Antagonistic effect of copper and zinc in fertilization of spring wheat under low soil phosphorus conditions

Sound micronutrient management requires an understanding of nutrient interactions and transformation processes in soil–plant systems which can regulate bioavailability and plant uptake. A series of studies were conducted under controlled environment and field conditions to evaluate wheat response to Cu and Zn fertilization on P-deficient soils from western Canada. The grain and straw yields of wheat were reduced in two (Waskada and Tisdale) of three soils used in the controlled environment study, while yield was not affected at the Echo field site in 2016 when both Cu and Zn sulfate fertilizer were applied at 5 kg·ha^–1 rates. Zinc concentration in soil and plant tissues was increased to apparent toxic levels with fertilizer addition in Waskada soils. An imbalance in tissue P:Zn concentration related to micronutrient fertilization was observed in Waskada and Tisdale soils. The availability of Cu and Zn in post-harvest soils was increased with increasing rate of these fertilizers' addition. Chemical and spectroscopic speciation using sequential extraction and X-ray absorption near edge structure, respectively, revealed that Cu and Zn were mostly speciated as carbonate phases, and complexation of these elements with carbonate and phyllosilicate minerals is likely the process controlling bioavailability in the soils.

Pour bien gérer les oligoéléments, il faut comprendre les interactions des nutriments et les processus de transformation du système plante-sol qui en régulent la biodisponibilité ainsi que l’absorption par la plante. Les auteurs ont réalisé une série d’études en milieu contrôlé et sur le terrain pour évaluer la réaction du blé à des amendements de Cu et de Zn sur des sols carencés en P de l’Ouest canadien. Le rendement grainier et la quantité de paille du blé ont diminué sur deux des trois sols utilisés pour l’expérience dans des conditions contrôlées (Waskada et Tisdale), mais le rendement n’a pas été affecté sur le troisième (Echo), en 2016, après application de 5 kg de sulfate de Cu et de Zn par hectare, sur le terrain. Ajouter de l’engrais aux sols de Waskada a accru la concentration de zinc dans le sol et les tissus végétaux jusqu’à un taux apparemment toxique. Les auteurs ont relevé un déséquilibre de la concentration P:Zn dans les tissus végétaux après fertilisation des sols de Waskada et de Tisdale avec les deux oligoéléments. La quantité de Cu et de Zn disponible dans le sol après la récolte augmente avec le taux d’application des engrais. La spéciation chimique et la spéciation spectroscopique établies respectivement par extraction séquentielle et spectroscopie absorption des rayons X près de la structure du bord indiquent que le Cu et le Zn se retrouvent le plus souvent dans une phase carbonée et que le processus qui en régule la biodisponibilité dans le sol correspond sans doute à la formation de complexes par ces éléments et les carbonates ou les phyllosilicates. [Traduit par la Rédaction]