Gestion du carbone et de la fertilité des sols pour améliorer la productivité de nos grandes...

Dr Bernard Bodson, Professeur, Phytotechnie Crop Sciences,ULg - Gembloux Agro-Bio Tech / AGR0BIOCHEM,et Directeur de la Ferme expérimentale

Mardi 22 novembre

Gestion du carbone et de la fertilité des sols pour améliorer la productivité de nos grandes cultures.

LIEGE CREATIVE, en partenariat avec :

Gestionducarboneetdelafertilitédessolspouraméliorerla

productivitédenosgrandescultures

Prof.Dr.Ir.BernardBodson22-11-2016LiègeCréative

Fertilitéd’unécosystème• Capacitéàproduiredurablementdelabiomassevégétaledestinéeà:– Respirationdel’écosystème(flore,faune,microorganismes)– Usageparconsommateursprimaires– Accumulationjusqu’àuncertainéquilibre

• Facteursnaturelsconditionnantlafertilité– Températureetpluviosité– Propriétésphysico-chimiquesdusol(texture,pH,teneurenselsminéraux,teneurenH2OetO2,teneurenmatièreorganique).

– Propriétésbiologiques(microflore,micro,mésoetmacrofaune).

– Profondeurdusol

Conséquencesdelamiseencultured’unsolsursafertilité

Minéralisation de la matière organique.

Modification de la structure du sol

(nitrates,C)

Lesol:élément-clédelafertilitédel’écosystème

Versunemeilleurecompréhensiondufonctionnementdusolpouraméliorerlespratiquesculturales(travaildusol,restitutiondelamatièreorganiqueetdesélémentsnutritifs)

Physiquedusol- Lastabilitéstructuraleetlacompactiondessols- Lesfluxd’eauetlesrisquesd’érosion

Chimiedusol- BilandesfluxdeCetdeN(exportationsparlescultures,pertesparlessivageetémissionsdegazàeffetdeserre)- Lagestiondelamatièreorganique(résidusdeculture,couvertsvégétaux,résidusdel’élevage,apportsd’originenonagricole,…)- Lafertilisationminérale

Biologiedusol- Microfauneetmicroflore- Avancéesenmétagénomique (diversitémicrobienneetaspectsfonctionnels)

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Leprofilcultural

Lacouchedesolsuperficielledanslaquellel’hommevainstallerparsemisouplantationunecultureetdanslaquellelesystèmeracinairevasedévelopperprincipalement.Lacouchedesolquiesthabituellementtravaillée.

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La composante minérale du sol

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Organismes vivants du sol= Racines +

Rôlesfonctionnelsdelamatièreorganiquedusol

« Nossolsagricolessontmortsàcausedesengrais,despesticides,dutravaildusol, »« Mortdessols:lescandaledel’agricultureconventionnelle »

30ansd’essaissurlafumureazotéesurfromentàLonzée(FermeVanEyck)

0N:lafertilitédessolsetlaminéralisationdel’azoten’ontcertainementpasdiminué:lerendementsansapportd’engraisàaugmenterde11%

Fumureconseillée185N:l’efficiencedelafumure(kgblésupplémentaire/kgNapporté)augmentede17à21kg/hasoit23%

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- Lenombredeversdeterredanscechampesttrèsbon

- Lorsqu’onlaisselesrésidusdeculture,ilyenaplus

- Pasdedifférenceentretravaildusolconventionnel(labour)etsuperficiel

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Labiodiversitédesversdeterreestlapluslargedanslesolcultivédemanièreconventionnelle

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Evolutionnaturelleduprofilcultural

• Différentsprocessus:- variationsd’humidité(fissuration,battance,priseenmasse)etdetempérature- activitébiologiqueanimale(galeries,transformationdesrésidusvégétaux)- activitébiologiquevégétale

microbienne(transformationdesrésidus)racinaire(prélèvementd’eau,d’éléments

nutritifs,fissuration)

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Evolutionnaturelleduprofilcultural

• Effetspositifs(restructuration)ounégatifs(déstructuration)

• Enfonctiondelatexture,dudrainage,delamatièreorganiqueetduclimat

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Actiondel’hommesurleprofilcultural

Lesculturesmisesenplacemodifientlesconditionsd’humidité

L’entretiendelafertilitédusol(matièreorganique,ph)

Lestassementslorsdesdifférentspassagesdanslaculture

Lesdifférentstravauxdusoleffectués

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Letravaildusolparl’hommeviseàuneévolutionplusrapideduprofilculturalpour:

- Corrigerdesévolutionsnégatives- Améliorerlastructure- Modifierl’humiditédusol(écoulement,infiltration,évaporation,

remontéecapillaire)- Améliorerlespropriétéschimiquesdessols(incorporationetmélanged’élémentsminérauxoudematièresorganiques)

Maisaussipour:

- Favoriserledéveloppementdesplantes- Assainirlescultures(mauvaisesherbes,maladies,ravageurs)- Activerlaviemicrobienne(aération,température,humidité,matièresorganiques)

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Letravaildusol doitêtreadaptéauxcontraintes:

• Depréservationet/ourestaurationdelastructuredusol• Delagestiondesrésidusdelacultureprincipaleouintercalaire• Desbesoinsspécifiquesdelaculture• Delapréventionouducontrôledesbio-agresseursdontlesmauvaisesherbes

Iln’yapasde« recettespasse–partout »,letravaildusolresteunartmaitriséparlesagriculteurs!

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Lelitdesemenceidéal

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Letravaildusoln’estpasindispensable:leprofilculturalpeutêtredansunétat« idéal »seuleunepartieduprofilnécessiteuntravail

Letravaildusolpeutavoirdeseffetsnéfastes:s’ilestmalraisonné,effectuédansdesconditionsnonfavorablesouréaliséavecdesoutils,desréglagesd’outils

inappropriés

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Accroîtreletauxdecarbonedanslesolenaugmentantlesrestitutionsdematièresorganiques?

L’humus:lamatièreorganiquestable(C/N=10)

30tfumier K12.5thumus

Couchearable(30cm)

Densité 1.4

4200tterre/ha

1.2%C

50.4tC/ha

86.68tMO

K2

(minéralisation)1à2%

0.860tà1.72t

Carbone(C)etAzote(N),2cyclesintimementliés

CycleduCarbone

Photosynthèse CO2 RespirationCO2

Minéralisation

Organisation

Cycledel’Azote

FixateursEngraisN2 VolatilisationLibresFixationDénitrification

symbiotique

Atmosphère

Végétation

SolMatièreorganique+

microflore

Atmosphère

Végétation

SolMatièreorganique+

microfloreNH4+- NO3

C/N≈10

*Lamatièreorganique(MO)•Biomasse Lessivage•MOlabile•MOstable 44

Stockageetdéstockage(minéralisation)delamatièreorganique

Exempledel’expérimentationdelongueduréeauCRA-WGemblouxpourletraitementapportdefumier

De1959à2012,lesapportsdefumierconduiraientàuneproductiond’humus(àraisonde90kg/Tdefumier)de47250kg/hasoit28800kgC/ha.

Al’analysedusol,onobserveunstockagede9000kgC/ha.

SuivantlaformuledeSchvartz,letauxdeminéralisationannuelestde0,18%duCpourletraitementfumieretde0,12%duCpourletraitementsansapport.

Meilleurevalorisationdesmatièresorganiques

• Engraisdeferme:- réglementationsetobligationslégales- conseilsdeNitrawal auprèsdesproducteurs

• Couvertsvégétauxeninterculturestrèslargementpratiqués:Cipan ,CouvertsavecServiced’intérêtécologique(min.2espèces)

• Recyclagedematièresorganiques:- digestats debiométhanisation dedéchetsdesindustriesagroalimentairesoudedéchetsverts- bouesrésiduairesdesstations d’épuration

Accroissementdustockdecarbonedanslessolsgrâceàlasuppressiondulabour?

Résultatsd’unessaidetrèslongueduréeàBoigneville enFrance

Conclusions:Dansdessolscultivésdepuislongtempsenrégionstempérées,onassisteàdesalternancesdestockageetdedéstockageenfonctiondesconditionsplusoumoinssèchesdessols.

Dansnossols,laconcentrationdematièresorganiquesdanslacouchesuperficielleduprofilsembleaccroîtrelesémissionsdeGES

Nepasincorporerlesrésidusdeculturedanslesolpeutêtrenégatif:enconditionshumidesetfroides,lesversdeterresn’enfouissentpaslamatièreorganiqueetcelle-cisedécomposeàl’airlibre!!!

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Idempourlescouvertsquisontdétruitsparl’hiver

Lafertilisation permetdemaintenirlafertilitéchimiquedessols

1. LoidesavancesLesexportationsd’élémentsminérauxparlesrécoltesdoiventêtrecompenséespardesrestitutionspouréviterl’épuisementdusol

Lesloisgénéralesdelafertilisationdescultures

2. Loidesaccroissementsmoinsqueproportionnels(LoideMitserlich)

Quandonapporteausoldesdosescroissantesd’unélémentfertilisant,lesaugmentationsderendementsontprogressivementdécroissantes

3. Laloiduminimum(Liebig)L’importancedurendementd’unerécolteestdéterminéeparl’élémentquisetrouveenplusfaiblequantitéparrapportauxbesoinsdelaculture

Teneursdesprincipauxélémentsminérauxdel’horizonarabledusol

Eléments Teneur(%) Quantité(T/ha)

Eléments Teneur(%)

Quantité(T/ha)

Si 40- 70 1.800 S 0,01– 0,5 0,3– 4,5

Al 2 - 12 205 Cl 0,01– 0,02 0,3-0,6

Fe 0,7- 5 85 Mn 0,01– 0,1 0,3– 0,15

Na 0,07- 8 2- 25 C 0,05-10 1,5- 300

K 0,7- 2 20- 80 Bo 0,0004- 0,01 0.012-0.3

Ca 0,5- 35 15- 1000 Zn 0.001-0,05 0,03-1,5

Mg 0,5– 1,5 15- 60 Cu 0,0001-0,01 0,003-0,3

P 0,02– 0,5 0,6- 15 Mo 0,0001-0,001 0,003-0,03

C 42% N 2% K 2.5%

engrais

O 44% P 0.4% Ca 1.3%

H 6% S 0.4% Mg 0.4%

Oligoéléments Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo(ppm) 250, 70, 20, 100, 30, 1

Autreséléments Cl,Na,Si,Co,Se,Vd

Compositionmoyenned’unvégétal(surMS)

C ConstitutifshydratesdeC,lipides,protéines(MO)CO2⇛photosynthèse

H ConstitutifMO– photosynthèse…

O ConstitutifMO– photosynthèse - respiration

N ConstitutifAA– protéines

P Constitutifnoyaucellule – divisioncellule– p.enzymatique

K Pressionosmotique– transfertsucres– synthèseprotéique

S Protéine,AA,huiles

Ca P.enzymatique, paroicellulaire,div.celluleetp.osmotique

Mg Constituantchlorophylle– p.enzymatique– p.osmotique

Oligoéléments Multiplesfonctionsenzymatiques(photosynthèse,assimilationN etformationprotéines)

Lerôledechacundeséléments

NutritiondelacultureLessourcesd’élémentsnutritifs:- lesréservesprésentesdanslesol:roche-mère,ionsfixéssurlesargilesoul’humus- lesrésidusdeculturesnonexportés:racines,chaumes,feuilles,…- laminéralisationdesmatièresorganiques- pourl’azote:fixationparbactéries,algues,mycorhizes,activités

symbiotiquesdesplanteslégumineuses(limitées)

Lafertilisationestnécessairepourcomplémentercessourcesnaturellespourpermettreàlacultured’exploiteraumieuxlesautresressourcesdumilieu(eau,lumière,température,CO2),Ellepeutêtreapportéesousformedematièresorganiquessupplémentairesousousformed’engraisminéraux

Besoinstotauxetrythmed’absorptionEx:absorptiond’azoteparuneculturedefromentd’hiver

Ordre degrandeur

Origine del’azote prélevé

Reliquat Reliquat Minéralisation MinéralisationMinéralisation Fumure Fumure Fumure

Total = 315 kgN/ha20 1520 2030 30 40 60 80

Semis

Finhiver

Dernièrefeuille Maturité

physiologiqueTallage Épi

1 cm

30ansd’essaissurlafumureazotéesurfromentàLonzée(FermeVanEyck)

0N:lafertilitédessolsetlaminéralisationdel’azoten’ontcertainementpasdiminué

Fumureconseillée185N:l’efficiencedelafumure(kgblésupplémentaire/kgNapporté)augmentede17à21kg/hasoit23%

Source:FAO

Applicationsmoyennesd’azotetotaletdephosphoreminéralsurlaSAUwallonne

Onproduitmieuxavecmoinsd’intrants!

Evolutiondelateneurennitratedansleseauxdecaptagedubassinversant

d’Arquennes

• Nourrirdurablement9milliardsd’hommesen2050nécessited’accroîtrelaproductivitédesterresdédiéesàl’agriculture.

• Lemaintienetdansbeaucoupdecasl’améliorationdelafertilitédessolsestindispensable.

• L’effortderecherchesmultidisciplinairessurlesnombreuxparamètresdecettefertilitédessolsetdesécosystèmesdoitêtreunedespriorités,toutautantquel’évolutionclimatiqueàlaquelleelleestétroitementliée.

• L’approchenepeuts’encombrernidetabous(pasd’engrais,agriculturebiologique)nid’idéologiesimpliste(non–labour,agriculturedeconservation),carlesétudesdéjàréaliséesdémontrentquelessolutionsserontmultiples,liéesauxterroirsetparfoismêmestotalementdifférentesd’unécosystèmeàl’autre,

Mercidevotreattention.