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

Cycle du carbone CO2 CO2 Activité biologique! Végétaux Amendements Débris Microorganismes Humus Humification Minéralisation

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 sé- parer les divers composants de la MO

Combien de matière organique dans le sol? 1 hectare: EXEMPLE 25 cm profondeur: 2500 m3 densité apparente: 1.3: 3250 to. terre 3% de matière organique: 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: N2 (air) produit du Norg Azotobacter: N2 (air) produit du Norg Nitrosomonas: NH4+ transforme en NO2- Nitrobacter: NO2- transforme en NO3- Mycorrhize: P rend P assimilable

MINERALISATION - HUMIFICATION M.O. BRUTE PRODUITS PRODUITS SUBSTRAT TRANSITOIRES PLUS STABLES Minéraux CO2, H2O, NH3, P, S, Fe,... Hydrates de + énergie carbone Lignine Protides Substances Graisses, résines,.. humiques

L'EQUATION DU BILAN HUMIQUE EN MILIEU AGRAIRE Bilan annuel = gains - pertes Cn+1 – Cn = k1m - k2Cn C : carbone organique du sol aux années n et n+1 k1 : coefficient iso-humique de transformation du carbone des apports en carbone du sol m : masse de carbone de l’apport annuel k2 : coefficient de minéralisation annuelle du carbone du sol en CO2

Coefficient iso-humique k1 Humification PRODUIT kg/ha humus formé par rac.+chaume kg/ha humus formé par part. aérien. Total (kg/ha) Coeff. k1 iso- humique Céréales 350 550 900 0.1

Coefficient iso-humique k1 PRODUIT kg/ha humus formé par rac+chaume kg/ha humus formé par part. aérien. Total (hg/ha) Coeff. k1 iso-humique Céréale 350 550 900 0.1 Colza (pl. ent.) 1'100 0.2 Bett. (collets) 200 500 700 Engr. vert - 400 < 0.1 Pr. Temp. 800 1'600 Fumier (10 to) bien décomp. Pailleux 0.8 0.4 – 0.7

Bilan humique coefficient de minéralisation nette k2 Teneur minimale souhaitable du sol en humus (%): Y = 0.53 + 0.065 * (%A) Rôle du taux d’argile sur le coeff. k2 de minéralisation: k2 = 1.6 – (0.012 * (%A) Rôle de l'intensité du travail du sol: = k2 corr. + 0.005 (% sarcl. sens.) Rôle de la part de PT dans l'assolement: = k2 corr. - 0.005 (%PT) Correction pour pH >= 7.0: = k2 corr. - 0.2 (X - 7.0) Correction pour PT en place: corr. k2 = - 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. k2 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) - Colza (pl. entière enfouie) 1100 - Maïs (pl. entière enfouie) 900 ……… 3050 - 1650 Déficit à compenser: 1650 kg Solution: Enfouir 2 pailles de céréales: Mettre en place un EV: 400 1500 BILAN EQUILIBRE (solde négatif négligeable)

Exemples pratiques de bilan humique (annuel, sur l’assolement! ) Surf. (ha) % s. sens % PT K2 net Bilan (kg/ha) Appré-ciation Remarques 35 1.15 - 345 tr. nég. FSB (pailles?) 31 39 1.45 - 227 négatif malgré pailles et EV 24 9 1.18 - 161 équil. Engr. vert enfoui 20 1.13 + 85 - 16 1.26 + 275 positif 30 28 22 + 278 pH élevé, minéralis.! 33 21 13 + 333 tr. pos. beaucoup de fumier 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) Fumure Teneur en C (%) % annuel de minéralisation (moy. 1929-53) Mg CO2 par kg de terre (21 jours) 1878 1926 1958 Fumier annuel (12t) 1.24 1.64 1.69 4.4 943 NPK (40-56-90) 1.26 3.0 733 Pas d'engrais 1.15 1.14 1.0 534 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 a 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

Impossible de conser-ver le taux d'humus de la prairie 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

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

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

Le bilan humique montre les limites de l'option "puits de CO2" Cas 1: Taux d'humus inférieur ou égal à la normale: La fonction "puits de CO2" 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 CO2" est peu efficace, car un apport supplémentaire de substrat active la miné- ralisation et ralentit l'accumulation du carbone

Le bilan humique montre les limites de l'option "puits de CO2" 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 Corg,…)