Post on 03-Apr-2015
Carbone du sol et cycles
biogéochimiques:Recommandations et
applications pratiques
Jean-Auguste Neyroud
[anc. Agroscope - ACW Changins]
Cycle du carbone
Végétaux
MinéralisationHumification
Débris
Humus
Amendements
Microorganismes
CO2
CO2
Activité biologique!
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:
25 cm profondeur:
densité apparente: 1.3:
3% de matière organique:
EXEMPLE
2500 m3
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
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 HUMIQUEEN MILIEU AGRAIRE
Cn+1 – Cn = k1m - k2Cn
Bilan annuel = gains - pertes
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 annuelk2 : coefficient de minéralisation annuelle du carbone du sol en CO2
Coefficient iso-humique k1
Céréales 350 550 900 0.1
PRODUITkg/ha humus
formé par rac.+chaume
kg/ha humusformé par
part. aérien.
Total(kg/ha)
Coeff. k1
iso-humique
Humification
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.) 550 550 1'100 0.2
Bett. (collets) 200 500 700 0.1
Engr. vert - 400 400 < 0.1
Pr. Temp. 800 800 1'600 < 0.1
Fumier (10 to)-bien décomp.-Pailleux
-
-
-
-
800 0.8
0.4 – 0.7
Bilan humiquecoefficient 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) 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)
Exemples pratiques de bilan humique (annuel, sur l’assolement! )
Surf. (ha)
% s. sens
% PT K2 net Bilan (kg/ha)
Appré-ciation
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. Engr. vert enfoui
20 0 20 1.13 + 85 équil. -
16 16 31 1.26 + 275 positif -
30 28 22 1.15 + 278 positif pH élevé, minéralis.!
33 21 13 1.45 + 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)
1.3
1.5
1.8
2.0
2.3
2.5
TEMOIN E.Vert PAILLE FUMIER35t
FUMIER70t
LISIER
% H
UM
US
Initial calculé à N std à N réduit à N = 0
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) 1.24 1.24 1.26 3.0 733
Pas d'engrais 1.24 1.15 1.14 1.0 534
La méthode du bilan humique ne donne satisfaction qu’enconditions standardisées, il n’enregistre pas les « détails »
Le taux de minéralisation s'établit de manière naturelle, ce qui freine l'accumulation du Corg dans le sol !
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 d’intensité du travail du sol
Effet de la fumure sur le taux d'humus, essai de Changins (PT avant 1963)
2.0
2.5
3.0
3.5
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995
% HUMUS
ZERO FUMURE ORG.
PAILLES, COLLETS
FUMIER, PAILLEMAIS
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
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995
% MATIEREORGANIQUE
LABOUR
TRAV. MIN.
PRAIRIE
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,…)