Le carbone labile, carburant du sol

Christine Landry agr., biol. Ph.D. - IRDA

Carbone labile: carburant du sol

(Adapté de Balesdent et al. 2000)

Végétation, apports organiques

Cellulose(polysaccharides

structuraux)

Une saison

Lignine(composés

ligneux)

2,5 ans

Labile (actif)Quelques jours

à mois

Lent/Passif(humique et protégé)

25 – 100 ans

Récalcitrant/Stabilisé(composés millénaires)

Plus de 1000 ans

MicroorganismesNorg NH4NO3

Compost

tourbe

Intermédiaire

10-30 %

60-80 %

Matière organique vs Carbone

Matière organique: Carbone total + éléments (H, O, N, P, etc.)

Carbone total: C organique + C minérale (carbonates et bicarbonates).

Carbone organique: C résistant + C labile

Carbone organique

Reflète le bilan long terme: végétation d’origine +ajouts historiques +ajouts récents très lignifiés (tourbe, compost)

Carbone organique: C résistant + C labile

Reflète les ajouts récents de matière organique (MO).

• C de la biomasse microbienne• La matière organique

particulaire• Les glucides du sol

(hydrates de carbone)

Carbone organique labile

• Points clés

1. Le C org. labile est une fraction du pool de C total.

2. Découle des ajouts récents de matière organique (MO).

3. Se décompose (s’attaque) facilement.

4. Très sensible aux changement de régies.

5. Source majeure de nourriture (énergie) des MOG du sol

[https://algreatlakes.com]

[Hoyle et al. 2018]

En chimie labile =

instable ou fragile.

Fig. 1 Schematic representation of the microbial processes studied.

Maria Mooshammer et al. Sci Adv 2017;3:e1602781

Published by AAAS

CL et respiration MOG

Respiration

Fig. 1 Schematic representation of the microbial processes studied.CL et respiration MOG

Carbone Énergie

Dégradation de molécules organiques en présence d’oxygène

Compost

[Metcalf et Eddy 2003]

CO2CO2

CO2

[www.alternative-energy-tutorials.com]

Clabile Clabile

Clabile

Clabile

C et nutriments résistants

Nutriments

Dosage du C org. labile

• Plusieurs méthodes possibles, offre en expansion.

C org. actif (POXC) au permanganate : C org. facilement oxydé par le permanganate de potassium.

C org. actif par la respiration MOG du sol (carbone minéralisé) : CO2 dégagé suivant l'incubation des sols pendant une période donnée.

Tests se popularisant utilisant le C eau et la respiration : ex. Solvita, Cornell, etc.

C org. labile à l’eau: extraction du carbone soluble à l’eau.[Garcia et coll. 1991]

SOL vs AEOs

SOL et AEOs

SOL

[Weil et coll. 2003]

Ohio State University

Extension

Charte de couleur – test de sol

terrain

Méthode de dosage : C org. labile

[Islam et Sundermeier 2008]

Qualité du sol

MO active

Ni disponible

Méthode de dosage : C org. labile

[Islam et Sundermeier 2008]

Incubation : Respiration (relâchement de CO2)

Analyses de santé des sols

• Stabilité et proportion des agrégats

• Coefficient de réserve en eau utile

• Respiration (relâchement de CO2)

• Azote labile (relâchement de NH4)

• Carbone actif

• Analyse standard : pH eau, MO, P, K, Ca, Mg, etc.

Incubation

POXC

ISB

[Gabrielle et coll. 2004]

ISB =

Solubilisations successives de la MO avec des extractifs de + en + forts.

SOL HEM LIC CEW

+ Disponibilité -

• Pectines• Sucres• Lipides• Protéines

Eau bouillanteSavon doux

H2SO4

AcétoneH2SO4

H2SO4 +NaOH

Proportion de la MO résistante à la minéralisation

=

ISB et Norganique minéralisable

[Adapté de Parent et coll. 2007]

0 0

I S B : 1 8I S B : 8 8

Fou

rnit

ure

en

N-N

O3

(g/k

g)

( - ) Indice de stabilité biologique (+)

ISB

Fientes de poules

Fumier jeune

Compost de fumiers et bois mûrs

Tourbe

Ratio C labile/ C total : fertilité

[Soilquality.org.au 2019]

MO ÷ 1,724 = C org. Total………… demander POXC

[Culman et coll. 2013]

Carbone labile: fertilité

Étude américaine: Les tests rapides de C labile peuvent-ils prédire la fourniture en N et les rendements du maïs-grain.

Test de C labile:

1) Permanganate oxidizable carbon

[POXC]

2) Minéralisation du C (incubation)

Rotations:

Maïs-grain 3 ans vs maïs/soya/blé + engrais verts (seigle)

Régies:

Conventionnel vs Réduit minéral vs Réduit minéral + compost

Dispositif de 20 ans au Michigan

Apport de N égaux en compilant toutes les sources

(engrais, compost, engrais vert)

[Culman et coll. 2013]

Rotation diversifiée

Régie avec apport MO

63 kg/ha

15 kg/ha

38 kg/ha

Carbone labile: fertilité

[Nelson et coll. 2018]

Vallée d’Okanagan

Vergers de cerises (6 nouveaux, 12 vieux)

Il y avait un lien direct entre le POXC et l’activité biologique (Fluorescein

diacetate) lui-même indicateur positif de la croissance des tiges.

ÉTUDE DES ENGRAIS VERTS

Sujets: Effets stimulants directs/indirect des engrais verts sur le N disponible du sol et les rendements des cultures.

Exemples de projets: - Trèfle et vesce dans une rotation maïs/soya/blé (2014-2017).- Trèfle intercalaire (blé) et pois fourrager (post-récolte) dans une rotation

blé panifiable/maïs/soya (2015-2017).

Maïs Soya Blé

Fumier de bovin

Fumier de bovin

composté

2014 2015 2016 2017

Pré-semis 21 mai

Post-émergence

3 juil.

Lisier de bovin

Lisier de porc Lisier de

porc

Incorporation

26 oct.

PIAB - Scénario laitier - Lanaudière

Semis EV 11 août

Vesce

Trèfle

[Côté et Coll. 2018]

Flux Nitrate maïs (25 mai – 9 SEPT.)N

-NO

3u

g/c

m2/J

ou

r

Dates

0

2

4

6

8

10

12

12-juin 26-juin 10-juil. 24-juil. 07-août 21-août 04-sept.

Compost - Témoin

Fumier Bovin - Témoin

Trèfle - Témoin

Vesce - Témoin

Témoin - Témoin

P ˂ 0,004

↗ N disponible avec moins de Ntotal

Engrais vert = ~ 50 kg Ntot /haFumure = ~ 175 kg Ntot /ha

a

b

ab

a

b

Membranesd’échange ionique

Flux Nitrate maïs (25 mai – 9 SEPT.)

46 kg Ntot/ha38 kg Ntot/ha

162 kg Ntot/ha

189 kg Ntot/ha

136 kg Ntot/ha

179 kg Ntot/ha120 kg Ntot/ha

Contenu en N-NO3 du sol (0-20 cm) le 30 juin avant lisier en post-levée

Fertilisation de printemps

Lisier porcs pré

Lisier porcs post

Lisier bovins

Nonfertilisé

(B)

a

b

a

c

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Cont

enu

en N

-NO

3du

sol (

kg h

a-1)

Fertilisation d'automne

TrèfleCompostFumierNonfertilisé

Vesce

(A)

a

a a

b

c

N-NO3 extrait au KClP ˂ 0,0003

PIAB - Scénario Grains - montérégie

2016 2017Maïs Soya

2015

Pré-semis Post-émergence

Fumier de poulet grillé

Granules de fumier de

volaille

Lisier de porc

Incorporation

Automne

Fumier de poulet grillé

PoisFourrager

Blé panifiable

Trèfle Intercalaire

Post-récolte

Semis pois septembre

Semis trèfle mai

Effet stimulant des engrais verts et dynamique du N

Paramètres d’activité biologique année maïs

Engrais Verts C biomasse Taux de minéralisation Uréase

2016-

Maïs grain

mg/kg mg N-NO3/kg ug N-NH4 /g

Blé 766 6,3 70

Blé + Trèfle 790 13,2 73

Pois 40-10 839 12,5 83

++ ++P = 0,0086 P = 0,0046 P ˂ 0,14

Effet stimulant des engrais verts et dynamique du N

Flux Nitrate maïs (18 mai – 20 oct.)

Ferti EV : P = ns (0,20)Ferti EF : P ˂ 0,002EV. X EF : ns

Dates

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

juin-02 juin-16 juin-30 juil.-14 juil.-28 août-11 août-25 sept.-08 sept.-22 oct.-06 oct.-20

Flu

x N

-NO

3u

g/cm

2/J

ou

r Granules fientes

Granules fientes - trèfle

Granules fientes - Pois

Sol

8x moins158 kg N/ha total

18 kg N/ha total21 kg N/ha total

Flux Nitrate maïs (18 mai – 20 oct.)

Ferti EV : P = ns (0,20)Ferti EF : P ˂ 0,002EV. X EF : ns

Dates

0

1

2

3

4

5

6

7

8

juin-02 juin-16 juin-30 juil.-14 juil.-28 août-11 août-25 sept.-08 sept.-22 oct.-06 oct.-20

Flu

x N

-NO

3u

g/c

m2/J

ou

r

Fumier poulet aut

Fum poulet aut. - pois

Fum poulet aut - trèfle

Sol

234 kg N/ha total

18 kg N/ha total

21 kg N/ha total12x moins

Rendement en maïs-grain

Carbone labile: fraise sur butte

Performance des engrais à libérationcontrôlée et d’origine organique dans la fraise à jours neutres fertiguée. 2010-2011.

Fraise : Site

• Ferme François Gosselin, Île d’Orléans

• Cultivar ‘Seascape’

• Loam sablo-argileux (+\- 30% de gravier)

• Densité de 54 362 plants ha-1

Fraise : Traitements

- Aucune (0 kg N ha-1)

- 50 % de la dose (27,5 kg N ha-1)

- 100 % de la dose (55 kg N ha-1)

Type d’engrais printemps (50 kg N ha-1) :

- Conventionnel (27-0-0)

- Fumier de poulet granulé (Acti-sol)

- Libération contrôlée (ACERnt)

fct de la température (100 jrs 21°C)

Dose N fertigué :

Éléments Moyenne

C org. total 320 Kg

C labile 49 Kg (14 %)

N total 96 % organique (50 kg Ntot)

ISB 13 %

Pour 1 t (91% MS) Fientes granulées de poule

Année

Contenu en MO (base organique)ISB†

(%)SOL HEM LIC CF

---------------------------- (%) ----------------------------

Moy. 74 14 11 7 13

† Gabrielle et coll. (2004) sur base organique.

Fraise : Fientes de poule

Fraise : Développement des plants

• En fait, aucune des deux années d’étude n’a permis d’identifier un effet

attribuable au type d’engrais de départ ou à la dose de N fertigué sur la

croissance des plants.

Types d’engrais au buttage

2010: fond unis

2011: motifs

0

5

10

15

20

25

CV FP LC

Nou

vel

les

cym

es (

nom

bre

)

Type d'engrais incorporé au buttage

2010: remplissage uni2011: remplissage à motif

Types d’engrais au buttage

(P = 0,0143) (P = ns)

Fraise : Rendements

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Conventionnel Organique Contrôlée

Ren

dem

ent

tota

l re

lati

f (%

)

Type d'engrais incoporé au buttage

N0 N50 N100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Conventionnel Organique Contrôlée

Ren

dem

en

t to

tal

rela

tif

(%)

Type d'engrais incoporé au buttage

N0 N50 N100

Types d’engrais au buttage Types d’engrais au buttage

2010

Engrais: P = ns

Fertigation: P = 0,0143

a

b b

• Les deux ans : Rendement ECV = Rendement Actisol

2011

Engrais: P = ns

Fertigation: P = ns

Année climatique

moins favorable

Carbone labile: fraise sur butte

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CV FP LC CV FP LC

15-juil 23-août

N-N

O3

(mg k

g-1

) b

.s.

Engrais de plantation et dates

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CV FP LC CV FP LC

15-juil 23-août

N-N

O3

(mg k

g-1

) b

.s.

Engrais de plantation et dates

été 2010

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CV FP LC CV FP LC

15-juil 18-août

N-N

O3

(mg

kg

-1)

b.s

.

Engrais de plantation et dates

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CV FP LC CV FP LC

15-juil 18-août

N-N

O3

(mg k

g-1

) b

.s.

Engrais de plantation et dates

été 2011

2010

Engrais: P = ns

Fertigation: P = ns

2011

Engrais x Fertig. : P =0,0218

Carbone : Implantation Cassis

Compost de résidus verts (Les Composts du Québec #212002): CVERT

Compost de fumier (Les Composts du Québec #201002) : CFUM

Mousse de tourbe (Les Tourbières Berger Ltée. produit BP-P) : MTOURBE

Fibres neuves de noix de coco (Groupe Horticole Ledoux): FCOCO

Témoin sans apport d’AO : TÉMOIN

• Produits

comparés :

• Objectifs

:Vérifier l’impact d’apports de divers AO lors des premières années sur :

Le développement des plants.

L’évolution des propriétés du sol

Cassis: Amendements

Pauvres

C/N très élevé

Cassis: Amendements

Cassis : Dispositif• Entreprise Cassis Mona & filles à l’Ile d’Orléans.

• Loam sablo-argileux relativement pauvre en

matière organique (2,4% MO).

Sillons de 8 pouces de profond

0,2 m3 d’AEO (4 x 8 pouces)

Engrais minéraux complémentaires

Rotoculteur

Goutte-à-goutte

Paillis polyéthylène noir

Octobre 2010

3,35 m

Cassis : Dispositif

1 200 plants en mottes âgés de 1 an ont été transplantés à 0,5 m

d’espacement sur le rang pour une densité théorique de 5 970 plants ha-1.

Octobre 2010

Cassis : Dispositif

2014 : mesures de croissance et profils de sol.

Cassis : Croissance 2011 et 2012An 1 : ns

An 2 : P = 0.0817

Cassis : Activité biologique

mi-juillet

An 1: P = 0.0354

An 2 : ns

x ~2

Carbone : Azote disponible2012: P = 0.0196

x ~22,6 mg kg-1

4,5 mg kg-1

Cassis : Croissance 2014

+ 30 %

Cassis : Profil 2014Témoin

Cassis : Profil 2014Noix de coco

Cassis : Profil 2014Tourbe

Cassis : Profil 2014Fumier

Cassis : Profil 2014Compost résidus verts

Compost résidus verts Témoin

• Le Clabile org. un excellent indicateur de changement de qualité du sol (réagit vite) .

• Il joue un rôle central dans la capacité de fourniture en nutriments (cyclage) du sol.

• ATTENTION: Toutes les MO ne se valent pas. Chacune ses fonctions.

En conclusion

En conclusion

• Produire des engrais vertsMO fraîche très fermentescible

• Diversifier les rotationsCéréales, légumineuse, maïs

• Inclure des années en prairiesExsudats racinaires, résidus

• Apporter des AEO de plus faible stabilité (ISB)• Laisser les résidus de culture aux champs.• Bien rationnaliser le travail du sol qui oxyde la MO

Travail réduit.

Que puis-je faire pour hausser le Clabile de mon sol ?

www.irda.qc.ca

Merci !