Apprendre à reconnaître les buttes dans les champs cultivés – Partie 2 : Comprendre et gérer les buttes à pH bas Ben Rosser, spécialiste de la culture du maïs, MAAARO
Il est vrai que les buttes érodées à pH élevé, souvent causées par l’érosion du sol révélant des sous-sols calcaires à pH plus élevé, sont habituellement plus courantes en Ontario, mais ce n’est pas le cas dans toutes les régions.
Comment se forment les buttes à bas pH?
Les buttes à bas pH (figure 1) peuvent se former en terrain vallonné où les sols de surface ont été constitués à partir de dépôts sableux, comme dans les endroits où les eaux de fonte glaciaire ont déposé du sable à l’entrée d’anciens lacs glaciaires (Webber et Hoffman, 1967). Le travail du sol, l’érosion hydrique ou éolienne ont aussi contribué à déplacer la couche de sol arable de ces monticules. Les sols s’acidifient naturellement avec le temps par la pluie, par la décomposition de la matière organique des minéraux et par l’application d’engrais ammoniacaux. Les sols sableux possèdent moins de pouvoir tampon pour résister à ces processus, ce qui abaisse leur pH.
Figure 1. Échantillons de sol prélevés à 4 pi de profondeur dans une parcelle saine de maïs située à l’extérieur de la butte (à gauche) et dans une parcelle médiocre, sur la butte (à droite).
Étude de cas d’une butte à bas pH
Nous avons visité un champ dans le comté de Kent en mai où un producteur éprouvait des difficultés avec des cultures situées dans une butte sablonneuse (figure 2). Il s’interrogeait sur les causes de la mauvaise performance de la culture : ravageurs dans le sol? nématodes? pH? blessures dues aux engrais? La première étape du diagnostic d’un problème de levée consiste à chercher des indices. La plupart des semences semblaient avoir germé, mais bon nombre d’entre elles n’avaient pas levé et les jeunes pousses semblaient décolorées et peu vigoureuses. Bien qu’on y ait trouvé le faux ver fil-de-terre, la plupart des semis qui n’avaient pas bien levé ne montraient pas de signes de dommages attribuables au ver. Les semis non levés ne présentaient pas non plus de symptômes évidents caractéristiques de la brûlure par les engrais comme le noircissement des racines, ou l’absence de racines ou encore la présence de nombreuses petites protubérances sur les racines ou à leurs extrémités.
Figure 2. Parcelle médiocre de maïs dans le haut d’un coteau sablonneux.
Étant donné l’absence de symptômes manifestes permettant d’expliquer la médiocrité de la parcelle, des échantillons de sol ont été prélevés sur la butte ainsi qu’aux endroits hors de celle-ci où la parcelle de maïs était saine. Deux différences majeures sont tout de suite apparues : un pH beaucoup plus bas et une teneur beaucoup plus faible en magnésium dans la parcelle médiocre de la butte comparativement à la parcelle saine autour de cette dernière (tableau 1).
Tableau 1. Valeurs du pH et de la teneur en magnésium obtenues par analyse de sol sur la butte et hors de la butte.
Sur la butte (parcelle médiocre)
Hors de la butte (parcelle saine)
Seuil critique
pH
4,9
6,9
5,6*
Magnésium (ppm)
15
112
20
* Seuil critique pour les sols de texture grossière et moyenne.
Buttes à bas pH et productivité des cultures
La croissance des cultures est affectée par des pH inférieurs aux valeurs optimales, lesquelles varient selon les cultures (tableau 2). Une diminution du pH comme tel ne compromet pas la croissance, mais modifie la disponibilité de certains éléments chimiques et nutritifs dans le profil de sol. Certains éléments comme l’aluminium peuvent devenir plus facilement assimilables par la culture au point d’être toxiques et de nuire à la croissance des racines alors que certains éléments nutritifs (comme le calcium et le magnésium) peuvent prendre des formes moins disponibles pour les plantes au point de devenir insuffisants (figure 2). Dans le cas des légumineuses, un bas pH peut aussi inhiber la formation des nodules. L’érosion de la couche arable peut aussi avoir un effet sur l’humidité du sol et la capacité à retenir ou à procurer les éléments nutritifs.
Tableau 2. Seuil critique du pH du sol pour diverses cultures et différents types de sols (Brown, 2017).
Type de sol
Cultures
pH du sol au-dessous duquel l'apport de chaux est bénéfique
ph cible du sol*
Sols minéraux à texture grossière et moyenne (sables, loams sableux, loams et loams limoneux)
légumineuses vivaces, avoine, orge, blé, triticale, haricots, pois, canola, lin, tomate, framboise, fraise, toutes les autres cultures non énumérées ci -dessous
Sols minéraux à texture fine (argiles et loams argileux)
luzerne, choux, rutabaga
6,1
6,5
autres légumineuses vivaces, avoine, orge, blé, triticale, soya, haricots, pois, canola, lin, tomate, framboise, toutes les autres cultures non énumérées ci-dessus ou ci-dessous
5,6
6,0
maïs, seigle, graminées, foin, pâturage
5,1
5,5
Sols organiques (tourbes/ terres noires)
toutes les grandes cultures, toutes les cultures légumières
5,1
5,5
*Aux endroits où une culture est cultivée en rotation avec d’autres cultures exigeant un pH plus élevé (p. ex du maïs en rotation avec du blé ou de la luzerne), chauler le sol pour atteindre le pH le plus élevé.
Gérer la variabilité due aux buttes dans un champ
Un échantillonnage du sol doit être effectué pour confirmer si le pH est trop bas. À cette fin, il est important de prélever directement des échantillons dans le sol de la butte. Ainsi, un échantillonnage en grille a été réalisé dans le cadre de l’étude cas mentionnée, mais il n’a pas permis de révéler le faible pH du sol de la butte sablonneuse.
Le besoin de chauler dépend du pH du sol et des cultures. Si le pH de l’échantillon de sol est bas, une analyse du pH tampon est incluse avec les résultats afin d’indiquer la capacité du sol à modifier son pH. Le pH tampon et le pH cible qui dépend de la culture et du type de sol (tableau 2) sont utilisés pour établir la dose de chaux requise. On peut consulter les recommandations complètes sur le chaulage au chapitre intitulé Fertilité et éléments nutritifs de la publication 811F, Guide agronomique des grandes cultures, ou au chapitre intitulé pH du sol, chaulage et acidification de la publication 611F, Manuel sur la fertilité du sol.
Lorsque le pH est bas, le magnésium l’est souvent aussi. L’application de chaux dolomitique (carbonates de calcium et de magnésium) est conseillée, car elle procure les deux formes de carbonates qui corrigent le bas pH et la faible teneur en magnésium. S’il est impossible de se procurer de la chaux dolomitique, on peut corriger la carence en magnésium avec un engrais approprié. Il peut être important de corriger le pH pour retirer le plus d’avantages possible de l’apport de magnésium, car comme dans l’étude de cas, les plantes sur la butte montraient des symptômes de carences en magnésium (figure 3) même si un engrais à base de magnésium avait été épandu.
Figure 3. Rougissement des feuilles inférieures d’un plant de maïs indiquant une carence en magnésium dans un sol dont la teneur est faible en magnésium.
Les buttes sablonneuses peuvent être variables à l’intérieur d’un même champ. La connaissance que le producteur a de son champ peut être suffisante pour qu’il soit en mesure de localiser les problèmes, prélever des échantillons et apporter les mesures qui s’imposent. D’autres outils, comme la cartographie du sol nu par imagerie (figure 4), des mesures de propriétés du sol obtenues par des capteurs (comme la conductivité électrique) ou les données historiques de rendement (si la productivité des buttes est constamment médiocre), peuvent aider à localiser ou à délimiter les zones à problèmes. Des applications à doses variables de chaux ou de magnésium peuvent être envisagées quand les zones où le pH est bas sont bien délimitées et que de telles applications leur seraient profitables, sans que ce soit probablement le cas pour le reste du champ.
Figure 4. Sol nu capté par imagerie dans l’étude de cas. Les buttes sablonneuses à problème sont encerclées en rouge.
Le bas pH peut ne pas être le seul problème sur les buttes sablonneuses, mais il est possible que la correction du pH soit au cœur de l’amélioration de la productivité à cet endroit. D’autres faiblesses peuvent aussi être apparentes dans les sols à texture légère (brûlures dues aux engrais, ravageurs s’attaquant aux racines, nématodes).
Sources
Brown, C., éditeur, Guide agronomique des grandes cultures, publication 811F, ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario, 2017.
Webber et Hoffman, Origin, classification and use of Ontario Soils, publication 51, ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario, 1967.
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Ben Rosser, Corn Specialist, OMAFRA
While high pH knolls tend to be more common in Ontario, often caused by soil erosion leaving higher pH calcareous subsoils, this is not the case for all regions.
How do low pH knolls develop?
Low pH knolls (Figure 1) can develop on undulating landscapes where surface soils formed from deposits of sand, such as where glacial meltwater deposited sand at the entrance to historical glacial lakes (Webber and Hoffman, 1967). Tillage, water, or wind erosion may have also removed topsoil from these knolls. Soils naturally acidify over time through rainfall, organic matter breakdown, and mineral weathering, and through applications of ammoniacal fertilizer. Sandy soils have less ability to buffer against these processes, resulting in lower pH.
Figure 1. Soil cores (4 ft depth) of healthy corn stand off knoll (left) and poor corn stand on knoll (right).
A Low pH Case Study
We visited a field in Kent County in May where a producer was struggling with crops establishing on some sandy knolls (Figure 2). There were questions as to why – soil pests? Nematodes? pH? Fertilizer injury? The first step in diagnosing emergence issues is to dig for clues. Most seeds appeared to have germinated, but many failed to emerge and seedlings appeared off colour with poor vigour. While the odd wireworm was found, most seedlings failing to emerge did not show obvious feeding damage. Un-emerged seedlings were also not showing clear, characteristics fertilizer burn symptoms such as blackened roots, missing or “nubbed” seedling roots or root tips.
Figure 2. Poor corn stand on sandy knoll.
With no obvious symptoms to explain stand loss, soil samples were collected from the poor establishment area on the knoll and from areas off the knoll where the corn stand was healthy. Two major differences jumped out – much lower pH and magnesium in the poor stand on the knoll compared to the healthy stand around the knolls (Table 1).
Table 1. pH and magnesium soil test levels on-knoll compared to off-knoll
On Knoll (poor stand)
Off Knoll (healthy stand)
Critical Value
pH
4.9
6.9
5.6*
Magnesium (ppm)
15
112
20
* critical value for coarse and medium textured soils
Low pH knolls and crop productivity
Crop growth suffers if pH is below optimum, which varies by crop (Table 2). A reduction in pH itself does not impair growth, but changes in availability of elements and crop nutrients in the soil can. Some elements such as aluminum can become more plant available to the point of toxicity and impair root growth while plant nutrients (calcium, magnesium) can change to less plant available forms and become deficient (Figure 2). For legumes, low pH can also inhibit nodule formation. Topsoil erosion may also impact moisture and nutrient holding or supplying capacity.
Table 2. Critical soil pH for various crops and soil types (Brown, 2017).
Soil Type
Crops
Soil pH Below Which Lime is Beneficial
Target Soil pH*
Coarse- and medium-textured mineral soils (sand, sandy loams, loams, and silt loams)
perennial legumes, oats, barley, wheat, triticale, beans, peas, canola, flax, tomatoes, raspberries, strawberries, all other crops not listed below
6.1
6.5
corn, soybeans, rye, grass, hay, pasture, tobacco
5.6
6.0
potatoes
5.1
5.5
Fine-textured mineral soils (clays and clay loams)
alfalfa, cole crops, rutabagas
6.1
6.5
other perennial legumes, oats, barley, wheat, triticale, soybeans, beans, peas, canola, flax, tomatoes, raspberries, all other crops not listed above or below
5.6
6.0
corn, rye, grass hay, pasture
5.1
5.5
Organic soils (peats/mucks)
all field crops, all vegetable crops
5.1
5.5
*Where a crop is grown in rotation with other crops requiring a higher pH (e.g., corn in rotation with wheat or alfalfa), lime the soil to the higher pH.
Managing in-field variability due to knolls
Soil sampling should be completed to confirm if low pH is an issue. Directed sampling on the knolls is important. For instance, grid sampling had been completed in the case study field above but did not capture the low pH on the sandy knoll.
Whether lime is required depends on soil pH and crops grown. If the soil sample pH is low, a buffer pH test result is included with sample results to indicate how easily soil pH will change. Buffer pH along with a target pH depending on the crop and soil type (Table 2) is used to provide a lime rate. Full liming recommendations are available in the Soil Fertility and Nutrient Use chapter of Pub 811 Agronomy Guide for Field Crops, or the Soil pH, Liming and Acidification chapter of Pub 611 Soil Fertility Handbook.
When pH is low, magnesium can also often be low. Dolomitic lime (calcium and magnesium carbonates) is preferred for providing both carbonates to correct low pH and magnesium. If sourcing dolomitic lime is not feasible, magnesium can be addressed with magnesium fertilizer. Correcting pH may be important to get the most benefit from magnesium fertilizer applications, as in the case-study field, plants growing on the knoll displayed magnesium deficiency symptoms (Figure 3) despite magnesium fertilizer being applied.
Figure 3. Reddening of lower corn leaves consistent with magnesium deficiency on low magnesium soil.
Sand knolls may be variable across the field. Field experience may be enough to locate, sample, and address issues. Other tools – bare soil imagery (Figure 4), soil sensor measurements (e.g. electrical conductivity) or historical yield data (if knolls consistently perform poorly) may assist in locating or delineating these areas. Variable applications of lime or magnesium fertilizer may be considered where low pH areas are well defined and would clearly benefit from these applications, but the remainder of field would likely not.
Figure 4. Bare soil imagery of case study field with issue sandy knolls circled.
Low pH may not be the only issue on sandy knolls but correcting low pH may be foundational to improving productivity. Other issues could also be apparent as a nature of lighter soil textures (fertilizer burn, root feeding pests, nematodes).
Sources:
Brown, C., editor. 2017. Agronomy Guide for Field Crops Publication 811. Ontario Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs.
Webber and Hoffman. 1967. Origin, Classification and Use of Ontario Soils Publication 51. Ontario Department of Agriculture and Food.
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