Techniques de conservation des sols CFPPA Ariège Comminges

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1 Techniques de conservation des sols CFPPA Ariège Comminges

2 III. LA FERTILITE DU SOL : A. ETUDE CHIMIQUE : Comment ça marche? : Le stockage des minéraux dans le sol : Le stock échangeable est en équilibre avec la solution : Sous quelle forme se trouvent les minéraux dans le sol?: Les minéraux, les molécules, les ions : Les minéraux essentiels pour les plantes : Le calcium : Le magnésium: Le potassium : Le phosphore : L AZOTE : Le fer : Le soufre : B. LA BIOLOGIE DES SOLS Le rôle de la faune du sol : Comment ils vivent? La décomposition de la matière organique :... 96

3 III. LA FERTILITE DU SOL : A. ETUDE CHIMIQUE : Comment ça marche? : Les résultats d une bonne fertilité d un sol s expriment par son potentiel de rendement, son pouvoir alimentaire. Comparons un végétal entrain de s alimenter à un convive. Dans la scène de l alimentation du végétal nous trouvons. le végétal représenté par ses racines.(le mangeur) Les minéraux : azote, phosphore,potassium,zinc,cuivre (les aliments) Le sol représenté par son complexe argilo humique (le stockage) L eau dans le sol dans le rôle du lieu d absorption. La nappe phréatique pour les lessivages. Dans la scène de l alimentation du convive nous trouvons. Le (a) convive (le mangeur) Les aliments Le congélateur pour le stockage des aliments La table (lieu du repas) représentée par les assiettes. La poubelle pour les déchets. Mais mettons tous les acteurs en présence.

4 2. Le stockage des minéraux dans le sol : 1. les surfaces des feuillets d argile en sont le siège principal La surface des feuillets d argile formée de cations + et d anions possède des déficits internes + que compensent des cations absorbés sur la surface. 3 une partie des minéraux passe dans la solution du sol 2. Les molécules organiques sont aussi le support de cations échangeables. La solution du sol La capacité d'échange cationique (CEC) ou T C'est la quantité maximum de cations pouvant être absorbé par les colloïdes du sol (argile et humus). La CEC varie de 2 à 50 méq/100 g de terre selon le type de sol 4-8 en sol sableux en sol limoneux (selon le taux d'argile et d'humus) en sol argilo calcaire

5 Ce réservoir peut être +/- grand. Dans un sol neutre ph 7 ce réservoir est rempli de : MG 2+ CA ++ autres Dans un sol acide ph 5 ce réservoir est rempli de : MG ++ CA ++ H+ AL +++

6 3. Le stock échangeable est en équilibre avec la solution : Aussi la mesure du ph nous renseigne indirectement sur le taux de remplissage en cations. ph = potentiel hydrogène = mesure des hydrogènes. + le ph est faible, + il y a d ions H +, - il y a d ions Ca ++ MG ++ CA ++ MG ++ Stockage SOL CA ++ Solution du sol racines (4) (3) (1) (2) Solution du sol Stockage SOL

7 (1) Si la solution est appauvrie en K+ par l absorption sélective des racines (2) l équilibre se déplace. (3) le potassium K+ est absorbé par les racines. Le taux de potassium dans la solution du sol diminue. (4) le K+ du sol passe dans la solution jusqu à ce qu un nouvel équilibre soit rétabli. (5) Les places occupées par le K+ dans les zones d échange se libèrent dans le sol. Les H+ très nombreux dans la solution vont occuper les places libérées. (6) La vie du sol, les apports d engrais, la pluie amènent naturellement des ions H+ qui vont naturellement dans la solution du sol.

8 4. Sous quelle forme se trouvent les minéraux dans le sol?: Prenons l exemple d un engrais apporté par un agriculteur : le chlorure de potassium. Cet un engrais courrant, produit en Alsace est utilisé à 95% pour l apport de K+ dans tous les types de sols de la région. Chlorure de potassium 60% k Cl (1) (1) l engrais (sous forme moléculaire) au contact de la solution du sol se dissout dans l eau. (2) La molécule KCL au contact de l eau H2O passe sous forme ionique : H+ et Cl- + EAU Cl -

9 Nous pouvons constater à partir de cet exemple, certains points que nous pouvons généraliser : 1. les minéraux sous forme de roches ne sont pas assimilables sous cette forme : CaCO3 molécule de calcaire. 2. Des milliers d années d érosion vont attaquer la roche en la transformant en particules de la taille des limons (très fines). 3. Ces particules sont attaquées par les acides organiques du sol et l acide carbonique libérant ainsi les ions contenus dans les molécules. 4. Nous voyons donc que la molécule stable de calcaire CaCO3 était constituée par 2 types d ions : a. Pour 1 ion positif Ca++ b. 2 ions négatifs CO3H - 5. Que deviennent ces ions : Ca++ Ils sont stockés sur le CAH du sol. CAH CO3H - Participent au processus complexe de la vie du sol.

10 6. Les minéraux essentiels pour les plantes : 61.Le calcium : a. Description : (Voir exemple) b. Rôles : Il joue un rôle d échange sur le CAH. Il permet d avoir un CAH de bonne qualité, donc il participe à la Erreur! Aucune entrée d'index n'a été trouvée.stabilité structurale. Il est assimilé par les plantes. Certaines sont grosses consommatrices : ex la luzerne ( 300 unités/ha/an). Il permet de remonter le ph. c. Contraintes : Attention dans certains cas il peut être en excès et provoquer des cristallisation des tissus, empêchant ainsi l assimilation des minéraux et rendant la décomposition des résidus difficile. Si le ph est élevé les conditions de travail des bactéries sont difficiles et la décomposition réalisée est partielle et des mauvaise qualité. d. Comment l apporter : Certaines zones possèdent naturellement des roches mères d origine calcaire, donc les sols issus de ces roches mères sont riches naturellement en calcium. D autres zones sont pauvres naturellement : o Les alluvions anciennes, les limons ayant subi une érosion très poussée s acidifient naturellement. Le peu de CA++à été

11 lessivé laissant ainsi la place aux H+, responsables de l acidité des sols. ( ph 4.5 possibles). La zone de grep est le témoin du lessivage très important Les apports possibles de Ca ++ par l agriculteur : o Les engrais Attention certains engrais qui possèdent du calcium sont sous des formes difficilement utilisables par les plantes. Même s ils contiennent 50% de Ca, ils ne peuvent être utilisés par les plantes.( exemple : les phosphates naturels ) D autres comme les scories et le nitrate de calcium contiennent naturellement du calcium assimilable par les plantes. o Les amendements Ils apportent au sol, le calcium nécessaire. Le calcaire broyé La chaux La dolomie

12 62. Le magnésium: a. Description : Idem que Ca++ b. Rôles (à des degrés moindres que le Ca++) Il joue un rôle d échange sur le CAH. MG ++ Il permet d avoir un CAH de bonne qualité, donc il participe à la stabilité structurale. Il est assimilé par les plantes. Certaines sont grosses consommatrices : ex le maïs Il permet de remonter le ph. c. Contraintes : Attention dans certains cas il peut manquer, surtout dans le cas de monoculture maïs. Dans ce cas il y a une perte de rendement due à la carence. d. Comment l apporter : -Certaines zones possèdent naturellement des roches mères d origine magnésiennes, donc les sols issus de ces roches mères sont riches naturellement en magnésium. -En général les sols en sont pourvus naturellement et cela suffit pour la culture. -Certains sols appauvris par des monocultures, des plantes exigeantes en MG++, ou du lessivage très important peuvent nécessiter des apports.

13 e. teneur souhaitable : Il est important de contrôler le rapport entre l'oxyde de potassium et l'oxyde de magnésium. Le rapport K20/MgO ne doit pas dépasser 3. Le tableau ci-dessous indique les valeurs souhaitables en M O. Valeurs souhaitables en oxyde de magnésie Type de sol (Argile en %o Valeur exprimée en m Inférieur à 100 De 100 à 150 De 150 à 200 De 200 à 250 Supérieur à à à à à 200 Les apports possibles de Mg ++ par l agriculteur : o Les engrais Le patentkali : engrais potassique contenant du Mg++ o Les amendements Ils apportent au sol, le Mg++ nécessaire. Le calcaire magnésien La chaux Carbonate de magnésie

14 63.Le potassium : a. Description : Potassium inassimilable K+ Potassium assimilable K insoluble dans la roche mère 90 à 98% du K total roches silicatées riches roches calcaires pauvres K rétrogradé (prisonnier entre les feuillets d argile) Echanges très lents 90% K absorbé sur le CAH Et lié aux MO 10% Echanges rapides Sel de potassium K+ b. Rôles : Il est assimilé par les plantes en grande quantité surtout par les tiges et feuilles. Certaines sont grosses consommatrices : ex le tabac ( 300 unités/ha/an). Il se trouve dans les sucs cellulaires et non constitutifs de la MO. Il régule les fonctions de croissance des plantes. 1. Photosynthèse 2. Synthèse des protéines 3. Augmente la résistance des végétaux c. Contraintes : Sa carence ou son excès augmente la sensibilité des plantes au parasitisme. d. Comment l apporter : i. Certaines zones possèdent naturellement des roches mères d origine silicatés, donc les sols issus de ces roches mères sont riches naturellement en potassium. ii. Les engrais Le chlorure de potassium 60% de K Le sulfate de potassium 50% de K Patentkali 28% de K

15 e. La teneur souhaitable : La potasse en excès concurrence le magnésium. Un sol ; trop riche en potasse entraînera souvent une carence en magnésium chez la plante. Le tableau ci-dessous indique les valeurs souhaitables en K20. Valeurs souhaitables en oxyde de Potassium Type de sol (Argile en %o) Valeur exprimée en ppm Inférieur à De 100 à à 150 De 150 à à 180 De 200 à à 200 De 250 à à 240 Supérieur à 300 argile en %o x 0.8

16 64. Le phosphore : H2PO4 - a. Description : Le phosphore organique contenu dans le fumier et les résidus végétaux Les engrais 10 % La solution du sol 90% Phosphore échangeable Sur le CAH Le CAH Le phosphore contenu dans les roches peu mobile b. Rôles : Il est assimilé par les plantes en grande quantité surtout par les graines. Il participe à de nombreuses réactions dans la plante ( il est indispensable). Il permet un bon enracinement. Il participe à la fabrication du grain. Il joue un rôle très important sur les animaux qui consomment les plantes. c. Contraintes : Sa carence entraîne une décoloration du feuillage et une baisse de rendement. d. Comment l apporter :

17 Les engrais solubles Soluble dans les acides du sol insoluble - Les superphosphates 22%, 36%, 45% - Le phosphate d ammoniaque - Les scories 12% - Le phosphate bicalcique 40% - Le phospal 34% - Les phosphates naturels 30% e. taux souhaitable : Il y a deux techniques pour doser le phosphate dans le sol, la première dit de Joret Hébert, l'autre dit de Dyer. La technique de Joret-Hébert est plutôt pour les sols basiques. La technique de Dyer est plutôt utilisée pour les sols acides. Une nouvelle méthode semble plus précise: le méthode OLSEN Tableau selon Joret-Hébert Valeurs souhaitables en Anhydride phosphorique (Jorethébert) en ppm Type de sol PH supérieur à 7.2 PH inférieur à 7. 2 (argile en. 6o Inférieur à à à à à à à à à à 200 Plus de à 220 Tableau selon D Dyer Valeurs souhaitables en Anhydride phosphorique (D Dyer en ppm) Type de sol (argile en %o) PH inférieur à 7.2 Inférieur à à à à à à à à à à 240 Plus de à 260

18 un petit entraînement Un sol avec un taux d argile de 152 %ο A un ph de 5.6 Un taux en Anhydride phosphorique de 210 ppm Qu en pensez vous? 70

19 le corrigé Un sol avec un taux d argile de 152 %ο un ph de 5.6 Un taux en Anhydride phosphorique de 210 ppm Qu en pensez vous : le sol est très bien pourvu!!! J utilise le tableau ci dessous pour sols acides : un ph de 5.6 taux d argile de 152 %ο A n h y d r i d e p hosphorique de 210 ppm Tableau selon D Dyer Valeurs souhaitables en Anhydride phosphorique (D Dyer en ppm) Type de sol (argile en %o) PH inférieur à 7.2 Inférieur à à à à à à à à à à 240 Plus de à

20 65. L AZOTE : a. Les 3 sources d azote : o L atmosphère contient 78% d azote. Une partie est amenée par les orages. Une autre partie est amenée par la neige. Certaines bactéries appelées AZOTOBACTRES fixent gratuitement l azote atmosphérique. 72

21 o Les résidus végétaux : Ils contiennent dans leurs molécules des minéraux dont une partie est de l AZOTE : minéraux humus Ces molécules sont décomposées par les bactéries libérant des minéraux. Mais très peu d azote est libérée directement. En effet il faut pour cela que d autre bactéries attaquent le stock d humus. L humus contient 5% d azote Chaque année 2% en moyenne de cet humus est décomposé. 73

22 un petit entraînement Exercice : Un sol contient 110 t d humus/ha Si la destruction est de 2%/an Si la valeur de l humus est de 5% d azote. Calculez l azote minéralisée. 74

23 Un sol contient le corrigé 110 t d humus/ha Si la destruction est de 2%/an 2t200/Ha/an Si la valeur de l humus est de 5% d azote. Calculez l azote minéralisée. 110 Kg d azote/ha/an Attention, si vous amenez 30 t de fumier de bovin viande Valeur du fumier : 3.9 N/t Apport tous les 3 ans sur maïs en monoculture. Combien d azote bénéficie la culture après l apport du fumier. Normalement : 30 t X 3.9 = 117 Kg d azote Mais on a en réalité : 47 unités disponibles pour la plante. Les 70 unités manquantes sont constitutives du fumier en voie de décomposition et seront libérées les années suivantes. 75

24 Le rapport C/N Le rapport C/N caractérise l'activité biologique du sol. En effet, lors de la transformation de la matière organique en humus (l'humification) le carbone contenu dans le sol s'échappe en se transformant en C02. Un rapport en C/N trop élevé caractérisera donc un sol dont l'activité biologique est faible. Ci -dessous l'état de la minéralisation en fonction du rapport C/N. C/N < 8 minéralisation trop rapide, perte d'éléments fertilisants. C/N < 10 satisfaisant, minéralisation très bonne. 10 < C/N < 12 assez élevé, minéralisation convenable. 12 < C/N < 15 élevé, minéralisation difficile. Mauvaise activité biologique + de 15 très élevé, minéralisation très difficile, accumulation de M.O. ) 76

25 o Les engrais : Ammoniac anhydre ( sous forme de gaz). L urée 46% Ammonitrate 33.5% Nitrate de 16.5% b. Les formes de l azote NH4+ stockable non lessivable non assimilable, en grande quantité dans des sols légers il peut y avoir phytotoxicité. NO3 - lessivable non stockable assimilable par les plantes. Lorsque les conditions sont bonnes : température, humidité, aération et un ph convenable, les bactéries contribuent à la transformation du NH4 en NO3 - NH4+ NO3-77

26 a. Description : 66. Le fer : En milieu pauvre en oxygène le fer prend une couleur bleue, témoignant ainsi d un sol asphyxiant. Fe ++ Il peut apparaître des tâches bleutées : le GLEY En milieu aéré, le fer prend une couleur rouille Fe +++ a. Rôles : Pour la respiration des plantes. Pour la formation de la chlorophylle. Activation d un grand nombre d enzymes. b. Contraintes : Lupins, sojas, haricots. Décoloration du feuillage. c. Comment l apporter (0.5 à 1 kg/ha) - Les sols en sont généralement bien pourvus. - Les engrais ex : les scories - Les chélates (produits à pulvériser sur les feuilles) 78

27 67. Le soufre : a. Description : En milieu pauvre en oxygène le soufre prend une odeur d œuf pourri, témoignant ainsi d un sol asphyxiant. SO4 - - b. Rôles : Aide l azote et participe dans de nombreuses réactions pour la plante. c. Contraintes : Les crucifères en sont grosses exportatrices : colza, navets Le tournesol, le soja,ail, oignon, la luzerne Les carences interviennent dans les sols à faible teneur en MO, acides, asphyxiés ou filtrants. d. Comment l apporter (30 à 100 kg/ha) - Les sols en sont généralement bien pourvus. - Les engrais ex : les super phosphates Le sulfate d ammoniaque Azophos, nitramos, sulfertil Sa teneur est plus ou moins nécessaire selon la nature de la culture, les crucifères (colza) et les légumineuse (luzerne, colza...) par exemple en consomment beaucoup. Une trop forte teneur en soufre peut indiquer que le sol à une activité microbienne faible ; Valeurs souhaitables : 50 à 120 mg/kg de Sol 79

28 B. LA BIOLOGIE DES SOLS Les êtres vivants du sol et leur mode de vie : La population du sol est nombreuse. Bien que très variable d'un sol et d'une saison à l'autre, le poids de matière vivante à l'hectare serait en moyenne de 2,5 tonnes. Mais ce chiffre peut osciller de 1 à 5 tonnes, et peut -être davantage encore, selon l'importance des apports organiques, aliments des animaux et de la flore du sol. Elle est variée. Une grande diversité d'espèces, de tailles, de modes de nutrition, de source d'énergie, caractérise les êtres vivants qui la composent. Elle est en équilibre. Vivant en communauté, ces êtres vivants sont tantôt en concurrence, tantôt en association. Très sensibles aux conditions de milieu, température, humidité, aération, ph, aliments organiques et minéraux, la flore et la faune du sol atteignent rapidement un équilibre tout changement de l'une des composantes du milieu, un changement de ph par exemple, déplace cet équilibre, entravant certains organismes, permettant à d'autres d'accroître leur nombre. 80

29 1.,Mais qui sont ils? on trouve des animaux : U b idé bl!!! 1000 à 1 million/m2 2 à 20 millions/m à à à 5 tonne/ha 81

30 On trouve aussi des végétaux : En très grand nombre!!! Champignons et bactéries actinomycète /gr de sol Des millions ou des milliards /gr de sol à 30 millions /gr de sol 83

31 2. Le rôle de la faune du sol : les animaux fragmentent la matière organique Ce malaxage s accompagne aussi d un transport De nombreuses galeries augmentent 3 à 4 fois l aération et la circulation de l eau dans le sol Les plantes en sont les grandes bénéficiaires Leurs déjections sont très riches en éléments minéraux et la brassent avec la terre qu ils ingèrent 84

32 3. Comment ils vivent? AUTOTROPHES : Certains se nourrissent à partir des minéraux du sol. HETEROTROPHES : D autres se nourrissent à partir des matières organiques. AEROBIES : ont besoin d oxygène pour vivre. ANAEROBIES : se développent en milieu privé d air. 85

33 Récapitulons Bon pour l agriculteur mauvais pour l agriculteur AUTOTROPHES Certains sont capables de tirer leur énergie et leurs matériaux de construction de substances minérales. AEROBIES ont besoin d oxygène pour vivre. Leur rôle est utile. ANAEROBIES N ont pas besoin d oxygène pour vivre. Leur rôle est nuisible. NH3 + En NO2 - NO3 - En N organique NO3 En N gazeux perdu NO2 - En NO3-86

34 a. HETEROTROPHES Certains tirent leur énergie et leurs matériaux de construction de matières organiques Vivent sur des végétaux vivants D autres les éboueurs mangent les débris végétaux En les utilisant. Parasites Ex : champignons sur épis de maïs En association Symbiose Ex : les bactéries dans les racines des Bactéries aérobies Bactéries anaérobies Humus tourbe, méthane gaz des marais champignons mauvaise décomposition 87

35 5. La décomposition de la matière organique : les débris végétaux et les racines 2. les déjections animales et amendements humiques ainsi que les cadavres 3. sont attaqués par la macro faune du sol. 4. La MO décomposée est attaquée par les bactéries et les champignons, 5. transformant, une partie par humification 6. en humus stable 7. et l autre partie en minéraux. 8. Certaines bactéries s attaquent au stock d humus (2%) détruit/an 9. libérant ainsi d autres minéraux. 10. La totalité des minéraux est disponible à nouveau pour les plantes. 11. Le cycle recommence