Integrating biological indicators in a Soil Monitoring Network (SMN) to improve soil quality diagnosis – a study case in Southern Belgium (Wallonia)

Abstract

Description of the subject. Soil organisms and their activities are essential for soil ecosystem functioning and they can thus be used as pertinent indicators of soil quality. Recent efforts have been undertaken to include biological indicators of soil quality into regional/national monitoring networks. Objectives. The aim of this study was to provide a first dataset of six biological indicators and two eco-physiological quotients for two landscape units in Wallonia. These spatial units are characterized by homogeneous climate conditions, soil type, land-use and management (here, grasslands in the Ardennes, and croplands in the Loam Region). Method. Respiration potential, microbial biomass carbon and nitrogen, net nitrogen mineralization, metabolic potential of soil bacteria and earthworm abundance were measured at a total of 60 sites in two different landscape units (LSU). Variability within each LSU was studied. Data was synthesized through calculation of a comprehensive score and presentation as radar plots. Results. All selected biological indicators were significantly higher under grassland than under cropland soils, highlighting the biological indicators’ power of discrimination between main land use types. Variability within LSU depended on the biological indicator and was generally higher in grassland than in cropland soils. Each site could unambiguously be assigned to its landscape unit based on its calculated comprehensive score. Radar plots allowed an assessment of the distribution of values within a landscape unit at a glance. Conclusions. The pilot-study defined the first baseline values for agricultural soils in Wallonia and laid the foundation for a monitoring network of biological soil quality.L’intégration d’indicateurs biologiques dans un réseau de surveillance des sols afin d’améliorer le diagnostic de la qualité du sol – une étude de cas dans le sud de la Belgique (Wallonie) Description du sujet. Les organismes du sol ainsi que leurs activités sont essentiels pour le fonctionnement de l’écosystème du sol et peuvent être employés comme indicateurs pertinents de la qualité du sol. Des efforts ont récemment été menés pour intégrer les indicateurs biologiques de la qualité du sol dans les réseaux régionaux/nationaux de surveillance. Objectifs. Le but de cette étude était d’acquérir un premier set de données pour six indicateurs biologiques et deux quotients éco-physiologiques pour deux unités paysagères en Wallonie. Ces unités spatiales sont caractérisées par des conditions de climat, de type de sol et d’utilisation de terrain similaires (prairies en Ardenne et cultures en Région Limoneuse). Méthode. La respiration potentielle, la biomasse microbienne (le carbone et l’azote microbien), la minéralisation nette de l’azote, le potentiel métabolique des bactéries du sol et l’abondance de vers de terre ont été mesurés pour un total de 60 sites répartis dans les deux unités paysagères. La variabilité des mesures dans les unités de paysage est calculée. Les données sont synthétisées via le calcul de scores compréhensifs et la présentation sous forme de plots radar. Résultats. Tous les indicateurs biologiques sélectionnés présentent des valeurs significativement supérieures dans les sols de prairie par rapport à ceux de culture, soulignant le pouvoir discriminant des indicateurs biologiques pour les principales utilisations de sol. La variabilité dans les unités paysagères diffère selon l’indicateur biologique considéré et est généralement plus élevée pour les sols de prairie que ceux de culture. Chaque site peut sans équivoque être attribué à son unité de paysage sur base de son score compréhensif. Les plots radar illustrent la distribution des données. Conclusions. L'étude pilote définit les premières gammes de valeurs pour les indicateurs biologiques dans les sols agricoles en Wallonie et présente une base solide pour un réseau de surveillance de la qualité biologique du sol.