en stikstofcycli het resultaat waren van de potentiële afbraaksnelheid van BOS. Onze resultaten tonen aan dat na 32 jaar de potentiële koolstof- en stikstofmineralisatie (gemeten onder constante temperatuur en waterpotentiaal) zeker niet kleiner zijn onder NT dan onder CT. De fysische protectie van BOS tegen koolstof- en stikstofmineralisatie werd bestudeerd door de bodemstructuren tussen 50 µm and 12.5 mm in toenemende mate te vernietigen. Dit alles werd gedaan voor vier verschillende structurele bodemzones in NT en CT: ‘losse’ en ‘compacte’ structurele bodemzones in de ploeglaag van CT en de 0-5 en 5-20 cm bodemlagen in NT. Onze resultaten toonden aan dat na de vernietiging van de fysische protectie van de BOS de bodemzone met de grootste C en N hoeveelheden en de grootste hoeveelheid waterstabiele aggregaten (0-5 cm bodemlaag in NT) de kleinste stijging vertoonde in N mineralisatie en geen stijging vertoonde in C mineralisatie. Het grootste effect van fysische protectie van BOS werd waargenomen in de 5-20 cm bodemlaag van NT. Vervolgens toonden ‘in situ’ metingen aan dat verschillen in bodemtemperatuur en vochtgehalte tussen CT en NT een impact kunnen hebben op de afbraaksnelheid van BOS. Maar deze verschillen waren vaak klein en niet systematisch gunstiger voor afbraak in één van de twee bodembewerkingssystemen. De verdeling en de hoeveelheid regenval en waterevaporatie daarentegen had een grote invloed op de waargenomen CO2 fluxen. In NT liggen de gewasresten steeds aan het bodemoppervlak. Daardoor induceerde regenval in NT een plotse stijging van het vochtgehalte van de gewasresten met grote pieken in CO2 emissies tot gevolg. Na elke regenval daalde het vochtgehalte van de gewasresten aan het bodemoppervlak echter snel, wat de afbraak opnieuw sterk afremde met grotere CO2 emissies in CT dan NT tot gevolg. Tot slot werden de koolstof- en stikstoffluxen gesimuleerd met het PASTIS model. Modelleren geeft meer inzicht in zowel het geïsoleerde effect als de interacties tussen de verschillende determinerende factoren van de C en N cycli. De simulatieresultaten toonden aan dat de grotere cumulatieve CO2 emissies in NT het resultaat waren van een grotere afbraak van gewasresten en niet van een grotere afbraak van BOS. De grotere hoeveelheid gewasresten in NT (door de aanwezigheid van gewasresten van vorige jaren) overcompenseerde immers de tragere afbraak van gewasresten. Het verschil in afbraaksnelheid tussen de gewasresten in CT (in de bodem) en NT (op het bodemoppervlak) werd voornamelijk bepaald door het vochtgehalte van de gewasresten.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Division Soil and Water Management

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.