La fertilisation organique dans les supports de culture. Introduction de Mohammed BENBRAHIM, RITTMO

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1 La fertilisation organique dans les supports de culture Introduction de Mohammed BENBRAHIM, RITTMO

2 N minéralisable (% Norg) Comment gérer la fertilisation organique dans un support de culture? Bien caractériser l engrais : outil analytique adapté (XP XP ) Jours d'incubation Produit 8N Produit8N Produit6N Gun. TRT. C. Prendre en compte les conditions culturales spécifiques (Température, humidité, vie biologique) AREXHOR-Grand Est Concorder l apport avec les besoins et l absorption par la plante «temps de latence» Jours après le rempotage M2 M3 M4 Surfaçage

3 Engrais organiques dans les sols et substrats : principes agronomiques et outils analytiques Matthieu VALÉ Responsable du service Recherche, Développement et Etudes Agronomiques du Groupe AGRO-Systèmes - SAS Laboratoire Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE

4 1. Présentation du Groupe AGRO-Systèmes - SAS Laboratoire Site de la Membrolle (37) : Service clients et back office Service de télévente Service de prélèvement Service agronomique Secrétariat technique Service commercial Service informatique et administratif Site de Ardon (45) : Laboratoire d analyses Analyses de terre, reliquats N Analyses de produits organiques et de supports de culture Analyses de végétaux Analyses d eaux Service recherche-développement Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 4

5 1. Présentation du Groupe AGRO-Systèmes - SAS Laboratoire Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 5

6 1. Présentation du Groupe AGRO-Systèmes SAS Laboratoire L activité analyses et services ANALYSES Groupe AGRO-Systèmes SAS Laboratoire Marché français Tendance marché PDM % RANG Terre (PK ) % 1 Reliquats N (nb d horizons) % 1 Végétaux % 1 Organiques effluents d élevage boues de STEP composts / terreaux % 1 PRELEVEMENTS Groupe AGRO-Systèmes SAS Laboratoire MARCHE FRANCE Tendance marché PDM % RANG Terre % 1 Reliquats % 1 Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 6

7 1. Présentation du Groupe AGRO-Systèmes SAS Laboratoire Les services Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 7

8 LES ENGRAIS ORGANIQUES DANS LES SOLS Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 8

9 Mode de fonctionnement d un engrais organique : exemple de l azote Urée Hydrolyse Nitrosomonas Nitrobacter NH + 4 Nitritation NO - NO - 2 Nitratation 3 Azote organique Protéolyse O 2 O 2 Nitrification Température Aération Humidité ph Fertilisation organique délicate à maîtriser Besoin d oxygène, d eau et de chaleur Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 9

10 effet multiplicateur de l'humidité effet multiplicateur de la température Facteurs influençant la minéralisation climat Température Humidité Minéralisation minimale au point de flétrissement, optimale à la capacité au champ puis diminue au delà (anaérobie) température ( C) 0.4 Quand la température augmente de 10 C, la minéralisation est multipliée par HpF humidité HCC Les périodes de forte minéralisation sont le printemps et surtout l automne Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 10

11 Facteurs influençant la minéralisation Taux de minéralisation (%) ph et activité biologique ph Minéralisation fortement limitée en dessous de ph 5,5 Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 11

12 modèle de dégradation de la matière organique Engrais organique 100 C 20N 60 C (CO 2 ) 40 C 5 N Biomasse microbienne C/N = 5 C/N = 8 Le rapport C/N de l engrais organique du sol est de N (Azote minéral) Le rapport C/N moyen de la biomasse microbienne du sol est de 8 Efficient d assimilation de la biomasse microbienne : 40 % Sur 100 C, 40 sont incorporés dans la biomasse et 60 dégagés en CO 2 dans l atmosphère Pour maintenir son C/N = 8, la biomasse microbienne doit consommer 5 N => solde de 15 N: fourniture en azote par l engrais Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 12

13 modèle de dégradation de la matière organique 60 C (CO 2 ) écorce C/N = C 1 N 40 C 5 N Biomasse microbienne C/N = 8-4 N (Azote minéral) Efficient d assimilation de la biomasse microbienne : 40 % Sur 100 C, 40 sont incorporés dans la biomasse et 60 dégagés en CO 2 dans l atmosphère Pour maintenir son C/N = 8, la biomasse microbienne doit consommer 5 N, donc elle puise 4 N dans le substrat => solde de - 4 N : organisation ou immobilisation Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 13

14 Le C/N, un premier indicateur du comportement des matières organiques C/N de l engrais organique 8 15 Minéralisation rapide, libération des éléments minéraux (N) Minéralisation plus lente, risque fort d immobilisation de l azote minéral (faim d azote) C/N : indicateur simple mais pas suffisant Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 14

15 N minéralisé (% N ini) Mode de fonctionnement d un engrais organique : exemple de l azote C/N du produit : un des premiers indicateurs de son comportement dans le sol 100% 80% 60% Farine de plume 40% 20% 0% -20% -40% -60% jours à 28 C C/N = 5 C/N = 15 C/N = 30 Compost de déchets verts + fumier Ecorces compostées Modélisation théorique qui n est pas toujours pertinente pour des produits complexes comme les composts (végétaux + animaux) Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 15

16 Outils disponibles pour évaluer la minéralisation des engrais organiques Test en incubation pour les amendements organiques XP U (Décembre 2009) - Amendements organiques et supports de culture : Caractérisation de la matière organique par la minéralisation potentielle du carbone et de l azote Incubation en conditions contrôlées (28 C, humidité optimale) produit organique séché et broyé à 1 mm incorporé à un sol agricole à une dose adaptée aux amendements organiques (20 à 60 t/ha) incubation pendant 91 jours à 28 C = 16 à 20 mois en condition de champ Nouvelle norme adaptée aux engrais organiques ajustement de la dose d incorporation de l engrais en fonction de la teneur en azote (équivalent 170 U/ha) + adaptation aux produits liquides (XP U (09/2012) Caractérisation d'un engrais organique ou organo-minéral par la minéralisation potentielle de l'azote) Méthodes adaptées aux engrais et amendements organiques, même si biais par broyage du produit organique Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 16

17 Mode de fonctionnement d un engrais organique : exemple de l azote En fonction de leur composition, les engrais organiques présentent des différences sur : * La cinétique de libération - Produit à base animale : minéralisation généralement plus rapide - Produit à base végétale : minéralisation généralement plus lente - Produit mixte :?? * La quantité d azote libéré (équivalence engrais minéral) 1 kg N organique 1 kg N minéral Equivalence engrais minéral : de 30 à 70 % En moyenne, il faut 2 kg de N organique pour avoir le même effet que 1 kg de N minéral. Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 17

18 N minéralisé (% N org) 100% Cinétiques 90% de minéralisation de l azote organique 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Fientes de volaille compost fumier volailles jours norm alisés (15 C, HCC) Compostage diminue la disponibilité de l azote organique Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 18

19 N minéralisé (% N org) 100% Cinétiques de minéralisation de l azote organique 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% Fumier de bovins décomposé Fumier de bovins pailleux jours normalisés (15 C, HCC) Produit brut peut entrainer une immobilisation de l azote minéral présent de le substrat Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 19

20 Produits organiques : coefficients d équivalence aux engrais minéraux (indicatifs) Equivalence engrais minéral coeff N automne AZOTE (*) coeff N printemps PHOSPHORE K 2 O MgO Compost de déchets verts 0 à 5 % 5 % 50 % 100 % 100 % Fumier de bovins 15 % 20 % 80 % 100 % 100 % Fientes de poule déshydratées 30 % 60 % 85 % 100 % 100 % Lisier de porc 40 % 80 % 95 % 100 % 100 % Vinasses (betterave, marc ) 40 % 60 % 85 % 100 % 100 % Guano 40 % 90 % 85 % 100 % 100 % Farine de plume, sang 30 % 80 % % 100 % 100 % Corne broyée finement 60 % 80 % 50 % 100 % 100 % Engrais vert (vesce) 80 % 80 % 100 % 100 % 100 % Sources : - Fertiliser avec des engrais de ferme, 2001, ARVALIS, Institut de l élevage, ITAVI, ITP - Guide des matières organiques, 2001, ITAB Equivalence N bien connue, équivalence P variable (références en cours d acquisition), équivalence K et Mg proche de 100 % Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 20

21 LES ENGRAIS ORGANIQUES DANS LES SUPPORTS DE CULTURE Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 21

22 Spécificité des supports de culture Toutes les références disponibles sur les engrais organiques proviennent du secteur agricole : test au champ ou au laboratoire en mélange dans de la terre (milieu vivant et assez tamponné). Support de culture : Milieu relativement inerte (peu ou pas de vie biologique) Plus ou moins tamponné, plus ou moins grossier ph peut être très acide Fortes variations de température et d humidité (gestion de l irrigation) apport de surface : diminution possible d efficacité - Pertes gazeuses possibles - Surface de contact réduite donc accès réduit des microorganismes aux matières organiques à dégrader Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 22

23 Minéralisation d un engrais organique dans un support de culture Adaptation de la méthode existante pour les produits organiques dans les sols : incubation en conditions contrôlées température (28 C) et humidité (pf 1.7) constantes Minéralisation N organique mesure de la variation de stock d azote minéral (extrait eau 1/1.5) sur 49 jours Modalités : substrat seul / substrat + engrais (incorporé au labo) La différence entre les 2 donne l effet de l engrais 49 jours en incubation à 28 C sont équivalents à 6 mois en conditions réelles (à 15 C de moyenne) Incorporation de l engrais non broyé à la dose souhaitée par le client : au plus près des conditions réelles Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 23

24 Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire Maîtrise de la fertilisation organique sur plantes aromatiques à cycle long Objectif : définir des indicateurs simples permettant de piloter la fertilisation organique en s appuyant sur des outils analytiques disponibles en laboratoire et des mesures en culture. Sur thym (pots de 1L) Terreau : Klasmann Bio Aromatique Dispositif : 2 facteurs (profil de libération de la fertilisation / date de mise en culture) Une fertilisation minérale de référence Une fertilisation organique «profil de libération lente» (90% Captial 5-3,5-8 10% corne broyée fine ) Une fertilisation organique «profil de libération rapide» (70% Captial 5-3,5-8 30% corne broyée fine ) + 2 modalités organiques identiques avec surfaçage 3 dates de mise en culture pour faire varier le paramètre température Suivi essai : Enregistrement des paramètres température et hygrométrie dans le substrat Réalisation de cinétiques de minéralisation par le laboratoire SAS sur chaque couple terreau / engrais (azote minéralisé en fct du temps). (test de l ajout d un inoculum de terre pour optimiser la minéralisation (10 % en volume)) Dosage N03-, NH4+ et azote total dans le substrat à 5 dates (T0, 7j, 14j, 1 mois, 2 mois, 3 mois) Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 24

25 N minéralisé (mg/l) N minéralisé (mg/l) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire Évolution de l azote dans le substrat seul ou substrat + inoculum terre (10 % vol) Sol témoin substrat Klasmann standard + terre témoin substrat Klasmann standard jours à 28 C et humidité constante (pf 1.7) jours à 28 C et humidité constante (pf 1.7) Le substrat ne libère pas d azote minéral légère immobilisation L ajout de terre réduit l effet immobilisation de l azote Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 25

26 teneur en N minéral (mg/l) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire substrat Klasmann standard + engrais profil de libération lente (90% Captial 5-3,5-8 10% corne broyée fine ) N-NO3 N-NH jours à 28 C et humidité constante (pf 1.7) Azote libéré principalement sous forme d ammonium, passage sous forme nitrate seulement au bout de 28 jours à 28 C (4 mois en conditions terrains) Blocage de la nitrification Azote organique protéolyse NH + 4 Nitritation NO - NO - 2 Nitratation 3 O 2 O 2 Phénomène inexistant pour les minéralisations produits organiques dans du sol Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 26

27 teneur en N minéral (mg/l) teneur en N minéral (mg/l) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire substrat Klasmann standard + engrais profil de libération lente (90% Captial 5-3,5-8 10% corne broyée fine ) N-NO3 N-NH jours à 28 C et humidité constante (pf 1.7) Azote libéré principalement sous forme d ammonium, passage sous forme nitrate seulement au bout de 28 jours à 28 C (4 mois en conditions terrains) 70 Ajout de terre : réduction du blocage de la nitrification grâce à l inoculum bactérien de la terre? Plus forte libération de NO substrat Klasmann standard + terre témoin + engrais N-NO3 N-NH jours à 28 C et humidité constante (pf 1.7) Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 27

28 NH4 (mgn/100 g de sol sec) NH4 (mg/100g de sol sec) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire profil de libération lente (90% Captial 5-3,5-8 10% corne broyée fine ) Cette prédominance de la forme ammoniacale et le blocage supposé de la nitrification se retrouve dans les essais en serre apport janvier apport avril Nbre de jours de culture NH4 NO Nbre de jours de culture NH4 NO3 Protéolyse (passage Norg NH4) est moins limitée par la température que la nitrification (NH4 NO3) Diminution de l azote minéral dû au prélèvement par les plantes : on ne peut pas évaluer le % de minéralisation de l azote si on ne connaît pas le prélèvement par les plantes Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 28

29 N minéralisé (mg/l substrat) N minéralisé (% N engrais tot) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire profil de libération lente (90% Captial 5-3,5-8 10% corne broyée fine ) À partir des données en incubation, on calcule la quantité d azote minéralisé (variation de NO3 + NH4 par rapport à la teneur initiale) substrat Klasmann standard + terre témoin + engrais dose 1 substrat Klasmann standard + engrais dose 1 50% 45% 40% 35% % % 80 20% % 10% 5% substrat Klasmann standard + terre témoin + engrais dose 1 substrat Klasmann standard + engrais dose % jours à 28 C et humidité optimale (pf 1.7) jours à 28 C et humidité optimale (pf 1.7) La minéralisation de l azote d un engrais organique (et donc l azote disponible) dans un support de culture semble plus faible que les références obtenues dans un sol Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 29

30 N minéralisé (% N tot engrais) Premiers résultats des essais menés avec le CDHR Centre Val-de-Loire L effet inoculum peut être très significatif 70% 60% 50% 40% Terreau aquiland + terre témoin+ DCM ECO-MIX 1 (3)+ DCM ECO- MIX 4 (3) Terreau aquiland+dcm ECO-MIX 1 (3)+ DCM ECO-MIX 4 (3) 30% 20% 10% 0% jours à 28 C et humidité optimale (pf 1.7) Substrat plus grossier (pépinière) Ces essais confirment la faible vie biologique dans les substrats pour valoriser au mieux les engrais organiques, l ajout d un ferment (compost par exemple) au substrat semble indispensable Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 30

31 N minéralisé provenant de l'échantillon (mg/l de substrat) N minéralisé provenant de l'échantillon (mg/l de substrat) Autres résultats Immobilisation initiale de l azote, puis re-libération régulière Pas de minéralisation mais immobilisation, alors que c est un engrais reconnu en agricole Interaction de l engrais avec le substrat La multiplicité des mélanges (tourbes, fibres de bois, écorce, compost de déchets verts, argile,.) rend la prédiction du comportement d un engrais organique très délicate il ne faut pas s intéresser à l engrais organique seul mais au couple engrais / substrat (+ inoculum) Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 31

32 N minéralisé (% du N de l'engrais) N minéralisé (% du N de l'engrais) Autres résultats 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% biocomplete (3,75 kg/m3) pf % biocomplete (3,75 kg/m3) pf 1.5 5% Biocomplete (3,75 kg/m3) pf 1.7 0% jours à 28 c et humidité optimale 50% 45% faliorga (3,6 kg/m3)+ corne broyée (3,6 kg/m3) pf % faliorga (3,6 kg/m3)+ corne broyée (3,6 kg/m3) pf % faliorga (3,6 kg/m3)+ corne broyée (3,6 kg/m3) pf % 25% 20% 15% 10% 5% 0% Humidité optimale de minéralisation = pf 1.7? Problèmes de diffusion d oxygène à humidité plus élevée? Faut-il adapter le régime hydrique en fertilisation organique? jours à 28 c et humidité optimale Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 32

33 CONCLUSION Comportement des engrais organiques bien connu en agriculture, références à acquérir sur support de culture. Conditions nécessaires à l action optimale d un engrais organique : chaleur, eau, oxygène, vie biologique gestion fine des conditions de culture. La totalité de l azote de l engrais organique n est pas disponible pour la culture : équivalent de 30 à 70 % d un engrais minéral. Minéralisation de l azote plus ou moins rapide : attention à faire coïncider avec les besoins de la culture. Pour bien valoriser les engrais organiques, l ajout d un inoculum bactérien (ferment, compost ) semble indispensable. Interaction entre l engrais organique et le substrat (nature des constituants, granulométrie, ) choix du couple engrais / substrat (+ ferment). Intervention RITTMO SAS LABORATOIRE 33

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