Integration of perennial forage seed crops for cropping systems resiliency in the Peace River region of western Canada

Abstract

Abstract The Peace River region is one of the northern agricultural frontiers in Canada, undergoing farmland expansion as well as intensification with input-intensive industrial agriculture. The cropping systems evolved with the rotations between annual grain and perennial forage crops as a prudent adaptation to fragile, crust-forming, runoff-prone, poorly developed, platy-structured acidic Luvisolic soils. In recent years, there is a decline in the acreage of perennial forage seed crops leading to simplified low-diversity cropping systems with heavy reliance on external inputs. The production systems have been prone to the rapid evolution of herbicide-resistant weeds, and outbreaks of crop diseases and insect pests in the face of global warming. A number of studies conducted in the Peace River region and other parts of North America have shown multiple benefits of integrating perennial forage crops in the cropping systems. By virtue of high root-to-shoot ratio and perennial growth, forage seed crops can provide multiple ecological services in the fragile Luvisolic soil through increased soil organic matter, carbon sequestration, soil biological diversity, soil structural improvement, nutrient mobilization, crop protection and environmental health, thereby creating conducive effects to the resilient performance of the cropping systems. This review discusses the merits of crop rotations in general and those of perennial forage seed crops in particular in the face of changing climate, with special reference to studies conducted in the Prairies and Peace region of western Canada. Research opportunities are highlighted to elucidate multidimensional ecosystem services from diversified cropping sequences integrating perennial forage seed crops. Au Canada, la région de la rivière de la Paix marque une des limites les plus nordiques de l’agriculture. Les terres arables continuent de s’y étendre et l’agriculture industrielle s’y intensifie grâce à l’usage massif d’intrants. Les systèmes culturaux ont évolué et la prudence a voulu qu’on adopte des assolements annuels de céréales et de plantes fourragères vivaces en raison de la fragilité du sol, constitué de luvisols acides, mal développés, à structure lamellaire, qui forment des croûtes et sont sensibles au ruissellement. Depuis quelques années cependant, on assiste à une diminution de la superficie consacrée à la production de graines de plantes fourragères vivaces et à l’avènement de systèmes culturaux plus simples, moins diversifiés, qui reposent lourdement sur l’apport externe d’intrants. Avec le réchauffement climatique, pareils systèmes favorisent l’apparition rapide d’adventices résistantes aux herbicides, mais aussi de maladies et d’infestations de ravageurs. Plusieurs études réalisées dans la région de la rivière de la Paix et ailleurs en Amérique du Nord ont illustré les nombreux avantages de l’intégration de plantes fourragères vivaces aux systèmes culturaux. En raison de leur rapport racines:pousses élevé et de leur caractère vivace, les cultures grainières de plantes fourragères pourraient améliorer de diverses manières l’écologie fragile des luvisols (hausse de la quantité de matière organique, séquestration du carbone, diversité de la biologie du sol, amélioration de la structure du sol, mobilisation des éléments nutritifs, protection des cultures, vitalité de l’environnement), ce qui rendrait les cultures plus résilientes. Les auteurs examinent les avantages de l’assolement en général et des assolements de culture grainière de plantes fourragères en particulier face au changement climatique, en faisant spécialement référence aux études réalisées dans les Prairies et la région de la rivière de la Paix, dans l’Ouest canadien. Ils signalent les possibilités de recherche qui permettraient d’élucider les services multidimensionnels à l’écosystème attribuables à la diversité des séquences culturales qui intègrent la production des graines de plantes fourragères vivaces. [Traduit par la Rédaction]