Utiliser des produits résiduaires organiques

Fiches techniques

Matière organique Cycle de l'azote Fertilisation Agriculture de conservation Régénération des sols

Produits résiduaires organiques

S’ils sont une source de matières organiques complémentaires pour booster l’activité biologique et les propriétés du sol, les produits résiduaires organiques n’en sont pas moins le moyen d’apporter des éléments minéraux supplémentaires et, entre autres, de l’azote. Cependant, bien qu’il soit logique de les considérer comme des produits fertilisants, ces matières organiques ne seront jamais des engrais. Entre des produits de valeur plutôt fertilisante ou plutôt amendante, toute la subtilité consiste à savoir où placer le curseur.

Qu'est-ce qu'un produit résiduaire organique (PRO) ?

Définition

Le sol est comme un véhicule. Pour fonctionner correctement, il a besoin de trois choses :

• Un carburant : les matières organiques du sol (MOS).
• Un moteur : la biomasse microbienne (BM).
• Une transmission : les activités de cette biomasse.

Le rôle de l’agriculteur se résume, à fournir un carburant de qualité et de manière continue, nécessaire pour que son " sol-véhicule " donne toute sa puissance et d’autre part, à protéger cet ensemble.

On distingue les produits résiduaires organiques (PRO) des matières organiques du sol, car ils sont externes au sol. Ils comprennent tous les produits organiques d’origine urbaine, industrielle ou agricole ayant subi ou non des traitements (boues de STEP, composts, effluents agro-industriels, effluents d’élevage, digestats, BRF,…).

Origine des PRO

Les effluents d’élevage représentent la source de produits résiduaires organiques la plus abondante avec une masse annuelle d’environ 275 millions de tonnes de matière brute, composée à 86 % de fumiers.

En comparaison, les déchets organiques agro-industriels représentent 43 millions de tonnes, les boues de STEP 9 millions (produits majoritairement agricoles envoyés dans les villes et qu’il serait normal de redistribuer vers les champs) et les composts de déchets verts, de biodéchets et d’ordures ménagères, moins de 2 millions de tonnes. Il faut intégrer l'idée qu’avec cette matière organique transitent d’importants flux minéraux, en premier lieu l’azote mais aussi P, K, etc..

ISMO et C/N, deux caractéristiques des PRO

Le rapport C/N, souvent mentionné, est un bon indicateur de la valeur d'un PRO. Plus le C/N est élevé, plus le produit est carboné ou pailleux et plus il a une valeur amendante. Ce critère n'étant pas suffisant, deux mesures permettent aujourd’hui de mieux caractériser ou "profiler" un PRO:

• L’ISMO (Indice de stabilité de la matière organique), qui qualifie la valeur amendante du produit, permet de caractériser la stabilité organique du produit ou encore sa proportion de matière organique (MO) susceptible d’entretenir le stock de MOS. Plus l’ISMO est élevé, plus le produit permet d’entretenir le stock de MOS sur le long terme.
  

  Distribution des formes d'azote dans différents PRO
• La fourniture en N du produit (disponibilité en azote pour les plantes) et donc plutôt sa valeur fertilisante.

En résumé, comparé à des situations sans apport de PRO (seulement une fertilisation minérale), il est largement prouvé que des apports réguliers de PRO (en particulier des effluents d’élevage puisque ce sont principalement eux qui ont été étudiés) apportent, à terme, des suppléments de minéralisation via l’accroissement de matières organiques. La majorité des essais montrent que ce supplément de minéralisation peut fournir des quantités supplémentaires annuelles d’azote minéralisé variant de 25 à plus de 80 kg/ha (après plusieurs années d’apports répétés).

Malgré tout, au sein de ces PRO, une très grande variabilité de composition et donc d’effets existe. Il vaut donc mieux parfaitement connaître ce qu’on souhaite utiliser et être clair dans ses objectifs avant d’aller plus loin.

Evolution des PRO dans le sol

La biomasse microbienne au cœur de l’évolution des PRO

Lorsqu’il entre en contact avec le sol, un PRO, quel qu’il soit, subit les mêmes processus de transformation ou d’évolution que les MOS et devient à son tour de la MOS.

La biomasse microbienne (BM) est au cœur de ces transformations. Le processus de transformation et de réorganisation des PRO dans un sol est le suivant :

• Les grosses molécules constitutives se transforment en éléments plus simples. Elles sont ainsi cassées, mâchées, "miniaturisées" pour aboutir à la production d’éléments minéraux pouvant alimenter les micro-organismes du sol et les plantes. Les PRO ne fournissent pas seulement du C, du N, du P ou du K mais ils sont aussi d’intenses pourvoyeurs de macro-éléments (S, Ca, Mg) et d’oligo-éléments (fer, zinc, molybdène, cuivre, bore, manganèse) en fonction de leurs origines.
• Toutes les molécules constitutives des PRO ne sont pas "digérées" à la même vitesse. Ce sont, tout d’abord, les sucres qui sont consommés (ils fournissent l’énergie première à la BM) puis des composants de plus en plus "coriaces" : hémicellulose, cellulose puis lignine.
• Les plus petites molécules sont aussi réorganisées en de plus complexes, regroupées sous le terme générique d’humus.

La nature même du sol a peu d’influence sur ces processus. Il existe néanmoins certains aspects du sol et des conditions climatiques qui impactent l'incorporation des PRO et leur vitesse de transformation :

• Avoir suffisamment de particules d'argile pour fixer les particules humiques et former ainsi le complexe argilo-humique.
• Avoir une structure de sol aérée avec une bonne circulation de l’eau et de l’oxygène.
• La température et l'humidité qui agissent surtout sur la vitesse de transformation des MOS et donc sur l’activité de la BM, d’où l’existence de "saisons de minéralisation", plutôt au printemps et à l’automne.
• L’action de l’homme qui a un impact au travers des pratiques culturales comme le travail du sol, des cultures qu’il produit mais aussi d’autres pratiques comme l'irrigation (quand on apporte de l’eau en pleine chaleur, on augmente la minéralisation).

Utiliser les PRO dans son exploitation

Pas besoin d’être éleveur pour valoriser ses propres PRO

Tous les déchets organiques, quels qu’ils soient (déchets de moisson, menues pailles mais aussi grains non commercialisables (déchets de séparateur)), produits sur l'exploitation peuvent être récupérés et compostés. Le compost peut être épandu sur des couverts longs, sur des intercultures courtes (avant colza), ou même sur des semis de trèfle par exemple.

Le compost est épandu en surface, sans mulchage, et il est possible d'utiliser un épandeur à fumier équipé d’une hotte. Le coût est faible et la matière organique est locale. La technique évite également les pénalités à la commercialisation par la présence de "mauvais" grain.

Lisier de porc + fumier de bovin : un duo gagnant

Pouvoir associer ces deux PRO offre tous les avantages : le lisier de porc remplace à lui tout seul une fertilisation minérale. Il apporte lui-même de la biomasse microbienne, la stimule et, en plus de l’azote disponible tout de suite, il fournit également du P, K et autres oligoéléments. En associant du fumier de bovin, les apports fertilisants via le lisier sont complétés par des apports de type amendant qui vont agir plutôt sur le long terme (une partie importante de l’azote est contenue dans des molécules stables nécessitant plus de temps pour être minéralisée).

Un essai INRA de longue durée de Rennes-Champ Noël, des années 1990 à 2000, montre qu’on peut assurer, sur le long terme, les rendements d’une succession culturale maïs/blé en substituant la fertilisation minérale par des apports de lisier de porc. Cette substitution a permis d’économiser en moyenne chaque année, 100 kg/ha de N pour le maïs et 130 kg/ha pour le blé, ainsi que 60 kg/ha de P2O5 et 100 kg/ha de K2O.

Il faut cependant noter que ces essais analysent l’arrière effet des PRO, après des apports répétés tous les ans.

PRO fertilisants ou amendants

À l’instar des MOS, les PRO ont les mêmes fonctions "globales" sur le sol:

• Ils agissent sur la fertilité biologique globale du sol, à travers l’activité de sa faune et de sa flore, en l’alimentant et en participant à sa diversité et son renouvellement. En bout de chaîne, ils participent à la nutrition des plantes (apports, stockage et mise à disposition diffuse de nutriments divers et variés).
• Ils agissent aussi, de manière positive, sur l’organisation du sol et ses propriétés structurantes, d’aération, d’efficience de l’eau et de stabilité.

Pour autant, tous les PRO ne se ressemblent pas. Leur impact sur le système sol - plante va donc s’en ressentir et leur utilisation en sera différente. Leur composition et donc leur évolution dépendent de multiples paramètres : type d’animaux élevés, d’alimentation, de prophylaxie, de conditions d’élevage, de type de litière

Il est utile de catégoriser ces produits, et on peut ainsi distinguer deux grands types de PRO :

• Les PRO à valeur plutôt fertilisante fournissent assez rapidement leur énergie et leur azote facilement disponible pour les micro-organismes et les plantes. Ils se dégradent généralement assez rapidement et ont donc un impact plutôt de court/moyen terme, d’où l’emploi pour les identifier, du terme "fertilisant". Les effluents d’élevage peu pailleux, de type lisier ou encore des produits issus de transformations agro-industrielles peu carbonés, peuvent appartenir à cette catégorie.
• Les PRO à valeur plutôt amendante fournissent des éléments sur le plus long terme car ils sont constitués principalement de plus grosses molécules, nécessitant plus de temps (plus d’un an) pour être minéralisées. Ils participent à un temps de résidence plus long du carbone organique et donc de l’azote.

Travail du sol, engrais chimique, irrigation ont un effet positif sur la minéralisation, masquant le potentiel effet dépressif du PRO sur l’azote. En non labour, on perd le travail du sol, facteur de minéralisation et on ne masque plus les préemptions du PRO qui se font, d’ailleurs, exclusivement en surface du sol, là où l'on sème. En non labour, il est donc plus important encore de savoir ce qu’on utilise comme PRO et de quelle manière.

Un risque d’effet dépressif immédiat

Les différents PRO n'ont pas la même vitesse de minéralisation de l'azote. Dans ces graphiques, on voit la cinétique de minéralisation de 3 PRO : des vinasses et deux fumiers de bovin dont l’un est pailleux. Il faut surtout retenir de ces trois cinétiques, leur forme globale.

Cinétique de minéralisation de PRO

Les vinasses, par exemple, correspondent à un PRO qui fournit très rapidement de l’azote disponible pour le sol et pour les plantes. Le fumier de bovin peut également se comporter de la même façon, tout en ayant, cependant, une cinétique de minéralisation moins rapide au tout début de sa transformation.

Lorsque le fumier devient plus pailleux (plus riche en carbone car plus riche en cellulose), la cinétique change beaucoup. Le PRO devient même, dès le début de son évolution dans le sol, consommateur d’azote. C’est la courbe qui plonge vers le bas dans les premières semaines. Cet état est temporaire et, cet effet passé, le PRO redevient fournisseur d’azote. C’est ce que les chercheurs appellent un effet "dépressif ". Le produit organique est très carboné et il n’y a dans le produit, pas suffisamment d’azote rapidement disponible pour les besoins de la microflore dégradante et la BM va, dans les premières semaines, puiser dans le sol l’azote minéral pour s'attaquer au carbone dégradable (sucres solubles, hémicelluloses, cellulose) contenu dans le produit.

Les effluents d’élevage ne sont donc pas toujours des engrais, en tout cas, pas toujours dans les premiers temps. Ce genre de PRO doit être apporté bien en amont des besoins azotés d’une culture, le temps qu’il évolue et se retrouve dans un état de fournisseur net d’azote et non plus dans un état de préemption.

PRO et couverts végétaux

Les couverts végétaux sont complémentaires des PRO car ils compensent les "défauts" des PRO. Il est difficile de prévoir le comportement de la majorité des PRO au champ. On peut prévoir s’ils sont plutôt de tendance fertilisante ou amendante mais ce qui les caractérise avant tout, c’est leur grande variabilité et même leur imprévisibilité. Les couverts végétaux, au contraire et à partir du moment où on sème des mélanges de familles végétales différentes et variées, semblent plus "stables" et prévisibles.

La période de transition d’un sol vers l’agriculture de conservation (AC) est toujours délicate. Il est alors bon de l'aider à acquérir un statut organique plus conséquent grâce aux PRO. Mais pas n’importe quels PRO: pour un bon démarrage en AC, mieux vaut porter son choix vers des PRO très fermentescibles, riches en azote rapide, justement pour pallier les soucis de faims d’azote.

Des apports de produits de nature plus amendante, comme les composts, pourront venir en deuxième phase, en période dite "de croisière". Ils permettront d’entretenir le système et de continuer à progresser sans risques. Dans ce cas de figure, le mulch acquis en surface viendra fournir à l’activité biologique l’énergie et l’azote et compenser les déséquilibres des PRO pour une digestion et une incorporation plus complète et plus rapide, toujours sans à-coups.

Les couverts ont aussi un autre effet vis-à-vis des PRO: ils viennent atténuer certains de leurs inconvénients environnementaux comme les risques de volatilisation et autres pertes d’éléments dans le milieu. Attention aux PRO qui auraient tendance à prélever de l’azote dans les premiers temps de leur dégradation, ils pourraient éventuellement freiner le bon développement du couvert.

Quand épandre ?

Epandage

L'épandage dépend principalement de la nature du PRO.

• S’il est plutôt de nature fertilisante comme un lisier, mieux vaut l’apporter légèrement en amont du besoin des plantes car ce n’est pas un engrais !

• Si, au contraire, il a plus une valeur amendante comme un fumier pailleux ou des composts de déchets verts, mieux vaut l’apporter bien en amont des besoins pour qu’il démarre sa digestion et surtout, éviter les risques de préemption d’azote. Ce type de PRO peut en effet avoir tendance à soustraire de l’azote au sol dès les premiers temps, ce qui peut être très préjudiciable à la culture. Cet effet n’est que temporaire et, après quelque temps, sa dégradation devient pourvoyeuse d’éléments (toujours de manière diffuse).

Profiter de la présence du couvert végétal pour épandre ses effluents a des avantages :

• Au niveau du sol, les transformations de matières organiques sont longues, dépendantes du produit de base et fortement influencées par les conditions météo. Il est donc préférable d’anticiper et de laisser du temps à l’activité biologique pour digérer le produit afin d’obtenir une plus grande partie assimilable par la culture suivante.
• Les éléments solubles, et entre autres l’azote, seront rapidement mobilisés par la végétation en place, limitant de fait les risques de fuite. De plus, cette légère fertilisation permettra de doper le couvert à l’automne avec un gain notable en matière de production de biomasse.
• Le couvert a déjà fait son enracinement, il est en place et profond. Il sera donc peu impacté par les potentielles préemptions d’azote du sol, à la surface, par le PRO.
• L’activité biologique qui redémarre de manière intense avec les pluies d’automne trouvera dans cet apport une nourriture de choix qu’elle assimilera et incorporera au sol avec d’autres résidus. Une meilleure alimentation en quantité et qualité c’est aussi le gage de plus de travail et donc d’une meilleure structuration biologique au printemps suivant.
• L’épandage dans un couvert en place à l’automne lorsque l’humidité revient est également le moyen efficace, bien plus que toute incorporation, de limiter les pertes par volatilisation qui peuvent dans certains cas être relativement importantes. C’est donc le moyen de conserver plus d’azote dans le système mais aussi de limiter les nuisances olfactives et l’émission de certains gaz à effet de serre.
• Rouler sur les parcelles avec des engins qui sont de plus en plus lourds au printemps, c’est générer des compactions, qui même retravaillées intensivement resteront pénalisantes sur la culture qui suit. Ainsi, épandre à l’automne c’est aussi préserver la structure du sol qui est généralement, à l’inverse du printemps, sèche en profondeur et supporte beaucoup mieux la circulation des outils. Les sols seront d’autant moins impactés par ce trafic qu’ils sont colonisés par d’importants systèmes racinaires qui jouent le même rôle qu’une armature dans un béton. Enfin, si la structure se trouve légèrement endommagée sous le passage d’une roue, l’activité biologique a plusieurs mois devant elle pour intervenir et corriger la situation.
• Enfin, pour tous ceux qui sont en Techniques culturales simplifiées (TCS) et semis direct (SD) mais aussi pour les agriculteurs conventionnels, laisser évoluer un fumier voire un lisier épais pendant plusieurs mois à la surface du sol, c’est aussi réduire fortement le risque de colporter principalement des graines d’adventices qui se retrouveront consommées par l’activité biologique de décomposition ou fermenteront tout en sachant que les plantules seront détruites avant l’installation de la culture suivante.

Attention à l’incorporation

L’incorporation d’un PRO très carboné à la surface du sol entraîne un prélèvement important d’azote malgré la minéralisation déclenchée par le travail du sol, une situation momentanément dangereuse pour la culture. Par contre, le positionnement d’un PRO à la surface du sol dans une végétation et un couvert (afin de limiter la volatilisation et garantir une humidité permanente pour obtenir une évolution continue) limite les risques de préemption d’azote.

En agriculture de conservation, il est intéressant d'apporter des PRO, car ils augmentent le retour organique et boostent l’activité biologique et la structuration du sol. C’est le moyen d’apporter une fertilisation complémentaire et globale. Il faut absolument accepter le fait qu’on nourrit d’abord le système et que le temps de retour minéral pour les cultures est forcément long.

Contrairement aux idées reçues, il faut plutôt aller chercher plus d’azote facilement disponible pour compenser le manque de minéralisation induite par des couverts importants et la réduction ou suppression du travail du sol. Une fois que l'auto fertilité a évolué, il est alors possible d’utiliser des PRO plus carbonés.

Conclusion

L'utilisation de PRO implique de se poser beaucoup de questions :

• Qu’est-ce que j’attends de l’apport de matières organiques ?
• Où en suis-je dans ma démarche d’agriculture de conservation ?
• Où en est mon sol, quel est son niveau organique ?
• Est-il capable de digérer ce que je pourrai lui apporter ?
• À quels PRO ai-je accès ?
• Quelles sont leurs caractéristiques, leurs avantages et leurs défauts ?

Les PRO sont une source supplémentaire de minéralisation. Les premiers des PRO à utiliser sont les résidus de culture et les couverts végétaux qui assurent un entretien régulier de l’activité biologique du sol. Mais une seule et même source organique ne peut assurer l’ensemble des fonctions recherchées (physiques, chimiques et biologiques). Il n’y a donc pas un PRO pour chaque réponse.

Des couverts végétaux tout le temps (surtout lorsque le sol est en transition et n’a pas encore un fort niveau organique) et des apports de PRO variés et en quantité, plutôt de nature fertilisante au départ.

Il sera ensuite temps d’apporter plus de carbone au sol via des PRO plutôt amendants comme les composts jusqu’à pouvoir même s’en passer. L’objectif est toujours d’arriver, en moyenne, à une autonomie, où le système n’a plus besoin d’aide extérieure.

Enfin, on ne peut piloter avec précision une fertilisation avec des PRO. Grâce à eux, on nourrit mieux son système, on progresse vers l’autofertilité mais on ne peut prévoir avec exactitude ce qu’ils apportent vraiment et quand, car leur fonctionnement dépend de beaucoup trop de paramètres, en premier lieu, le climat.