Nutrition azotée et productivité du canola fertilisé
avec une combinaison d’engrais vert et d’engrais
minéral ou organique
Mémoire
Mathieu Vaillancourt
Maîtrise en biologie végétale
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
© Mathieu Vaillancourt, 2016
Nutrition azotée et productivité du canola fertilisé
avec une combinaison d’engrais vert et d’engrais
minéral ou organique
Mémoire
Mathieu Vaillancourt
Sous la direction de :
Anne Vanasse, directrice de recherche
Martin Chantigny, codirecteur de recherche
iii
Résumé
Le canola (Brassica napus L.) est une culture avec des besoins élevés en azote. Les engrais
verts de légumineuses sont une alternative moins polluante aux engrais azotés. L’objectif
du projet était de déterminer l’effet d’un engrais vert intercalaire de trèfles rouge (Trifolium
pratense L.) et blanc (Trifolium repens L.) sur le prélèvement en azote et le rendement
d’une culture subséquente de canola, et comparer la réponse du canola à une fertilisation
complémentaire minérale ou organique. Une expérience a été répétée deux fois (2013-2014,
2014-2015) à deux sites, selon un plan factoriel en tiroir, soit précédent cultural en parcelles
principales (orge seul ou orge avec intercalaire de trèfles) et type de fertilisation (minérale
(27-0-0) ou organique (lisier de porc)) et niveau d’azote disponible (0, 50, 100 ou 150 kg N
ha-1) en sous-parcelles. À l’enfouissement, l’engrais vert a apporté entre 28,3 et 150,5 kg N
ha-1. Aucune interaction n’a été observée entre l’engrais vert et le type de fertilisation.
L’engrais vert n’a pas eu d’impact significatif sur le prélèvement en azote du canola, mais a
augmenté le rendement pour un équivalent en azote minéral de 21,8 à 81,8 kg ha-1. Dans les
parcelles non fertilisées, les rendements ont augmenté de 6 à 42 %, l’effet s’estompant avec
des doses d’azote croissantes. Le prélèvement en azote et le rendement étaient moins élevés
avec le lisier qu’en fertilisation minérale, probablement en raison de pertes
environnementales suivant l’application. Aucun maximum de rendement n’a été obtenu
avec les doses croissantes de lisier, alors que des rendements maximaux ont été obtenus
entre 120 et 150 kg N ha-1 avec l’engrais minéral. En conclusion, l’engrais vert de trèfles a
amélioré les rendements du canola, et la fertilisation minérale a entraîné de meilleurs
rendements que le lisier, dont l’efficacité pourrait être améliorée par une meilleure gestion.
iv
Abstract
Canola (Brassica napus L.) is a crop with high nitrogen needs. Legume cover crops can
serve as an organic nitrogen source and increase subsequent crop yield. The objective of
this study was to measure the impact of a red (Trifolium pratense L.) and white clover
(Trifolium repens L.) cover crop on canola nitrogen uptake and yield, and to compare
canola response to mineral and organic fertilizers as supplemental nitrogen sources. A field
experiment was repeated twice (2013-2014, 2014-2015) at two sites, in a factorial split-plot
design with preceding crop (barley only or barley intercropped with clover) as main plots,
and fertilizer type (mineral (27-0-0) or organic (pig slurry)) and nitrogen rates (0, 50, 100,
and 150 kg N ha-1) as sub-plots. At fall termination of cover crops, the clover provided 28.3
to 150.5 kg N ha-1. No interaction was observed between cover crop and fertilizer type.
Cover crops did not increase canola N uptake, but increased canola yields with a mineral
fertilizer replacement value of 21.8 to 81.8 kg ha-1. In unfertilized plots, cover crops
increased yields from 6 to 42%, the gain decreasing as nitrogen application rate increased.
Canola nitrogen uptake and yield were lower with pig slurry, compared to mineral
fertilizer, possibly because nutrient losses occurred after slurry application. Moreover, crop
yield did not reach a maximum value with increasing pig slurry rate, whereas a maximum
yield was reached at 120 to 150 kg N ha-1 with the mineral fertilizer. In conclusion, the
clover cover crop improved canola yields and mineral fertilization resulted in higher canola
yields compared to the organic fertilizer, whose efficiency could be improved through
better management.
v
Table des matières
Résumé .................................................................................................................................. iii
Abstract .................................................................................................................................. iv
Table des matières .................................................................................................................. v
Liste des tableaux ................................................................................................................. vii
Liste des figures ..................................................................................................................... ix
Remerciements ....................................................................................................................... x
Avant-propos ........................................................................................................................ xii
1. Introduction ........................................................................................................................ 1
2. Revue de littérature ............................................................................................................. 3
2.1 Culture du canola .......................................................................................................... 3
2.1.1 Nutrition azotée du canola ......................................................................................... 3
2.1.2 Cycle de l’azote en agriculture .................................................................................. 6
2.1.3 Fertilisation organique et minérale du canola.......................................................... 10
2.2 Engrais verts ............................................................................................................... 13
2.2.1 Engrais verts de légumineuses ................................................................................. 15
2.2.2 Dynamique de décomposition des engrais verts...................................................... 16
2.2.3 Évaluation de la contribution azotée des engrais verts ............................................ 19
2.2.4 Contribution azotée des engrais verts de trèfle ........................................................ 22
2.2.5 Contribution des engrais verts aux rendements de la culture subséquente.............. 25
2.2.6 Contribution des engrais verts au canola ................................................................. 27
3. Hypothèses et objectifs ..................................................................................................... 29
4. Impact d’un engrais vert de trèfle et d’une fertilisation minérale ou organique sur le
prélèvement en azote et le rendement du canola .................................................................. 30
Résumé ............................................................................................................................. 30
Impact of a Clover Cover Crop Combined With Organic or Mineral Fertilizer on Yield and
Nitrogen Uptake of Canola ................................................................................................... 31
Abstract ............................................................................................................................. 31
Introduction ...................................................................................................................... 32
Materials and Methods ..................................................................................................... 34
Description of Sites and Experimental Treatments ...................................................... 34
Slurry, Plant, and Soil Sampling and Analyses ............................................................ 36
vi
Statistical Analyses ....................................................................................................... 38
Results and Discussion ..................................................................................................... 39
Weather Data ................................................................................................................ 39
Cover Crop Yield and Nitrogen Content ...................................................................... 39
Effect of Cover Crops on Canola ................................................................................. 39
Effect of Fertilizer Type on Canola Yield and Nitrogen content ................................. 40
Soil Mineral Nitrogen Dynamics ................................................................................. 43
Cover Crop Fertilizer Replacement Value ................................................................... 43
Conclusion ........................................................................................................................ 44
Acknowledgements .......................................................................................................... 45
References ........................................................................................................................ 46
Tables and Figures ............................................................................................................ 51
5. Discussion générale .......................................................................................................... 62
5.1 Caractéristiques et biomasse de l’engrais vert ............................................................ 62
5.2 Effet de l’engrais vert sur le canola ............................................................................ 63
5.3 Effet du type de fertilisation sur le canola .................................................................. 64
5.4 Azote minéral du sol ................................................................................................... 68
5.5 Équivalent en azote minéral du trèfle ......................................................................... 68
6. Conclusion générale ......................................................................................................... 70
Bibliographie ........................................................................................................................ 71
Annexes complémentaires .................................................................................................... 80
vii
Liste des tableaux
Tableau 1. Caractéristiques et équivalent en azote minéral du trèfle comme engrais vert
intercalaire. ........................................................................................................................... 24
Table 2. Selected 0-20 cm soil characteristics for the two trials (2013-2014, 2014-2015) at
Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO) in Québec, Canada. ................. 51
Table 3. Selected characteristics of pig slurry applied in spring 2014 and 2015 at Saint-
Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO). .......................................................... 51
Table 4. Above-ground biomass, N content, and C:N ratio of the clover cover crop
measured at termination in fall 2013 and 2014 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and
Normandin (NO). ................................................................................................................. 51
Table 5. Treatment means and P-values for the effect of preceding crop (PREC), fertilizer
type (TYPE), and N rate (RATE) on total above-ground N content in canola at the 20%
bloom stage at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO). Means are
averaged over the two years. ................................................................................................ 52
Table 6. Summary of analysis of variance for the effect of preceding crop (PREC),
fertilizer type (TYPE), and N rate (RATE) on canola grain yield at Saint-Augustin-de-
Desmaures (SA) and Normandin (NO) ................................................................................ 53
Tableau A1. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le diamètre moyen pondéré des agrégats à Saint-Augustin-de-Desmaures pour
les années 2013-2014 et 2014-2015. .................................................................................... 80
Tableau A2. Effets simples ou en interaction des traitements sur le diamètre moyen
pondéré des agrégats à Saint-Augustin-de-Desmaures pour les années 2013-2014 et 2014-
2015. ..................................................................................................................................... 81
Tableau A3. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le diamètre moyen pondéré des agrégats à Normandin pour les années 2013-
2014 et 2014-2015. ............................................................................................................... 82
Tableau A4. Effets simples ou en interaction des traitements sur le diamètre moyen
pondéré des agrégats à Normandin pour les années 2013-2014 et 2014-2015. ................... 83
Tableau A5. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le carbone de la biomasse microbienne du sol à Saint-Augustin-de-Desmaures
pour les années 2013-2014 et 2014-2015. ............................................................................ 84
viii
Tableau A6. Effets du précédent cultural (PREC), du type de fertilisation azotée (TYPE),
du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des facteurs sur le carbone de la
biomasse microbienne du sol à Saint-Augustin-de-Desmaures pour les années 2013-2014 et
2014-2015. ............................................................................................................................ 85
Tableau A7. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur la biomasse microbienne du sol à Normandin pour les années 2013-2014 et
2014-2015. ............................................................................................................................ 86
Tableau A8. Effets du précédent cultural (PREC), du type de fertilisation azotée (TYPE),
du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des facteurs sur la biomasse
microbienne du sol à Normandin pour les années 2013-2014 et 2014-2015. ...................... 87
ix
Liste des figures
Fig. 1 Le cycle de l’azote simplifié (adapté de Bloom 2010). ............................................... 7
Fig. 2 Average air temperature and monthly precipitation for the experimental period at
Normandin (NO) and Saint-Augustin-de-Desmaures (SA). The dotted curve represents 30-y
average temperatures. Data obtained from the Environment Canada weather stations
located at Roberval, located approximately 50 km from the Normandin site and at Jean
Lesage Airport, located approximately 10 km from the Saint-Augustin-de-Desmaures site.
.............................................................................................................................................. 54
Fig. 3 Canola grain yield response to N fertilizer, with or without preceding cover crop.
Yield was measured at harvest in fall 2014 and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA)
and Normandin (NO). ........................................................................................................... 55
Fig. 4 Canola grain yield response to mineral or organic N fertilization. Yield was
measured at harvest in fall 2014 and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and
Normandin (NO). ................................................................................................................. 56
Fig. 5 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates (0 kg N ha-1; 50 kg N
ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2014 growing season at Saint-Augustin-
de-Desmaures (SA). Standard errors for each date are presented on the fourth graph. ....... 57
Fig. 6 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates (0 kg N ha-1; 50 kg N
ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2015 growing season at Saint-Augustin-
de-Desmaures (SA). Standard errors for each date are presented on the fourth graph. ....... 58
Fig. 7 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates (0 kg N ha-1; 50 kg N
ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2014 growing season at Normandin
(NO). Standard errors for each date are presented on the fourth graph. ............................... 59
Fig. 8 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates (0kg N ha-1; 50kg N ha-
1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2015 growing season at Normandin (NO).
Standard errors for each date are presented on the fourth graph. ......................................... 60
Fig. 9 Canola yield response to mineral fertilizer N and apparent fertilizer replacement
value (FRV) of cover crops (CC) in non-fertilized plots, as measured at harvest in fall 2014
and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO). ............................. 61
x
Remerciements
Mes remerciements vont d’abord à Anne Vanasse, ma directrice. Lorsque je l’ai rencontrée
il y a quatre ans, mon impression a été celle d’une prof passionnée, dévouée et intéressante.
Cette première impression ne s’est que confirmée depuis que j’ai eu la chance d’être son
étudiant gradué. J’ai découvert non seulement à quel point Anne était une directrice
rigoureuse, mais également une personne extrêmement généreuse. Merci Anne pour ton
soutien, ton enthousiasme et surtout, merci encore pour ta passion. C’est ce qui m’a fait le
plus avancer pendant les deux dernières années; il n’y a pas de mots pour décrire
l’excitation et la motivation qui me gagnent à chaque fois qu’on se rencontre pour discuter.
Dans un même souffle, je veux remercier très chaleureusement mon codirecteur, Martin
Chantigny, un collaborateur précieux et un pédagogue hors pair. Merci, Martin, je me suis
senti bien épaulé par la grande disponibilité dont tu as fait preuve et par ton intérêt pour le
projet. Enfin, à Anne et Martin, je vous suis également particulièrement reconnaissant pour
les heures que vous avez passées avec moi pour les innombrables pratiques d’exposés
oraux; merci encore.
Merci à Denis Pageau, dont j’ai pu bénéficier de l’accueil chaleureux et de sa grande
expérience dans le canola. Merci à Denis Angers, qui aura été presque un second
codirecteur pour moi à l’été 2014, pour tout le temps passé à se creuser la tête, à discuter du
projet et des résultats.
Merci à Marie-Ève Giroux; tu as été indispensable. Avec toi je savais que tout était sous
contrôle, et je pouvais compter sur toi dès que j’avais besoin d’aide. Merci à Isabelle
Morasse, qui pendant ce temps à Normandin s’occupait sans relâche de l’orge, du trèfle, du
canola, des altises, etc., avec des échantillonnages par-ci, des analyses par-là, sans compter
les courriels intempestifs de ma part : encore une fois, merci.
Merci à Johanne Tremblay, pour ta grande contribution au projet, mais également pour tes
conseils, pour ton soutien moral, pour ton écoute, et pour ta générosité. Que ce soit pour
expliquer un protocole, un calcul, ou pour sauver le projet tout simplement, tu as été la
meilleure. Merci à Annie Robichaud; pour toutes les analyses et pour ta grande
xi
disponibilité. Avec toi au labo, j’avais une réponse à toutes mes questions et je savais mes
échantillons entre bonnes mains. Merci à Annie Brégard, pour ton assistance de tous les
instants en statistiques. Merci à Gabriel Lévesque pour l’aide à l’échantillonnage et au
laboratoire.
Merci à Francis Gagnon et à l’équipe des fermes de Saint-Augustin-de-Desmaures et de
Normandin pour tout le travail dans mes parcelles. Merci à tous ceux qui ont donné un coup
de main au projet, pour réaliser ce protocole monstre : Valérie Bélanger, Vernhar Beaulac,
Francis Allard, Marie-Ève Bernard, ainsi que tous les étudiants d’été de l’université et
d’Agriculture et Agroalimentaire Canada avec qui j’ai beaucoup ri, mais également
beaucoup appris. Un merci tout particulier va à Anne-Marie Chagnon et Annie Morissette,
qui ont été des assistantes de laboratoire remarquables. Une équipe qui, au-delà du travail,
partage également la joie d’être ensemble, ça n’a pas de prix.
Enfin, des remerciements doivent être faits à ceux qui m’ont accompagné d’une façon
particulière à travers tout ce parcours. Maude Langelier, tu as un cœur en or; ça aura été
une chance incroyable de partager tous ces moments avec toi, que ce soit au champ, au
labo, sur la route, en congrès, ou au Fou ÆLIÉS; merci mille fois. Anaïs, merci pour tes
conseils de vétérane : tu m’as sorti de plus d’une frustration. Merci enfin à Emmanuelle
d’Amours et à Denis Anselmo, qui ont été des compagnons de route fantastiques.
xii
Avant-propos
Le présent mémoire compte six chapitres. Le chapitre d’introduction fait un bref survol du
contexte dans lequel s’inscrit la recherche. Le deuxième chapitre est une revue de la
littérature présentée afin de mieux comprendre les enjeux et l’état actuel des connaissances
concernant la culture du canola, sa fertilisation, ainsi que l’utilisation des engrais verts dans
un contexte d’agriculture conventionnelle. Le troisième chapitre énonce les hypothèses et
objectifs de l’étude. Le quatrième chapitre est rédigé en anglais et est présenté sous la
forme d’un article scientifique. Celui-ci porte sur les résultats de l’étude qui évaluait
l’impact d’un engrais vert de trèfle en combinaison avec une fertilisation minérale ou
organique sur le rendement et le prélèvement en azote du canola. Il sera soumis pour
publication dans une revue scientifique révisée par les pairs, après révision par les
coauteurs. Mathieu Vaillancourt en est l’auteur principal, en ayant fait la rédaction et ayant
contribué à toutes les étapes de la recherche; Anne Vanasse et Martin Chantigny en sont les
coauteurs, ayant participé à la rédaction de l’article, en plus d’avoir codirigé le projet de
recherche; Denis Pageau en est un coauteur, ayant été le responsable de la part du projet
réalisée à la ferme expérimentale de Normandin et prenant part à la révision de l’article;
enfin, Denis Angers en est également coauteur, et a participé par ses conseils à
l’optimisation du protocole d’échantillonnage et d’analyses, en plus de participer à la
révision de l’article. Le cinquième chapitre constitue une discussion générale faisant un
retour sur les objectifs et les résultats obtenus dans l’étude, remis dans le contexte plus
large de l’agriculture d’aujourd’hui. Finalement, le sixième et dernier chapitre reprend les
grandes conclusions de l’étude.
Jusqu’à maintenant, les résultats du projet ont été présentés à plusieurs occasions : en 2015,
à la Journée de la recherche de la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation
(FSAA) de l’Université Laval; au Canola Workshop de l’Eastern Canada Oilseeds
Development Alliance (ECODA); et au congrès conjoint de l’International Symposium of
Interactions of Soil Minerals with Organic Components and Microorganisms (ISMOM), de
la Société canadienne de la science du sol (SCSS) et de l’Association québécoise de
spécialistes en sciences du sol (AQSSS); en 2016 à la journée Grandes cultures et
environnement du Ministère de l’agriculture, des pêcheries et de l’alimentation du Québec
xiii
(MAPAQ) à Saint-Bruno; au congrès de l’AQSSS et au congrès conjoint de la Société
canadienne d’agronomie (SCA) et de la Société canadienne de science horticole (SCSH).
De plus, le projet a été présenté à l’occasion de concours de vulgarisation sous la forme
«Ma thèse en 180 secondes» ou encore à l’émission Cogito, produite par l’Association des
étudiantes et des étudiants de Laval inscrits aux cycles supérieurs (ÆLIÉS).
Le projet a été rendu possible par le soutien financier venant du Fonds de recherche
agroalimentaire axé sur l’agriculture nordique du Saguenay-Lac-St-Jean (FRAN-02),
d’ECODA, et de Twin Rivers Technologies - Entreprise de transformation des graines
oléagineuses du Québec (TRT-ETGO). Le soutien financier accordé à Mathieu
Vaillancourt pour la réalisation de cette recherche provient du Conseil de recherche en
sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG), du Fonds de recherche du Québec –
nature et technologies (FRQNT), ainsi que de la bourse facultaire Germain-Brisson pour
l’admission à la maîtrise et la bourse du réseau Innovagrains pour la maîtrise.
1
1. Introduction
Le canola est une culture développée au Canada il y a plus de 40 ans et qui s’est répandue
au pays jusqu’à contribuer à plus de 19 milliards de dollars à l’économie du pays (Canola
Council of Canada (CCC) 2016). Le canola est une oléoprotéagineuse dont on extrait une
huile qui est réputée pour ses qualités alimentaires, et dont le résidu constitue un tourteau
riche en protéines, idéal pour l’alimentation animale (CCC 2016). Toutefois, pour être
productif, le canola nécessite des apports élevés en azote (Ma et al. 2015). À l’est du pays,
l’Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (OMAFRA) (2009) et le Centre
de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ) (2010) recommandent
une application d’azote se situant entre 74 et 120 kg N ha-1. Cet engrais peut être appliqué
sous forme minérale ou organique. Au Québec en particulier, où l’industrie du porc est
particulièrement développée, les producteurs ont parfois recours au lisier de porc, qui est
disponible en grandes quantités.
Les engrais azotés sont une source de pollution très importante, et la réduction de cette
pollution passe par plusieurs stratégies. L’une d’entre elles est l’utilisation des engrais
verts, aussi appelés cultures de couverture : des plantes que l’on peut inclure dans une
rotation afin de favoriser la conservation des sols et contribuer à leur fertilité. La famille
des légumineuses est particulièrement intéressante pour cet usage. Par leur capacité à
effectuer la fixation symbiotique de l’azote, les légumineuses peuvent contribuer à la
fertilisation azotée des cultures subséquentes et ainsi réduire le recours aux engrais azotés.
La recherche qui se fait sur les engrais verts vise à tirer un maximum de profits de ceux-ci
par divers moyens, par exemple en réduisant leur coût d’implantation et en augmentant les
bénéfices qui découlent de leur utilisation. Cela passe notamment par l’étude de différentes
espèces et de leur comportement en diverses conditions : température, pluviométrie, type de
sol, etc. Dans un projet de recherche réalisé au Québec (Verville 2014), divers engrais verts
ont été étudiés pour leur contribution aux rendements d’une culture subséquente de blé, en
particulier un engrais vert composé d’un mélange de trèfles rouge et blanc semé en
intercalaire dans l’orge. Le trèfle est idéal en raison du faible coût de la semence (Liebman
et al. 2012) et de la possibilité de le semer au travers d’une autre culture sans affecter ses
2
rendements (Hesterman et al. 1992). Il s’est avéré que cet engrais vert améliorait les
rendements du blé l’année suivante de 8 à 36 % en comparaison avec des parcelles témoin
non fertilisées. Au-delà de cette contribution brute, un indicateur plus informatif de la
performance d’un engrais vert est l’équivalent en azote minéral, qui permet de comparer la
contribution d’un engrais vert à celle bien connue des engrais minéraux. Cet indicateur est
influencé à la fois par l’espèce utilisée comme engrais vert et par la culture principale qui
en bénéficie l’année d’après (Thorup-Kristensen et al. 2003), d’où l’intérêt pour la
recherche de s’intéresser à des combinaisons spécifiques d’engrais verts et de cultures
principales.
Le nombre d’études s’étant penchées sur l’utilisation des engrais verts dans la culture du
canola est limité. De plus, les études évaluant l’efficacité des engrais organiques tels que le
lisier de porc dans cette culture donnent des résultats assez variables d’une région à l’autre
(Sieling et al. 2014). Cette étude se penche donc précisément sur l’utilisation d’un engrais
vert spécifique, le trèfle en intercalaire, et de différents types de fertilisation, minérale ou
organique, dans le canola, sous différentes conditions pédoclimatiques du Québec, afin
d’évaluer l’impact de ces facteurs combinés sur la nutrition azotée et le rendement du
canola, tout en chiffrant la contribution azotée de l’engrais vert.
3
2. Revue de littérature
2.1 Culture du canola
Le canola est une oléoprotéagineuse développée au Canada à partir du colza dans les
années 1970, en voulant obtenir une variété dont l’huile aurait une faible teneur en acide
érucique. Les chercheurs ont ainsi développé le canola à partir de trois espèces, soit
Brassica napus L., Brassica rapa L. et Brassica juncea (L.) Czern (CCC 2016). Bien qu’il
existe des variétés de canola d’hiver et de printemps, c’est le canola de printemps qui est le
plus répandu au Canada, en raison des hivers souvent trop rigoureux pour la survie du
canola d’hiver. Utilisée aujourd’hui principalement pour son huile, la troisième la plus
consommée au monde, et pour son tourteau destiné à l’alimentation animale, la culture du
canola contribue à elle seule à plus de 19 milliards de dollars à l’économie du Canada
(CCC 2016).
La culture du canola est surtout concentrée dans les provinces des prairies (Alberta,
Saskatchewan et Manitoba). En 2015, la superficie récoltée était de plus de 8 000 000
d’hectares, pour un rendement moyen de 2100 kg ha-1 (CCC 2016). Pour la même année, la
part du Québec dans cette production s’élevait à 12 000 ha, pour un rendement moyen de
2200 kg ha-1, la culture étant surtout concentrée dans la région du Saguenay-Lac-St-Jean,
(Institut de la statistique du Québec 2015).
En ce qui a trait à la fertilisation, le canola est une culture exigeante pour plusieurs
nutriments, l’azote étant l’élément requis en plus grande quantité (Grant et Bailey 1993).
2.1.1 Nutrition azotée du canola
Une étude de Ma et al. (2015) révèle que le taux d’azote optimal pour le canola varie d’un
site à l’autre, selon les conditions climatiques et les conditions du sol. Les auteurs ont
réalisé diverses expériences sur la fertilisation azotée du canola dans l’est du Canada, sur
un territoire s’étendant de l’Ontario à la Nouvelle-Écosse et sur des sols de type sable à
loam. Pour ce faire, ils ont testé des niveaux d’urée de 0, 50, 100, 150 et 200 kg N ha-1
appliqués au semis du canola, ainsi que des applications fractionnées de 100, 150 et 200 kg
N ha-1, soit 50 kg N ha-1 au semis et le reste appliqué au stade six feuilles. Les rendements
4
en canola les plus élevés, qui dans l’étude étaient situés entre 3190 et 4012 kg ha-1 étaient
obtenus avec des taux d’azote variant entre 105 et 175 kg N ha-1 lorsque l’application était
faite au semis, et entre 118 et 233 kg N ha-1 pour les applications d’azote fractionnées.
Comme certains niveaux d’azote dépassent les niveaux testés, les valeurs ont probablement
été calculées à partir des équations de régression. Les auteurs recommandent cependant une
application d’azote plus modérée, se situant entre 120 et 150 kg N ha-1 pour les sols de type
loam ou loam sableux de l’est du Canada (Ma et al. 2015).
Lafond et Pageau (2008) ont vérifié la dose optimale d’azote pour le canola au Lac-St-Jean,
à Hébertville sur une argile limoneuse et à Normandin sur un loam limoneux argileux. Ils
ont appliqué, au semis du canola, des niveaux de nitrate d’ammonium calcique de 0, 40, 80,
120 et 160 kg ha-1. Les rendements les plus élevés de canola étaient situés entre 2664 et
3787 kg ha-1 et ont été obtenus à des doses d’azote situées entre 80 et 120 kg N ha-1. De
plus, à partir d’équations de régression quadratiques, les auteurs ont calculé la dose
optimale économique d’azote pour le canola et ont obtenu des valeurs situées entre 71 et 89
kg ha-1 (Lafond et Pageau 2008).
Des exemples d’études sur la fertilisation du canola réalisées à d’autres sites donnent des
résultats différents, autant en termes de rendements que de taux d’azote optimaux. Par
exemple, dans l’ouest du Canada, à Prince Albert en Saskatchewan, Kutcher et al. (2005)
ont réalisé une expérience sur un sol de type loam. Ils ont testé des niveaux d’azote de 0,
40, 80 et 120 kg N ha-1 appliqué au semis sous forme d’urée. La dose d’azote optimale ainsi
obtenue allait de 71 à 88 kg N ha-1, pour des rendements maximaux de canola situés entre
1090 et 2310 kg ha-1. Dans cette même région, soit à quatre sites différents également situés
en Saskatchewan, Gan et al. (2007) ont réalisé des expériences sur des sols de type loam à
loam argileux et ont obtenu des chiffres plus semblables à ceux de Ma et al. (2015). Ils ont
testé différentes espèces de canola (Brassica napus L., Brassica rapa L. et Brassica juncea
(L.) Czern), fertilisées avec des niveaux de 0, 25, 50, 100, 150, 200 et 250 kg N ha-1 sous
forme de nitrate d’ammonium ou d’urée appliqué au moment du semis. Pour B. napus, la
dose d’azote optimale se situait à 135 kg N ha-1 et donnait des rendements maximaux de
1684 kg ha-1. Cette variabilité quant à la fertilisation du canola est également rapportée
dans une revue de la littérature de Khakbazan et al. (2011) regroupant principalement des
5
études réalisées dans les Grandes Plaines des États-Unis. Leurs résultats indiquent que
d’une étude à l’autre, la dose optimale d’azote total, ce qui inclut à la fois l’azote provenant
des intrants azotés (engrais, amendements, etc.) et celui issu de la libération de l’azote
stocké dans le sol, varie entre 150 et 300 kg N ha-1. L’ensemble de ces résultats illustre
ainsi l’importance de s’en remettre à des recommandations régionales lorsque vient le
temps de déterminer le niveau de fertilisation azotée à appliquer dans une culture de canola.
La période de prélèvement maximal d’azote du canola se situe entre le stade cinq feuilles
jusqu’au stade de 50% de floraison (CCC 2016), et pour cette raison, l’application d’azote
doit se faire idéalement dans les 6 à 9 semaines suivant le semis afin d’avoir une efficacité
maximale (Brennan 2016). De plus, le fractionnement de l’azote, c’est-à-dire l’application
d’engrais effectué en deux, voire en trois temps, permet d’obtenir de meilleurs rendements
avec une même quantité d’azote (Narits 2010). Dans l’est du Canada, fractionner
l’application d’azote en deux temps, soit au semis puis au stade six feuilles, donne
généralement de bons résultats, permettant de diminuer l’application d’azote de 10 à 20 kg
N ha-1 pour obtenir les mêmes rendements qu’avec une seule application au semis (Ma et
al. 2015).
Au Québec, le CRAAQ (2010), recommande un apport total de 80 à 120 kg N ha-1 avec
l’application d’une moitié de la dose totale avant le semis, suivi de l’autre moitié au stade
2-4 feuilles. Enfin, en raison de la sensibilité de la semence à l’ammonium, qui réduit
considérablement son émergence, l’application à la volée est préférable au placement de
l’azote dans le rang de semis (Nyborg 1961; Grant et Bailey 1993).
Le canola étant une brassicacée, il a également des besoins élevés en soufre, en particulier
lorsque de grandes quantités d’azote sont appliquées (Grant et Bailey 1993). En effet, dans
les grains de canola, les concentrations en huile et en protéines sont complémentaires : avec
des doses croissantes d’azote, la concentration en huile diminue au profit de la
concentration en protéines (Malhi et Gill 2006). L’application de soufre a toutefois l’effet
opposé, et permet alors de rétablir les niveaux d’huile et ainsi obtenir une qualité élevée,
malgré des doses croissantes d’azote (Malhi et Gill 2006).
6
Une déficience en soufre peut également limiter les rendements du canola à forte dose
d’azote. Cette relation vient du fait que le rapport N:S retrouvé dans les grains est
relativement constant. Ainsi, l’excès d’azote prélevé, plutôt que d’être utilisé, se verra
accumulé sous des formes potentiellement toxiques dans les tissus du canola, comme les
feuilles par exemple. Pour limiter les problèmes de toxicité, un rapport N:S similaire à celui
des grains doit être retrouvé dans le sol au moment du semis, sous des formes disponibles.
Janzen et Bettany (1984) ont situé ce rapport idéal à environ 7:1. De façon simplifiée, Ma et
al. (2015) ont étudié l’effet d’une application de soufre de 20 kg ha-1 avant le semis dans le
canola dans l’est du Canada (en Ontario et au Québec). Ils ont trouvé que cette application
augmentait les rendements du canola de façon significative pour sept années-sites sur un
total de dix. Au Québec, on recommande de façon générale une application de 15 à 20 kg S
ha-1 pour des sols considérés comme étant déficients en soufre, c’est-à-dire ayant moins de
10 mg S-SO4 kg-1 (CRAAQ 2010).
Compte tenu des quantités assez élevées d’azote qui peuvent être appliquées pour la
production du canola, que ce soit sous forme minérale ou organique, cette culture présente
un certain risque environnemental (Lafond et Pageau 2008). En effet, l’azote appliqué au
champ est soumis à plusieurs processus qui peuvent mener, outre à son utilisation par la
plante, à sa perte dans l’environnement. La section suivante fait un bref survol du cycle de
l’azote, en présentant les différents mécanismes impliqués.
2.1.2 Cycle de l’azote en agriculture
L’azote est un des éléments essentiels à la vie, constituant entre autres des acides
nucléiques et des acides aminés. Son réservoir principal est l’atmosphère, où il se trouve
principalement sous sa forme libre, le diazote gazeux (N2), une molécule non disponible
pour la plupart des plantes. Autrement, l’azote se retrouve sous ses formes combinées, dans
des molécules organiques ou minérales (Raven et al. 2007).
Le cycle de l’azote est l’ensemble complexe des processus par lesquels cet élément passe
d’une forme à une autre (Fig. 1). Dans la nature, les processus de transformation de l’azote
sont pris en charge par des microorganismes (bactéries, champignons). De façon simplifiée,
l’azote atmosphérique peut subir différentes transformations. D’abord, la fixation est la
7
réduction de l’azote atmosphérique (N2) par certains organismes vivants, qui par la suite
peut être combiné à diverses molécules organiques. Bien qu’elle puisse être effectuée par
des bactéries libres, la majeure partie de la fixation est issue d’une association symbiotique
entre des bactéries, les rhizobiums, et les plantes de la famille des légumineuses. À la mort
de ces organismes, lors de la décomposition de leur biomasse, il se produira alors
simultanément la minéralisation et l’immobilisation. Le processus de minéralisation
implique l’ammonification de l’azote organique en ammonium (NH4+), puis la
nitrification de cet ammonium en nitrite (NO2-) et en nitrate (NO3
-). Quant à
l’immobilisation, elle désigne le prélèvement d’azote par la biomasse microbienne du sol
pour ses propres besoins physiologiques : l’azote est alors considéré comme étant
«immobile», puisque non disponible pour les plantes. Contrairement aux légumineuses et
aux quelques autres cas de symbioses fixatrices, la plupart des plantes dépendent des
formes minérales de l’azote pour subvenir à leurs besoins, en particulier des nitrates. Enfin,
la dénitrification est le processus par lequel l’azote minéral retourne à l’atmosphère sous
forme gazeuse (N2O et N2) (Raven et al. 2007; Bloom 2010).
Fig. 1 Le cycle de l’azote simplifié (adapté de Bloom 2010).
En agriculture, l’azote minéral dont dépendent les cultures non fixatrices provient de deux
sources, soit du réservoir d’azote organique du sol via le processus de la minéralisation, et
8
des intrants azotés. Un sol contient généralement une réserve plus ou moins importante
d’azote qui se trouve dans la matière organique stockée. Tout au long de l’année, il se
produit une minéralisation de cet azote, qui peut considérablement contribuer à la nutrition
des cultures en place (CRAAQ 2010). Il a d’ailleurs été démontré que la réserve du sol
contribue souvent à plus de 50 % du prélèvement total des cultures (Nyiraneza et al. 2010;
Thivierge et al. 2015b). Le reste de l’azote servant à la nutrition des cultures peut quant à
lui provenir de différentes sources. Dans le passé, les seuls intrants utilisés étaient les
engrais dits organiques, tels que les effluents d’élevage et les cultures de légumineuses, qui
étaient incluses dans les rotations. En 1914, avec le développement du procédé Haber-
Bosch, il est devenu possible de synthétiser directement l’azote minéral à partir du diazote
gazeux (Raven et al. 2007). Alors que les engrais organiques demandent un certain temps
pour se minéraliser, les engrais de synthèse avaient l’avantage d’être immédiatement
disponibles pour les plantes, dès leur application au champ. Après la IIe guerre mondiale,
ces engrais minéraux sont devenus plus disponibles et ont fini par remplacer en grande
partie l’azote organique en agriculture (Dinnes et al. 2002). L’utilisation des effluents
d’élevage, ou engrais organiques, reste cependant bien implantée aujourd’hui. Ceux-ci
diffèrent des engrais minéraux en ce qu’ils contiennent de l’azote sous forme minérale et
organique, en plus de quantités variables d’un grand nombre de nutriments. Fertiliser avec
les engrais organiques nécessite donc une prise en compte à la fois de la fraction minérale
et organique de l’azote, en plus des autres éléments. Le phosphore, par exemple, se retrouve
en grande quantité dans les lisiers, et fait l’objet d’une réglementation au Québec comme
ailleurs. Afin d’estimer la contribution azotée d’un engrais organique et ajuster son taux
d’application, un calcul d’efficacité a été mis en place au Québec. Celui-ci tient compte de
son mode et de sa période d’épandage, de la fraction organique et minérale de l’azote total,
ainsi que du rapport carbone azote (C:N) qui influence la disponibilité de l’azote issu de
tout intrant organique (CRAAQ 2010, 2013).
Une fois ajoutés au sol, les engrais azotés sont réintroduits dans le cycle naturel de l’azote
et peuvent ainsi subir différentes transformations (Fig. 1). D’abord, l’azote minéral ajouté
au sol, en particulier lorsqu’il est retrouvé sous forme de nitrates, peut accomplir la fonction
pour laquelle il est utilisé, c’est-à-dire être prélevé par la culture en place. Cependant,
l’azote minéral peut également être prélevé par les microorganismes, qui entrent en
9
compétition avec les plantes en immobilisant l’azote. L’engrais organique ajouté au
système subira quant à lui à peu près les mêmes transformations décrites ci-dessus, une fois
que sa matière organique se sera décomposée et son azote minéralisé.
En considérant la dynamique de l’azote sur l’ensemble de son cycle, l’utilisation des
engrais azotés de synthèse ou organiques pose un défi environnemental. D’abord, les
engrais de synthèse sont une source de pollution atmosphérique importante, puisque la
fixation industrielle a un coût énergétique élevé et que pour cette raison, elle est dépendante
des énergies fossiles (Jenkinson 2001). Ensuite, les grandes quantités d’azote apportées par
les engrais minéraux ou organiques augmentent le risque de pertes environnementales et de
pollution de l’eau et de l’air. Dès le moment de son application, l’azote minéral sous forme
d’ammonium, particulièrement important dans le cas de certains engrais organiques
(Sieling et al. 2014), peut être perdu rapidement du système par volatilisation, et ainsi se
retrouver dans l’atmosphère avant même d’avoir été incorporé au sol. Ensuite, l’efficacité
d’utilisation d’un engrais azoté par la culture en place est très variable, et ne dépasse
généralement pas les 60 % (Thivierge et al. 2015b). Cette efficacité dépend de plusieurs
facteurs comme la période et la méthode d’épandage, les conditions météorologiques, etc.
Une certaine partie de l’azote inutilisé servira à renouveler la réserve d’azote organique du
sol, et sera donc stockée à court ou à long terme, ce qui peut représenter jusqu’à 59 % de
l’azote total appliqué (Nyiraneza et al. 2010). Le reste de l’azote n’ayant été ni prélevé ni
stocké restera sous forme minérale, et sera donc à risque d’être perdu. Que ce soit par
dénitrification ou lessivage, l’azote minéral du sol qui est perdu dans l’environnement est
alors considéré comme un polluant (Cassman 2002). En effet, bien que certaines bactéries
utilisent cet azote pour leurs propres besoins physiologiques, certaines, en conditions
anaérobies, vont utiliser le nitrate comme accepteur final d’électron dans leur chaîne
respiratoire, et effectuer la dénitrification. Ce processus anaérobie mène à la transformation
du nitrate en diazote gazeux. La dénitrification est toutefois un processus en plusieurs
étapes où des produits intermédiaires sont sous forme gazeuse (NO, NO2) et peuvent de ce
fait s’échapper du système et se retrouver dans l’atmosphère avant qu’ait pu s’effectuer
l’étape ultime de réduction en N2. Enfin, l’azote minéral, en particulier sous forme de
nitrates, est soluble et peut aussi être perdu du système par lessivage lors d’épisodes de
pluie intense. Suivant qu’elle est appliquée sous forme d’engrais organique ou minéral, la
10
part d’azote à risque d’être perdue sera plus ou moins grande. Par exemple, dans une étude
de Nyiraneza et al. (2010), l’azote provenant d’un fumier avait davantage tendance à être
stocké dans le sol que l’azote provenant des engrais minéraux. Toutefois, dans une étude de
Sieling et Kage (2006), l’azote issu du lisier de porc avait une moindre efficacité de
prélèvement par la culture en place. Dans ce dernier cas, les auteurs observaient justement
que l’engrais organique subissait des pertes plus importantes que les engrais minéraux.
2.1.3 Fertilisation organique et minérale du canola
D’une culture principale à l’autre, les engrais organiques peuvent avoir des efficacités de
prélèvement très variables, qui peuvent aussi varier selon le type de sol sur lequel il est
appliqué et la façon dont il est géré. Le canola présente une réponse positive de son
rendement au lisier de porc lors de l’année de l’application, ainsi que l’année suivante
(Mooleki et al. 2002; Sieling et al. 2014). Mooleki et al. (2002) ont étudié l’impact d’une
fertilisation au lisier de porc sur une rotation comprenant du canola de printemps, de l’orge
et du blé sur des sols de type loam et loam sableux en Saskatchewan. Ils ont testé des
applications d’azote total allant de 0 à 400 kg ha-1, leur lisier ayant un contenu moyen en
ammonium variant entre 39 et 75 % de l’azote total. Ils constatent que le lisier de porc
donne généralement de bons résultats : l’efficacité d’utilisation de l’azote total du lisier de
porc pouvait aller jusqu’à 50-60 %, ces chiffres ayant été obtenus avec une application de
100 kg N ha-1. Le minimum d’efficacité, situé entre 10 et 30 %, était observé quant à lui
avec le plus haut taux d’application.
Les études portant sur la fertilisation organique dans le canola de printemps sont peu
nombreuses, et pour cette raison, des études sur la fertilisation organique du canola d’hiver
sont présentées. Cela dit, ces résultats ne sont pas directement applicables au canola de
printemps, puisqu’il faut tenir compte du fait que le canola d’hiver a une croissance et des
prélèvements en azote différents, que ce soit en termes de période de prélèvement et de
besoins totaux (OMAFRA 2009).
Sieling et al. (2014) ont comparé la réponse au lisier de porc du canola d’hiver à la réponse
à un engrais minéral, le nitrate d’ammonium calcique (27-0-0), dans un loam sableux situé
au nord de l’Allemagne. Les doses d’azote appliquées étaient de 0, 40, 80, 120, 160, 200 et
11
240 kg N ha-1, l’azote appliqué avec le lisier de porc étant calculé sur la base de l’azote
total. La dose de 40 kg N ha-1 était appliquée en une fois au printemps en début de
croissance; la dose de 80 kg N ha-1 était appliquée en deux temps, en début de croissance et
après le stade rosette; enfin, les doses de 120 kg N ha-1 et plus étaient appliquées en trois
fois, soit en début de croissance, après le stade rosette, et à la formation des boutons
floraux. À partir des résultats de rendement, les auteurs ont fait des courbes de régression
pour les deux types de fertilisation azotée. Selon la façon de calculer la quantité d’azote
appliqué avec le lisier de porc, les auteurs obtenaient des résultats différents. Ils ont d’abord
considéré la part d’azote total du lisier de porc, c’est-à-dire la somme du contenu en azote
minéral et en azote organique : la courbe de réponse du lisier de porc donnait des
rendements en canola inférieurs à la fertilisation minérale. Ils ont également considéré
uniquement la part d’azote minéral du lisier de porc, qui était composé essentiellement
d’ammonium et représentait en moyenne 70 % de l’azote total : la courbe de régression du
lisier de porc donnait alors les mêmes rendements que la fertilisation minérale pour un
niveau d’azote donné. À noter que la valeur d’azote minéral utilisée dans les calculs de
l’azote du lisier de porc était mesurée en prenant en compte la volatilisation de l’azote
ammoniacal : la part d’azote minéral était corrigée pour les pertes d’azote estimées grâce à
un modèle développé par Ni et al. (2013). Selon les auteurs, les résultats de leurs
régressions signifient que le canola n’a pas pu bénéficier de la minéralisation de la part
organique du lisier de porc. Les auteurs justifient cette observation en mentionnant que le
canola prélève la majeure partie de son azote plus tôt en saison que d’autres cultures pour
lesquelles on observe une réponse à cet azote organique minéralisé, comme c’est le cas
pour les céréales (blé et orge). Ces cultures ont une demande en azote importante plus tard
en saison, soit au stade tallage et montaison (Vanasse 2012).
Sieling et al. (1998) ont étudié la fertilisation minérale et organique du canola d’hiver dans
un loam sableux au nord de l’Allemagne, en comparant les rendements obtenus avec une
fertilisation de nitrate d’ammonium calcique (27-0-0) et de lisier de porc. Dans une
expérience factorielle, ils ont combiné différentes applications de lisier de porc avec des
fertilisations minérales. Les traitements de fertilisation au lisier incluaient (i) un traitement
témoin sans lisier, (ii) une application à l’automne, (iii) une application au printemps, ou
(iv) deux applications, à la fois à l’automne et au printemps. Chaque application
12
représentait un équivalent en azote total de 80 à 120 kg N ha-1. Le lisier, selon les auteurs,
contenait 70-75 % d’azote minéral sous forme d’ammonium. Les traitements de fertilisation
minérale incluaient des doses de 0, 80, 120, 160 et 200 kg N ha-1, fractionnées en deux
applications, soit en début de croissance et après le stade rosette. Ils ont démontré que
l’azote du lisier de porc avait une efficacité d’utilisation par le canola moins élevée en
comparaison à l’azote minéral. En effet, le lisier appliqué à l’automne n’a eu une efficacité
que de 5,3±5,1% et n’a pas eu d’incidence significative sur les rendements, contrairement à
ce qui était attendu des chercheurs. De plus, le lisier appliqué au printemps avait quant à lui
une efficacité moyenne de 26,5±5,1 %, tandis que l’azote minéral avait une efficacité
moyenne de 30,6±3,9 à 45,2±3,9 %, selon la quantité appliquée et le moment d’application.
Les auteurs expliquent que ce résultat peut être dû à la compétition avec la microflore du
sol, qui utilise préférentiellement l’ammonium, alors que la culture de canola ne peut
prélever l’ammonium qu’après que celui-ci ait été converti en nitrate.
Comme il n’existe pas beaucoup d’articles sur la fertilisation organique du canola, les
études portant sur la fertilisation organique du blé peuvent servir de complément
d’information, puisque celles-ci ont des besoins en azote (90-120 kg N ha-1) ainsi qu’une
période de croissance similaires au canola (Vanasse 2012). Au Québec, Rieux et al. (2013)
ont étudié les rendements du blé en comparant une fertilisation minérale de nitrate
d’ammonium calcique et des fertilisations organiques, en particulier une fertilisation
organique de lisier de porc. L’expérience était réalisée sur une argile limoneuse et un loam
sableux. Le niveau d’azote appliqué était de 90 kg ha-1 pour la fertilisation minérale, tandis
que pour le lisier de porc, la même quantité était appliquée, calculée sur la base de l’azote
disponible. Cette part a été estimée à 80 % de l’azote total, ce qui correspondait à une
quantité d’azote total appliquée de 112,5 kg ha-1. Selon l’analyse du lisier, la part d’azote
ammoniacal était faible en comparaison avec les études précédentes, représentant 54 % de
l’azote total. Les rendements du blé fertilisé avec le lisier de porc se sont néanmoins révélés
être les mêmes qu’en fertilisation minérale, tandis qu’il y avait une légère baisse des
rendements en paille, à hauteur de 300 kg ha-1. Ces résultats semblent indiquer que dans cet
essai, le blé a pu bénéficier de la minéralisation d’une partie de l’azote organique du lisier
de porc.
13
2.2 Engrais verts
Les cultures de couverture sont définies comme des cultures établies spécifiquement pour
couvrir le sol afin de le protéger contre l’érosion et les pertes d’éléments nutritifs par le
lessivage et le ruissellement ((Parker 1915; Pieters et McKee 1938) cités par Reeves 1994).
Thorup-Kristensen et al. (2003) utilisent le terme engrais vert pour désigner plus
précisément une culture de couverture qui est mise en place dans le but d’améliorer la
nutrition des cultures subséquentes. Puisque le présent projet explore l’aspect de la fertilité
associé à ces cultures, c’est le terme engrais vert qui sera utilisé ici. En effet, ces cultures ne
sont pas récoltées, mais sont plutôt destinées à demeurer sur place après l’arrêt de leur
croissance, pour servir d’amendement au sol et ainsi améliorer les rendements de la culture
subséquente de différentes façons. L’engrais vert pourra soit y participer directement en
contribuant à améliorer leur nutrition, soit indirectement, en améliorant les aspects de
qualité du sol. Pour pallier les problèmes de pollution et de dépendance aux ressources non
renouvelables, les engrais verts, dont l’usage est répandu en agriculture biologique, sont
une alternative qui présente également un intérêt pour les producteurs conventionnels
(Cherr et al. 2006). De plus, certains engrais verts présentent un potentiel de réduction des
ravageurs et des maladies. L’impact de l’engrais vert sur les rendements de la culture
subséquente peut ainsi se faire par des effets à court terme ou par une accumulation d’effets
ayant un impact observable à plus long terme (Kuo et Jellum 2000).
Plus un engrais vert est semé tôt et plus il sera productif en termes de biomasse, avec des
différences de rendement qui peuvent passer du simple au double pour des semis faits à un
mois d’intervalle (Richards et al. 1996). Afin de maximiser les bénéfices qui découlent de
l’usage d’un engrais vert, il faut prendre en compte la fenêtre accordée à sa croissance lors
du choix de l’espèce. On distingue ainsi trois classes d’engrais verts en particulier, soit les
engrais verts d’une saison, en dérobée ou en intercalaire (Weill et Duval 2009). Les engrais
verts d’une saison sont mis en place pendant une saison de culture complète pendant
laquelle aucune culture principale ne sera cultivée, tandis que les engrais verts en dérobée
(ou engrais verts dérobés) vont effectuer leur cycle du semis à l’arrêt de leur croissance
dans la fenêtre qui est disponible avant le semis ou après la récolte d’une culture principale.
Enfin, les engrais verts en intercalaire sont semés soit simultanément avec une culture
14
principale, soit directement dans une culture principale déjà établie. Celle-ci est alors
récoltée de façon à épargner l’engrais vert, en remontant la hauteur de coupe par exemple,
après quoi la croissance de l’engrais vert se poursuit (Weill et Duval 2009). Dans le cas des
engrais verts intercalaires, ils ne doivent pas entrer en compétition avec la culture
principale. Un exemple de combinaison donnant de bons résultats à cet égard est un engrais
vert intercalaire de légumineuses dans une céréale (Hesterman et al. 1992).
Selon la rotation choisie par le producteur, la fenêtre disponible pour faire croître l’engrais
vert peut donc influencer grandement sa productivité. Khakbazan et al. (2014) ont observé
que la forte production de biomasse d’un engrais vert d’une saison n’était pas forcément
avantageuse d’un point de vue économique lorsque celui-ci est inclus dans une rotation où
une récolte serait normalement faite chaque année. Dans une expérience comparant un
engrais vert d’une saison et une fertilisation conventionnelle, il s’est avéré que la perte de
revenus associée à l’année dédiée à la croissance de l’engrais vert n’était pas compensée
par le gain en rendement de la culture subséquente. Une meilleure option, d’un point de vue
économique, serait ainsi d’introduire l’engrais vert en intercalaire (Khakbazan et al. 2014).
En plus d’être implanté tôt en saison et de pouvoir ainsi produire une biomasse importante,
il n’oblige pas à sacrifier une année de récolte.
Une variété d’espèces de différentes familles peut être utilisée comme engrais vert, selon
les bénéfices recherchés. Cherr et al. (2006) en recensent plus de 50, qu’ils classent selon
leur rusticité et par famille. On retrouve entre autres des espèces de la famille des poacées,
des légumineuses, des crucifères et des polygonacées.
La famille des légumineuses constitue une catégorie d’engrais vert très représentée dans la
littérature scientifique. Leur utilisation est intéressante pour leur aptitude à effectuer la
fixation de l’azote atmosphérique et participer à la nutrition des cultures subséquentes. Les
espèces non fixatrices présentent quant à elles les avantages des engrais verts sans l’apport
net d’azote, mais peuvent en contrepartie s’avérer plus efficaces pour réduire les pertes de
nutriments dans l’environnement ou améliorer la structure du sol (Breland 1995; Dapaah et
Vyn 1998; Tonitto et al. 2006). Enfin, l’utilisation de mélanges de deux espèces, aussi
appelés bicultures, est également bien représentée dans la littérature, en particulier
l’association d’une poacée et d’une légumineuse (Miguez et Bollero 2005). Certains auteurs
15
ont même étudié la possibilité de combiner cinq différentes espèces ensemble (Smith et al.
2014). Dans le cas des mélanges d’engrais verts, il est attendu que les propriétés combinées
des espèces choisies sont additives, et qu’il y ait une production accrue de biomasse
(Miguez et Bollero 2005; Cherr et al. 2006). Par exemple, un mélange poacées –
légumineuses aurait des qualités telles que la capacité de réduire les pertes
environnementales, en diminuant les niveaux d’azote minéral résiduel après la récolte, tout
en apportant une certaine quantité d’azote à la culture subséquente (Miguez et Bollero
2005). Ces avantages espérés n’apparaissent cependant pas de façon évidente, en raison du
faible nombre d’études portant sur le sujet, et en raison du défi que représente la gestion
d’un plus grand nombre d’espèces.
2.2.1 Engrais verts de légumineuses
Tel que mentionné précédemment, les légumineuses peuvent fixer l’azote atmosphérique.
Cela est possible grâce à l’association avec des bactéries fixatrices, les rhizobiums, dans
des structures spécialisées au niveau des racines : les nodules (Hardarson et Atkins 2003).
Incluses dans une rotation, les légumineuses peuvent ainsi participer à la nutrition azotée
des cultures, puisque la décomposition de leur biomasse constitue un apport net d’azote au
champ. Les légumineuses peuvent ainsi avoir une action double sur les rendements d’une
culture subséquente, soit par une contribution directe de leur azote, désignée sous le nom
d’«effet azoté», soit par des effets indirects, désignés sous le nom d’«effets autres»
(Liebman et al. 2012).
Un engrais vert de légumineuse est généralement utilisé pour fournir de l’azote à la culture
subséquente et contribuer aux rendements de celle-ci. Pour ce faire, il doit d’abord avoir
une bonne productivité, surtout en termes d’accumulation d’azote, puis cet azote doit
également pouvoir devenir disponible pour la culture de l’année suivante. Les termes
contribution, ou crédit azoté désignent précisément cette part d’azote.
Déterminée à la fois par sa production de biomasse et son aptitude à la fixation d’azote, la
productivité d’un engrais vert est dépendante de plusieurs facteurs. La croissance peut être
favorisée ou limitée selon la latitude et les conditions climatiques et la fixation d’azote
varie entre les espèces, ainsi que selon la disponibilité en eau et en nutriments du sol. En
16
effet, selon Hardarson et Atkins (2003), l’application d’azote minéral limite la fixation
d’azote atmosphérique. À l’inverse, la fixation sera stimulée par la compétition avec
d’autres cultures, qui permet de réduire la quantité d’azote minéral du sol (Cherr et al.
2006). Enfin, puisque la fixation de l’azote est dépendante de l’association avec les
rhizobiums, Hardarson et Atkins (2003) recommandent également d’inoculer les
légumineuses pour favoriser la nodulation.
2.2.2 Dynamique de décomposition des engrais verts
Après sa croissance, un engrais vert est laissé sur place afin de servir d’amendement.
L’arrêt de sa croissance sera provoqué par un gel mortel, une application d’herbicide ou
une action mécanique (labour, roulage, tonte). La biomasse peut ainsi être soit laissée en
surface ou enfouie à diverses profondeurs. Dès ce moment, la décomposition s’amorce et
les nutriments ayant été prélevés lors de la croissance retournent éventuellement au sol.
Dans la présente section, la dynamique de décomposition désigne l’ensemble des processus
agissant sur la biomasse d’un engrais vert après l’arrêt de sa croissance.
En se décomposant, l’azote organique de la biomasse de l’engrais vert subira différentes
transformations. Alors que certaines fractions plus récalcitrantes de la biomasse se
retrouveront piégées au sein de particules minérales, à l’abri de la décomposition, d’autres
fractions plus labiles se décomposeront plus rapidement, consommées par les organismes
décomposeurs (Golchin et al. 1994). Tonitto et al. (2006) ont observé que plus la quantité
d’azote accumulé dans la biomasse d’un engrais vert est importante à l’enfouissement, plus
son impact sur les rendements de la culture subséquente est marqué. La relation entre la
quantité d’azote enfouie et la contribution azotée d’un engrais vert à la culture subséquente
n’est cependant pas simple à établir, puisque la décomposition et la libération des
nutriments, en plus de dépendre de facteurs intrinsèques tels que la qualité de la biomasse
de l’engrais vert lui-même, sont influencées par des facteurs environnementaux tels que la
température et les précipitations (Ruffo et Bollero 2003b). Ainsi, la dynamique de
décomposition d’un engrais vert résultera soit en une minéralisation nette, soit en une
immobilisation nette. Dans le cas d’un engrais vert de légumineuses, l’objectif principal est
de rendre disponible l’azote qui a été accumulé dans ses tissus par une minéralisation nette
de sa biomasse.
17
Le rapport C:N d’un engrais vert, c’est-à-dire le rapport entre la concentration en carbone et
en azote de sa biomasse, est un indice de qualité qui peut être utilisé pour prédire sa
dynamique de décomposition (Kuo et Jellum 2000; Seneviratne 2000). Tel que mentionné à
la section sur le cycle de l’azote, lorsque les microorganismes du sol décomposent la
matière organique, ils utilisent le carbone comme source d’énergie. En dégradant ainsi la
biomasse, ils minéralisent l’azote organique, mais vont également en ré-immobiliser une
portion nécessaire à leur croissance. Il existe ainsi un rapport C:N où la minéralisation et
l’immobilisation de la biomasse enfouie se retrouvent à l’état d’équilibre, par lequel la
matière organique fournit la quantité d’azote nécessaire pour que les microorganismes
dégradent tout le carbone. La valeur d’équilibre retrouvée dans la littérature pour ce rapport
se situe entre 25 et 27 pour les engrais verts (Myers 1994; Kuo et Jellum 2000; Seneviratne
2000). L’azote organique de résidus ayant un rapport inférieur à ce point d’équilibre subira
une minéralisation nette, tandis qu’un rapport supérieur entraînera une immobilisation
nette. Le rapport C:N des engrais verts varie d’une espèce à l’autre (N’Dayegamiye et Tran
2001) et va également varier selon le stade de maturité atteint au moment de l’arrêt de sa
croissance (Alonso-Ayuso et al. 2014), ou encore selon la fertilité du sol (Ranells et
Wagger 1997).
Bien que le rapport C:N soit un indice de qualité assez utilisé dans la littérature, il arrive
qu’il ne soit pas suffisant pour expliquer la dynamique de décomposition de l’engrais vert.
Par exemple, Vigil et Kissel (1995), ont remarqué que pour des valeurs de C:N faibles,
c’est-à-dire aux alentours de 10, ou pour des résidus contenant une forte proportion de
fibres, la prédiction de la minéralisation à l’aide du rapport C:N s’avère difficile. De leur
côté, Ruffo et Bollero (2003b) ont noté que le rapport C:N s’avère souvent être un mauvais
prédicteur de la minéralisation, puisqu’il ne distingue pas entre la part de nutriments
retrouvée dans les fractions labiles ou récalcitrantes de la matière organique, qui sera
disponible ou pas, pour l’utilisation par la biomasse microbienne. Il existe plusieurs façons
de caractériser ainsi la biomasse végétale, qui prennent en compte les différentes fractions
biochimiques labiles ou récalcitrantes, et qui ainsi permettent de mieux prédire la
dynamique de décomposition (Ruffo et Bollero 2003b). Par exemple, la concentration en
fibres associées aux parois cellulaires des engrais verts explique une grande partie de la
variation dans la décomposition des engrais verts. Toujours selon les mêmes auteurs,
18
l’analyse de la concentration en lignine et en polyphénols des engrais verts peut également
être utilisée à cet effet.
Les facteurs environnementaux influençant la dynamique de décomposition et de libération
des nutriments incluent la température et les précipitations. Ruffo et Bollero (2003a) ont
inclus ces variables dans un modèle, et ont trouvé que la température et les précipitations
expliquaient une part de la décomposition, permettant de corriger pour les variabilités
interannuelles d’un site à l’autre pour une même qualité de biomasse. En effet, les
températures et une humidité trop faibles peuvent ralentir le processus de décomposition
(Bartholomew 1965). Dans une étude de N’Dayegamiye et al. (2015), les auteurs notent
qu’une baisse de la température a entraîné une moindre minéralisation de leur biomasse
d’engrais vert, entraînant une performance moindre qu’un engrais vert similaire à un site au
climat plus chaud. D’autres études ont toutefois démontré que la minéralisation n’était que
peu ou pas affectée par la température (Thorup-Kristensen et al. 2003), et que même en
conditions hivernales, la nitrification se produisait grâce au développement de
microorganismes adaptés au froid (Chantigny et al. 2002; Tatti et al. 2014). Selon ces
derniers auteurs, la minéralisation comme les pertes d’azote sont donc également possibles.
Le type de sol joue également un rôle particulier dans la contribution d’un engrais vert à
une culture subséquente. Après la minéralisation, les sols loameux, par leur grand potentiel
à retenir l’azote libéré, sont favorables à une contribution azotée maximale des engrais
verts, tandis que l’azote libéré sera plus à risque d’être perdu dans les sols sableux, surtout
lorsque la période entre le moment de l’arrêt de la croissance de l’engrais vert et la période
de prélèvement d’azote de la culture subséquente est longue (Cherr et al. 2006). Pour ces
mêmes raisons, la période d’incorporation d’un engrais vert a entraîné différentes réponses
d’une culture principale aux engrais verts dans une étude de Thorup-Kristensen et Dresbøll
(2010), où un enfouissement hâtif a entraîné un plus grand risque de perte d’azote par
lessivage, et une réponse conséquemment plus faible dans la culture suivante. Enfin, pour
maximiser les bénéfices d’un engrais vert, il faut que la période de minéralisation de son
azote soit synchronisée avec la période de prélèvement de l’azote de la culture subséquente
(Stute et Posner 1995b).
19
2.2.3 Évaluation de la contribution azotée des engrais verts
Il a été démontré qu’une part significative d’azote peut se retrouver dans les racines
(Reeves 1994). Askegaard et Eriksen (2007) ont échantillonné les racines du trèfle blanc en
intercalaire dans le blé et ont ainsi mesuré un total de 33 kg N ha-1 dans le premier mètre de
sol pour cette espèce. Hesterman et al. (1992) ont quant à eux mesuré des niveaux d’azote
allant de 11 à 26 kg ha-1 dans les 30 premiers centimètres de racines d’un engrais vert de
trèfle rouge en intercalaire dans l’orge. Cela dit, comme la contribution racinaire est
difficile à mesurer, plusieurs auteurs mesurent la productivité de l’engrais vert, que ce soit
en termes de biomasse ou d’accumulation d’azote, en n’échantillonnant que sa biomasse
aérienne (Gentry et al. 2013). Lorsque vient le temps de calculer la contribution azotée d’un
engrais vert, la mesure de l’azote issu des racines n’est cependant pas toujours nécessaire.
C’est le cas notamment pour la méthode de l’équivalent en azote minéral (Thorup-
Kristensen et al. 2003).
Différentes méthodes sont ainsi utilisées pour mesurer la contribution azotée des engrais
verts, notamment la méthode du calcul d’efficacité, faisant référence à la récupération de
l’azote de l’engrais vert par la culture principale de l’année suivante, ou encore la méthode
du calcul de l’équivalent en azote minéral (Varco et al. 1989).
L’azote apporté au système par un engrais vert sera non seulement prélevé par la culture
subséquente, mais il pourra également se retrouver soit stocké dans le sol à court ou à long
terme, ou encore être perdu dans l’eau ou l’atmosphère. Il est possible de calculer
l’efficacité fertilisante relative de cet azote. On obtient cette valeur en rapportant la part
d’azote récupérée par la culture principale sur la quantité d’azote total apporté par l’engrais
vert l’année précédente, à la façon des calculs d’efficacité des amendements organiques
(CRAAQ 2010; Thivierge et al. 2015a).
Une première méthode pour trouver l’efficacité d’un engrais vert permet d’obtenir une
efficacité apparente. Cette méthode se base sur le principe du bilan azoté, qui est un calcul
des entrées et sorties de l’azote dans le système cultural (Thorup-Kristensen et al. 2003). En
mesurant la différence de prélèvement en azote entre une culture principale cultivée dans
des parcelles ayant eu un engrais vert l’année précédente et cultivée dans des parcelles
20
témoin, on obtient la quantité d’azote attribuable à la présence de l’engrais vert. Cette
valeur est ensuite rapportée sur l’azote total apporté par la biomasse de l’engrais vert
(Gentry et al. 2013). Le résultat est une efficacité apparente, parce qu’elle se base sur
l’hypothèse que l’azote supplémentaire prélevé dans la parcelle avec engrais vert provient
uniquement de la minéralisation de l’azote de cet engrais vert. Cependant, il a été démontré
que l’ajout de biomasse peut également influencer le prélèvement d’azote provenant
d’autres sources que l’engrais vert lui-même par la culture subséquente, ce qui est considéré
comme étant des effets indirects. En plus de sa contribution au pool d’azote minéral du sol,
l’ajout d’un engrais vert au système modifie la dynamique de l’azote. Tel que mentionné,
une culture fertilisée prélève son azote non seulement de l’engrais appliqué, mais
également du réservoir d’azote organique du sol. Alors que cette part d’azote fournie par le
sol est d’environ 40-60 % en système conventionnel (sans engrais vert), cette proportion
augmente à 80 % l’année suivant un engrais vert (Tonitto et al. 2006). La dynamique de
prélèvement des engrais minéraux elle-même peut être modifiée par un engrais vert. Lorin
et al. (2016) ont observé que différentes légumineuses utilisées comme engrais verts en
intercalaire augmentaient le prélèvement d’un engrais azoté minéral par la culture
principale l’année d’après.
Il existe également une façon plus précise de calculer l’efficacité d’un engrais vert, grâce à
l’azote marqué, ou azote 15, un isotope stable qui permet de suivre l’azote apporté par
l’engrais vert lors de son enfouissement, tel que rapporté dans Varco et al. (1989). En
analysant l’azote prélevé par la culture principale l’année suivant l’engrais vert enrichi en
azote marqué, on peut obtenir précisément la part d’azote issu de l’engrais vert, et ainsi
avoir une mesure d’efficacité théorique réelle.
L’équivalent en azote minéral d’un engrais vert, quant à lui, peut être mesuré à partir de
différentes variables à la récolte, toutes influencées par l’application d’azote, comme le
rendement et le prélèvement en azote de la culture (Hesterman et al. 1992). Il faut d’abord
déterminer la courbe de réponse de la culture choisie à l’azote minéral, c’est-à-dire en
mesurant ses rendements dans des parcelles témoin, sans engrais vert, recevant des doses
d’azote croissantes. Il faut également mesurer le rendement de la culture obtenu dans des
parcelles non fertilisées, cette fois après un engrais vert. En rapportant cette dernière valeur
21
sur la courbe de réponse tracée, il est possible d’obtenir la valeur de fertilisation
correspondant à la réponse obtenue grâce à l’engrais vert.
Bien que l’équivalent en azote minéral soit rapporté en unités d’azote, il n’est pas
forcément une mesure du crédit azoté d’un engrais vert. D’une étude à l’autre, les auteurs
utilisent des approches différentes. Garand et al. (2001) considèrent que l’équivalent en
azote minéral ne devrait être mesuré qu’après s’être assuré de l’absence d’effets autres, qui
peuvent également avoir un impact sur les variables à la récolte. Dans ce cas, l’équivalent
en azote minéral est réellement une contribution azotée, bien que celle-ci ne soit pas
forcément un effet direct de la minéralisation de l’engrais vert, tel que mentionné
précédemment. Cependant, certains auteurs calculent l’équivalent sans discriminer entre les
effets azotés et les effets autres au préalable. Dans ce cas, la valeur calculée est plutôt un
indicateur de la valeur d’un engrais vert en rotation (Hesterman et al. 1992; Stute et Posner
1995a). En incluant ainsi tous les effets de l’engrais vert, cette valeur est la plus
intéressante pour les producteurs (Thorup-Kristensen et al. 2003), et peut ainsi facilement
être convertie en valeur économique (Liebman et al. 2012).
La réponse caractéristique des effets azotés d’un engrais vert dans une culture donnée sera
modulée par le niveau de fertilisation de cette culture. Dans les parcelles non fertilisées,
l’apport net d’azote cause une augmentation significative des rendements, alors que cette
réponse diminue avec des doses croissantes d’engrais azoté. Si une différence de rendement
s’observe encore à la dose optimale d’azote appliquée à la culture, alors il y a présence
d’effets autres. Dans ce cas, les rendements de la culture ne sont plus limités par l’azote
dans l’une ou l’autre des parcelles, et la différence s’explique donc par d’autres facteurs,
comme une meilleure disponibilité en eau, ou une réduction des mauvaises herbes, par
exemple (Liebman et al. 2012).
Une façon alternative de calculer un équivalent en azote minéral se base sur le concept de la
dose optimale. Celle-ci peut être calculée économiquement (méthode de l’optimum
économique), en déterminant la dose d’azote qui sera associée aux profits les plus élevés,
selon le prix de l’engrais minéral, ou encore mathématiquement (méthode de l’optimum
mathématique), à partir d’une courbe de fertilisation quadratique (Schrøder et al. 1997; Vyn
et al. 2000; N’Dayegamiye et al. 2015). Par sa contribution en azote, un engrais vert permet
22
de réduire la dose d’engrais à appliquer. En chiffrant cette différence, il est possible
d’obtenir un équivalent en azote minéral. Cette méthode nécessite toutefois plus de
parcelles expérimentales, puisqu’il faut tracer la courbe de réponse de la culture à l’engrais
minéral à la fois dans des parcelles avec et sans engrais vert.
Dans l’étude de Schrøder et al. (1997), les auteurs comparent trois façons de calculer
l’équivalent en azote minéral du trèfle rouge dans la betterave sucrière. D’abord, ils
calculent un équivalent en azote minéral à partir (1) des rendements de la culture et (2) du
prélèvement en azote, et enfin, ils calculent l’équivalent en azote minéral à l’aide de la
méthode alternative de l’optimum économique (3). Chaque valeur d’équivalent obtenue
était différente, l’équivalent le plus élevé étant celui calculé avec la méthode (1), à 97 kg N
ha-1, suivi de celui calculé avec la méthode (2) à 89 kg N ha-1, le plus faible étant celui
calculé avec la méthode (3), à 44 kg N ha-1. Enfin, avec la méthode de l’optimum
mathématique, utilisée par N’Dayegamiye et al. (2015), il est possible de calculer
l’équivalent en azote minéral uniquement dans le cas où les courbes de régression de la
culture, avec ou sans engrais vert, donnent une réponse quadratique et présentent un
maximum.
2.2.4 Contribution azotée des engrais verts de trèfle
Afin de maximiser l’apport d’azote d’un d’engrais vert en intercalaire, le choix de l’espèce
est crucial, puisqu’il faut à la fois une espèce qui n’entrera pas en compétition avec la
culture principale, en plus de pouvoir produire un maximum de biomasse et fixer un
maximum d’azote dans le peu de temps qui suit la récolte de la culture principale. Le trèfle
s’avère un bon choix à ces égards, puisqu’il s’établit facilement et produit une bonne
quantité de biomasse en tant que culture intercalaire (Stute et Posner 1995a; Snapp et al.
2005), et ce, sans entrer en compétition avec la culture principale (Hesterman et al. 1992;
Garand et al. 2001; Schipanski et Drinkwater 2011). Bergkvist et al. (2011) ont semé soit
du trèfle blanc ou du trèfle rouge en intercalaire dans le blé, et n’ont observé aucune baisse
des rendements de la céréale. Cela n’a pas empêché le trèfle d’avoir au moment de l’arrêt
de sa croissance des rendements en matière sèche allant jusqu’à 2 t ha-1, ce qui a été
suffisant pour entraîner des rendements jusqu’à 2 t ha-1 plus élevés dans la culture
subséquente d’orge. De plus, le trèfle rouge se compare avantageusement à d’autres
23
légumineuses d’un point de vue économique: pour Liebman et al. (2012), l’équivalent en
azote minéral du trèfle s’est avéré être supérieur à la luzerne, en plus d’être avantageux au
niveau du prix de la semence.
Le tableau 1 donne un aperçu de la productivité et de la contribution du trèfle à une culture
subséquente, tel que retrouvé dans la littérature scientifique. Il a été réalisé exclusivement à
partir d’études qui traitaient du trèfle rouge et du trèfle blanc implantés spécifiquement en
tant qu’engrais vert en intercalaire. Les études ont été retenues uniquement lorsque les
auteurs avaient fait le calcul de l’équivalent en azote minéral. Sauf mention contraire, cette
valeur d’équivalent en azote minéral a été calculée à l’aide de la première méthode décrite,
c’est-à-dire celle faite à partir des rendements de la culture principale implantée dans les
parcelles ayant eu des engrais verts, mais non fertilisées.
Selon les données recueillies, le trèfle rouge, représenté dans huit études, a produit 678-
6845 kg ha-1 de matière sèche fournissant 55-201 kg N ha-1 pour un équivalent de 0-184 kg
N ha-1. Le trèfle blanc, représenté dans deux études, a fourni 1800 kg ha-1 de matière sèche,
accumulé de 55 à 154 kg N ha-1 et obtenu des équivalents en azote minéral de 50 à 120 kg
N ha-1. Dans les trois études portant sur la contribution du trèfle au blé, les équivalents en
azote minéral sont de 30 à 85 kg N ha-1, alors que dans le maïs, ceux-ci varient entre 0 et
184 kg N ha-1. Les deux équivalents en azote minéral les plus faibles observés (0-30 kg N
ha-1) ont été obtenus lorsque le trèfle avait accumulé peu d’azote dans sa biomasse, soit
entre 13 et 38 kg N ha-1, et lorsque ce trèfle avait un rapport C:N élevé (27). Les quatre
équivalents en azote minéral supérieurs à 100 kg N ha-1 observés ont été obtenus dans les
études où le trèfle fournissait de 55 à 201 kg N ha-1, avec des rapports C:N faibles (10-18).
On peut ainsi conclure que les résultats obtenus à partir d’engrais verts de trèfle cultivé en
intercalaire montrent un excellent potentiel de contribution à une culture principale
subséquente, à la condition que ce trèfle puisse accumuler une quantité suffisante d’azote
dans sa biomasse, en plus d’avoir un rapport C:N faible.
24
Notes a : Mesure de la biomasse aérienne uniquement b : équivalent en azote minéral; c : donnée non
rapportée; d : racines incluses dans le calcul; e : contribution non significative, calcul impossible; f :
Réduction du taux d’azote pour l’optimum économique.
Tableau 1. Caractéristiques et équivalent en azote minéral du trèfle comme engrais vert
intercalaire.
25
2.2.5 Contribution des engrais verts aux rendements de la
culture subséquente
Dans leur méta-analyse, Miguez et Bollero (2005) ont démontré que l’implantation d’un
engrais vert de légumineuses améliore les rendements d’une culture subséquente de maïs.
Les auteurs ont compilé des études évaluant les effets de différents engrais verts sur le
rendement du maïs l’année suivante et recevant différentes doses d’azote. Sur l’ensemble
des études compilées, les légumineuses augmentaient les rendements moyens du maïs à
raison de 24 %. Cependant, en séparant les études portant sur les légumineuses par dose
d’azote appliquée, les auteurs ont révélé que l’effet était dépendant du niveau de
fertilisation appliquée dans le maïs. Pour 80 observations tirées de 30 études indépendantes,
la réponse du maïs à l’engrais vert de légumineuses, c’est-à-dire la différence de
rendements entre les parcelles avec ou sans engrais vert, était maximale là où la fertilisation
était faible, c’est-à-dire où les doses d’azote total appliquées dans le maïs étaient comprises
entre 0 et 99 kg N ha-1. Dans ce cas, l’engrais vert augmentait les rendements de 34 %.
L’augmentation des rendements due à l’engrais vert passait à 17 % dans le maïs fertilisé
avec 100 à 199 kg N ha-1, pour finir par être complètement masquée par une fertilisation de
plus de 200 kg N ha-1. Le fait que la réponse à l’engrais vert soit toujours significative
malgré l’application des niveaux d’engrais relativement élevés fait dire aux auteurs que la
quantité d’azote accumulée dans la biomasse des légumineuses devait être considérable; ces
valeurs ne sont toutefois pas données dans l’article. Miguez et Bollero (2005) sous-
entendent ainsi que dans le cas de légumineuses accumulant ainsi des quantités d’azote
moindres, une fertilisation de 100-199 kg N ha-1 pourrait être vraisemblablement suffisante
pour masquer leur effet sur les rendements d’une culture l’année suivante. Cette réponse
particulière aux engrais verts, modulée en fonction de la fertilisation appliquée, indique
principalement un effet azoté des légumineuses (Liebman et al. 2012). En ce qui a trait aux
variations régionales retrouvées dans la méta-analyse, celle-ci incluait des résultats d’études
provenant du sud-ouest des États-Unis jusqu’à l’est canadien, en Ontario. Il s’est avéré que
l’implantation d’un engrais vert de légumineuses dans cette dernière région, plus au nord,
n’entraînait pas d’augmentation significative des rendements, tous niveaux de fertilisation
confondus (Miguez et Bollero 2005). À cet emplacement, la saison de croissance serait en
cause, étant trop courte pour entraîner une productivité suffisante de l’engrais vert et ainsi
26
obtenir une réponse significative de la culture subséquente. Cela dit, certaines études ont pu
démontrer qu’il était possible de tirer des bénéfices des engrais verts même dans l’est du
Canada (Vyn et al. 2000; Tonitto et al. 2006). Pour ce qui est de l’effet d’autres types
d’engrais vert, les auteurs ont également compilé des résultats d’études sur les engrais verts
de poacées. Il s’est avéré que celles-ci ne présentaient aucun effet sur le rendement du maïs
(Miguez et Bollero 2005). Les auteurs proposent que, malgré l’absence de réponse des
rendements de la culture subséquente à court terme, cette famille d’engrais verts pourrait
apporter des avantages au niveau de la réduction de la pollution, ou encore de
l’augmentation des rendements de la culture principale à long terme par une amélioration
des propriétés du sol.
Dans une autre méta-analyse, Tonitto et al. (2006), ont voulu étudier la possibilité de
remplacer complètement une fertilisation minérale par l’implantation d’un engrais vert. Ils
ont donc compilé des articles qui portaient sur le rendement de différentes cultures suite à
l’implantation d’engrais verts de différentes espèces. Ils comparaient d’une part une
fertilisation minérale, et de l’autre, un engrais vert de légumineuse sans autre fertilisation.
Dans les parcelles fertilisées avec un engrais minéral, la culture à l’étude suivait une
période de jachère hivernale et recevait une dose d’azote donnée, que les auteurs ont classé
en trois catégories, selon que la dose était plus faible que, égale à, ou plus élevée que la
dose recommandée pour la culture. La fertilisation avec un engrais vert de légumineuses a
ainsi entraîné des rendements qui étaient 10 % moins élevés qu’en fertilisation minérale,
tous niveaux d’azote confondus. Cette différence de rendement peut être expliquée par le
fait que l’apport d’azote de la biomasse des légumineuses à l’enfouissement s’est révélé
être en moyenne 28 % moins élevé que la moyenne des apports d’azote en fertilisation
minérale. Plus précisément, les engrais verts de légumineuses ont accumulé entre 8 et 350
kg N ha-1 dans leur biomasse, ces valeurs étant réparties de façon continue, la moitié de ces
études ayant rapporté une accumulation d’azote allant entre 50 et 150 kg ha-1. Pour que la
réponse à l’engrais vert soit comparable à une fertilisation minérale, c’est-à-dire pour qu’il
n’y ait plus de différence significative observable entre les rendements du système utilisant
des engrais verts et du système conventionnel, il fallait que les engrais verts fournissent
plus de 110 kg N ha-1 par l’incorporation de leur biomasse. En termes de géographie, cette
méta-analyse couvrait elle aussi un large territoire, s’étendant du Brésil jusqu’à l’Île-du-
27
Prince-Édouard. Selon les auteurs, toutes les régions représentées ont un bon potentiel pour
l’utilisation des engrais verts en termes d’accumulation de biomasse. Cependant, ils font
observer que dans les études réalisées dans les régions plus froides, il y avait une incidence
plus élevée d’essais avec de faibles valeurs de biomasse d’engrais verts, indiquant un plus
grand défi de gestion. Dans les cas où l’accumulation d’azote par l’engrais vert serait
insuffisante, les auteurs proposent de compléter par un complément d’engrais minéral.
Enfin, Tonitto et al. (2006) ont également étudié d’autres familles d’engrais verts, en
comparant les rendements d’une culture en fertilisation minérale seule aux rendements
d’une culture en fertilisation minérale couplée à l’utilisation d’un engrais vert d’une famille
autre que les légumineuses. Ce plan d’expérience correspond à celui retenu dans l’article de
Miguez et Bollero (2005) cité précédemment. De façon similaire, les engrais verts non
fixateurs d’azote n’ont entraîné aucune différence de rendement dans la culture principale
de l’année suivante.
2.2.6 Contribution des engrais verts au canola
Il existe peu d’études portant sur l’utilisation des engrais verts dans la fertilisation du
canola. Lorin et al. (2016) ont étudié en France l’effet de sept espèces différentes de
légumineuses utilisées en engrais verts intercalaires sur le prélèvement en azote du canola
d’hiver dans un loam limoneux, à l’aide la méthode de l’azote marqué. En raison de la
période de croissance du canola d’hiver qui est semé à la fin août et récolté l’année
suivante, les engrais verts destinés à fertiliser le canola étaient également semés
simultanément à celui-ci. Les légumineuses (fenugrec, féverole, pois fourrager, gesse,
lentille, trèfle d’Alexandrie et vesce commune, seuls ou en mélanges) poussaient ainsi
jusqu’à un gel mortel ou étaient détruites par une application d’herbicide à la fin de l’hiver.
Sauf pour le fenugrec, la féverole et le mélange lentille-féverole, les engrais verts ont
augmenté le prélèvement en azote du canola au stade de floraison, qui correspond au stade
de prélèvement maximal d’azote. Cela s’explique principalement par la minéralisation de
l’azote des engrais verts. Les auteurs notent cependant qu’il n’y a pas de corrélation entre la
quantité d’azote accumulée dans la biomasse des engrais verts et l’augmentation du
prélèvement en azote dérivé de la minéralisation par le canola, et ce, même si les racines
des engrais verts étaient prises en compte. Les auteurs invoquent les propriétés physiques et
28
chimiques de l’engrais vert pour tenter d’expliquer cette absence de corrélation. De plus,
l’augmentation du prélèvement en azote du canola était due également à deux autres
facteurs, soit la minéralisation de l’azote organique du sol et un prélèvement plus grand de
l’engrais azoté minéral. Les auteurs notent toutefois que cela pourrait être expliqué par les
conditions particulières causées par la croissance simultanée de l’engrais vert et du canola.
Ces résultats ne seraient donc pas nécessairement attendus dans les études portant sur le
canola de printemps, semé après l’arrêt de la croissance de l’engrais vert.
Khakbazan et al. (2014) ont étudié la rentabilité de différentes rotations implantées à sept
sites de l’ouest du Canada, qui contrastaient en termes de type de sol et de précipitation. Un
précédent de légumineuse en engrais vert d’une saison, la féverole, était comparé à des
précédents de canola, de blé, de pois fourrager, de lentille et de féverole en cultures
principales récoltées. À court terme, les revenus nets (présentés ici avec leur erreur type) de
l’année en canola étaient les plus élevés lorsqu’il y avait un précédent d’engrais vert de
féverole, à 586±29 $ ha-1 comparé à des valeurs variant entre 240±22 $ ha-1 et 442±18 $ ha-
1 pour les autres rotations. Prise sur les trois années de la rotation cependant, cette relation
s’inverse : les revenus annuels moyens associés à la rotation incluant l’engrais vert sont les
plus faibles, diminuant jusqu’à 76±25$ ha-1. Le gain en rendements du canola et de l’orge
les deux années suivant un engrais vert de légumineuse d’une saison n’est donc pas
suffisant pour compenser la perte de revenus associée à l’année d’implantation de l’engrais
vert. Une meilleure option, d’un point de vue économique, serait ainsi d’introduire l’engrais
vert en intercalaire, car en plus d’être implanté tôt en saison, il n’oblige pas à sacrifier une
année de récolte.
Il reste donc des questions en suspens en ce qui a trait aux engrais verts dans le canola.
Bien que des études aient été réalisées sur les engrais verts de légumineuses en intercalaire
cultivés simultanément avec le canola d’hiver, on ne connaît pas l’efficacité d’un engrais
vert mis en place l’année précédant le semis, pour la fertilisation du canola de printemps.
S’il a été démontré qu’un engrais vert d’une saison peut participer de façon marquée aux
rendements du canola l’année suivante par son apport important en biomasse et en azote,
l’impact d’un engrais vert avec une productivité plus faible, ayant une fenêtre de croissance
plus limitée et implanté en climat frais n’a pas été étudié.
29
3. Hypothèses et objectifs
Selon la revue de littérature présentée, quatre hypothèses peuvent être émises concernant
les engrais verts et les types de fertilisation utilisés pour la production du canola:
- Un engrais vert intercalaire de trèfle améliorera le prélèvement en azote et le
rendement du canola semé l’année suivante;
- Le prélèvement en azote et le rendement du canola auront une réponse positive à la
fertilisation minérale ou organique jusqu’à un niveau d’azote disponible d’environ
100 kg ha-1;
- Le niveau d’azote minéral du sol augmentera en début de saison de culture du
canola suite à l’enfouissement et à la minéralisation de l’azote organique de
l’engrais vert, ainsi qu’après l’application des fertilisants azotés;
- L’engrais vert de trèfle en intercalaire permettra de réduire la fertilisation appliquée
au canola sans réduire ses rendements.
Le but de ce projet/mémoire/ou travail de maitrise était de trouver une stratégie optimale de
fertilisation pour le canola, incluant des engrais verts en combinaison avec une fertilisation
azotée complémentaire, dans les conditions climatiques du Québec. Cela se traduit plus
précisément en trois objectifs principaux, soit :
- Mesurer le prélèvement en azote et le rendement du canola suite à un engrais vert de
trèfles et déterminer la valeur de l’équivalent en azote minéral de cet engrais vert;
- Comparer la réponse du prélèvement en azote et des rendements du canola à une
fertilisation minérale et organique, en combinaison ou non avec l'engrais vert;
- Évaluer l’effet des traitements d’engrais vert et de fertilisation sur les niveaux
d’azote minéral du sol en effectuant un suivi tout au long de la saison de croissance
du canola.
30
4. Impact d’un engrais vert de trèfle et d’une fertilisation
minérale ou organique sur le prélèvement en azote et le
rendement du canola
Mathieu Vaillancourt1, Martin Chantigny2, Denis Pageau3, Denis Angers2, Anne Vanasse1
1Département de phytologie, Université Laval, Québec, QC, G1V 0A6, Canada;
2Agriculture et Agroalimentaire Canada, Québec, QC, G1V 2J3, Canada;
3Agriculture et Agroalimentaire Canada, Normandin, QC, G8M 4K3, Canada.
Résumé
Des expériences factorielles ont été réalisées à deux sites au Québec pour vérifier les effets
combinés d’un engrais vert (EV) (mélange de trèfles rouge (Trifolium pratense L.) et blanc
(Trifolium repens L.)), de deux types de fertilisation ((minérale (27-0-0) ou organique
(lisier de porc)) et du niveau d’azote (N) (0, 50, 100 ou 150 kg N ha-1) sur le prélèvement
en azote et le rendement du canola (Brassica napus L.), selon un plan en tiroirs reproduit à
deux reprises (2013-2014, 2014-2015) à chaque site. À l’enfouissement, l’EV a apporté
entre 28 et 151 kg N ha-1. Aucune interaction n’a été observée entre l’EV et le type de
fertilisation. L’EV n’a pas eu d’impact sur le prélèvement en azote, mais a augmenté le
rendement du canola pour un équivalent en azote minéral de 22 à 82 kg ha-1. Dans les
parcelles non fertilisées, les rendements ont augmenté de 6 à 42 %, l’effet s’estompant avec
des doses d’azote croissantes. Le lisier entraînait un prélèvement en azote et un rendement
de canola moins élevé que l’azote minéral. Aucun maximum n’a été obtenu avec les
courbes de réponse au lisier, alors que les courbes de réponse à l’engrais minéral ont donné
des rendements maximaux entre 120 et 150 kg N ha-1. Le trèfle utilisé en EV offre donc la
possibilité de réduire la fertilisation azotée appliquée au canola sans compromettre ses
rendements.
Mots-clés : Brassica napus, Trifolium repens, Trifolium pratense, Légumineuses,
Intercalaire, Équivalent en azote minéral.
31
Impact of a Clover Cover Crop Combined With Organic
or Mineral Fertilizer on Yield and Nitrogen Uptake of
Canola
Mathieu Vaillancourt1, Martin Chantigny2, Denis Pageau3, Denis Angers2, Anne Vanasse1
1Département de phytologie, Université Laval, Quebec, QC, G1V 0A6, Canada;
2Agriculture and Agri-Food Canada, Quebec, QC, G1V 2J3, Canada;
3Agriculture and Agri-Food Canada, Normandin, QC, G8M 4K3, Canada.
Abstract
Factorial experiments were conducted at two sites in Quebec to measure the impacts of a
combination of cover crop (CC) (mix of red (Trifolium pratense L.) and white clover
(Trifolium repens L.)), as well as two fertilizer types (mineral (27-0-0) or organic (pig
slurry)) and rates (0, 50, 100, 150 kg nitrogen (N) ha-1) on canola (Brassica napus L.) yield
and N uptake in a split-plot design reproduced twice (2013-2014, 2014-2015) at each site.
At killing, the clover provided 28 to 151 kg N ha-1. No interaction was observed between
CC and fertilizer type. Cover crops increased canola yield with a mineral fertilizer
replacement value of 22 to 82 kg N ha-1. Without N fertilizer, the CC increased yields from
6 to 42%, the increase being inversely related to the fertilizer N rate. Canola N uptake and
yield were lower with pig slurry, compared to the mineral fertilizer, possibly because of
ammonia loss. Canola yield response regression curves did not reach a maximum value
with pig slurry at the tested N rates, whereas a maximum yield was reached at 120 to 150
kg N ha-1 with the mineral fertilizer. Therefore, clover CC make it possible to reduce
fertilizer applications in canola without compromising yields.
Key words: Brassica napus, Trifolium repens, Trifolium pratense, Legume, Intercrop,
Fertilizer Replacement Value.
32
Introduction
Canola (Brassica napus L.) is an oleo-protein cash crop developed in Canada in the ‘70s,
now widespread and contributing up to 19.3 billion Canadian dollars per year to the
Canadian economy (Canola Council of Canada 2014). This crop, however, requires high
levels of N fertilizer (Grant and Bailey 1993; Jackson 2000): recommended N rates vary
from 80 to 120 kg ha-1 in eastern Canada (Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural
Affairs (OMAFRA) 2009; Centre de référence en agriculture et en agroalimentaire du
Québec (CRAAQ) 2010).
In the province of Quebec, in eastern Canada, where the hog industry is the second largest
sector in agriculture, slurry is produced in large amounts, with more than 10 million m3
(Rochette et al. 2008). Used to fertilize crops, animal slurries can have variable efficiencies
(CRAAQ 2013), mostly depending on application mode and timing, and weather
conditions. For instance, in eastern Canada, pig slurry resulted in yields similar to mineral
fertilizers in corn and wheat (Chantigny et al. 2008; Rieux et al. 2013), but in lower yields
in sorghum (Thivierge et al. 2015). In canola, pig slurry can be an efficient fertilizer
(Mooleki et al. 2002). Sieling et al. (2014) reported similar canola yields with either
mineral fertilizer or pig slurry, when application rate was based on mineral N content and
corrected for ammonia volatilization following application.
There has been growing concern in the last decades about the impact of agriculture on the
environment (Tilman et al. 1999), especially due to fertilizer application. For mineral N,
pollution is generated through greenhouse gas emission by the Haber-Bosch industrial
fixation process. Another type of environmental pollution is caused by both mineral and
organic fertilizers, through the loss of N from the field by volatilization, leaching or
denitrification, especially when N use efficiency is low (Jenkinson 2001; Cassman et al.
2002).
Cover crops (CC) are known to protect the soil against erosion, but they also have the
ability to reduce the loss of applied N through leaching and denitrification (Reeves 1994).
Many studies also focus on legume CCs, which can be used as green manures, i.e. with the
goal of providing symbiotically-fixed N to the soil, offering a potential replacement to
33
Haber-Bosch N (Miguez et Bollero 2005; Liebman et al. 2012). However, green manures
are usually grown over a whole cropping season, replacing a cash crop, while CCs used as
green manures are either interseeded in a cash crop or grown after its harvest. They can
thus increase yields of the succeeding crop without the need to sacrifice a cropping season.
In Western Canada, Khakbazan et al. (2014) found that even though crop yields were
greater following a whole-season green manure than following a CC, the difference was not
sufficient to compensate for the loss of revenue for a conventional crop during the green
manure year.
In a meta-analysis, Tonitto et al. (2006) found that replacing a conventional mineral
fertilization by a legume CC is viable. Averaged across studies, legume CCs achieved 90 %
of crop yields obtained with the recommended rates of inorganic fertilizers after a winter
fallow. Some cash crop species such as sorghum produced similar yield with legume CC
and inorganic fertilizers. Moreover, the increase in cash crop yield depended on CC species
and climate, two parameters affecting N fixation. In colder regions, or when using a less
productive legume CC species, CC-derived N may be insufficient and the authors
suggested providing supplemental inorganic N to achieve optimal yields (Tonitto et al.
2006).
According to Thorup-Kristensen et al. (2003), the best method for measuring CC impact on
cash crop yield is the fertilizer replacement value (FRV), which takes into account N as
well as non-N related effects. It is calculated by constructing a yield response curve as a
function of mineral N fertilizer rate for the cash crop, and then finding the N rate value
corresponding to the intercept with the yield obtained following CC in the unfertilized (0
N) soil (Hesterman et al. 1992; Liebman et al. 2012). Examples of non-N related effects of
CCs that have an impact on yields of the following cash crop include build-up of soil
organic C and N (Angers et al. 1993; Destain et al. 2010) and improvement of soil structure
(Abdallahi et N’Dayegamiye 2000).
Red and white clovers can be successfully underseeded in a cereal crop without reducing its
yield (Shrader 1966; Bergkvist 2003; Schipanski and Drinkwater 2011). These legumes are
known for their N-fixing ability and positive impact on following-year crop yield (Vyn et
al. 2000; Askegaard et Eriksen 2007; Bergkvist et al. 2011; Thilakarathna et al. 2015), and
34
are preferred to other legume species because of the low price of seeds (Liebman et al.
2012). Intercropped red clover is estimated to have an FRV of 30-103 kg N ha-1 in corn in
the following year (Stute and Posner 1995a; Vyn et al. 2000), 97 kg N ha-1 in potatoes and
beets (Schrøder et al. 1997), and 81-85 kg N ha-1 in wheat (Garand et al. 2001). In a
previous experiment in the province of Quebec, Verville (2014) found that a mixture of red
and white clovers intercropped in barley contained 97 to 121 kg N ha-1 in its above-ground
biomass at time of termination in the fall, increasing spring wheat yields by 8 to 36% the
following year.
To determine the optimal fertilization strategy combining a cover crop and supplemental
fertilizations for canola, a two-year study was conducted at two contrasting sites in the
province of Quebec, Canada, and reproduced twice at each site. The objectives were to
measure the impact of (i) a preceding clover cover crop and (ii) mineral or organic
supplemental fertilization on canola N uptake and grain yield under a wet and cool climate.
Materials and Methods
Description of Sites and Experimental Treatments
The experiment was conducted from 2013 to 2015 at two sites in the province of Quebec,
Canada. The first was located in Normandin (NO), at the Agriculture and Agri-Food
Canada research farm (48°49'57"N, 72°33'36"W), on a silty clay (Labarre series; fine,
mixed, frigid Humic Cryaquept), and the other was located at Saint-Augustin-de-
Desmaures (SA), on the Laval University experimental farm (46°43'28"N, 71°30'15"W), on
a sandy clay loam (Saint-Laurent series; loamy, mixed, frigid, aeric Umbric Endoaqualf).
Mean annual air temperature is 0.8°C in Normandin and 4.2°C in Saint-Augustin-de-
Desmaures, whereas total annual precipitations are 870.6 mm in Normandin and 1189.7
mm in Saint-Augustin-de-Desmaures (Environment Canada 2016). Selected soil
characteristics are presented in Table 2. The monthly air temperature and precipitation
values during investigation at each experimental site are presented in Fig. 2.
A 2-year cropping system was reproduced twice (2013–2014 and 2014–2015) at each site,
for a total of four 2-year trials; new plots were established at the beginning of each trial.
The factorial experiment was arranged in a split-plot design. The factors were (i) preceding
35
crop (barley only or barley intercropped with clover CC) in main plots, which were
established in the first year, (ii) N fertilizer type (mineral or organic fertilizer) and (iii) N
rate (0, 50, 100, and 150 kg N ha-1) in sub-plots, applied in the second year. Since the “0N”
plots did not receive any fertilizer, they were used as the control treatment for both mineral
and organic fertilizer treatments, for a grand total of seven sub-plots. Treatments were
replicated four times in randomized blocks for a total of 56 plots per trial.
All trials were established after a cereal crop that was tilled (moldboard plowing) in the
previous fall. Main plots were established in May after a secondary tillage with field
cultivator at a 5 cm depth. Barley (Hordeum vulgare L.) was sown 2.5 cm deep at 350
seeds m-2 in barley-only plots, and 245 seeds m-2 in plots with the CC, using a Fiona seeder
(Fiona Maskinfabrik A/S, Bogense, Denmark) with 12 cm row spacing at SA, and with a
John Deere 452 seeder (John Deere, Moline, IL, USA) with 15 cm row spacing at NO. A
mixture of red clover and white clover (var. Huia) was seeded the same day as barley, each
at a rate of 4 kg seed ha-1, in half of the main plots with a Brillion seeder (Landoll
corporation, Marysville, KS, USA). All plots were fertilized with mineral N, P, and K,
based on pre-plant soil analyses and recommended rates (CRAAQ 2010). In June, Tropotox
Plus® (4.25 L ha-1) was used to control weeds in all plots, as well as Refine® SG (30 g ha-1)
in barley-only plots at SA, while Clovitox Plus® (3 L ha-1) was used at NO in all plots.
Barley was harvested in August. Clover was chemically terminated with Touchdown
Total® (5.5 L ha-1) prior to fall tillage at NO, while no herbicide was used at SA. Plots were
moldboard plowed (20 cm) between October 23 and 28 in Normandin and between October
6 and 16 Saint-Augustin.
For the second year of each trial, soil was prepared with a field cultivator at a 5 cm depth in
mid-May at SA and in mid-June at NO. Subplots were established by applying the different
fertilization treatments. Sub-plots were 1.44 m x 5.5 m (7.92 m2) at NO and 1.62 m x 6 m
(9.72 m2) at SA. Rates of 50, 100 and 150 kg N ha-1 (Ca-NH4NO3, 27-0-0) were applied in
mineral fertilized plots ascribed to the mineral N treatments, whereas pig slurry was applied
to provide the same rates of “available” N, which was assumed to represent 80% of slurry
total N content (CRAAQ 2003). Selected pig slurry characteristics are presented in Table 3.
36
Plots fertilized with pig slurry were assumed to receive sufficient amounts of phosphorus
(P), potassium (K) and sulfur (S) with the slurry. The other plots (50, 100, and 150 N of
mineral N) and the control (0 N) received 50 kg P ha-1 (triple super phosphate, 0-46-0), 51
kg K ha-1 (KCl 0-0-60), and 18 kg S ha-1 (K2SO4 0-0-51-18) at NO, and 20 kg P ha-1, 20 kg
K ha-1, and 20 kg S ha-1 (MnSO4 0-0-0-32) at SA, according to soil tests and local
recommendations (CRAAQ 2010). Mineral fertilizers and pig slurry were surface-applied
and incorporated (2 cm) within 1-3 h with a chain harrow at NO and a tine harrow at SA.
Canola (var. 45H29) at NO and var. L150 (2014) and L140 (2015) at SA) was sown at a
rate of 6 kg ha-1, at a 1-1.5 cm depth and with a 18-cm row spacing, using a Wintersteiger
plot seeder (Wintersteiger, Salt Lake City, UT). All plots were fertilized with boron at 1 kg
ha-1 (7.41 L ha-1 of a 135 g B L-1 solution) by foliar application at the rosette growth stage.
At the NO site, control of striped flea beetle was done using carbaryl (350 g ha-1 as Sevin®
XLR at 750mL ha-1), and control of weeds was done with glyphosate (650 g ha-1
asTouchdown Total® at 1.3 L ha-1 in 2014 and 448 g ha-1 as Roundup R/T 540 at 830 mL
ha-1 in 2015). No insecticides were used at the SA site, while glufosinate (500 g ha-1 as
Liberty 200SN at 2.5 L ha-1 was used for weed control in both years. At NO, diquat (480 g
ha-1 as Reglone ® desiccant at 2 L ha-1) was applied to canola before harvest to accelerate
dry down. Harvest was done with a Wintersteiger plot harvester at the end of August or in
early September at SA, and at the end of September or early October at NO.
Slurry, Plant, and Soil Sampling and Analyses
Pig slurry was obtained from a commercial hog operation, and analyzed prior to application
to determine total N by Kjeldahl acid digestion and colorimetry as detailed in Chantigny et
al. (2007). Available N content was calculated and application rates determined as indicated
above. Composite slurry samples were also taken during application, and analyzed for total
N and total P (acid hydrolysis), pH (direct reading with a glass electrode), and NO3-N and
NH4-N (1 M KCl) as detailed in Chantigny et al. (2007). Slurry total C was determined by
wet combustion with an automated analyzer (model TOC-5050, Shimadzu Corp., Kyoto,
Japan).
37
Clover above-ground biomass was measured prior to its incorporation in the fall. In each
plot, plants were sampled in two 50 × 50 cm (SA) or 30 × 30 cm (NO) quadrats, dried, and
weighed at 55°C for 72 hours for DM yield determination. Samples were then ground with
a Wiley mill (model 4, Thomas Scientific, Philadelphia, PA, USA) to pass a 1-mm screen
for C and N analyses by dry combustion with a CNS analyzer (model Trumac, LECO
Corporation, St. Joseph, MI, USA). The N accumulation in clover biomass was determined
by multiplying DM yield by the corresponding N concentration.
Canola total above-ground biomass was measured at the 20% bloom stage. In each plot,
plants were sampled on a 50 cm long row, dried, weighted, and then ground as described
above for clover. The ground material was analyzed for N content by acid digestion with a
mixture of sulfuric and selenious acids (Isaac and Johnson 1976) and colorimetry using a
continuous flow injection analyzer (QuikChem 8500, Lachat Instruments, Loveland, CO).
The N content in canola above-ground biomass was determined by multiplying DM yield
by the corresponding N concentration.
Canola grain yields were determined at harvest, after drying at 35°C for 24h and being
manually cleaned with a canola sieve set (No. 6.5 round hole and No. .038 slotted,
Farmtronics Ltd., Regina, SK, Canada) at SA or with a seed cleaner (Model Eclipse 324,
A.T. Ferrel Company Inc., Bluffton, IN, USA) at NO. Grain protein and moisture content
were measured with a near-infra-red spectrometer (model DS2500, Foss Company,
Hillerød, Denmark), and yield was corrected at 90% DM content.
In the canola year, soil samples were collected in each plot at seeding, at the 2-4 leaf stage,
at the rosette stage, at the 20% bloom stage, at the end of flowering – beginning of green
silique stage, and after harvest. Composite soil samples (0-20 cm) were taken using a 2-cm
stainless steel corer. Bulk soil density (0-20 cm) was taken at the 2-4 leaf stage and after
harvest in 2014, and at the rosette stage in 2015, using the cylinder method as described by
Hao et al. (2008). Soil mineral N concentration was determined within 48 h of sampling by
shaking 25 g of field-moist soil for 60 min with 125 mL of 1M KCl, as described in
Chantigny et al. (2007). The extracts were analyzed for NH4-N and NO3-N by continuous
flow colorimetry (QuikChem 8500, Lachat Instruments, Loveland, CO). The soil mineral N
38
content (kg ha-1) was calculated as the sum of NH4-N and NO3-N concentrations, corrected
for moisture content, sampling depth, and bulk density.
Statistical Analyses
Statistical analyses were done using SAS University edition (©2012-2015, SAS Institute
Inc., Cary, NC, USA). The homogeneity of variance was verified by the analysis of
residuals, and data normality was tested with the UNIVARIATE procedure. The data did
not need any transformation to achieve normality or homogeneity of variance. In order
to compare mineral and organic fertilization with polynomial contrasts, we doubled the “0
N” treatment from the field design. The result was a 2 × 2 × 4 three-way ANOVA for
preceding crop (PREC), fertilizer type (TYPE), fertilizer rate (RATE), and their
interactions. The MIXED procedure of SAS was used to test the treatment effects. Sites
were analyzed separately because of significant site × treatment interactions. For each site,
blocks were considered random effects, whereas year, PREC, TYPE, and RATE were
considered fixed effects. Main effects and interactions were tested on above-ground N
content of canola at the 20% bloom stage, as well as on grain yields. Analysis of
polynomial contrasts for linear, quadratic and cubic effects of RATE as well as PREC X
RATE and TYPE X RATE interactions were conducted, only when these were significant.
Effects were considered significant at P<0.05, while P values between 0.05 and 0.10 were
considered to reflect trends. Linear and quadratic regression curves were calculated using
the REG and RSREG procedures, respectively.
Statistical analyses revealed no interaction between year and treatments for above-ground
N content at the 20% bloom stage. However, there was an interaction between year and
treatments for grain yield at both sites. The ANOVA for above-ground N content at the
20% bloom stage was therefore done separately for each site, while canola grain yields
were analyzed separately by year and site.
Fertilizer replacement values (FRV) of CC were estimated using quadratic regressions of
canola yields as a function of N rate in plots with mineral N fertilization without CC.
Canola yield in the unfertilized CC plots was used to find the corresponding mineral N
fertilizer rate from the intercept with the regression equation.
39
Results and Discussion
Weather Data
At SA, rainfall (Fig. 2) was high in May 2013, with more than 100 mm in less than 8 days.
The 2015 winter was colder than average, with a low in February 2015, when mean air
temperature was 7.0°C below the 30-y average of -10.7°C. At NO, rainfall was high in July
2015, with more than 180 mm. As found in SA, winter 2015 was unusually cold at NO,
with mean temperatures being 8.5°C below the 30-y average of -13.4°C in February.
Cover Crop Yield and Nitrogen Content
At time of CC termination, clover above-ground dry biomass was 4737 and 1442 kg ha-1
greater at the warmer SA site than at the colder NO site for 2013 and 2014 respectively
(Table 4). The lower clover biomass at NO in 2013 can be explained by barley lodging,
which interfered with clover development. The N concentration of CC biomass was similar
between years at each site, with an average of 2.7% (SE 0.3%) at SA and 3.8% (SE 0.3%)
at NO. These values explain the differences in C:N ratios between sites (Table 4), as the C
content remained constant throughout the study, with an average of 38.9% (SE 1.4%) at SA
and 39.5% (SE 1.0%) at NO. The C:N ratios of the CC biomass was ≤ 15 and thus had a
good mineralization potential for the four trials (Kuo and Jellum 2000; N’Dayegamiye et
Tran 2001). The total N content of CC biomass, that could potentially mineralize, varied
from 28.3 to 150.5 kg N ha-1 between years and sites (Table 4). This wide range was mainly
caused by the large variation in biomass yield.
Effect of Cover Crops on Canola
Canola N content at the 20% bloom stage was not significantly greater with than without
previous CC at both SA and NO (Table 5; PREC effect). The effect of the CC became more
obvious at harvest, showing a linear interaction with the fertilizer rate (Table 6; Fig. 3). At
SA, the CC effect on yields was the greatest in the unfertilized plots, with increases of 578
and 801 kg ha-1 in 2014 and 2015, respectively. The effect then gradually decreased as N
rate increased, and no significant CC effect was observed for N rates ≥ 100 kg N ha-1 in
2014 and at 150 kg N ha-1 in 2015. At NO, CC increased canola yields in the unfertilized
40
plots by 288 and 184 kg ha-1 in 2014 and 2015 respectively, but the application of 50 kg N
ha-1 was enough to mask this effect. This type of yield response where the CC has a
significant impact on yields at 0 kg N ha-1 and no impact when additional N is supplied is
typical of a N related effect of CC (Liebman et al. 2012), and indicates that the CC had no
other non-N related effects on canola yields, as was the case for both years at SA and in
2014 at NO. The grain yields at NO in 2015, however, showed evidence of a non-N related
effect in addition to the N effect. At N rates ≥ 100 kg ha-1, grain yield in plots with
preceding CC were up to 321 kg ha-1 smaller than those in plots without preceding CC (Fig.
3). This finding was likely related to the occurrence of sclerotinia stem rot (Sclerotinia
sclerotiorum (Lib.) de Bary) observed on canola at the end of flowering stage. Clover being
susceptible to this pathogen, it could have acted as a host for the disease.
The introduction of a CC before canola caused a greater yield increase at SA than at NO.
Besides the difference in CC biomass and N content between both sites, this specific
difference in canola response could also be explained in part by differences in soil N supply
capacity. In both years in the unfertilized plots without CC, canola N content at the 20%
bloom stage was 36 to 42 kg ha-1 greater (Table 5), and grain yield was 835 to 858 kg ha-1
greater at NO than at SA (Fig.3). These observations suggest that the soil N supply
capacity, through mineralization of the soil N reserve, was greater at the NO than at the SA
site. This would explain why adding N, either through preceding CC and/or fertilization,
elicited a greater response from canola at the SA site.
Effect of Fertilizer Type on Canola Yield and Nitrogen content
Nitrogen content at the 20% bloom stage was greater in plots receiving the mineral
fertilizer compared to the plot with pig slurry (Table 5), without regards to the application
rate, indicating that the efficiency of slurry was not as high as expected. The N efficiency
coefficient of 0.8 used to calculate slurry application rates were based on local
recommendation by the Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec
(CRAAQ 2003). Preliminary analyses of slurry indicated that for every 50 kg N ha-1
increment, a volume ranging from 7 750 to 9 450 L slurry ha-1 had to be applied, and the
actual amounts of available N applied were higher than expected, at 59 and 60 kg N ha-1 at
SA and at 61 and 66 kg N ha-1 at NO in 2014 and 2015, respectively. However, the C:N
41
ratios of slurry applied during the experiment varied from 3.6 to 7.7 (Table 3) and was
therefore larger than the mean C:N ratio on which the recommendation is based (3.4;
CRAAQ 2003). This likely reduced N availability from the pig slurry used. Canola N
content at the 20% bloom stage further indicated that the availability of slurry N was
overestimated by 13 to 37% if compared with canola N content with the mineral N
fertilizer. Therefore, at the 150 kg N ha-1 application rate, the actual amounts of available N
from slurry were 122 and 147 kg N ha-1 at SA, and 128 and 134 kg N ha-1 at NO in 2014
and 2015, respectively. A newly released version of the fertilizer guide (CRAAQ 2013),
takes the slurry C:N ratio into account to estimate slurry N availability, which should be
used in future research. The warm, sunny, and often windy weather at time of application
might also have contributed to the lower efficiencies of pig slurry, by favouring ammonia
volatilization (Smith et al. 2008), although it was not measured.
Canola grain yields in plots receiving the mineral fertilizers were generally greater than in
plots with pig slurry, the effect of fertilizer type being in interaction with N rate (Table 6,
Fig. 4). At SA in 2014, yields were 443, 573, and 413 kg ha-1 greater with the mineral
fertilizers than pig slurry at N rates of 50, 100, and 150 kg ha-1, respectively. In 2015, they
were 291 and 466 kg ha-1 greater at 50 and 100 kg N ha-1, but were not significantly
different at 150 kg N ha-1. At NO in 2014, compared to pig slurry, the mineral fertilization
resulted in greater canola yields (388 kg ha-1) at 50 kg N ha-1, similar yields at 100 kg N ha-
1, and smaller yields (327 kg ha-1) at 150 kg N ha-1. In 2015, yields were 423 and 445 kg ha-
1 greater with mineral fertilization compared to pig slurry at 50 and 100 kg N ha-1, but
similar yields were obtained at 150 kg N ha-1. The differences in yield were consistent with
the differences found in canola N content at the 20% bloom stage, and could therefore also
be explained by the lower-than-expected availability of pig slurry N.
Further analysis of the fertilizer type × N rate interaction on canola yields revealed that the
interaction was quadratic at both sites (Table 6). When calculating the quadratic regression
curves of canola response to fertilization (Fig. 4), maximum yield values were obtained
with the mineral fertilization. Based on these regression curves, maximum yields were
achieved at 138 kg N ha-1 at SA in 2015 and at 120 kg N ha-1 at NO in 2014, whereas
42
estimated fertilizer rates at SA in 2014 and NO in 2015 were beyond the maximum N rate
used in this study (150 kg N ha-1).
In contrast, convex curves were obtained for the response of canola yields to pig slurry
(Fig. 4). This type of response did not allow calculating N rate for maximum yield, and
does not correspond to the response of canola that is generally found in the literature
(Khakbazan et al. 2011). The convex shape of the curves suggests that there were limiting
factors other than N availability at low slurry application rates, which were alleviated at
greater rates. Canola is known to have high S needs (Janzen and Bettany 1984), and the
soils at both sites were considered to be low in S for brassicas (CRAAQ 2010). While the
plots with mineral fertilization all received the same amount of mineral S, the plots with pig
slurry received S as provided by the slurry, which could have been insufficient to achieve
the same yields as with the mineral fertilization, especially at the lower rates. This could
also explain the marked response of canola yield to pig slurry at rates ≥ 100 kg N ha-1,
especially at NO in 2014 where yields were greater with pig slurry than mineral fertilization
at 150 kg N ha-1. Even though it was not evaluated in the present study, a greater S
availability probably improved N utilization by canola (Janzen and Bettany 1984). Other
factors, such as increased soil microbial activity caused by the application of an organic
amendment (Goyal et al. 1999) could have had a positive impact on canola yields, as
reported for corn and barley by Harris et al. (1994).
An interaction between preceding crop and fertilizer type on canola yields, independently
from N rate was observed at SA in 2015 (Table 6). It appears that in the barley plots
without CC, the mineral fertilization resulted in yields significantly greater (+377 kg ha-1)
than with pig slurry, whereas the difference (+87 kg ha-1) found in plots with previous CC
was not significant. Considering that the difference in yield between the two fertilizer types
were most likely due to difference in N availability, our results are consistent with those of
Liebman et al. (2012) who found that the effect of N fertilization was stronger where no
legume CC had been previously grown.
43
Soil Mineral Nitrogen Dynamics
At both sites, soil mineral N concentrations were the highest at the beginning of the
growing season (from seeding to the 2-4 leaf stage) and were generally proportional to N
rate (Figs. 5 to 8). The concentrations decreased to background levels (<10 kg N ha-1)
between rosette growth stage and harvest. The effect of fertilizer type on soil mineral N was
coherent with that observed in canola N content at the 20% bloom stage and grain yield, the
plots with mineral fertilization having higher mineral N levels compared to the plots
fertilized with pig slurry. It was also expected that the CC plots would have higher mineral
N levels, since yield analysis revealed N related effects of the clover. However, the
contribution of the previous CC to early-season soil N concentrations was inconsistent
across years and among N rates. At SA, the plots with previous CC had higher levels of
mineral N at the 2-4 leaf stage of canola, this effect being significant only in 2014 (P =
0.042). At NO, the soil mineral N levels tended to be higher (P = 0.080 to 0.096) at the first
two sampling dates in 2015. The effect of CC was more important in the unfertilized plots
at time of canola seeding, where soil mineral N was significantly higher for all trials, except
at NO in 2014. Total N accumulated in the CC biomass was low for this specific trial since
the growth of clover in the preceding year had been hampered by barley lodging.
Comparing results from the two sites, soil mineral N concentrations averaged over the two
years appeared to be generally higher at NO than at SA (Figs. 5 to 8). In the unfertilized
plots without previous CC, soil mineral N levels were 16 kg ha-1 higher at NO compared to
SA at time of canola seeding. This further supports the fact that canola N uptake and yields
were generally greater at NO, as discussed earlier, and could be explained by a greater N
supply capacity in the fine-textured soil at NO than in the coarser soil at SA.
Cover Crop Fertilizer Replacement Value
The FRVs (Fig. 9) were calculated based on canola yields rather than its N uptake at the
20% bloom stage in order to consider the whole growing season in the effect. The response
of canola to N fertilization were assumed to be quadratic (Malhi and Gill 2006; Khakbazan
et al. 2011). Since the canola yields in the unfertilized plots with previous CC were
significantly greater than without previous CC for the four trials, and since canola showed a
positive response to the applied fertilizer, it was therefore possible to calculate the FRV of
44
CC (Hesterman et al. 1992). The FRVs of the previous clover CC were 36.4 and 81.8 kg N
ha-1 at SA, and 27.3 and 21.8 kg N ha-1 at NO for 2014 and 2015, respectively (Fig. 9).
Even though the low C:N ratios of CC biomass were predictive of a net and rapid
mineralization (Table 4), variation in FRVs between years was not in close agreement with
differences in CC biomass C:N ratios, nor did they match with the potential N contribution
of CC at time of plowing (Table 4). At SA, despite the exceptionally high N content in the
CC biomass in 2013, the corresponding FRV was 2.25 times lower than with the CC
biomass in 2014 that accumulated much less N (Table 4). Similarly, at NO, the biomass CC
produced in 2013 resulted in a higher FRV compared to the biomass CC produced in 2014,
despite lower N content. Factors other than accumulated N or C:N ratio must therefore be
taken into account. One of them is the response to fertilizer N of canola itself, which varies
from year to year. For example, at SA in 2014, canola responded more to applied mineral N
than in 2015, causing the FRV to be much lower, even though canola yields in unfertilized
CC plots were relatively similar (2622 and 2695 kg ha-1 respectively). Another factor could
be the contribution of CC roots (Hesterman et al. 1992; Reeves 1994; Askegaard and
Eriksen 2007), which represent a sizable amount of biomass that can also provide N to the
next crop. Moreover, Quemada and Cabrera (1995) observed an interaction between the
decomposition dynamics of different plant parts, which immobilized more N when
decomposing together than when decomposing separately, indicating that in addition to
their N supply, roots could also influence the mineralization of the above-ground biomass.
These authors also observed that N mineralization of CC residues happened very quickly in
the first 16 days after residue application to soil. If mineralization happened before the
seeding of canola in the spring, the mineral N from the CC could have been lost during the
non-growing season (Chantigny et al. 2002). This loss, which can vary from year to year,
could explain why, for the two sites under study, the amount of N present in the CC
biomass at time of incorporation to soil was not a good predictor of FRV in the next year.
Conclusion
The objective of this study was to measure the impact of both a clover CC and two different
fertilizer types on N uptake and yields of a canola crop under the cool and humid climate of
45
the province of Quebec, Canada. Biomass yield of the clover CC in late-fall varied from
718 to 5455 kg DM ha-1 between sites and years, leading to important differences in the
amount of N accumulated in the biomass, which ranged from 28.3 to 150.5 kg N ha-1. Even
though growing a clover intercrop in the previous barley crop had no significant impact on
the subsequent canola N uptake, it did have an impact on its yields. For the four trials, CC
increased canola yields the most when it was not fertilized, with increases ranging from 6 to
42%. This positive response to the clover CC was attenuated by increasing N rates,
indicating that clover CC contribution to canola yields was mainly due to N related effects.
Canola response to the CC appeared to be greater where the soil N supply capacity was
low, as was the case in SA on the sandy loam, in comparison with the silty clay in NO.
There was no interaction between the CC effect and the effect of supplemental N fertilizer
type on canola N uptake or yields. However, N uptake and yields of canola were the lowest
when fertilized with the pig slurry, which was less efficient than expected. Moreover, the
organic fertilizer regression curves suggest that the pig slurry, besides its N contribution,
did not provide sufficient amounts of other nutrients, some of which could have further
limited canola yields. The FRV of the clover ranged from 21.8 to 81.8 kg N ha-1. Finally,
the data from the soil mineral N analyses further confirmed these results.
In the light of our study, we conclude that a significant reduction in mineral N fertilizer use
in canola could be achieved by growing clover as an intercrop in previous barley, and that
success in the use of an organic fertilizer in canola, such as pig slurry, must be based on
adequate N availability coefficients.
Acknowledgements
The authors gratefully acknowledge the financial support from the Fonds de recherche
agroalimentaire axé sur l’agriculture nordique du Saguenay-Lac-St-Jean (FRAN-02), the
Eastern Canada Oilseeds Development Alliance (ECODA), TRT-ETGO, the Natural
Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), and the Fonds de
recherche du Québec – nature et technologies (FRQNT). We would also like to thank
Marie-Ève Giroux, Johanne Tremblay, Isabelle Morasse, Annie Robichaud, Annie Brégard,
Francis Gagnon, Gabriel Lévesque, Maude Langelier, Valérie Bélanger, Vernhar Beaulac,
46
Francis Allard, Marie-Ève Bernard, and all the summer students from Laval University and
Agriculture and Agri-Food Canada for their assistance in field and laboratory work, and in
statistical analyses.
References
Angers, D. A. 1992. Changes in soil aggregation and organic carbon under corn and
alfalfa. Soil Sci. Soc. Am. J. 56: 1244-49.
Angers, D. A., Samson, N., and Legere, A. 1993. Early changes in water stable aggregation
induced by rotation and tillage in a soil under barley production. Can. J. Soil Sci.
73: 51-59.
Askegaard, M. and Eriksen, J. 2007. Growth of legume and nonlegume catch crops and
residual-N effects in spring barley on coarse sand. J. Plant. Nutr. Soil. Sc. 170: 773-
80.
Bergkvist, G. 2003. Effect of white clover and nitrogen availability on the grain yield of
winter wheat in a three-season intercropping system. Acta Agr. Scand. B-S. P. 53:
97-109.
Bergkvist, G., Stenberg, M., Wetterlind, J., Bath, B., and Elfstrand, S. 2011. Clover cover
crops under-sown in winter wheat increase yield of subsequent spring barley-Effect
of N dose and companion grass. Field Crop. Res. 120: 292-98.
Canola Council of Canada. 2016. Canola Encyclopedia. [Online]. Available:
http://www.canolacouncil.org/canola-encyclopedia/. [1 July 2016].
Cassman, K. G., Dobermann, A., and Walters, D. T. 2002. Agroecosystems, nitrogen-use
efficiency, and nitrogen management. Ambio. 31: 132-40.
Chantigny, M. H., Angers, D. A., Belanger, G., Rochette, P., Eriksen-Hamel, N., Bittman,
S., Buckley, K., Masse, D., and Gasser, M. O. 2008. Yield and nutrient export of
grain corn fertilized with raw and treated liquid swine manure. Agron. J. 100: 1303-
09.
Chantigny, M. H., Angers, D. A., and Rochette, P. 2002. Fate of carbon and nitrogen from
animal manure and plant residues in wet and cold soils. Soil Biol. Biochem. 34:
509-17.
Chantigny, M. H., Angers, D. A., Rochette, P., Belanger, G., Masse, D., and Cote, D. 2007.
Gaseous nitrogen emissions and forage nitrogen uptake on soils fertilized with raw
and treated swine manure. J. Environ. Qual. 36: 1864-72.
47
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2003. Guide de
référence en fertilisation. 1st ed. CRAAQ, Québec, Canada [in French]. 294 p.
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2010. Guide de
référence en fertilisation. 2nd ed. CRAAQ, Québec, Canada [in French]. 473 p.
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2013. Chapitre
10 Les engrais de ferme et les matières résiduelles fertilisantes organiques.
CRAAQ, Québec, Canada [in French]. 55 p.
Destain, J. P., Reuter, V., and Goffart, J. P. 2010. Autumn cover crops and green manures:
environment protection and agronomic interest. Biotechnol. Agron. Soc. Environ.
14: 73-78.
Environment Canada. 2016. Historical climate data. [Online]. Available:
http://climate.weather.gc.ca/index_e.html. [1 July 2016].
Garand, M. J., Simard, R. R., MacKenzie, A. F., and Hamel, C. 2001. Underseeded clover
as a nitrogen source for spring wheat on a Gleysol. Can. J. Soil Sci. 81: 93-102.
Goyal, S., Chander, K., Mundra, M. C., and Kapoor, K. K. 1999. Influence of inorganic
fertilizers and organic amendments on soil organic matter and soil microbial
properties under tropical conditions. Biol. Fert. Soils. 29: 0178-2762.
Grant, C. A. and Bailey, L. D. 1993. Fertility management in canola production. Can. J.
Plant. Sci. 73: 651-70.
Hao, X., Ball, B. C., Culley, J. L. B., Carter, M. R. and Parkin, G. W. 2008. Chapter 57:
Soil density and porosity. Pages 743–759 in M. R. Carter and E. G. Gregorich, eds.
Soil sampling and methods of analysis. 2nd ed. Canadian Society of Soil Science,
CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL.
Harris, G. H. Hesterman, O. B., Paul, E. A., Peters, S. E., and Jankc R. R. 1994. Fate of
Legume and Fertilizer Nitrogen-15 in a Long-Term Cropping Systems Experiment.
Agron. J. 86:910-915.
Hesterman, O. B., Griffin, T. S., Williams, P. T., Harris, G. H., and Christenson, D. R.
1992. Forage legume-small grain intercrops: nitrogen production and response of
subsequent corn. J. Prod. Agric. 5: 340-48.
Isaac, R. A. and Johnson, W. C. 1976. Determination of total nitrogen in plant tissue, using
a block digestor. J. Assoc. Off. Ana. Chem. 59: 98-100.
Jackson, G. D. 2000. Effects of nitrogen and sulfur on canola yield and nutrient
uptake. Agron. J. 92: 644-49.
48
Janzen, H. H. and Bettany, J. R. 1984. Sulfur nutrition of rapeseed. 1. Influence of fertilizer
nitrogen and sulfur rates. Soil Sci. Soc. Am. J. 48: 100-07.
Jenkinson, D. S. 2001. The impact of humans on the nitrogen cycle, with focus on
temperate arable agriculture. Plant Soil. 228: 3-15.
Khakbazan, M., C. Hamilton, R. Mohr, and C. Grant. 2011. Water and nutrient crop
sufficiency models for potato, wheat, canola, alfalfa, and corn. The American
Journal of Plant Science and Biotechnology 5: 45–60.
Khakbazan, M., Grant, C. A., Huang, J. Z., Smith, E. G., O'Donovan, J. T., Blackshaw, R.
E., Harker, K. N., Lafond, G. P., Johnson, E. N., Gan, Y. T., May, W. E.,
Turkington, T. K., and Lupwayi, N. Z. 2014. Economic Effects of Preceding Crops
and Nitrogen Application on Canola and Subsequent Barley. Agron. J. 106: 2055-
66.
Kuo, S. and Jellum, E. J. 2000. Long-term winter cover cropping effects on corn (Zea mays
L.) production and soil nitrogen availability. Biol. Fert. Soils. 31: 470-77.
Liebman, M., Graef, R. L., Nettleton, D., and Cambardella, C. A. 2012. Use of legume
green manures as nitrogen sources for corn production. Renew. Agr. Food Syst. 27:
180-91.
Malhi, S. S. and Gill, K. S. 2006. Cultivar and fertilizer S rate interaction effects on canola
yield, seed quality and S uptake. Can. J. Plant. Sci. 86: 91-98.
Miguez, F. E. and Bollero, G. A. 2005. Review of corn yield response under winter cover
cropping systems using meta-analytic methods. Crop Sci. 45: 2318-29.
Mooleki, S. P., Schoenau, J. J., Hultgreen, G., Wen, G., and Charles, J. L. 2002. Effect of
rate, frequency and method of liquid swine manure application on soil nitrogen
availability, crop performance and N use efficiency in east-central
Saskatchewan. Can. J. Soil Sci. 82: 457-67.
Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. 2009. Canola de printemps et
canola d'automne : Gestion de la fertilisation. [Online]. Available :
http://www.omafra.gov.on.ca/french/crops/pub811/6fertility.htm#azote. [1 July
2016].
Quemada, M. and Cabrera, M. L. 1995. Carbon and nitrogen mineralized from leaves and
stems of four cover crops. Soil Sci. Soc. Am. J. 59: 471-77.
Reeves, D.W. 1994. Cover crops and rotations. Pages 125-172 in Crops Residue
Management. Hatfield J.L., Stewart B.A., eds. Advances in Soil Science, Lewis
Publishers, Boca Raton, FL.
49
Rieux, C. M., Vanasse, A., Chantigny, M. H., Gelinas, P., Angers, D. A., Rochette, P., and
Royer, I. 2013. Yield and Bread-Making Potential of Spring Wheat Under Mineral
and Organic Fertilization. Crop Sci. 53: 1139-47.
Rochette, P., Guilmette, D., Chantigny, M. H., Angers, D. A., MacDonald, J. D., Bertrand,
N., Parent, L.-É., Côté, D. and Gasser, M. O. 2008. Ammonia volatilization
following application of pig slurry increases with slurry interception by grass
foliage. Can. J. Soil Sci. 88: 585-93.
Schipanski, M. E. and Drinkwater, L. E. 2011. Nitrogen fixation of red clover interseeded
with winter cereals across a management-induced fertility gradient. Nutr. Cycl.
Agroecosys. 90: 105-19.
Shrader, W. D. 1966. Estimate of a common N response function for corn (Zea mays) in
different crop rotations. Agron. J. 58:397–401.
Schrøder, J. J., TenHolte, L., and Janssen, B. H. 1997. Non-overwintering cover crops: a
significant source of N. Neth. J. Agr. Sci. 45: 231-48.
Seneviratne, G. 2000. Litter quality and nitrogen release in tropical agriculture: a
synthesis. Biol. Fert. Soils. 31: 60-64.
Sieling, K., Ni, K., and Kage, H. 2014. Application of pig slurry-First year and residual
effects on yield and N balance. Eur. J. Agron. 59: 13-21.
Smith, E., Gordon, R., Bourque, C., and Campbell, A. 2008. Management strategies to
simultaneously reduce ammonia, nitrous oxide and odour emissions from surface-
applied swine manure. Can. J. Soil Sci. 88: 571-84
Smith, R. G., Atwood, L. W., Warren, N. D. 2014. Increased Productivity of a Cover Crop
Mixture Is Not Associated with Enhanced Agroecosystem Services. PLoS ONE. 9:
e97351.
Statistics Canada. 2006. A geographical profile of livestock manure production in Canada,
2006. [Online]. Available: http://www.statcan.gc.ca/pub/16-002-
x/2008004/article/10751-eng.htm. [1 July 2016].
Stute, J. K. and Posner, J. L. 1995a. Legume cover crops as a nitrogen source for corn in an
oat corn rotation. J. Prod. Agric. 8: 385-90.
Thilakarathna, M. S., Serran, S., Lauzon, J., Janovicek, K., and Deen, B. 2015.
Management of Manure Nitrogen Using Cover Crops. Agron. J. 107: 1595-607.
Thivierge, M. N., Chantigny, M. H., Seguin, P., and Vanasse, A. 2015b. Sweet pearl millet
and sweet sorghum have high nitrogen uptake efficiency under cool and wet
climate. Nutr. Cycl. Agroecosys. 102: 195-208.
50
Thorup-Kristensen, K., Magid, J., and Jensen, L. S. 2003. Catch crops and green manures
as biological tools in nitrogen management in temperate zones. Adv. Agron. 79:
227-302.
Tilman, D. 1999. Global environmental impacts of agricultural expansion: The need for
sustainable and efficient practices. P. Natl. Acad. Sci. USA. 96: 5995-6000.
Tonitto, C., David, M. B., and Drinkwater, L. E. 2006. Replacing bare fallows with cover
crops in fertilizer-intensive cropping systems: A meta-analysis of crop yield and N
dynamics. Agr. Ecosyst. Environ. 112: 58-72.
Verville, F. 2014. Effet des engrais verts et de leur période d’enfouissement sur la nutrition
azotée et les rendements du blé. Mémoire de maîtrise. Université Laval, Québec,
QC. 101 p. (in press) [in French].
Vyn, T. J., Faber, J. G., Janovicek, K. J., and Beauchamp, E. G. 2000. Cover crop effects
on nitrogen availability to corn following wheat. Agron. J. 92: 915-24.
51
Tables and Figures
Table 2. Selected 0-20 cm soil characteristics for the two trials (2013-2014, 2014-2015) at
Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO) in Québec, Canada.
aMehlich-III bHot water cDry combustion dCation exchange capacity
Table 3. Selected characteristics of pig slurry applied in spring 2014 and 2015 at Saint-
Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO).
aDM : Dry matter
Table 4. Above-ground biomass, N content, and C:N ratio of the clover cover crop
measured at termination in fall 2013 and 2014 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and
Normandin (NO).
a100% dry matter
Site Sand Clay Pa Ka Bb Sa Nc Cc pHwater CECd Bulk
density
Year ------------------------------- g·kg-1 ------------------------------- - Meq·100 g-1 g·cm-3
SA
2013-2014 521 244 100 129 0.50 10.31 1.88 20.4 6.4 18.4 1.24
2014-2015 374 311 89 127 0.51 11.11 2.15 22.7 6.7 23.0 1.17
NO
2013-2014 106 440 48 121 0.44 11.47 1.55 21.0 5.6 19.2 1.09
2014-2015 106 440 42 119 0.50 9.12 1.65 21.6 6.1 19.3 1.17
Site pH DMa C:N Total N NH4 P S
Year - g·kg-1 - ---------------- g·kg-1 ----------------
SA
2014 6.3 80.3 5.6 6.24 4.10 1.24 0.89
2015 7.4 70.6 3.8 7.51 4.58 1.07 0.57
NO
2014 6.3 127.0 7.7 7.23 4.80 1.95 1.09
2015 7.4 68.7 3.6 7.25 4.62 1.07 0.54
Site Biomassa N content C:N ratio
Year _________ kg ha-1 _________
SA
2013 5455 150.5 14.1
2014 3412 86.7 15.4
NO
2013 718 28.3 9.9
2014 1970 70.7 11.1
52
Table 5. Treatment means and P-values for the effect of preceding crop (PREC), fertilizer
type (TYPE), and N rate (RATE) on total above-ground N content in canola at the 20%
bloom stage at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO). Means are
averaged over the two years.
Total above-ground N uptake
(kg ha-1)
SA NO
Barley with clover CC 105.5 136.4
Barley only 95.4 119.5
Mineral N 108.0 137.9
Pig slurry 93.0 117.9
0 77.2 93.2
50 102.4 117.0
100 110.5 143.1
150 111.8 158.4
P-values
PREC effect 0.173 0.100
TYPE effect 0.009 0.007 PREC*TYPE 0.117 0.908
RATE effect <0.001 <0.001
PREC*RATE 0.825 0.852
TYPE*RATE 0.185 0.242
PREC*TYPE*RATE 0.660 0.967
RATE lin <0.001 <0.001
RATE qua 0.038 0.560
RATE cub 0.682 0.685
53
Table 6. Summary of analysis of variance for the effect of preceding crop (PREC),
fertilizer type (TYPE), and N rate (RATE) on canola grain yield at Saint-Augustin-de-
Desmaures (SA) and Normandin (NO)
P values
SA NO
2014 2015 2014 2015
PREC effect 0.114 0.073 0.678 0.169
TYPE effect <0.001 <0.001 0.688 <0.001
PREC*TYPE 0.897 0.011 0.825 0.822
RATE effect <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
PREC*RATE 0.040 <0.001 0.005 <0.001
TYPE*RATE 0.025 0.032 <0.001 <0.001
PREC*TYPE*RATE 0.544 0.163 0.917 0.639
PREC*RATE lin 0.016 <0.001 <0.001 <0.001
PREC*RATE qua 0.306 0.064 0.992 0.845
PREC*RATE cub 0.202 0.600 0.692 0.568
TYPE*RATE lin 0.027 0.165 0.002 0.356
TYPE*RATE qua 0.030 0.011 <0.001 <0.001
TYPE*RATE cub 0.969 0.473 0.055 0.902
54
0
50
100
150
200
250
-25-20-15-10
-505
10152025
Pre
cip
itat
ion
(m
m)
Air
te
mp
era
ture
(°C
)Saint-Augustin
0
50
100
150
200
250
-25-20-15-10
-505
10152025
Pre
cip
itat
ion
(m
m)
Air
te
mp
era
ture
(°C
)
Normandin
Rainfall T° Mean T°
Fig. 2 Average air temperature and monthly precipitation for the experimental period at
Normandin (NO) and Saint-Augustin-de-Desmaures (SA). The dotted curve represents 30-y
average temperatures. Data obtained from the Environment Canada weather stations
located at Roberval, located approximately 50 km from the Normandin site and at Jean
Lesage Airport, located approximately 10 km from the Saint-Augustin-de-Desmaures site.
55
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2014
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2015
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(K
g h
a-1
)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Normandin 2014
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Normandin 2015
Fig. 3 Canola grain yield response to N fertilizer, with ( ) or without ( ) preceding cover
crop. Yield was measured at harvest in fall 2014 and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures
(SA) and Normandin (NO). Vertical bars indicate standard error.
6.7876x + 2752.3 R2 = 0.9879
3.6645x + 3048.4 R2 = 0.9832
4.7602x + 2890.2 R2 = 0.9738 1.2433x + 3042.2 R2 = 0.5200
8.2715x + 2067.6 R2 = 0.9491
5.2610x + 2615.4 R2 = 0.9995
7.2058x + 1860.2 R2 = 0.9931
1.7945x + 2752.6 R2 = 0.5129
56
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150C
ano
la g
rain
yie
ld (
kg h
a-1
)Nitrogen rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2015
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Normandin 2014
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2014
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Nitrogen rate (kg ha-1)
Normandin 2015
Fig. 4 Canola grain yield response to mineral ( ) or organic ( ) N fertilization. Yield was
measured at harvest in fall 2014 and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and
Normandin (NO). Vertical bars indicate standard error.
0.0293x2 + 2.181x + 2862.8 R2 = 0.9626
-0.0433x2 + 10.369x + 2902.9 R2 = 0.9958
0.0534x2 - 5.3626x + 2986.6 R2 = 0.9682 -0.0222x2 + 6.6923x + 2989 R2 = 0.9573
0.02x2 + 2.5553x + 2312.9 R2 = 0.9789
-0.0413x2 + 14.337x + 2314.1 R2 = 0.9919
0.0174x2 + 1.1929x + 2285.8 R2 = 0.9919
-0.041x2 + 11.349x + 2268 R2 = 0.9642
57
0
50
100
150
200
03 mai 02 juillet 31 août
Without CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
03 mai 02 juillet 31 août
With CC - with mineral fertilizer
03 may 02 july 31 aug
0
50
100
150
200
03 mai 02 juillet 31 août
With CC - with pig slurry
0
50
100
150
200
03 mai 22 juin 11 août
Without CC - with pig slurry
Fig. 5 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates ( 0 kg N ha-1; 50 kg
N ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2014 growing season at Saint-
Augustin-de-Desmaures (SA). Vertical bars indicate standard error for each date.
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m:k
g N
/ h
a)
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m:k
g N
/ h
a)
03 may 02 july 31 aug
03 may 02 july 31 aug
03 may 02 july 31 aug
58
0
50
100
150
200
250
16-mai 05-juil. 24-août
With CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
250
16-mai 05-juil. 24-août
Without CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
250
16-mai 05-juil. 24-août
With CC - with pig slurry
0
50
100
150
200
250
16-mai 05-juil. 24-août
Without CC - with pig slurry
Fig. 6 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates ( 0 kg N ha-1; 50 kg
N ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2015 growing season at Saint-
Augustin-de-Desmaures (SA). Vertical bars indicate standard error for each date.
16 may 05 july 24 aug
16 may 05 july 24 aug
16 may 05 july 24 aug
16 may 05 july 24 aug
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m:k
g N
/ h
a)
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m:k
g N
/ h
a)
59
0
50
100
150
200
01 juin 16 août 31 octobre
With CC - with pig slurry
0
50
100
150
200
01 juin 16 août 31 octobre
Without CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
01 juin 16 août 31 octobre
With CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
01 juin 16 août 31 octobre
Without CC - with pig slurry
Fig. 7 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates ( 0 kg N ha-1; 50 kg
N ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2014 growing season at
Normandin (NO). Vertical bars indicate standard error for each date.
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m
:kg
N/
ha)
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m
:kg
N/
ha)
01 june 16 aug 31 oct
01 june 16 aug 31 oct
01 june 16 aug 31 oct
01 june 16 aug 31 oct
60
0
50
100
150
200
250
26-mai 15-juil. 03-sept.
With CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
250
26-mai 15-juil. 03-sept.
Without CC - with mineral fertilizer
0
50
100
150
200
250
26-mai 15-juil. 03-sept.
With CC - with pig slurry
0
50
100
150
200
250
26-mai 15-juil. 03-sept.
Without CC - with pig slurry
Fig. 8 Temporal dynamics of soil mineral N content on the canola year, as influenced by
preceding crop and fertilizer type for the different N fertilizer rates ( 0kg N ha-1; 50kg
N ha-1; 100 kg N ha-1; 150 kg N ha-1); results for the 2015 growing season at
Normandin (NO). Vertical bars indicate standard error for each date.
26 may 15 jul 03 sept
26 may 15 jul 03 sept
26 may 15 jul 03 sept
26 may 15 jul 03 sept
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m
:kg
N/
ha)
Soil
min
eral
N
lmm
mm
mm
mm
mm
m
:kg
N/
ha)
61
y = -0.0703x2 + 19.742x + 1996.7
R² = 0.9638
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Mineral N rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2014
y = -0.0144x2 + 11.075x + 1885.2R² = 0.9985
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
s (k
g h
a-1
)
Mineral N rate (kg ha-1)
Saint-Augustin-de-Desmaures 2015
y = -0.0235x2 + 8.8629x + 2880.3R² = 0.9998
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Mineral N rate (kg ha-1)
Normandin 2015y = -0.0388x2 + 11.47x + 2755.2
R² = 0.9996
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 50 100 150
Can
ola
gra
in y
ield
(kg
ha
-1)
Mineral N rate (kg ha-1)
Normandin 2014
Fig. 9 Canola yield response to mineral fertilizer N and apparent fertilizer replacement
value (FRV) of cover crops (CC) in non-fertilized plots, as measured at harvest in fall 2014
and 2015 at Saint-Augustin-de-Desmaures (SA) and Normandin (NO). Vertical bars
indicate standard error.
CC plots Yield : 3040 kg/ha FRV : 27.3 kg/ha
CC plots Yield : 3062 kg/ha
FR : 21.8 kg/ha
CC plots Yield: 2622 kg/ha FRV : 36.4 kg/ha
CC plots Yield: 2695 kg/ha FRV : 81.8 kg/ha
62
5. Discussion générale
L’objectif du projet était de trouver une stratégie de fertilisation optimale pour le canola, en
intégrant un engrais vert de trèfles en intercalaire dans une rotation afin de réduire les
quantités d’azote appliquées dans cette culture. Pour ce faire, l’impact de l’engrais vert et
l’impact de deux types de fertilisation, minérale ou organique, ont été étudiés
principalement pour deux variables, soit le prélèvement en azote et le rendement du canola.
L’équivalent en azote minéral du trèfle a été calculé à partir des rendements du canola. De
plus, un portrait de la fertilité du sol a été fait en mesurant l’impact des différents
traitements sur les niveaux d’azote minéral du sol tout au long de la saison de croissance du
canola.
5.1 Caractéristiques et biomasse de l’engrais vert
Les résultats provenant de la première année des essais montrent une grande variabilité
dans la productivité du trèfle en termes de biomasse et d’accumulation d’azote total, d’un
site à l’autre, et au sein même des sites, d’une année à l’autre. Pour un protocole similaire,
Verville (2014) a obtenu des rendements en matière sèche variant entre 2838 et 2898 kg ha-
1 à Saint-Augustin et entre 2683 et 4362 kg ha-1 à Normandin pour un même mélange de
trèfle rouge et blanc en intercalaire dans l’orge. Dans la présente étude, des rendements
exceptionnels ont été obtenus la première année à Saint-Augustin (5455 kg ha-1), tandis que
les résultats étaient similaires à ceux obtenus dans l’étude citée lors de la deuxième année
(3412 kg ha-1). À Normandin, la croissance du trèfle est restée plus faible en comparaison
avec les résultats de Verville (2014). De plus, malgré des températures et des précipitations
similaires lors des deux années d’établissement du trèfle, une grande différence de
rendements s’observe : la première année a été marquée par une croissance très faible (718
kg ha-1), qui peut être expliquée principalement par la verse de l’orge. En effet, lors de la
première année, bien que la germination du trèfle se soit déroulée sans problème, il y a eu
des épisodes de verse dans l’orge, ce qui a grandement nui au développement du trèfle, qui
n’a pu se remettre de ce stress : deux mois après la récolte, au moment de l’enfouissement,
celui-ci ne couvrait que 70% du sol. Le moment de l’établissement serait donc un moment
critique pour le trèfle à Normandin. L’année d’après, l’orge n’a pas versé, et le mélange de
63
trèfles couvrait 100% du sol au moment de l’enfouissement, produisant plus du double de
la biomasse de l’année précédente (1970 kg ha-1). L’accumulation d’azote suivait les
mêmes tendances que le rendement, la concentration en azote étant similaire d’une année à
l’autre pour chaque site. Cette concentration en azote était cependant plus élevée à
Normandin, sans doute en raison du stade de croissance moins avancé qu’à Saint-Augustin.
Cela apparaît évident dans le rapport C:N plus faible, où la biomasse moins mature
apparaissait également être plus facilement décomposable à Normandin.
5.2 Effet de l’engrais vert sur le canola
La première hypothèse énoncée au chapitre trois a été partiellement confirmée : l’engrais
vert intercalaire de trèfle a amélioré les rendements du canola semé l’année suivante, mais
son prélèvement en azote n’a toutefois pas augmenté de façon significative.
Cette augmentation des rendements du canola suivant l’engrais vert de trèfle était
dépendante du niveau de fertilisation appliqué. Bien que beaucoup plus marquée à Saint-
Augustin, cette réponse était similaire aux deux sites : dans les parcelles non fertilisées, le
trèfle entraînait une augmentation significative des rendements, tandis que dans les autres
parcelles, plus la dose d’azote appliquée était élevée, plus la réponse au trèfle était faible. À
Saint-Augustin, l’effet était masqué à une dose de fertilisant de 100 ou 150 kg N ha-1, selon
l’année, alors qu’à Normandin, une application de 50 kg N ha-1 suffisait pour masquer
l’effet du trèfle. Cela rappelle les résultats de Liebman et al. (2012), où des niveaux
croissants de fertilisation masquaient l’effet de l’engrais vert. Tel que mentionné dans leur
étude, les engrais verts qu’ils avaient étudiés avaient vraisemblablement apporté une grande
quantité d’azote, puisqu’il fallait un apport de 200 kg N ha-1 ou plus pour masquer
complètement l’effet. Deux raisons peuvent expliquer les résultats différents de la présente
étude, soit une production moins importante de biomasse et donc une moindre
accumulation d’azote de la part de l’engrais vert de trèfle, mais également la réponse du
canola, qui contrairement au maïs utilisé dans l’étude citée atteint un rendement maximal
bien avant 200 kg N ha-1 (parfois même dès 120 kg N ha-1).
En plus de l’apport moindre d’azote du trèfle au site de Normandin, la différence entre la
réponse au trèfle entre les sites de Saint-Augustin et de Normandin, tel que mentionné au
64
chapitre 4, s’explique par une différence au niveau de la fertilité de ces sols. À Saint-
Augustin, le sol fournit moins d’azote : une culture de canola non fertilisée en prélève donc
moins et donne des rendements inférieurs à du canola non fertilisé cultivé sur le sol de
Normandin. Dans le cas de Saint-Augustin, où l’azote est de ce fait plus limitant, l’apport
d’azote fourni par le trèfle entraîne une meilleure réponse qu’à Normandin, où les
rendements sont moins limités par l’azote. Pour des doses d’azote supérieures aux doses
masquant l’effet du trèfle, les rendements n’étaient plus significativement différents entre
les parcelles avec et sans engrais vert, excepté à Normandin en 2015. Lors de cette année,
le trèfle a significativement diminué les rendements dans les parcelles recevant des doses
élevées d’azote, en particulier à 150 kg N ha-1, révélant la présence d’effets autres que
l’apport d’azote par l’engrais vert. Le mois de juillet 2015 a été particulièrement humide,
avec 188 mm de précipitations réparties sur le mois entier. Ces conditions ont été
favorables pour le développement de sclérotinia, dont les symptômes étaient déjà bien
observables le 20 août, à la fin de la floraison, ce qui a probablement nui aux rendements.
L’effet négatif de l’engrais vert pourrait s’expliquer par le fait que le trèfle est sensible au
pathogène en question (Unilet 2005) et qu’il aurait pu agir comme vecteur. Dans un tel cas,
la maladie aurait pu se développer dans les grandes parcelles avec engrais vert à l’automne
2014, pour mieux s’établir dans le canola l’année suivante. Avec les résultats obtenus, il est
cependant impossible d’identifier si de tels effets ont eu lieu pour tous les niveaux de
fertilisation, puisque les rendements obtenus avec les niveaux d’azote inférieurs ont pu être
le résultat net à la fois des effets positifs azotés et des effets négatifs de l’agent pathogène.
Enfin, bien que l’engrais vert de trèfle ne semble pas avoir entraîné d’effet positif autre
qu’un effet azoté dans le canola, il est probable que l’usage répété du trèfle en engrais vert
dans une rotation puisse, par les apports répétés en biomasse, entraîner une augmentation
des rendements sur le long terme du canola ou d’autres cultures par des effets sur la qualité
du sol (Kuo et Jellum 2000).
5.3 Effet du type de fertilisation sur le canola
Dans la présente expérience, le lisier était appliqué à des doses d’azote disponible allant
jusqu’à 150 kg N ha-1. Le choix d’appliquer de tels niveaux vient de la nécessité d’avoir
différents facteurs d’application pour pouvoir tracer des courbes de réponse de façon assez
65
précise, et de bien comparer le lisier de porc à un engrais minéral. Cela dit, pour les
producteurs, les applications d’effluents d’élevage, riches en phosphore, sont souvent
limitées par la réglementation (CRAAQ 2010). Il est donc important de prendre cela en
compte. Dans le cas des essais présentés, la dose maximale de lisier apportait entre 43 et 76
kg P2O5 ha-1. Cependant, afin de limiter les risques environnementaux, le CRAAQ (2013)
recommande une application de phosphore ne dépassant pas les besoins de la plante afin de
ne pas causer d’accumulation. Selon les grilles de fertilisation du canola et des analyses de
sol réalisées aux sites, les quantités de phosphore recommandées étaient de 20 kg P2O5 ha-1
à Saint-Augustin et de 40 kg P2O5 ha-1 à Normandin. Ces exemples illustrent les difficultés
inhérentes à l’utilisation d’un tel type de fertilisant, qui viennent s’ajouter au défi de gestion
que pose la fertilisation avec des effluents d’élevage.
L’analyse de la variance n’a révélé aucune interaction significative entre l’effet des engrais
verts et du type de fertilisation, que ce soit sur le prélèvement en azote ou les rendements
du canola. Il existe des exemples dans la littérature où une diversité d’intrants incorporés
dans le sol provoque un effet synergique sur leur minéralisation respective. Par exemple,
l’étude de Quemada et Cabrera (1995) démontrait que la décomposition de différentes
parties de plante pouvait avoir un effet synergique sur l’immobilisation de l’azote. Cela est
également le cas pour une combinaison entre la biomasse végétale et un intrant organique
tel que le compost. Pour Sanchez et al. (2001), la combinaison de compost et de biomasse
de trèfle, utilisés comme amendements, a entraîné une minéralisation plus grande que la
somme de leurs minéralisations individuelles. L’absence d’interaction observée dans la
présente étude vient sans doute du fait que le lisier de porc, bien qu’étant considéré comme
un engrais organique, reste très similaire à un engrais minéral : son rapport C:N est très
faible, et la plus grande partie de son azote se trouve sous forme minérale.
Le type de fertilisation a eu un effet différent selon la variable étudiée. Selon l’analyse de
variance, le prélèvement en azote du canola était plus grand en fertilisation minérale
qu’avec le lisier de porc, indiquant que le facteur d’efficacité de 0,8 ayant été utilisé pour
l’application de lisier de porc surestimait la disponibilité de son azote. Selon les données de
prélèvement de l’azote au stade de 20% de floraison, qui correspond approximativement au
prélèvement maximal d’azote de la culture, l’efficacité réelle du lisier pour les quatre essais
66
était de 73±7% en comparaison avec l’engrais minéral. Considérant que l’azote minéral
constituait 64±2% de l’azote total du lisier, il est probable que le canola ait pu profiter
d’une certaine minéralisation de la part d’azote organique, comme cela avait été le cas avec
le blé dans l’expérience de Rieux et al. (2013). L’efficacité moindre du lisier par rapport à
l’engrais minéral peut ainsi être attribuable à une moindre minéralisation de l’azote
organique, en raison par exemple du rapport C:N relativement élevé du lisier utilisé, ou
encore à la volatilisation d’azote ammoniacal qui a pu se produire de façon assez
importante lors de l’application, en particulier dans les heures précédant l’incorporation,
considérant que les conditions y étaient favorables : les journées d’application étaient à
chaque fois des journées chaudes, ensoleillées et relativement venteuses.
La deuxième hypothèse énoncée au chapitre trois a été partiellement confirmée : bien que le
prélèvement en azote et le rendement du canola ont effectivement eu une réponse positive à
la fertilisation minérale et à la fertilisation organique, cette réponse n’atteignait pas un
maximum autour d’environ 100 kg N ha-1, et variait selon le type de fertilisation. L’effet du
type de fertilisation sur les rendements du canola présentait en effet une interaction
significative avec la dose appliquée. Selon la forme des courbes de régression, il apparaît
que contrairement aux courbes en fertilisation minérale qui présentent la forme attendue,
les courbes en fertilisation organique ne présentent pas la forme quadratique avec
maximum tel que retrouvé dans la littérature. Pour les courbes de régression en fertilisation
minérale, le rendement maximum était atteint à des valeurs situées entre 120 et 174 kg N
ha-1. Cependant, les conclusions concernant la valeur maximale d’engrais requis, étant
supérieure à la dose maximale testée (150 kg N ha-1) représentent une extrapolation et
demeurent spéculatives. Ainsi, l’étude permet uniquement de conclure que les niveaux
optimaux d’azote en fertilisation minérale étaient situés entre 120 et 150 kg N ha-1. La
forme particulière des courbes de régression en fertilisation organique indique quant à elle
que l’azote ne serait potentiellement pas le seul élément limitant les rendements dans le cas
des parcelles fertilisées avec le lisier de porc, en particulier si on considère que dans le cas
de la présente étude, le sol était considéré comme étant faible en soufre. Cette interaction
avec la dose d’azote appliqué n’était d’ailleurs pas présente lors de l’analyse du
prélèvement en azote, qui s’est déroulé de façon similaire pour les deux types d’engrais. Le
rendement en grain du canola est certes déterminé en partie par l’azote prélevé par la
67
plante, mais également par le soufre, qui est un élément très important pour les rendements
du canola. Puisque la plante utilise généralement un rapport constant entre l’azote et le
soufre pour la formation des graines (Janzen et Bettany 1984), une déficience en soufre
limite les rendements par une moins grande utilisation de l’azote prélevé. Tandis que les
parcelles en fertilisation minérale recevaient une dose fixe de P, K et S, les parcelles en
fertilisation organique en recevaient une quantité proportionnelle à la dose appliquée. Il
semble qu’à un certain niveau d’application, les rendements en fertilisation minérale et en
fertilisation organique devenaient équivalents, signifiant que l’élément qui, à plus faible
dose de lisier limitait les rendements, se trouvait être en quantités suffisantes. Cela se serait
produit à 150 kg N ha-1 en 2015 à Saint-Augustin et à 100 et 150 kg N ha-1 à Normandin en
2014 et 2015 respectivement. Une autre hypothèse expliquant cette relation serait l’effet
synergique que pourrait avoir une stimulation de la biomasse microbienne du sol à fortes
doses de lisier, et qui pourrait favoriser la minéralisation et la disponibilité de l’azote, par
exemple.
Quant à l’effet d’applications répétées de lisier de porc dans une rotation incluant le canola,
il y aurait sans doute un avantage à tirer de l’effet résiduel, c’est-à-dire de la minéralisation
de l’azote organique lors de la deuxième année suivant son application (Mooleki et al.
2002; CRAAQ 2010). Selon Nyiraneza et al. (2009), l’utilisation d’un intrant organique
comme le fumier de vaches laitières peut permettre de réduire la dégradation des propriétés
physiques du sol causée par une agriculture intensive, comme la perte de sa structure, et
améliore aussi les rendements du maïs à long terme par l’accumulation de nutriments
provenant du fumier. Cela dit, tel que mentionné précédemment, le lisier de porc est un
engrais organique qui ressemble beaucoup aux engrais minéraux, en particulier en raison de
son rapport C:N beaucoup plus faible. Ainsi, pour un apport d’azote donné, il y a moins de
carbone ajouté au système et il est probable de penser que ces effets «autres» découlant de
l’utilisation répétée d’un engrais organique seraient donc limités si cet engrais était le lisier
de porc.
68
5.4 Azote minéral du sol
Le portrait de l’azote minéral du sol au courant de la saison de croissance du canola permet
de confirmer la troisième hypothèse énoncée au chapitre trois, puisque le niveau d’azote
minéral du sol a augmenté en début de saison suite à l’enfouissement et à la minéralisation
de l’azote organique de l’engrais vert, ainsi qu’après l’application des fertilisants azotés.
Bien que ces niveaux d’azote minéral montraient de très grandes variations d’une parcelle à
l’autre pour un même traitement, rendant l’interprétation des résultats difficiles, il est
possible d’observer que les niveaux maximaux d’azote minéral dans le sol sont retrouvés en
début de saison, à la première ou deuxième date d’échantillonnage, pour diminuer à des
niveaux assez faibles entre la troisième et la cinquième date d’échantillonnage, qui
correspondent approximativement au maximum de prélèvement d’azote par le canola,
c’est-à-dire entre les stades rosette et fin de floraison. Les niveaux d’azote minéral du sol ne
correspondent pas toujours forcément au niveau d’azote appliqué, mais les niveaux d’azote
maximaux ont été mesurés dans les parcelles en fertilisation minérale, ce qui vient
confirmer la plus grande disponibilité de cet azote, en comparaison avec l’azote organique.
Enfin, les niveaux d’azote retrouvés en début de saison dans les parcelles n’ayant reçu ni
engrais vert ni fertilisation montrent des niveaux d’azote minéral plus élevés à Normandin
qu’à Saint-Augustin. Cela vient appuyer l’hypothèse voulant que le sol de Normandin ait
un plus grand potentiel à fournir de l’azote que celui de Saint-Augustin.
5.5 Équivalent en azote minéral du trèfle
Enfin, la quatrième hypothèse énoncée au chapitre trois a été confirmée : l’engrais vert de
trèfle en intercalaire permettrait de réduire la fertilisation appliquée au canola sans
compromettre ses rendements. Le calcul de l’équivalent en azote minéral a permis de
chiffrer cette contribution du trèfle en le comparant avec un engrais minéral. L’implantation
d’un engrais vert de trèfle pourrait donc permettre de réduire la fertilisation minérale de
21,8 à 81,8 kg N ha-1. Cependant, cette valeur peut varier grandement d’une année à l’autre,
et la variation peut provenir soit de facteurs affectant l’engrais vert lui-même, soit des
facteurs affectant les rendements du canola. Dans ces cas, une recommandation aux
producteurs devrait demeurer conservatrice, malgré un grand potentiel de réduction des
69
besoins en engrais du canola, en particulier à Saint-Augustin, où l’équivalent en azote
minéral était particulièrement variable, passant du simple à plus du double (2,25) entre les
deux années. Une réduction de la fertilisation équivalent à 35 kg N ha-1 à Saint-Augustin et
de 20 kg N ha-1 à Normandin pourrait ainsi être envisagée, diminuant la pression
environnementale et les coûts de production du canola, et ce, sans risquer d’obtenir des
rendements suboptimaux, dans le cas d’une année où la valeur d’équivalent du trèfle se
révélerait être faible. D’ailleurs, aucune corrélation n’apparaît entre la quantité de
biomasse ou d’azote total enfoui avec le trèfle et la valeur de l’équivalent en azote minéral.
Cela témoigne de toute la complexité des mécanismes menant de l’enfouissement de la
biomasse provenant du trèfle au prélèvement par le canola de cet azote, une fois minéralisé,
l’année suivante. La qualité de la biomasse du trèfle, la contribution racinaire, le potentiel
de minéralisation du sol, sa susceptibilité au lessivage ou à la dénitrification, la température
et les précipitations ainsi que la croissance du canola sont autant de facteurs ayant une
influence sur l’équivalent en azote minéral.
Enfin, avec de telles valeurs de réduction des besoins en azote, il est possible de faire des
calculs économiques. Par exemple, le coût d’implantation d’un engrais vert a été calculé
par Belzile et Grondines (2015). En calculant l’économie de fertilisant réalisée grâce à
l’engrais vert et en soustrayant le coût d’implantation de celui-ci, on obtient le gain
économique qui lui est associé. Avec les prix croissants du pétrole (Liebman et al. 2012), ce
gain économique est appelé à s’accentuer, ce qui favorisera sans doute son attrait auprès
des producteurs. Cela dit, les avantages d’inclure un engrais vert dans une rotation sont
beaucoup plus nombreux que les seuls avantages économiques directs au producteur. La
prise en compte des services écologiques associés aux engrais verts, tels que la réduction de
la pollution atmosphérique ou de la dégradation des sols (Cherr et al. 2006; Pelletier et al.
2008), pourrait être suffisante pour justifier leur utilisation, si une telle analyse est réalisée
dans un objectif plus large. Cela va cependant beaucoup plus loin que le champ d’action
possible des producteurs, et impliquerait un effort collectif.
70
6. Conclusion générale
Le trèfle rouge et le trèfle blanc utilisés comme engrais vert en intercalaire dans l’orge sont
un bon choix d’espèces pour le canola au Québec. Cet engrais vert peut accumuler une
quantité importante de biomasse ainsi qu’une grande quantité d’azote organique. De plus, la
composition de cette biomasse est favorable à la minéralisation nette lors de sa
décomposition, une fois incorporée au sol. Utilisé l’année précédant une culture de canola,
l’engrais vert de trèfle participe à sa nutrition azotée : l’apport au sol de l’azote provenant
du trèfle se traduit par une contribution azotée à la culture subséquente, qui a été chiffrée
entre 21,8 et 81,8 kg N ha-1 selon le site et l’année. Le trèfle peut ainsi permettre de réduire
la fertilisation appliquée au canola sans compromettre ses rendements, ce qui constitue un
avantage significatif d’un point de vue environnemental. La valeur de remplacement d’un
équivalent en azote minéral a varié davantage d’une année à l’autre au site de Saint-
Augustin où une croissance plus élevée de l’engrais vert a été observée.
La fertilisation minérale dans le canola a permis d’atteindre un maximum de rendements
avec des valeurs d’azote situées entre 120 et 150 kg N ha-1. La fertilisation organique
utilisée dans le canola donne une réponse différente d’une fertilisation minérale, en raison
d’une efficacité moindre de son azote. Le moment de l’application du lisier de porc est
critique, et celle-ci devrait être réalisée de façon à limiter les pertes par volatilisation. Enfin,
le coefficient d’efficacité devrait être calculé le plus précisément possible, en utilisant les
recommandations régionales les plus à jour.
71
Bibliographie
Abdallahi, M. M. et N'Dayegamiye, A. 2000. Effects of green manures on soil physical and
biological properties and on wheat yields and N uptake. Can. J. Plant. Sci. 80: 81-
89.
Alonso-Ayuso, M., Gabriel, J. L. et Quemada, M. 2014. The Kill Date as a Management
Tool for Cover Cropping Success. PLoS One. 9: e109587.
Angers, D. A. 1992. Changes in soil aggregation and organic carbon under corn and
alfalfa. Soil Sci. Soc. Am. J. 56: 1244-49.
Angers, D. A., Samson, N. et Legere, A. 1993. Early changes in water stable aggregation
induced by rotation and tillage in a soil under barley production. Can. J. Soil Sci.
73: 51-59.
Askegaard, M. et Eriksen, J. 2007. Growth of legume and nonlegume catch crops and
residual-N effects in spring barley on coarse sand. J. Plant. Nutr. Soil. Sc. 170: 773-
80.
Bartholomew, W. V. 1965. Mineralization and Immobilization of Nitrogen in the
Decomposition of Plant and Animal Residues. Pages 287-302 in Bartholomew, W.
V. and Clark, F. E. (eds). Soil Nitrogen. American Society of Agronomy, Madison,
WI, USA.
Belzile, L. et Grondines, H. 2015. Compléments d’analyse économique à la recherche
agronomique et agroenvironnementale en grandes cultures. Institut de recherche et
de développement en agroenvironnement, Québec, QC, Canada. 68 p.
Bergkvist, G. 2003. Effect of white clover and nitrogen availability on the grain yield of
winter wheat in a three-season intercropping system. Acta Agr. Scand. B-S. P. 53:
97-109.
Bergkvist, G., Stenberg, M., Wetterlind, J., Bath, B. et Elfstrand, S. 2011. Clover cover
crops under-sown in winter wheat increase yield of subsequent spring barley-Effect
of N dose and companion grass. Field Crop. Res. 120: 292-98.
Bloom, A. J. 2010. Global Climate Change: A Convergence of Disciplines. Sinauer Assoc.,
Sunderland, MA, USA.
Breland, T. A. 1995. Green manuring with clover and ryegrass catch crops undersown in
spring wheat: Effects on soil structure. Soil Use Manage. 11: 163-67.
Breland, T. A. 1996. Green manuring with clover and ryegrass catch crops undersown in
small grains: Crop development and yields. Acta Agr. Scand. B-S. P. 46: 30-40.
72
Brennan, R. F. 2016. Effect of time of application and amount of nitrogen fertilizer on seed
yield and concentration of oil in canola (Brassica napus). J. Plant. Nutr. 39: 337-47.
Bronick, C. et Lal, R. 2005. Soil structure and management: a review. Geoderma. 124: 3-
22.
Canola Council of Canada. 2016. Canola Encyclopedia. [En ligne]. Disponible:
http://www.canolacouncil.org/canola-encyclopedia/. [1er juillet 2016].
Cassman, K. G., Dobermann, A. et Walters, D. T. 2002. Agroecosystems, nitrogen-use
efficiency, and nitrogen management. Ambio. 31: 132-40.
Chantigny, M. H., Angers, D. A., Belanger, G., Rochette, P., Eriksen-Hamel, N., Bittman,
S., Buckley, K., Masse, D. et Gasser, M. O. 2008. Yield and nutrient export of grain
corn fertilized with raw and treated liquid swine manure. Agron. J. 100: 1303-09.
Chantigny, M. H., Angers, D. A. et Rochette, P. 2002. Fate of carbon and nitrogen from
animal manure and plant residues in wet and cold soils. Soil Biol. Biochem. 34:
509-17.
Chantigny, M. H., Angers, D. A., Rochette, P., Belanger, G., Masse, D. et Cote, D. 2007.
Gaseous nitrogen emissions and forage nitrogen uptake on soils fertilized with raw
and treated swine manure. J. Environ. Qual. 36: 1864-72.
Cherr, C. M., Scholberg, J. M. S. et McSorley, R. 2006. Green manure approaches to crop
production: A synthesis. Agron. J. 98: 302-19.
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2003. Guide de
référence en fertilisation. 1st ed. CRAAQ, Québec, Canada. 294 p.
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2010. Guide de
référence en fertilisation. 2nd ed. CRAAQ, Québec, Canada. 473 p.
Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). 2013. Chapitre
10 Les engrais de ferme et les matières résiduelles fertilisantes organiques.
CRAAQ, Québec, Canada. 55 p.
Dapaah, H. K. et Vyn, T. J. 1998. Nitrogen fertilization and cover crop effects on soil
structural stability and corn performance. Commun. Soil. Sci. Plan. 29: 2557-69.
Destain, J. P., Reuter, V. et Goffart, J. P. 2010. Autumn cover crops and green manures:
environment protection and agronomic interest. Biotechnol. Agron. Soc. Environ.
14: 73-78.
73
Dinnes, D. L., Karlen, D. L., Jaynes, D. B., Kaspar, T. C., Hatfield, J. L., Colvin, T. S. et
Cambardella, C. A. 2002. Nitrogen management strategies to reduce nitrate leaching
in tile-drained midwestern soils. Agron. J. 94: 153-71.
Environment Canada. 2016. Historical climate data. [En ligne]. Disponible:
http://climate.weather.gc.ca/index_e.html. [1er juillet 2016].
Gan,Y., Malhi, S. S., Brandt, S., Katepa-Mupondwa, F. et Kutcher, H. R. 2007. Brassica
juncea Canola in the Northern Great Plains: Responses to Diverse Environments
and Nitrogen Fertilization. Agron. J. 99: 1208-18.
Garand, M. J., Simard, R. R., MacKenzie, A. F. et Hamel, C. 2001. Underseeded clover as
a nitrogen source for spring wheat on a Gleysol. Can. J. Soil Sci. 81: 93-102.
Gentry, L. E., Snapp, S. S., Price, R. F. et Gentry, L. F. 2013. Apparent Red Clover
Nitrogen Credit to Corn: Evaluating Cover Crop Introduction. Agron. J. 105: 1658-
64.
Golchin, A., Oades, J. M., Skjemstad, J. O. et Clarke, P. 1994. Soil structure and carbon
cycling. Aust. J. Soil Res. 32: 1043-68.
Goyal, S., Chander, K., Mundra, M. C. et Kapoor, K. K. 1999. Influence of inorganic
fertilizers and organic amendments on soil organic matter and soil microbial
properties under tropical conditions. Biol. Fert. Soils. 29: 196-200.
Grant, C. A. et Bailey, L. D. 1993. Fertility management in canola production. Can. J.
Plant. Sci. 73: 651-70.
Hao, X., Ball, B. C., Culley, J. L. B., Carter, M. R. et Parkin, G. W. 2008. Chapter 57: Soil
density and porosity. Pages 743–759 in M. R. Carter et E. G. Gregorich, eds. Soil
sampling and methods of analysis. 2nd ed. Canadian Society of Soil Science, CRC
Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL.
Hardarson, G. et Atkins, C. 2003. Optimising biological N-2 fixation by legumes in
farming systems. Plant Soil. 252: 41-54.
Harris, G. H. Hesterman, O. B., Paul, E. A., Peters, S. E. et Jankc R. R. 1994. Fate of
Legume and Fertilizer Nitrogen-15 in a Long-Term Cropping Systems Experiment.
Agron. J. 86: 910-15.
Hesterman, O. B., Griffin, T. S., Williams, P. T., Harris, G. H. et Christenson, D. R. 1992.
Forage legume-small grain intercrops: nitrogen production and response of
subsequent corn. J. Prod. Agric. 5: 340-48.
Institut de la statistique du Québec. 2015. Superficie des grandes cultures, rendement à
l'hectare et production, par région administrative, Québec, 2015. [En ligne].
74
Disponible : http://www.stat.gouv.qc.ca/docs-hmi/statistiques/agriculture/grandes-
cultures/gc_2015.htm. [1er juillet 2016]
Isaac, R. A. et Johnson, W. C. 1976. Determination of total nitrogen in plant tissue, using a
block digestor. J. Assoc. Off. Ana. Chem. 59: 98-100.
Jackson, G. D. 2000. Effects of nitrogen and sulfur on canola yield and nutrient
uptake. Agron. J. 92: 644-49.
Janzen, H. H. et Bettany, J. R. 1984. Sulfur nutrition of rapeseed. 1. Influence of fertilizer
nitrogen and sulfur rates. Soil Sci. Soc. Am. J. 48: 100-07.
Jenkinson, D. S. 2001. The impact of humans on the nitrogen cycle, with focus on
temperate arable agriculture. Plant Soil. 228: 3-15.
Khakbazan, M., C. Hamilton, R. Mohr et C. Grant. 2011. Water and nutrient crop
sufficiency models for potato, wheat, canola, alfalfa, and corn. The American
Journal of Plant Science and Biotechnology 5: 45–60.
Khakbazan, M., Grant, C. A., Huang, J. Z., Smith, E. G., O'Donovan, J. T., Blackshaw, R.
E., Harker, K. N., Lafond, G. P., Johnson, E. N., Gan, Y. T., May, W. E.,
Turkington, T. K. et Lupwayi, N. Z. 2014. Economic Effects of Preceding Crops
and Nitrogen Application on Canola and Subsequent Barley. Agron. J. 106: 2055-
66.
Kuo, S. et Jellum, E. J. 2000. Long-term winter cover cropping effects on corn (Zea mays
L.) production and soil nitrogen availability. Biol. Fert. Soils. 31: 470-77.
Kuo, S. et Jellum, E. J. 2002. Influence of winter cover crop and residue management on
soil nitrogen availability and corn. Agron. J. 94: 501-08.
Kutcher, H. R., Malhi, S. S. et Gill, K. S. 2005. Topography and Management of Nitrogen
and Fungicide Affects Diseases and Productivity of Canola. Agron. J. 97: 533–41.
Lafond, J. et Pageau, D. 2008. Dose optimale économique d’azote et nitrates du sol après la
récolte du canola. Can. J. Plant Sci. 88: 1035-42.
Liebman, M., Graef, R. L., Nettleton, D. et Cambardella, C. A. 2012. Use of legume green
manures as nitrogen sources for corn production. Renew. Agr. Food Syst. 27: 180-
91.
Lorin, M., Jeuffroy, M. H., Butier, A. et Valantin-Morison, M. 2016. Undersowing winter
oilseed rape with frost-sensitive legume living mulch: Consequences for cash crop
nitrogen nutrition. Field Crop. Res. 193: 24-33.
75
Ma, B. L., Biswas, D. K., Herath, A. W., Whalen, J. K., Ruan, S. Q., Caldwell, C., Earl, H.,
Vanasse, A., Scott, P. et Smith, D. L. 2015. Growth, yield, and yield components of
canola as affected by nitrogen, sulfur, and boron application. J. Plant. Nutr. Soil.
Sci. 178: 658-70.
Malhi, S. S. et Gill, K. S. 2006. Cultivar and fertilizer S rate interaction effects on canola
yield, seed quality and S uptake. Can. J. Plant. Sci. 86: 91-98.
Miguez, F. E. et Bollero, G. A. 2005. Review of corn yield response under winter cover
cropping systems using meta-analytic methods. Crop Sci. 45: 2318-29.
Mooleki, S. P., Schoenau, J. J., Hultgreen, G., Wen, G. et Charles, J. L. 2002. Effect of rate,
frequency and method of liquid swine manure application on soil nitrogen
availability, crop performance and N use efficiency in east-central
Saskatchewan. Can. J. Soil Sci. 82: 457-67.
Myers R.J.K., Palm C.A., Cuevas E., Gunatilleke I.U.N. et Brossard M. 1994. The
synchronisation of nutrient mineralization and plant nutrient demand. Pages 81-116
in Woomer P.L. and Swift M.J., eds. The Management of Tropical Soil Biology and
Fertility. Wiley-Sayce Publishing, Exeter, UK.
Narits L. 2010. N affects seed yield and its attributing characters effect of nitrogen rate and
application time to yield and quality of winter oilseed rape (Brassica napus L. var.
oleifera subvar. biennis). Agronomy Research (Special Issue III). 8:671–86.
N'Dayegamiye, A. et Tran, T. S. 2001. Effects of green manures on soil organic matter and
wheat yields and N nutrition. Can. J. Soil Sci. 81: 371-82.
N'Dayegamiye, A., Whalen, J. K., Tremblay, G., Nyiraneza, J., Grenier, M., Drapeau, A. et
Bipfubusa, M. 2015. The Benefits of Legume Crops on Corn and Wheat Yield,
Nitrogen Nutrition, and Soil Properties Improvement. Agron. J. 107: 1653-65.
Ni, K., Pacholski, A., Gericke, D. et Kage, H. 2013. The measurement time required for
determining total NH3 losses after field application of slurries by trail hoses. J. Agr.
Sci. 151: 34-43.
Nyborg, M. 1961. The effect of fertilizers on emergence of cereal grains, flax, and rape.
Can. J. Soil Sci. 41: 89-98.
Nyiraneza, J., Chantigny, M. H., N'Dayegamiye, A. et Laverdiere, M. R. 2009. Dairy Cattle
Manure Improves Soil Productivity in Low Residue Rotation Systems. Agron.
J. 101: 207-14.
Nyiraneza, J., Chantigny, M. H., N'Dayegamiye, A. et Laverdiere, M. R. 2010. Long-Term
Manure Application and Forages Reduce Nitrogen Fertilizer Requirements of Silage
Corn-Cereal Cropping Systems. Agron. J. 102: 1244-51.
76
Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. 2009. Canola de printemps et
canola d'automne : Gestion de la fertilisation. [En ligne]. Disponible :
http://www.omafra.gov.on.ca/french/crops/pub811/6fertility.htm#azote. [1er juillet
2016].
Parker, E.C. 1915. Field management and crop rotation. Webb Publishing Co., St. Paul,
MN, USA.
Pelletier, N., Arsenault, N. et Tyedmers, P. 2008. Scenario Modeling Potential Eco-
Efficiency Gains from a Transition to Organic Agriculture: Life Cycle Perspectives
on Canadian Canola, Corn, Soy, and Wheat Production. Environ. Manage. 42: 989-
1001.
Pieters, A.J. et R. McKee. 1938. The use of cover and green-manure crops. p. 431-444. In:
Soils and Men. USDA Yearbook of Agriculture. U.S. Government Printing Office,
Washington, D.C., USA.
Quemada, M. et Cabrera, M. L. 1995. Carbon and nitrogen mineralized from leaves and
stems of four cover crops. Soil Sci. Soc. Am. J. 59: 471-77.
Ranells, N. N. et Wagger, M. G. 1997. Winter annual grass-legume bicultures for efficient
nitrogen management in no-till corn. Agr. Ecosyst. Environ. 65: 23-32.
Raven, P. H., Evert, R. F. et Eichhorn, S. E. 2005. The biology of plants. W.H. Freeman
and Co., New-York, NY, USA. 733 pp.
Reeves, D.W. 1994. Cover crops and rotations. Pages 125-172 in Crops Residue
Management. Hatfield J.L., Stewart B.A., eds. Advances in Soil Science, Lewis
Publishers, Boca Raton, FL.
Richards, I. R., Wallace, P. A. et Turner, I. D. S. 1996. A comparison of six cover crop
types in terms of nitrogen uptake and effect on response to nitrogen by a subsequent
spring barley crop. J. Agr. Sci. 127: 441-49.
Rieux, C. M., Vanasse, A., Chantigny, M. H., Gelinas, P., Angers, D. A., Rochette, P. et
Royer, I. 2013. Yield and Bread-Making Potential of Spring Wheat Under Mineral
and Organic Fertilization. Crop Sci. 53: 1139-47.
Ruffo, M. L. et Bollero, G. A. 2003a. Modeling rye and hairy vetch residue decomposition
as a function of degree-days and decomposition-days. Agron. J. 95: 900-07.
Ruffo, M. L. et Bollero, G. A. 2003b. Residue decomposition and prediction of carbon and
nitrogen release rates based on biochemical fractions using principal-component
regression. Agron. J. 95: 1034-40.
77
Sanchez, J. E., Willson, T. C., Kizilkaya, K., Parker, E. et Harwood, R. R. 2001. Enhancing
the mineralizable nitrogen pool through substrate diversity in long term cropping
systems. Soil Sci. Soc. Am. J. 65: 1442-47.
Schipanski, M. E. et Drinkwater, L. E. 2011. Nitrogen fixation of red clover interseeded
with winter cereals across a management-induced fertility gradient. Nutr. Cycl.
Agroecosys. 90: 105-19.
Shrader, W. D. 1966. Estimate of a common N response function for corn (Zea mays) in
different crop rotations. Agron. J. 58: 397–401.
Schroder, J. J., TenHolte, L. et Janssen, B. H. 1997. Non-overwintering cover crops: a
significant source of N. Neth. J. Agr. Sci. 45: 231-48.
Scott, T. W., Pleasant, J. M., Burt, R. F. et Otis, D. J. 1987. Contributions of ground cover,
dry matter, and nitrogen from intercrops and cover crops in a corn polyculture
system. Agron. J. 79: 792-98.
Seneviratne, G. 2000. Litter quality and nitrogen release in tropical agriculture: a
synthesis. Biol. Fert. Soils. 31: 60-64.
Sieling, K. et Kage, H. 2006. N balance as an indicator of N leaching in an oilseed rape -
winter wheat - winter barley rotation. Agr. Ecosyst. Environ. 115: 261-69.
Sieling, K., Ni, K. et Kage, H. 2014. Application of pig slurry-First year and residual
effects on yield and N balance. Eur. J. Agron. 59: 13-21.
Sieling, K., Schroder, H. et Hanus, H. 1998. Mineral and slurry nitrogen effects on yield, N
uptake, and apparent N-use efficiency of oilseed rape (Brassica napus). J. Agr.
Sci. 130: 165-72.
Smith, R. G., Atwood, L. W. et Warren, N. D. 2014. Increased Productivity of a Cover
Crop Mixture Is Not Associated with Enhanced Agroecosystem Services. PLoS
ONE. 9: e97351.
Snapp, S. S., Swinton, S. M., Labarta, R., Mutch, D., Black, J. R., Leep, R., Nyiraneza, J. et
O'Neil, K. 2005. Evaluating cover crops for benefits, costs and performance within
cropping system niches. Agron. J. 97: 322-32.
Statistics Canada. 2006. 2005 Census of Agriculture. [En ligne]. Disponible :
http://www.statcan.ca/english/agcensus2006/index.htm. [2008/01/14].
Stute, J. K. et Posner, J. L. 1995a. Legume cover crops as a nitrogen source for corn in an
oat corn rotation. J. Prod. Agric. 8: 385-90.
78
Stute, J. K. et Posner, J. L. 1995b. Synchrony between legume nitrogen release and corn
demand in the upper midwest. Agron. J. 87: 1063-69.
Tatti, E., Goyer, C., Chantigny, M., Wertz, S., Zebarth, B. J., Burton, D. L. et Filion, M.
2014. Influences of over winter conditions on denitrification and nitrous oxide-
producing microorganism abundance and structure in an agricultural soil amended
with different nitrogen sources. Agr. Ecosyst. Environ. 183: 47-59.
Thilakarathna, M. S., Serran, S., Lauzon, J., Janovicek, K. et Deen, B. 2015. Management
of Manure Nitrogen Using Cover Crops. Agron. J. 107: 1595-607.
Thivierge, M. N., Chantigny, M. H., Belanger, G., Seguin, P., Bertrand, A. et Vanasse, A.
2015a. Response to Nitrogen of Sweet Pearl Millet and Sweet Sorghum Grown for
Ethanol in Eastern Canada. Bioenergy Res. 8: 807-20.
Thivierge, M. N., Chantigny, M. H., Seguin, P. et Vanasse, A. 2015b. Sweet pearl millet
and sweet sorghum have high nitrogen uptake efficiency under cool and wet
climate. Nutr. Cycl. Agroecosys. 102: 195-208.
Thorup-Kristensen, K., Magid, J. et Jensen, L. S. 2003. Catch crops and green manures as
biological tools in nitrogen management in temperate zones. Adv. Agron. 79: 227-
302.
Tilman, D. 1999. Global environmental impacts of agricultural expansion: The need for
sustainable and efficient practices. P. Natl. Acad. Sci. USA. 96: 5995-6000.
Tonitto, C., David, M. B. et Drinkwater, L. E. 2006. Replacing bare fallows with cover
crops in fertilizer-intensive cropping systems: A meta-analysis of crop yield and N
dynamics. Agr. Ecosyst. Environ. 112: 58-72.
Unilet. 2005. La lutte biologique en traitement de fond contre le sclérotinia in Unilet
Informations n°121 - Juillet 2005. [En ligne]. Disponible :
http://info.unilet.fr/pdf/121/p15_17.pdf. [2016/04/25]
Vanasse, A. 2012. Les céréales à paille. Guide de production. CRAAQ, Québec, QC.
Varco, J. J., Frye, W. W., Smith, M. S. et Mackown, C. T. 1989. Tillage effects on nitrogen
recovery by corn from a N-15 labelled legume cover crop. Soil Sci. Soc. Am. J. 53:
822-27.
Verville, F. 2014. Effet des engrais verts et de leur période d’enfouissement sur la nutrition
azotée et les rendements du blé. Mémoire de maîtrise. Université Laval, Québec,
QC. 101 p. (sous presse)
Vigil, M. F. et Kissel, D. E. 1995. Rate of nitrogen mineralized from incorporated crop
residues as influenced by temperature. Soil Sci. Soc. Am. J. 59: 1636-44.
79
Vyn, T. J., Faber, J. G., Janovicek, K. J. et Beauchamp, E. G. 2000. Cover crop effects on
nitrogen availability to corn following wheat. Agron. J. 92: 915-24.
Weill, A. et Duval, J. 2009. Module 5, Rotation et engrais verts – Chapitre 9, «Engrais
verts» in Manuscrit du Guide de gestion globale de la ferme maraîchère biologique
et diversifiée. Équiterre, Montréal, QC.
80
Annexes complémentaires
Tableau A1. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le diamètre moyen pondéré des agrégats à Saint-Augustin-de-Desmaures pour
les années 2013-2014 et 2014-2015.
Valeurs de P
2013-2014 2014-2015
Effet
02-juin
02-juil
27-août 13-oct 15-juin
Effet PREC
NSa
NS
NS 0,085 NS
Effet TYPE
NS
0,012
NS - NS
PREC*TYPE
NS
NS
NS - NS
Effet RATE
NS
NS
NS - NS
PREC*RATE
NS
0,017
0,098 - NS
TYPE*RATE
NS
NS
NS - NS
PREC*TYPE*RATE
NS
0,052
NS - NS aNS désigne des effets simples ou des interactions ayant une valeur P>0,100.
81
Tableau A2. Effets simples ou en interaction des traitements sur le diamètre moyen
pondéré des agrégats à Saint-Augustin-de-Desmaures pour les années 2013-2014 et 2014-
2015.
Année
Date
Effet ou
interaction Précédent
Type de
fertilisation
Niveau
d'azote DMPa
kg/ha mm
2013-2014
02/07/2014 TYPE
Minéral
1,61 b
Organique
1,70 a
PRECxRATE Avec trèfle
0 1,70 b
100 1,71 b
150 1,61 b
Sans trèfle
0 1,61 b
100 1,59 b
150 1,71 b aDMP : Diamètre moyen pondéré.
82
Tableau A3. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le diamètre moyen pondéré des agrégats à Normandin pour les années 2013-
2014 et 2014-2015.
Valeurs de P
2013-2014 2014-2015
Effet
08-juil
29-juil
27-oct 25-sept 29-juin
Effet PREC
0,003
0,067
0,059 0,002 NS
Effet TYPE
0,074
NS
0,095 - NS
PREC*TYPE
NSa
NS
NS - 0,045
Effet RATE
NS
NS
NS - NS
PREC*RATE
NS
NS
0,021 - NS
TYPE*RATE
NS
NS
NS - NS
PREC*TYPE*RATE
NS
NS
NS - NS aNS désigne des effets simples ou des interactions ayant une valeur P>0,100
83
Tableau A4. Effets simples ou en interaction des traitements sur le diamètre moyen
pondéré des agrégats à Normandin pour les années 2013-2014 et 2014-2015.
Année
Stade
Effet ou
interaction Précédent
Type de
fertilisation
Niveau
d'azote DMPa
kg/ha mm
2013-2014
08/07/2014 PREC Avec trèfle
2,00 b
Sans trèfle
2,36 a
27/10/2014 PRECxNIV Avec trèfle
0 2,21 a
100 2,13 a
150 1,95 a
Sans trèfle
0 2,24 a
100 2,28 a
150 2,44 a
2014-2015
25/09/2014 PREC Avec trèfle
2,69 a
Sans trèfle
2,03 b
29/06/2015 PRECxTYPE Avec trèfle Minéral
1,88 a
Organique
1,73 a
Sans trèfle Minéral
1,86 a
Organique
1,87 a a DMP : Diamètre moyen pondéré
84
Tableau A5. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur le carbone de la biomasse microbienne du sol à Saint-Augustin-de-Desmaures
pour les années 2013-2014 et 2014-2015.
Valeurs de P
2013-2014 2014-2015
Effet
02/06/2014
02/07/2014
27/08/2014 13/10/2014 15/06/2015
Effet PREC
0,045
NS
NS NS NS
Effet TYPE
<0,001
<0,001
0,030 - NS
PREC*TYPE
NSa
0,063
NS - NS
Effet RATE
0,001
NS
0,081 - NS
PREC*RATE
NS
NS
NS - NS
TYPE*RATE
0,001
0,016
NS - NS
PREC*TYPE*RATE
NS
0,086
NS - NS aNS désigne des effets simples ou des interactions ayant une valeur P>0,100.
85
Tableau A6. Effets du précédent cultural (PREC), du type de fertilisation azotée (TYPE),
du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des facteurs sur le carbone de la
biomasse microbienne du sol à Saint-Augustin-de-Desmaures pour les années 2013-2014 et
2014-2015.
Année
Stade
Effet ou
interaction Précédent
Type de
fertilisation
Niveau
d'azote CMBa
kg/ha mg/kg
2013-2014
02/06/2014 PRÉC Avec trèfle
293 a
Sans trèfle
263 b
TYPExNIV
Minéral 0 242 a
100 250 a
150 242 a
Organique 0 242 a
100 309 a
150 347 a
02/07/2014 TYPExNIV
Minéral 0 166 a
100 137 a
150 143 a
Organique 0 166 a
100 201 a
150 197 a
27/08/2014 TYPE
Minéral
184 b
Organique
210 a aCBM : Carbone de la biomasse microbienne
86
Tableau A7. Valeurs de P pour les effets du précédent cultural (PREC), du type de
fertilisation azotée (TYPE), du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des
facteurs sur la biomasse microbienne du sol à Normandin pour les années 2013-2014 et
2014-2015.
2013-2014 2014-2015
Effet
08/07/2014
29/07/2014
27/10/2014 25/09/2014 29/06/2015
Effet PREC
NSa
0,066
0,002 0,006 NS
Effet TYPE
0,004
0,007
NS - 0,002
PREC*TYPE
NS
NS
0,032 - NS
Effet RATE
0,003
NS
0,031 - NS
PREC*RATE
0,033
NS
NS - NS
TYPE*RATE
0,062
0,036
NS - 0,077
PREC*TYPE*RATE
NS
NS
NS - 0,066 aNS désigne des effets simples ou des interactions ayant une valeur P>0,100
87
Tableau A8. Effets du précédent cultural (PREC), du type de fertilisation azotée (TYPE),
du niveau de fertilisation (RATE) et de l’interaction des facteurs sur la biomasse
microbienne du sol à Normandin pour les années 2013-2014 et 2014-2015.
aCBM : Carbone de la biomasse microbienne
Année
Stade
Effet ou
interaction Précédent
Type de
fertilisation
Niveau
d'azote CBMa
kg/ha mg/kg
2013-2014
08/07/2014 PRECxNIV Avec trèfle
0 165 a
100 190 a
150 278 a
Sans trèfle
0 211 a
100 235 a
150 236 a
TYPE
Minéral
196 b
Organique
242 a
29/07/2014 TYPExNIV
Minéral 0 237 a
100 205 a
150 196 a
Organique 0 237 a
100 240 a
150 304 a
27/10/2014 RATE
0 352 a
100 345 a
150 349 a
PRECxTYPE Avec trèfle Minéral
292 a
Organique
321 a
Sans trèfle Minéral
391 a
Organique
393 a
2014-2015 25/09/2014 PREC Avec trèfle
325 a
Sans trèfle
232 b
29/06/2015 TYPE
Minéral
253 b
Organique
306 a
Top Related