Rencontres 2013 : atelier apports organiques - Xavier Salducci
Présentation de l’intervention
Xavier Salducci explique qu’il travaille dans un laboratoire installé à Montpellier, spécialisé dans l’étude et l’analyse des matières organiques, en particulier de leur comportement dans les sols. Son intervention porte sur le rôle des apports organiques dans les sols, et sur les moyens d’en caractériser le devenir grâce à différents outils analytiques.
Il précise se situer davantage du côté de l’analyse et de l’application que du terrain au sens agronomique strict, mais souligne son intérêt pour les journées où se croisent les approches « sol vivant », plante et pratiques agricoles.
La matière organique dans la fertilité des sols
L’intervenant rappelle que lorsqu’on parle de fertilité des sols, il faut toujours avoir en tête trois composantes :
- la fertilité chimique ;
- la fertilité physique ;
- la fertilité biologique.
Ces composantes ne s’additionnent pas simplement : elles se multiplient. Autrement dit, si l’une d’entre elles est proche de zéro, c’est l’ensemble du système qui devient peu performant.
Il donne plusieurs exemples :
- si les éléments minéraux disponibles pour la plante manquent, la fertilité chimique est faible et la fertilité globale devient faible ;
- si l’état physique du sol est dégradé, même avec une bonne fertilité chimique, le fonctionnement reste mauvais ;
- si la biologie du sol est absente ou très réduite, on aboutit aussi à une fertilité quasi nulle.
Dans ce cadre, la matière organique est essentielle, car elle agit simultanément sur plusieurs de ces composantes.
Ne pas parler de « la » matière organique au singulier
Xavier Salducci insiste sur un point : il ne faut pas parler de « la matière organique » comme d’un ensemble homogène. Il existe au contraire une grande diversité de matières organiques, avec des qualités et des fonctions différentes.
Cette diversité est importante car elle conditionne :
- le comportement de la matière dans le sol ;
- sa vitesse de dégradation ;
- sa capacité à nourrir la microflore ;
- sa contribution à la formation d’humus ;
- son effet sur les propriétés physiques du sol ;
- sa participation éventuelle à la nutrition de la plante.
Il explique qu’il s’est particulièrement intéressé aux flux de matières organiques et aux flux de carbone dans les sols, c’est-à-dire à ce qui entre dans le système et à la manière dont la nature des apports conditionne les fonctions rendues.
Restitutions, biomasse et énergie
L’intervenant revient sur l’idée, déjà évoquée dans la journée, qu’il faut de la biomasse pour construire un sol vivant. Il reformule cela de manière très simple : la matière organique, c’est du carbone, et le carbone, c’est de l’énergie.
Ainsi, pour faire fonctionner un sol vivant, il faut apporter de l’énergie sous différentes formes. Cela passe par des restitutions de biomasse, mais aussi par une réflexion sur la quantité et la qualité de ce que l’on ramène au sol.
Comment choisir un produit organique ?
Il propose ensuite de recentrer la question sur le choix des matières fertilisantes organiques.
Une première manière de raisonner est une approche normative. Selon l’objectif recherché, on ne s’orientera pas vers les mêmes familles de produits.
Amender le sol
Si l’on cherche à améliorer l’état du sol, sa structure ou son fonctionnement à moyen et long terme, on s’oriente vers les amendements organiques.
Il fait ici référence aux normes de type NF U 44, qui définissent une typologie de ces produits.
Nourrir la plante
Si l’objectif principal est de nourrir la plante, on se tourne vers les engrais organiques, relevant d’une autre famille normative, celle des NF U 42.
Nourrir la faune et la microflore du sol
Mais une troisième question est posée : comment nourrir la faune et la microflore du sol ?
Sur ce point, il n’existe pas réellement de norme définissant des produits commercialisés spécifiquement pour nourrir la microflore. Il faut donc aller chercher d’autres outils d’évaluation, fondés sur les caractéristiques biochimiques des produits.
Des outils pour caractériser les matières organiques
Xavier Salducci présente plusieurs outils permettant de caractériser les produits organiques et de prédire leur comportement dans le sol.
Parmi ces outils :
- l’analyse biochimique des produits ;
- l’indice de stabilité des matières organiques (ISMO) ;
- des incubations en laboratoire pour mesurer la minéralisation du carbone ;
- des incubations pour suivre la minéralisation ou l’immobilisation de l’azote.
Ces outils ont pour but de définir les potentialités des produits, qu’il s’agisse :
- de résidus de culture ;
- de paillages ;
- d’effluents organiques ;
- de composts ;
- de fumiers ;
- ou, plus largement, de tout ce qui est ramené au sol.
Décomposer les matières organiques en grandes familles biochimiques
Toutes les matières organiques ont un point commun : elles sont majoritairement d’origine végétale. Xavier Salducci rappelle qu’environ 90 % de la biomasse produite sur la planète est d’origine végétale. C’est la photosynthèse qui fixe le carbone et le transforme en molécules plus ou moins complexes.
Pour décrire les matières organiques, on peut donc les décomposer en grandes familles biochimiques.
Il présente un profil type obtenu sur matière sèche, où l’on distingue notamment :
- une fraction minérale, souvent de l’ordre de 5 à 10 % dans un végétal brut ;
- des fractions solubles, comprenant des composés facilement entraînés et rapidement dégradables ;
- l’hémicellulose ;
- la cellulose ;
- les lignines et composés apparentés, plus résistants à la dégradation.
Ce type d’analyse est déjà utilisé de longue date, notamment pour les fourrages. L’idée est de l’appliquer également aux matières organiques destinées au sol.
Des profils très différents selon les produits
Lorsqu’on observe différents types de matières organiques, on obtient des profils biochimiques très contrastés.
L’intervenant souligne que, visuellement, beaucoup de produits organiques « se ressemblent » : ils sont foncés, plus ou moins humides, plus ou moins odorants. Mais l’analyse montre des différences nettes.
Par exemple :
- les matières compostées ont souvent davantage de fraction minérale ;
- elles présentent une fraction lignifiée plus importante ;
- les fractions les plus facilement dégradables ont tendance à diminuer au cours du compostage ;
- les composés comme l’hémicellulose et la cellulose sont en partie consommés pendant le processus ;
- il y a au final une concentration relative en lignine.
Ce profil est déterminant pour prévoir le comportement du produit une fois incorporé au sol.
Prédire le comportement dans le sol
L’idée générale est simple : plus un produit est riche en composés lignifiés, plus il résiste à la biodégradation.
Cela signifie qu’un tel produit :
- se dégradera lentement ;
- résistera davantage dans le sol ;
- contribuera plus à la formation d’humus ;
- participera au relèvement du stock de matière organique du sol.
En revanche, ces produits sont moins aptes à stimuler rapidement la vie microbienne, car ils apportent moins de composés facilement utilisables.
À l’inverse, des produits riches en fractions solubles, en hémicellulose ou en cellulose stimulent davantage la microflore. Ils favorisent donc plus directement l’activité biologique du sol, mais avec une persistance plus faible.
L’indice de stabilité des matières organiques (ISMO)
À partir du profil biochimique, on peut calculer un indice de stabilité des matières organiques, appelé ISMO.
Cet indice permet d’estimer la part de matière organique qui résistera à la minéralisation. Plus l’ISMO est élevé, plus la matière organique est stable.
L’intervenant s’appuie sur une base de données importante, regroupant plusieurs centaines de matières organiques, pour montrer que :
- toutes les catégories de produits présentent une variabilité interne ;
- chaque matière possède malgré tout des propriétés propres ;
- les composts et produits compostés se retrouvent globalement parmi les produits les plus stables ;
- les matières végétales fraîches sont en général moins stables.
Il insiste aussi sur le fait qu’au sein d’une même catégorie, il peut y avoir des écarts notables. On ne peut donc pas raisonner uniquement à partir du nom du produit.
Interprétation fonctionnelle de l’ISMO
Xavier Salducci propose une lecture pratique de l’ISMO en lien avec les fonctions agronomiques.
ISMO faible
Quand l’ISMO est faible, on a affaire à des produits qui se dégradent rapidement et résistent peu à la minéralisation.
Ce sont des produits qui servent surtout à :
- nourrir les micro-organismes ;
- apporter de l’énergie à la biologie du sol ;
- éventuellement, dans un second temps, participer à la nutrition de la plante selon leur rapport carbone/azote.
ISMO intermédiaire
Dans les valeurs intermédiaires, les produits ont un comportement mixte :
- une partie se dégrade assez rapidement ;
- une autre partie résiste davantage.
Ils peuvent donc contribuer à la fois :
- à l’alimentation de la biologie ;
- à une certaine nutrition de la plante ;
- à l’entretien du sol ;
- à l’amélioration progressive de son état physique.
L’intervenant situe dans cette zone beaucoup de fumiers et certains composts peu stabilisés.
ISMO élevé
Quand l’ISMO est élevé, les produits résistent fortement à la dégradation.
Ce sont alors des produits particulièrement intéressants pour :
- construire le sol dans la durée ;
- maintenir ou augmenter le stock de matière organique ;
- améliorer l’état physique du sol.
En revanche, ils stimulent peu la microflore à court terme, justement parce qu’ils se dégradent lentement.
Il cite surtout les composts dans cette catégorie, avec quelques autres produits plus marginaux selon les analyses disponibles.
Les incubations pour suivre la minéralisation du carbone
Au-delà de l’ISMO, le laboratoire utilise des incubations pour mesurer plus finement le devenir du carbone.
Le principe est de mélanger un sol et un produit organique, puis de suivre pendant environ trois mois, en conditions contrôlées, la transformation du carbone organique en carbone minéralisé. Les conditions de température et d’humidité sont optimisées pour ne pas être limitantes.
Ce qui se passe en laboratoire sur cette durée permet d’obtenir une image accélérée de phénomènes qui, au champ, s’expriment sur une période bien plus longue, de l’ordre d’un an à un an et demi.
Ces essais montrent par exemple que deux fumiers bovins portant le même nom peuvent avoir des comportements très différents, et que le compostage stabilise fortement le carbone.
Un fumier composté aura ainsi tendance à minéraliser moins vite qu’un fumier brut apportant la même quantité de carbone.
Les incubations pour suivre l’azote
L’azote est présenté comme plus complexe à interpréter que le carbone.
Les incubations permettent ici de mesurer si un produit :
- libère de l’azote minéral ;
- est globalement neutre ;
- ou au contraire immobilise de l’azote du sol.
Produits qui libèrent de l’azote
Certains produits se comportent comme des engrais organiques : ils rendent de l’azote disponible pour la plante.
Produits neutres
D’autres ont un effet globalement neutre sur la disponibilité en azote au cours de la période étudiée.
Produits qui immobilisent l’azote
D’autres encore consomment de l’azote du sol pendant leur dégradation. Ils créent alors une compétition entre les micro-organismes et la plante.
L’intervenant souligne que ce phénomène peut être très marqué avec certaines matières végétales, qui non seulement ne libèrent pas l’azote qu’elles contiennent immédiatement, mais peuvent en plus immobiliser une quantité importante d’azote du sol.
Illustration par des essais de longue durée
Pour relier ces analyses à la pratique, Xavier Salducci cite des essais menés depuis de nombreuses années sur des apports répétés de matières organiques.
Dans ces essais, l’indicateur biologique considéré est la biomasse microbienne du sol. Les apports sont comparés à quantité de carbone équivalente.
Les résultats montrent que :
- les produits très stables, comme certains composts, augmentent la biomasse microbienne, mais de manière modérée ;
- des produits plus facilement biodégradables, comme certains tourteaux, stimulent beaucoup plus fortement la biomasse microbienne.
Cela confirme l’idée générale :
- les produits facilement dégradables sont plus efficaces pour nourrir rapidement la microflore ;
- les produits plus stables sont plus efficaces pour construire de l’humus et améliorer le sol dans la durée.
Conclusions
La matière organique est indispensable au sol vivant
Le premier message à retenir est que la matière organique est essentielle au fonctionnement d’un sol vivant. Sans apport de biomasse et sans apport de carbone, il n’y a pas d’énergie disponible pour la vie du sol.
Il faut raisonner en diversité d’apports
Le deuxième message est qu’il faut raisonner en diversité. Toutes les matières organiques n’ont pas la même composition biochimique, ni les mêmes effets.
Un engrais vert, une paille, un bois raméal fragmenté, un fumier, un compost ou d’autres matières organiques exogènes n’apportent pas les mêmes composés. Certains sont riches en lignine, d’autres en composés solubles. Cette complémentarité est importante pour stimuler différentes fonctions du sol.
Ce qui compte, c’est la transformation de la matière
Enfin, il ne suffit pas d’apporter de la matière organique : ce qui compte, c’est sa transformation dans le sol. Et cette transformation dépend elle-même de l’état biologique du sol.
Il y a donc une forme de boucle :
- il faut un sol vivant pour transformer correctement la matière organique ;
- mais il faut aussi de la matière organique pour entretenir un sol vivant.
Intérêt des nouveaux outils d’analyse
L’intervenant conclut en soulignant l’intérêt des outils analytiques développés en laboratoire. Ils permettent :
- de mieux caractériser les produits organiques ;
- de prévoir leur devenir ;
- d’aider à choisir les apports en fonction des objectifs recherchés ;
- et, à terme, de mieux caractériser aussi la matière organique déjà présente dans les sols.
L’ensemble de cette démarche s’inscrit dans une logique d’agriculture de conservation et de compréhension fine du fonctionnement biologique des sols, avec une idée centrale : la dimension énergétique est fondamentale. Sans énergie apportée au système, la biologie du sol ne peut pas assurer durablement ses fonctions.
