Sélectionné pour le prix Southwood 2022
Dans cet article de blog, Chongzhe Zhang nous parle de ses recherches et celles de ses collègues impliquant une expérience de terrain basée sur les traits dans laquelle les cultures de couverture ont été mesurées pour évaluer la santé du sol, la productivité des cultures et la durabilité de l’écosystème agricole.
Écologie basée sur les traits
Le grand défi de nourrir une population croissante tout en préservant la biodiversité et la durabilité des écosystèmes est une tâche ardue pour l’humanité. Pour parvenir à une situation gagnant-gagnant pour la productivité des cultures et la santé des sols, nous devons adopter des stratégies écologiques éclairées par les connaissances des systèmes naturels.
L’écologie basée sur les traits, en particulier celle basée sur le spectre économique des plantes, a déjà fait des progrès significatifs pour relever les défis écologiques. Le spectre économique des plantes est l’un des principes écologiques les plus fondamentaux issus de la macroécologie, ce qui indique que les plantes présentent une co-variation entre différents traits d’échange entre l’acquisition et la conservation des ressources.
Ces traits déterminent la façon dont les espèces végétales réagissent à leur environnement et ont un impact sur les fonctions de l’écosystème. Les principes dérivés des écosystèmes naturels peuvent offrir des perspectives mécanistes sur le développement d’une agriculture durable et guider les agriculteurs dans la sélection et l’exploitation des caractéristiques végétales appropriées pour orienter les fonctions agro-écologiques.
L’étude
À cet égard, l’utilisation de diverses cultures de couverture, qui disposent de ressources riches et d’une grande variété de traits fonctionnels, peut contribuer à de multiples avantages, notamment en favorisant la disponibilité des ressources du sol et le rendement des cultures, ainsi que la santé des sols. Pourtant, nous manquons actuellement d’un modèle conceptuel qui intègre les stratégies écologiques et les traits fonctionnels des cultures de couverture pour concilier la productivité des cultures et la santé des sols.
Dans notre étude récente, mes collègues et moi-même avons mené une expérience de terrain basée sur les traits. Nous avons sélectionné 16 cultures de couverture avec des traits de feuilles et de racines variables et les avons classées en deux stratégies écologiques basées sur le spectre d’acquisition-conservation des plantes. Nous avons ensuite mesuré les propriétés physico-chimiques du sol et les activités de la communauté microbienne ainsi que deux fonctions clés essentielles à la durabilité de l’écosystème agricole : l’analyse du réseau trophique des nématodes du sol (un indicateur populaire de la santé du sol) et le rendement du maïs.
Les résultats
En fin de compte, notre étude affirme que les cultures de couverture avec des stratégies écologiques distinctes peuvent avoir des effets variables sur les fonctions de l’écosystème. Les cultures de couverture acquises ont amélioré la productivité des cultures et le cycle des éléments nutritifs, tandis que les cultures conservatrices ont favorisé la santé du sol et la complexité du réseau trophique. Nos résultats indiquent que les agriculteurs et les décideurs peuvent faire des choix basés sur les caractéristiques pour sélectionner les cultures de couverture qui répondent le mieux aux besoins locaux. De plus, les mélanges de cultures de couverture intégrant des traits complémentaires devraient permettre d’obtenir une situation gagnant-gagnant qui équilibre la productivité des cultures et la santé du sol.
Forts de ces résultats intéressants, mes collègues et moi avons mené une nouvelle expérience pour explorer l’influence des mélanges de cultures de couverture sur la multifonctionnalité de l’écosystème en étendant la diversité des traits multidimensionnels au niveau de la communauté végétale.
Sur la base de nos découvertes, nous appelons au développement d’une écologie basée sur les traits pour les cultures de couverture et les organismes du sol dans le monde entier afin de mieux comprendre les attributs fonctionnels des plantes et des organismes du sol et de prédire la biodiversité et les fonctions écosystémiques associées aux agroécosystèmes.
A propos de l’auteur
J’aime la nature, et mon objectif est d’être un écologiste étudiant comment les organismes interagissent avec leur environnement et concevant des stratégies de gestion pour la conservation et la restauration de notre planète. Ma première exposition à l’écologie appliquée a eu lieu en première année à l’Université agricole du Shandong en Chine, où j’ai obtenu mon baccalauréat il y a cinq ans.
J’ai poursuivi mes études de maîtrise et de doctorat avec enthousiasme sous la direction du professeur Manqiang Liu de l’Université agricole de Nanjing. Ma thèse de maîtrise portait sur les relations entre les traits des racines des plantes, le réseau trophique du sol et les fonctions des écosystèmes en réponse aux changements globaux. Ma recherche doctorale a étendu les échelles temporelles et spatiales, ainsi qu’utilisé de multiples dimensions de traits, pour explorer davantage les relations entre les traits des plantes et les réseaux trophiques du sol et leurs contributions à la multifonctionnalité et à la durabilité des écosystèmes.
Actuellement, je suis chercheur invité au laboratoire de Ian J. Wright de l’Université Western Sydney, dans le but de mieux comprendre les relations entre la biodiversité aérienne et souterraine et leurs stratégies écologiques.
Lisez entièrement l’article, « Tirer parti des caractéristiques fonctionnelles des cultures de couverture pour coordonner la productivité des cultures et la santé des sols » dans Journal d’écologie appliquée.
Retrouvez les autres chercheurs en début de carrière et leurs articles qui ont été présélectionnés pour le Prix Southwood 2022 ici!