Carbone du sol et cycles biogochimiques Recommandations et

Carbone du sol et cycles biogéochimiques: Recommandations et applications pratiques Jean-Auguste Neyroud [anc. Agroscope - ACW Changins]

Cycle du carbone CO 2 Végétaux Activité biologique! Amendements Débris Microorganismes Humus Minéralisation Humification

D'où vient le carbone organique du sol? Le carbone est le principal constituant des composés organiques (matière organique) du sol[% Corg x 1. 725 = % MO] La matière organique se compose de: - résidus végétaux et animaux - corps microbiens - humus proprement dit Il est pratiquement impossible de séparer les divers composants de la MO

Combien de matière organique dans le sol? 1 hectare: 25 cm profondeur: densité apparente: 1. 3: 3% de matière organique: EXEMPLE 2500 m 3 3250 to. terre 100 to. matière organ. Combien d'organismes vivants sous 1 ha de prairie à 3% mat. org. ? - bactéries: 600 millions/g 10 000 kg - champignons: 400'000/g 10 000 kg - unicellulaires: 400 kg - insectes divers: 600 kg - vers de terre: 4 000 kg TOTAL poids sec: 5 tonnes Poids frais: 25 tonnes

Chaque organisme vivant a une FONCTION SPECIFIQUE Quelques exemples: Rhizobium: N 2 (air) produit du Norg Azotobacter: N 2 (air) produit du Norg Nitrosomonas: NH 4+ transforme en NO 2 - Nitrobacter: NO 2 - transforme en NO 3 - Mycorrhize: P rend P assimilable

MINERALISATION - HUMIFICATION M. O. BRUTE PRODUITS SUBSTRAT TRANSITOIRES Minéraux Hydrates de carbone Lignine PRODUITS PLUS STABLES CO 2, H 2 O, NH 3, P, S, Fe, . . . + énergie Protides Graisses, résines, . . Substances humiques

L'EQUATION DU BILAN HUMIQUE EN MILIEU AGRAIRE Bilan annuel = gains - pertes Cn+1 – Cn = k 1 m - k 2 Cn C : carbone organique du sol aux années n et n+1 k 1 : coefficient iso-humique de transformation du carbone des apports en carbone du sol m : masse de carbone de l’apport annuel k 2 : coefficient de minéralisation annuelle du carbone du sol en CO 2

Coefficient iso-humique k 1 Humification PRODUIT kg/ha humus formé par rac. +chaume kg/ha humus formé part. aérien. Total (kg/ha) Coeff. k 1 isohumique Céréales 350 550 900 0. 1

Coefficient iso-humique k 1 PRODUIT kg/ha humus formé par part. Total rac+chaume aérien. (hg/ha) Coeff. k 1 isohumique Céréale 350 550 900 0. 1 Colza (pl. ent. ) 550 1'100 0. 2 Bett. (collets) 200 500 700 0. 1 Engr. vert - 400 < 0. 1 Pr. Temp. 800 1'600 < 0. 1 - - 800 0. 8 0. 4 – 0. 7 Fumier (10 to) -bien décomp. -Pailleux

Bilan humique coefficient de minéralisation nette k 2 Teneur minimale souhaitable du sol en humus (%): Y = 0. 53 + 0. 065 * (%A) Rôle du taux d’argile sur le coeff. k 2 de minéralisation: k 2 = 1. 6 – (0. 012 * (%A) Rôle de l'intensité du travail du sol: = k 2 corr. + 0. 005 (% sarcl. sens. ) Rôle de la part de PT dans l'assolement: = k 2 corr. - 0. 005 (%PT) Correction pour p. H >= 7. 0: = k 2 corr. - 0. 2 (X - 7. 0) Correction pour PT en place: corr. k 2 = - 0. 2

Exemple pratique de calcul du Bilan Humique dans une ferme sans bétail ASSOLEMENT: blé – orge – colza – blé – mais (5 ans, 23% arg. ) Pertes: 940 kg humus/ha*an 4700 - Teneur souhaitable en humus: 0. 53 +0. 065 x 23 = 2. 025% - Quantité minimale souhaitable en humus: 3500 x 0. 0205 = 70’ 870 kg / ha - Coeff. k 2 avec 23% argile: 1. 6 – 0. 012 x 23 = 1. 324 - Humus minéralisé par année: 70’ 870 kg x 0. 01324 = 940 kg

Exemple pratique de calcul du Bilan humique dans une ferme sans bétail ASSOLEMENT: blé – orge – colza – blé - mais Pertes: 940 kg humus/ha*an 4700 Gains: - Blé (rac. + chaumes) 350 - Orge (rac. + chaumes) 350 - Colza (pl. entière enfouie) 1100 - Blé (rac. + chaumes) 350 - Maïs (pl. entière enfouie) 900 ……… 3050 - 1650 Déficit à compenser: 1650 kg Solution: Enfouir 2 pailles de céréales: Mettre en place un EV: 1100 400 1500 BILAN EQUILIBRE (solde négatif négligeable)

Exemples pratiques de bilan humique (annuel, sur l’assolement! ) Surf. % s. (ha) sens % PT K 2 net Bilan (kg/ha) Appréciation Remarques 35 0 0 1. 15 - 345 tr. nég. FSB (pailles? ) 31 39 0 1. 45 - 227 négatif malgré pailles et EV 24 9 24 1. 18 - 161 équil. 20 0 20 1. 13 + 85 équil. - 16 16 31 1. 26 + 275 positif - 30 28 22 1. 15 + 278 positif p. H élevé, minéralis. ! 33 21 13 1. 45 + 333 tr. pos. beaucoup de fumier Engr. vert enfoui Bilan équilibré entre – 200 et + 200 kg/ha (incertitudes nombreuses!)

Bilans Humiques sur 6 procédés de fumure organique après 18 ans (Agroscope-RAC)

Teneur en Corg et activité biologique (Essai "ewiger Roggenbau", D) Teneur en C (%) 1878 1926 % annuel de Mg CO 2 par minéralisation kg de terre (21 jours) 1958 (moy. 1929 -53) Fumier annuel (12 t) 1. 24 1. 69 4. 4 943 NPK (40 -56 -90) 1. 24 1. 26 3. 0 733 Pas d'engrais 1. 24 1. 15 1. 14 1. 0 534 Fumure Le taux de minéralisation s'établit de manière naturelle, ce qui freine l'accumulation du Corg dans le sol ! La méthode du bilan humique ne donne satisfaction qu’en conditions standardisées, il n’enregistre pas les « détails »

Que se passe-t-il lors du labour d'une prairie? % MO +/- 30 ans b prairie c Grandes cultures a: aucune restitution b: restitution périodique + travail réduit c: effet des amendements organiques et de la réduction d’intensité du travail du sol a

Effet de la fumure sur le taux d'humus, essai de Changins (PT avant 1963) Impossible de conserver le taux d'humus de la prairie

Effet de la rompue sur le taux d'humus dans un essai de Changins Impossible de conserver le taux d'humus de la prairie

C O N C L U S I O N S - Le bilan humique fonctionne bien dans une exploitation " traditionnelle " - Le bilan humique contient beaucoup d'approximations, mais c'est un outile à l'application pratique - Le bilan humique n'est plus assez précis lors de: * fumure azotée réduite * apports importants de substrats organiques * rendements différents des moyennes - Pour améliorer le bilan humique, il faut mieux évaluer la diversité des substrats et des modes de travail du sol

Le bilan humique montre les limites de l'option "puits de CO 2" Cas 1: Taux d'humus inférieur ou égal à la normale: La fonction "puits de CO 2" peut être activée et permet de stocker du carbone dans le sol Cas 2: Taux d'humus supérieur à la normale: La fonction "puits de CO 2" est peu efficace, car un apport supplémentaire de substrat active la minéralisation et ralentit l'accumulation du carbone

Le bilan humique montre les limites de l'option "puits de CO 2" Options envisageables pour mettre en œuvre le puits: - apprendre à gérer les masses de fertilisants N, P, . . contenues dans les substrats - allonger le temps de résidence du carbone dans le sol - protéger le carbone de la minéralisation - non-travail du sol ? - apprendre à se prémunir contre l'aspect réversible du concept "puits" - maintenir élevé le niveau de formation professionnelle - poursuivre la recherche sur l'(élévation du p. H, la spé ciation et la complexation du Corg, …)