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Dr Bernard Bodson, Professeur, Phytotechnie Crop Sciences,ULg - Gembloux Agro-Bio Tech / AGR0BIOCHEM,et Directeur de la Ferme expérimentale
Mardi 22 novembre
Gestion du carbone et de la fertilité des sols pour améliorer la productivité de nos grandes cultures.
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LIEGE CREATIVE, en partenariat avec :
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Gestionducarboneetdelafertilitédessolspouraméliorerla
productivitédenosgrandescultures
Prof.Dr.Ir.BernardBodson22-11-2016LiègeCréative
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Fertilitéd’unécosystème• Capacitéàproduiredurablementdelabiomassevégétaledestinéeà:– Respirationdel’écosystème(flore,faune,microorganismes)– Usageparconsommateursprimaires– Accumulationjusqu’àuncertainéquilibre
• Facteursnaturelsconditionnantlafertilité– Températureetpluviosité– Propriétésphysico-chimiquesdusol(texture,pH,teneurenselsminéraux,teneurenH2OetO2,teneurenmatièreorganique).
– Propriétésbiologiques(microflore,micro,mésoetmacrofaune).
– Profondeurdusol
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Conséquencesdelamiseencultured’unsolsursafertilité
Minéralisation de la matière organique.
Modification de la structure du sol
(nitrates,C)
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Lesol:élément-clédelafertilitédel’écosystème
Versunemeilleurecompréhensiondufonctionnementdusolpouraméliorerlespratiquesculturales(travaildusol,restitutiondelamatièreorganiqueetdesélémentsnutritifs)
Physiquedusol- Lastabilitéstructuraleetlacompactiondessols- Lesfluxd’eauetlesrisquesd’érosion
Chimiedusol- BilandesfluxdeCetdeN(exportationsparlescultures,pertesparlessivageetémissionsdegazàeffetdeserre)- Lagestiondelamatièreorganique(résidusdeculture,couvertsvégétaux,résidusdel’élevage,apportsd’originenonagricole,…)- Lafertilisationminérale
Biologiedusol- Microfauneetmicroflore- Avancéesenmétagénomique (diversitémicrobienneetaspectsfonctionnels)
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Leprofilcultural
Lacouchedesolsuperficielledanslaquellel’hommevainstallerparsemisouplantationunecultureetdanslaquellelesystèmeracinairevasedévelopperprincipalement.Lacouchedesolquiesthabituellementtravaillée.
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La composante minérale du sol
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Organismes vivants du sol= Racines +
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Rôlesfonctionnelsdelamatièreorganiquedusol
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« Nossolsagricolessontmortsàcausedesengrais,despesticides,dutravaildusol, »« Mortdessols:lescandaledel’agricultureconventionnelle »
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30ansd’essaissurlafumureazotéesurfromentàLonzée(FermeVanEyck)
0N:lafertilitédessolsetlaminéralisationdel’azoten’ontcertainementpasdiminué:lerendementsansapportd’engraisàaugmenterde11%
Fumureconseillée185N:l’efficiencedelafumure(kgblésupplémentaire/kgNapporté)augmentede17à21kg/hasoit23%
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- Lenombredeversdeterredanscechampesttrèsbon
- Lorsqu’onlaisselesrésidusdeculture,ilyenaplus
- Pasdedifférenceentretravaildusolconventionnel(labour)etsuperficiel
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Labiodiversitédesversdeterreestlapluslargedanslesolcultivédemanièreconventionnelle
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Evolutionnaturelleduprofilcultural
• Différentsprocessus:- variationsd’humidité(fissuration,battance,priseenmasse)etdetempérature- activitébiologiqueanimale(galeries,transformationdesrésidusvégétaux)- activitébiologiquevégétale
microbienne(transformationdesrésidus)racinaire(prélèvementd’eau,d’éléments
nutritifs,fissuration)
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Evolutionnaturelleduprofilcultural
• Effetspositifs(restructuration)ounégatifs(déstructuration)
• Enfonctiondelatexture,dudrainage,delamatièreorganiqueetduclimat
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Actiondel’hommesurleprofilcultural
Lesculturesmisesenplacemodifientlesconditionsd’humidité
L’entretiendelafertilitédusol(matièreorganique,ph)
Lestassementslorsdesdifférentspassagesdanslaculture
Lesdifférentstravauxdusoleffectués
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Letravaildusolparl’hommeviseàuneévolutionplusrapideduprofilculturalpour:
- Corrigerdesévolutionsnégatives- Améliorerlastructure- Modifierl’humiditédusol(écoulement,infiltration,évaporation,
remontéecapillaire)- Améliorerlespropriétéschimiquesdessols(incorporationetmélanged’élémentsminérauxoudematièresorganiques)
Maisaussipour:
- Favoriserledéveloppementdesplantes- Assainirlescultures(mauvaisesherbes,maladies,ravageurs)- Activerlaviemicrobienne(aération,température,humidité,matièresorganiques)
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Letravaildusol doitêtreadaptéauxcontraintes:
• Depréservationet/ourestaurationdelastructuredusol• Delagestiondesrésidusdelacultureprincipaleouintercalaire• Desbesoinsspécifiquesdelaculture• Delapréventionouducontrôledesbio-agresseursdontlesmauvaisesherbes
Iln’yapasde« recettespasse–partout »,letravaildusolresteunartmaitriséparlesagriculteurs!
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Lelitdesemenceidéal
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Letravaildusoln’estpasindispensable:leprofilculturalpeutêtredansunétat« idéal »seuleunepartieduprofilnécessiteuntravail
Letravaildusolpeutavoirdeseffetsnéfastes:s’ilestmalraisonné,effectuédansdesconditionsnonfavorablesouréaliséavecdesoutils,desréglagesd’outils
inappropriés
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Accroîtreletauxdecarbonedanslesolenaugmentantlesrestitutionsdematièresorganiques?
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L’humus:lamatièreorganiquestable(C/N=10)
30tfumier K12.5thumus
Couchearable(30cm)
Densité 1.4
4200tterre/ha
1.2%C
50.4tC/ha
86.68tMO
K2
(minéralisation)1à2%
0.860tà1.72t
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Carbone(C)etAzote(N),2cyclesintimementliés
CycleduCarbone
Photosynthèse CO2 RespirationCO2
Minéralisation
Organisation
Cycledel’Azote
FixateursEngraisN2 VolatilisationLibresFixationDénitrification
symbiotique
Atmosphère
Végétation
SolMatièreorganique+
microflore
Atmosphère
Végétation
SolMatièreorganique+
microfloreNH4+- NO3
C/N≈10
*Lamatièreorganique(MO)•Biomasse Lessivage•MOlabile•MOstable 44
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Stockageetdéstockage(minéralisation)delamatièreorganique
Exempledel’expérimentationdelongueduréeauCRA-WGemblouxpourletraitementapportdefumier
De1959à2012,lesapportsdefumierconduiraientàuneproductiond’humus(àraisonde90kg/Tdefumier)de47250kg/hasoit28800kgC/ha.
Al’analysedusol,onobserveunstockagede9000kgC/ha.
SuivantlaformuledeSchvartz,letauxdeminéralisationannuelestde0,18%duCpourletraitementfumieretde0,12%duCpourletraitementsansapport.
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Meilleurevalorisationdesmatièresorganiques
• Engraisdeferme:- réglementationsetobligationslégales- conseilsdeNitrawal auprèsdesproducteurs
• Couvertsvégétauxeninterculturestrèslargementpratiqués:Cipan ,CouvertsavecServiced’intérêtécologique(min.2espèces)
• Recyclagedematièresorganiques:- digestats debiométhanisation dedéchetsdesindustriesagroalimentairesoudedéchetsverts- bouesrésiduairesdesstations d’épuration
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Accroissementdustockdecarbonedanslessolsgrâceàlasuppressiondulabour?
Résultatsd’unessaidetrèslongueduréeàBoigneville enFrance
Conclusions:Dansdessolscultivésdepuislongtempsenrégionstempérées,onassisteàdesalternancesdestockageetdedéstockageenfonctiondesconditionsplusoumoinssèchesdessols.
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Dansnossols,laconcentrationdematièresorganiquesdanslacouchesuperficielleduprofilsembleaccroîtrelesémissionsdeGES
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Nepasincorporerlesrésidusdeculturedanslesolpeutêtrenégatif:enconditionshumidesetfroides,lesversdeterresn’enfouissentpaslamatièreorganiqueetcelle-cisedécomposeàl’airlibre!!!
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Idempourlescouvertsquisontdétruitsparl’hiver
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Lafertilisation permetdemaintenirlafertilitéchimiquedessols
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1. LoidesavancesLesexportationsd’élémentsminérauxparlesrécoltesdoiventêtrecompenséespardesrestitutionspouréviterl’épuisementdusol
Lesloisgénéralesdelafertilisationdescultures
2. Loidesaccroissementsmoinsqueproportionnels(LoideMitserlich)
Quandonapporteausoldesdosescroissantesd’unélémentfertilisant,lesaugmentationsderendementsontprogressivementdécroissantes
3. Laloiduminimum(Liebig)L’importancedurendementd’unerécolteestdéterminéeparl’élémentquisetrouveenplusfaiblequantitéparrapportauxbesoinsdelaculture
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Teneursdesprincipauxélémentsminérauxdel’horizonarabledusol
Eléments Teneur(%) Quantité(T/ha)
Eléments Teneur(%)
Quantité(T/ha)
Si 40- 70 1.800 S 0,01– 0,5 0,3– 4,5
Al 2 - 12 205 Cl 0,01– 0,02 0,3-0,6
Fe 0,7- 5 85 Mn 0,01– 0,1 0,3– 0,15
Na 0,07- 8 2- 25 C 0,05-10 1,5- 300
K 0,7- 2 20- 80 Bo 0,0004- 0,01 0.012-0.3
Ca 0,5- 35 15- 1000 Zn 0.001-0,05 0,03-1,5
Mg 0,5– 1,5 15- 60 Cu 0,0001-0,01 0,003-0,3
P 0,02– 0,5 0,6- 15 Mo 0,0001-0,001 0,003-0,03
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C 42% N 2% K 2.5%
engrais
O 44% P 0.4% Ca 1.3%
H 6% S 0.4% Mg 0.4%
Oligoéléments Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo(ppm) 250, 70, 20, 100, 30, 1
Autreséléments Cl,Na,Si,Co,Se,Vd
Compositionmoyenned’unvégétal(surMS)
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C ConstitutifshydratesdeC,lipides,protéines(MO)CO2⇛photosynthèse
H ConstitutifMO– photosynthèse…
O ConstitutifMO– photosynthèse - respiration
N ConstitutifAA– protéines
P Constitutifnoyaucellule – divisioncellule– p.enzymatique
K Pressionosmotique– transfertsucres– synthèseprotéique
S Protéine,AA,huiles
Ca P.enzymatique, paroicellulaire,div.celluleetp.osmotique
Mg Constituantchlorophylle– p.enzymatique– p.osmotique
Oligoéléments Multiplesfonctionsenzymatiques(photosynthèse,assimilationN etformationprotéines)
Lerôledechacundeséléments
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NutritiondelacultureLessourcesd’élémentsnutritifs:- lesréservesprésentesdanslesol:roche-mère,ionsfixéssurlesargilesoul’humus- lesrésidusdeculturesnonexportés:racines,chaumes,feuilles,…- laminéralisationdesmatièresorganiques- pourl’azote:fixationparbactéries,algues,mycorhizes,activités
symbiotiquesdesplanteslégumineuses(limitées)
Lafertilisationestnécessairepourcomplémentercessourcesnaturellespourpermettreàlacultured’exploiteraumieuxlesautresressourcesdumilieu(eau,lumière,température,CO2),Ellepeutêtreapportéesousformedematièresorganiquessupplémentairesousousformed’engraisminéraux
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Besoinstotauxetrythmed’absorptionEx:absorptiond’azoteparuneculturedefromentd’hiver
Ordre degrandeur
Origine del’azote prélevé
Reliquat Reliquat Minéralisation MinéralisationMinéralisation Fumure Fumure Fumure
Total = 315 kgN/ha20 1520 2030 30 40 60 80
Semis
Finhiver
Dernièrefeuille Maturité
physiologiqueTallage Épi
1 cm
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30ansd’essaissurlafumureazotéesurfromentàLonzée(FermeVanEyck)
0N:lafertilitédessolsetlaminéralisationdel’azoten’ontcertainementpasdiminué
Fumureconseillée185N:l’efficiencedelafumure(kgblésupplémentaire/kgNapporté)augmentede17à21kg/hasoit23%
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Source:FAO
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Applicationsmoyennesd’azotetotaletdephosphoreminéralsurlaSAUwallonne
Onproduitmieuxavecmoinsd’intrants!
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Evolutiondelateneurennitratedansleseauxdecaptagedubassinversant
d’Arquennes
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• Nourrirdurablement9milliardsd’hommesen2050nécessited’accroîtrelaproductivitédesterresdédiéesàl’agriculture.
• Lemaintienetdansbeaucoupdecasl’améliorationdelafertilitédessolsestindispensable.
• L’effortderecherchesmultidisciplinairessurlesnombreuxparamètresdecettefertilitédessolsetdesécosystèmesdoitêtreunedespriorités,toutautantquel’évolutionclimatiqueàlaquelleelleestétroitementliée.
• L’approchenepeuts’encombrernidetabous(pasd’engrais,agriculturebiologique)nid’idéologiesimpliste(non–labour,agriculturedeconservation),carlesétudesdéjàréaliséesdémontrentquelessolutionsserontmultiples,liéesauxterroirsetparfoismêmestotalementdifférentesd’unécosystèmeàl’autre,
Mercidevotreattention.