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

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

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

3 D'où vient le carbone organique du sol? Le carbone est le principal constituant des composés organiques (matière organique) du sol[% C org x 1.725 = % MO] La matière organique se compose de: - résidus végétaux et animaux - corps microbiens - humus proprement dit Il est pratiquement impossible de sé- parer les divers composants de la MO

4 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 poids sec: 5 tonnes Poids frais: TOTAL 25 tonnes

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

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

7 L'EQUATION DU BILAN HUMIQUE EN MILIEU AGRAIRE C n+1 – C n = k 1 m - k 2 C n Bilan annuel = gains - pertes 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 lapport annuel k 2 : coefficient de minéralisation annuelle du carbone du sol en CO 2

8 Coefficient iso-humique k 1 Céréales 350550900 0.1 PRODUIT kg/ha humus formé par rac.+chaume kg/ha humus formé par part. aérien. Total (kg/ha) Coeff. k 1 iso- humique Humification

9 Coefficient iso-humique k 1 PRODUITkg/ha humus formé par rac+chaume kg/ha humus formé par part. aérien. Total (hg/ha) Coeff. k 1 iso- humique Céréale3505509000.1 Colza (pl. ent.)550 1'1000.2 Bett. (collets)2005007000.1 Engr. vert-400 < 0.1 Pr. Temp.800 1'600< 0.1 Fumier (10 to) -bien décomp. -Pailleux ---- ---- 8000.8 0.4 – 0.7

10 Bilan humique coefficient de minéralisation nette k 2 Teneur minimale souhaitable du sol en humus (%): Y = 0.53 + 0.065 * (%A) Rôle du taux dargile 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 pH >= 7.0: = k 2 corr. - 0.2 (X - 7.0) Correction pour PT en place: corr. k 2 = - 0.2

11 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 = 70870 kg / ha - Coeff. k 2 avec 23% argile: 1.6 – 0.012 x 23 = 1.324 - Humus minéralisé par année: 70870 kg x 0.01324 = 940 kg

12 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:1100 Mettre en place un EV: 400 1500 BILAN EQUILIBRE (solde négatif négligeable)

13 Exemples pratiques de bilan humique (annuel, sur lassolement! ) Surf. (ha) % s. sens % PTK 2 netBilan (kg/ha) Appré- ciation Remarques 35001.15- 345tr. nég.FSB (pailles?) 313901.45- 227négatifmalgré pailles et EV 249 1.18- 161équil.Engr. vert enfoui 200 1.13+ 85équil.- 16 311.26+ 275positif- 3028221.15+ 278positifpH élevé, minéralis.! 3321131.45+ 333tr. pos.beaucoup de fumier Bilan équilibré entre – 200 et + 200 kg/ha (incertitudes nombreuses!)

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

15 Teneur en C org et activité biologique (Essai "ewiger Roggenbau", D) Fumure Teneur en C (%)% annuel de minéralisation (moy. 1929-53) Mg CO 2 par kg de terre (21 jours) 187819261958 Fumier annuel (12t)1.241.641.694.4943 NPK (40-56-90)1.24 1.263.0733 Pas d'engrais1.241.151.141.0534 La méthode du bilan humique ne donne satisfaction quen conditions standardisées, il nenregistre pas les « détails » Le taux de minéralisation s'établit de manière naturelle, ce qui freine l'accumulation du Corg dans le sol !

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

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

18 Effet de la rompue sur le taux d'humus dans un essai de Changins Impossible de conser- ver le taux d'humus de la prairie

19 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 outil utile 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

20 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 miné- ralisation et ralentit l'accumulation du carbone

21 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 pH, la spé- ciation et la complexation du C org,…)


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