Conséquences sur la matière organique des sols

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Marie-Jeanne Vachon
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Bodineau, JN Rampon, M. Le Villio-Poitrenaud, D.Montenach, A. Schaub, M.

1 ème Session : valeur agronomique des PRO Conséquences sur la matière organique des sols Sabine Houot (EGC, INRA Grignon) avec la collaboration de G. Bodineau, JN Rampon, M. Le Villio-Poitrenaud, D.Montenach, A. Schaub, M. Imhoff Retour etour au Sol ol des Produits roduits Résiduaires Organiques Colmar 7 Novembre 7

Contexte et objectifs Baisse des teneurs en MO : menace affectant

PRO: source importante de MO en dehors des résidus de culture PRO

importantes là où l élevage a disparu Quelle efficacité de ces

2 Contexte et objectifs Baisse des teneurs en MO : menace affectant la qualité des sols. PRO: source importante de MO en dehors des résidus de culture PRO d origine urbaine, industrielle (composts, boues ), sources importantes là où l élevage a disparu Quelle efficacité de ces produits à relever les stocks de MO dans les sols? Evolution et simulation des stocks de MO en lien avec type de PRO.

Sites d étude et PRO épandus Feucherolles: - Blé maïs: paille de blé exportées, résidus de maïs enfouis - 5 traitements

- Maïs, blé, maïs, orge, maïs, blé: pailles enfouies - 6 traitements orga: BOUE,,,, C et Témoin - Epandage tous les ans

enfouies, irrigation - 3 traitements : BOUE, BOUE Chaulée et Témoin fertilisé - 5 épandages en Nov 95, Nov 98, Nov 1,

3 Sites d étude et PRO épandus Feucherolles: - Blé maïs: paille de blé exportées, résidus de maïs enfouis - 5 traitements orga:,,, et Témoin - Epandage tous les ans (Oct 98, Sept,, 4, 6): 4 tc/ha - Enfouissement dans horizon de labour Colmar: - Maïs, blé, maïs, orge, maïs, blé: pailles enfouies - 6 traitements orga: BOUE,,,, C et Témoin - Epandage tous les ans (Avril 1, Janvier 3 et 5) : 17 kg N/ha - Enfouissement dans horizon de labour Ensisheim: - Maïs sauf en 5, blé: pailles enfouies, irrigation - 3 traitements : BOUE, BOUE Chaulée et Témoin fertilisé - 5 épandages en Nov 95, Nov 98, Nov 1, Mars 3 et Mars 4 - Pratiques agriculteurs : t MB/ha puis 15 t MB/ha - Enfouissement dans horizon de labour ( cm); 1 dans 5cm 3

4 Caractéristiques de la MO des PRO épandus Teneurs en C organique: Boue > C > > BCh > C/N: > C > > Boue BCh g C/kg MS Corg C/N Boue BCH C 4

Caractéristiques de la MO des PRO épandus Biodégradabilité de la MO des PRO Minéralisation C au cours d incubations (XPU 44-163) Boue >Fumier C >

5 Caractéristiques de la MO des PRO épandus Biodégradabilité de la MO des PRO Minéralisation C au cours d incubations (XPU ) Boue >Fumier C > FFOM % Corg Moyenne Fourchette BOUE C Fumier C-CO (%Corg) FFOM Temps (jours) Boue C 5

Caractéristiques de la MO des PRO épandus Fractionnement biochimique (XPU 44-16) en: - substances solubles (SOL) - équivalent-hémicellulose (HEM) - équivalent-cellulose (CEL) - équivalent-lignines et

6 Caractéristiques de la MO des PRO épandus Fractionnement biochimique (XPU 44-16) en: - substances solubles (SOL) - équivalent-hémicellulose (HEM) - équivalent-cellulose (CEL) - équivalent-lignines et cutines (LIC) ISB =.11-(.9* SOL)-(.378*HEM)-(.16*CEW)+(.84*LIC); proportion de matière organique susceptible d entretenir le stock de matière organique du sol %MO ,8,6,4 Boue, SOL HEM CEL LIC, ISB C Fractions solubles importantes : Boue et FFOM + riches en LIC et Fum + riches en CEL ISB: > C > > Boue 6

7 Flux de C entrant dans les sols PRO: à 18 t C/ha Total: F >> C et E Par épandage: PRO Feucherolles > composts et Colmar > Boues Résidus de Culture: à 6 t C/ha E >> C F Peu de différences entre traitements t C/ha t C/ha Boue C C total et par épandage C E Total C T F Boue E BCH TN C E moyen F F T Boue C C C C C C Boue E BCH E F F F F 7

8 Evolution des teneurs en C dans les sols gc/kg g/kg sol Feucherolles: augmentation variable des teneurs en C T Evolution des teneurs (% départ) % +N -N,* 16,7**,* 1,7 14,4*** 11,6* * p<,5; ** p<,1; *** p<,1 Colmar et Ensisheim: pas de différenciation des traitements Colmar Changement labo et méthode Boue C T 4 6 g C/kg Ensisheim 11,3 3, T -6,4-11,1* Changement travail du sol BCh Boue TN 8

9 Bilan humique des épandages à Feucherolles Calcul annuel bilan humique (Hénin-Dupuis, 1945): C ( t + 1) = C ( t) K * C ( t) + K1PRO * Cpro ( t) + K1RES * Cres ( t) avec,3*(1 +,*( TMA 1)) K = =, 6 (1 +,5* Arg)*(1 +,15* CaCO ) K 1RES =,13 K 1PRO = ISB Rdt en MO des pro (% du C apporté en 8 ans) % C apporté Simulé mesuré ISB C calculé ISB (g/kg sol) à Feucherolles Y=,831 x + 1,7151 R =,899 Marin-Laflèche, 1996) Evolution C bien simulée Comparaison C calculé - C mesuré C mesuré (g/kg sol) T 9

10 Le modèle ROTH C (1/) (Coleman & Jenkinson, 1999) & DPM RPM CO HUM IOM! "#$$$ % # '()*)"""+"$" '&,-! $."""$/$$ "% 1

11 Le modèle ROTH C (/) 7#$$/ & DPM RPM CO HUM IOM $"&$! ' 1"$/+""3$"14$&$35"/ ' 6+/ ' 6"$ 1"$/+"$4$&"#"8 "$ 11

12 Evolution des stocks de C : Modélisation/mesures Evolution des delta stocks de C dans les traitements +N et +N par rapport au témoin: résultats simulés et mesurés T C/ha N +N +N +N Temps (années) #$$/$/") &"9",95,91 FFOM,95 Fumier,9 1"# +) & (P<,1) 1

13 $) & DPM.6 RPM.38 Pas d incorporation directe dans HUM DPM et biodégradabilité reliée.7.93 RPM augmente avec fraction lignine RPM 1,9 R =,9866,8,7,6,5,4,3,,1,15,,5,3,35,4 LIC 13

14 MO des composts restant après 1 ans 6+"&/$"$"$)&,3 T C/ha C restant 43% 41% % 7% Temps (années) FFOM : RPM résiduel + important : Incorporation dans HUM + Biomasse microbienne proportionnellement plus importante 14

15 Conclusions Les apports de PRO peuvent générer des augmentations de C dans les sols Apports conséquents nécessaires pour détection à moyen terme (1 ans): Feucherolles, différenciation des traitements A Colmar et Ensisheim: pas de différenciation des traitements; flux C via résidus de culture similaires dans ls traitements Méthodes de caractérisation de la MO des PRO: indicateurs du comportement dans le sol Efficacité augmente avec leur degré de stabilité: > > > (lien avec teneur en lignine) Bilan humique (Hénin Dupuis) simule correctement après 8 ans l évolution des stocks de MO dans les sols: indicateurs satisfaisants ISB ( à 5% MO) et ISMO (4 à 7%) ROTH C également et permet de préciser le devenir du C PRO dont la MO reste biodégradable (): MASSE et MO Humifiée ; valorisation d autres effets (structure, dispo N ) PRO plus stables (): proportion résiduelle supérieure dans RPM, non incorporée à la MO du sol 15

16 Perspectives Relation entre véritable nature chimique des PRO et comportement: recherche de marqueurs d incorporation dans la MO du sol Finalisation de la typologie des PRO et validation d indicateurs de caractérisation par rapport au comportement des PRO Analyse approfondie de l incorporation de la MO de PRO dans la MO de sol pour valider les simulations par ROTH C (fractionnement granulomètrique de la MO) Utilisation des indicateurs pour simuler l évolution du C dans les sols soumis à apports de PRO 16

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