Crop residue management in arable cropping systems under temperate climate. Part 1: Soil biological and chemical (phosphorus and nitrogen) properties. A review

Abstract

Introduction. Interacting soil organisms support biological processes that participate in soil functions, organic matter decomposition, and nutrient cycling. Earthworms and microorganisms play a range of beneficial roles in agricultural systems, including increased organic matter mineralization, nutrient cycling, and soil structure stabilization. Literature. The following aspects of crop residue management effects are examined in this paper: (i) earthworm composition and structure; (ii) soil microbial communities; and (iii) phosphorus (P) and nitrogen (N) element availability and distribution in the soil profile. Conventional tillage (ploughing) is often reported to generate decreased soil organism abundance and diversity, primarily earthworms and microorganisms, as well as a uniform distribution of the nutrients P and N within the ploughed soil horizon. Soil residue incorporation of mineral particles can maintain P and N levels, however returning soil also increases aeration and the activation of microbial activity. Hence, comparisons of tillage effects on soil biological functioning and nutrient cycling remain unclear. Conclusions. This review highlights the challenges in establishing definitive evidence regarding the effects of crop residue management on soil organisms and nutrient dynamics. The studies examined reported variability in soil and climate, and the complexity of soil processes contributed to the absence of clear findings. Further research is required under temperate climate conditions.Gestion des résidus de cultures dans les systèmes de grandes cultures sous climat tempéré. Partie 1 : Propriétés biologique et chimique (phosphore et azote) du sol (synthèse bibliographique) Introduction. Les processus biologiques qui favorisent les fonctions du sol, la transformation du carbone, la décomposition de la matière organique et le cycle des éléments nutritifs, sont assurés par les différents organismes du sol. En agriculture, les vers de terre et les micro-organismes fournissent un éventail de rôles bénéfiques, notamment la minéralisation accrue de la matière organique et la stabilisation de la structure du sol. Littérature. Cet article met l’accent sur l’effet de la gestion des résidus de récolte sur (i) la composition et la structure de la communauté lombricienne, (ii) les communautés microbiennes du sol, (iii) la disponibilité et la distribution spatiale des teneurs en phosphore (P) et en azote (N) dans le sol. Généralement, le travail conventionnel du sol (labour) entraine une diminution de l’abondance et de la diversité des organismes du sol, principalement les vers de terre et les micro-organismes, ainsi qu’une distribution homogène des éléments nutritifs (P et N) dans l’horizon labouré. L’incorporation des résidus de récolte dans le sol peut avoir un effet protecteur pour la matière organique et le retournement du sol permet l’aération du sol, l’activation de l’activité biologique et accroît la disponibilité des nutriments. Néanmoins, l’effet du travail du sol sur l’activité biologique du sol et sur les cycles des éléments nutritifs n’a pas été complétement étudié. Conclusions. L’analyse bibliographique met en évidence la difficulté d’établir des relations pouvant exister entre la gestion des résidus de récolte, l’activité biologique du sol et la disponibilité des éléments nutritifs, notamment en raison de la variabilité agro-pédo-climatique régionale. D’autres recherches doivent être menées sur des sols limoneux en climat tempéré.