Soybean fungal soil-borne diseases: a parameter for measuring the effect of agricultural intensification on soil health

Abstract

The aim of this study was to investigate the influence of agricultural intensification on soil microbial diversity, chemical and physical parameters, and the decrease of the incidence of sudden death syndrome (Fusarium crassistipitatum) and charcoal rot (Macrophomina phaseolina) in soybean. Soils under different management systems were evaluated during 2 crop cycles: soybean monoculture for 24 and 11 years, soybean–maize rotation for 15 and 4 years, 1 year of soybean, and native vegetation. The incidence of both soil-borne diseases was higher under monoculture than under rotation. Increased populations of potential biocontrol agents (Trichoderma spp., Gliocladium spp., fluorescent pseudomonads) were associated with rotation treatments, especially in 2010–2011. The comparison of agricultural vs. native vegetation soil and the average of agricultural cycles showed that microbial biomass carbon and glomalin-related soil protein were higher in the rotation system than in monoculture (50% and 77%, respectively). Furthermore, from the community-level functional diversity (Biolog Eco plates), McIntosh index showed lower functional diversity in monoculture than in rotation and native vegetation plots. Agricultural intensification reduced microbial biomass carbon, glomalin-related soil protein, organic matter, total nitrogen, aggregate stability, and yield, and increased bulk density. Soil quality degradation was associated with the establishment of soil-borne pathogens and increased soybean plant susceptibility to disease.

L’objectif de la présente étude fut d’examiner l’influence de l’intensification de l’agriculture sur la diversité microbienne et les paramètres chimiques et physiques du sol, et la baisse de l’incidence du syndrome de la mort subite (Fusarium crassistipitatum) et de la maladie du charbon (Macrophomina phaseolina) chez la fève de soya. Des sols soumis a` différents systèmes ont été évalués pendant 2 cycles de culture : une monoculture de soya pendant 24 et 11 ans, rotation soya–maïs pendant 15 et 4 ans, 1 an de soya, et la végétation indigène. Les taux d’incidence des 2 maladies terricoles étaient plus élevés en monoculture qu’en rotation. On a associé des populations plus importantes d’agents potentiels de biocontrôle (Trichoderma spp., Gliocladium spp., pseudomonades fluorescentes) avec les traitements en rotation, particulièrement en 2010–2011. La comparaison des sols agricoles avec les sols a` végétation indigène de même que la moyenne des cycles agricoles ont révélé que la biomasse microbienne C et le taux de protéines du sol apparentées a` la glomaline étaient plus élevées en système de rotation qu’en monoculture (50 % et 77 %, respectivement). Par ailleurs, sur le plan de la diversité fonctionnelle communautaire (plaques Biolog Eco), l’indice McIntosh a révélé que la diversité fonctionnelle des lots en monoculture était inférieure a` celle des lots en rotation ou en jachère. L’intensification agricole a entraîné une réduction de la biomasse microbienne C, du taux de protéines apparentées a` la glomaline dans le sol, des matières organiques, du N total, de la stabilité des agrégats, et du rendement, tout en augmentant la masse volumique. La dégradation de la qualité du sol est allée de pair avec l’implantation de pathogènes terricoles et la hausse de la susceptibilité a` la maladie chez les plants de soya.