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1 La structure du sol : impact du travail du sol Hubert BOIZARD INRA Jean ROGER-ESTRADE Claire CHENU AgroParisTech De quelles connaissances dispose-t-on sur la dynamique de la structure du sol pour une meilleure gestion du travail du sol?

2 La dynamique de la structure du sol résulte de plusieurs facteurs qui interagissent entre eux Augmentation de la porosité structurale Diminution de la porosité struturale Fragmentation et mélange par les outils du W Texture Sable Argile Climat - Humidité - Gel Chimie - Oxydes - ph Helmut Meiss et Hubert Boizard Limon Matière organique - Qualité: résidus, humus - Quantité et distribution Tassement par les engins ou outils Structure du sol Agents naturels vers, insectes, racines, µ-orgs. Battance et reprise en masse Fissuration climat - Gel/dégel - Humect/dessic

3 Un constat : la porosité structurale du sol peut se maintenir en non travail Controlled traffic farming Australie, 2003 Système céréalier en travail réduit Estrées-Mons, 2005

4 Qu est-ce qui contribue au maintien de la porosité structurale? Activité biologique Fissuration sous l effet du climat et des racines Les principaux processus : - Activité biologique - Fissuration sous l effet du climat - Agrégation

5 le processus d agrégation? Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

6 Rappel : quelques définitions Agrégats : petits volumes de sol au sein desquels la cohésion est plus élevée qu avec les volumes adjacents Stabilité structurale : capacité des agrégats (donc de la structure) à résister à des contraintes (liées à l eau) Propriété intrinsèque du sol au moment t, mesurée de façon empirique sensible au mode d occupation, pratiques culturales, climat Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

7 Agrégation et stabilité de la structure : des processus étudiés et connus Des facteurs favorables en non travail ou travail réduit + d entrées organiques en surface + de champignons, + de vers de terre + de couverture du sol Chenu & Cosentino 2011 de perturbations Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

8 Le tassement des sols : des effets majeurs sur la structure du sol Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

9 Un rappel sur le tassement Le climat Humidité Résistance mécanique du sol Ornière en surface Porosité structurale proche de zéro pour un tassement sévère Modifications des propriétés du sol o perméabilité à l air o conductivité hydraulique o résistance à la pénétration o résistance au cisaillement Les contraintes Pauline Défossez Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

10 Des connaissances établies sur les tassements 5 T 5 T 600/65R34 Pression au sol : 107 KPa 900/60R32 Pression au sol : 63 KPa Simulations avec Terranimo Vincent Tomis, Agro-Transfert Pour une même charge à la roue : le pneumatique large limite la pression au sol 10

11 Des connaissances plus récentes 5 T 10 T 600/65R34 Pression au sol : 107 KPa 900/60R32 Pression au sol : 109 KPa Avec des charges élevées, les contraintes sont plus élevées en profondeur (Lamandé et al., 2011) Avec des conséquences pratiques au niveau des systèmes agricoles : les tassements sévères peuvent être évités en limitant les charges/pneu (< 5 t), mais les chantiers de récolte de plus en plus lourds (jusque 10 t) peuvent induire des tassements profonds 11

12 Effet du travail du sol sur la dynamique de la structure Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

13 Effet du travail du sol sur la dynamique de la structure Beaucoup de travaux anciens portant sur l action des outils et ses effets en terme de volumes fissurés et fragmentés Spoor & Godwin (1978), Hettiaratchi (1988), Hadas et al. (1988), Godwin (2003), Roger Estrade et al., 2000 La modélisation de l action des outils de travail du sol pour prédire l'efficacité de conversion de l'énergie est plus satisfaisante que la modélisation pour prédire la structure du sol

14 Des approches expérimentales (1) (a) (b) Décompactage (a) versus labour (b) Boizard et al., 2003

15 Approches expérimentales (2) (a) L action de décompactage est plus efficace sous l action combiné du travail du sol et du climat (b) Tassement 1 mois avant décompactage Tassement 6 mois avant décompactage

16 La régénération des sols tassés par les agents naturels en non travail Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

17 Un constat : l évolution de la structure du sol suite à des tassements sévères est différente en labour et non travail Dans ce sol de limon : - En travail conventionnel : la disparition des zones tassées est effective en deux ans - En travail réduit : Les zones tassées sont beaucoup plus durables et la porosité structurale reste proche de 0 durant plusieurs années Tassement sévère Pas de tassement Essai «Systèmes de culture et structure du sol» INRA Mons Boizard et al., 2013 Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

18 La porosité structurale reste proche de 0 durant plusieurs années Automne 2001 Automne 2003 Mais à une échelle locale - Action du climat développement d une structure lamellaire - Action des lombriciens macropores 30 cm Essai «Systèmes de culture et structure du sol» INRA Mons Boizard et al., 2013 Spring Printemps 2005

19 Observation complémentaire de la fissuration sur lames minces Automne 2001 Automne m 30 cm INRA Orléans Spring Printemps 2005

20 Quid de la structure lamellaire? En sol de limon, une structure lamellaire se développe fréquemment dans les horizons non travaillés sur la partie supérieure des volumes tassés sous l action des conditions climatiques Ce type de structure est observé à grande échelle en Argentine en semis direct et sol de limon, en particulier sous monoculture de soja Avec des conséquences sur les propriétés physiques et le ruissellement Relation entre la proportion de structure lamellaire et le ruissellement mesuré sur 2009/2010 Thèse Carolina Sasal, 2012 Cadoux et Bouchant, 2005 Essai «Systèmes de culture et structure du sol» INRA Mons

21 Nécessité de connaissances plus génériques pour modéliser l action des conditions climatiques sur la dynamique de la structure Manichon et Gautronneau, 1987 Lamellaire Prismatique Polyédrique

22 Activité des lombriciens et régénération des sols tassés Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

23 Capowiez et al., 2012 Des connaissances qui avancent sur le comportement et l action des lombriciens En non travail : effet majeur du tassement sur la destruction du réseau et sa reconstitution dans le temps Le comportement dépend des espèces Capowiez et al., 2009 Rétablissement rapide des fonctions d infiltration + 1 mois + 8 mois Témoin + 24 mois Tassé

24 Effet de l activité biologique dans la régénération en non travail Mais de nombreuses questions restent encore posées sur : - Modélisation de la dynamique des populations et de l évolution de la structure du sol - Conséquences sur les propriétés physiques et hydriques - Quelles méthodes d évaluation au champ? Morphological description of soil structure patterns produced by earthworm bioturbation at the profile scale, Piron et al., 2012 Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

25 Conclusion (1) La porosité structurale du sol peut se maintenir en non travail sous l effet de différents processus : fissuration sous l effet du climat, activité biologique et agrégation Rôle du processus d agrégation pour le maintien de la structure favorisé en travail réduit par les entrées organiques en surface, en quantité et qualité Importance d évaluer l intensité des tassements dans le systèmes de culture : qui modifient de façon majeure la dynamique de la structure des sols et leurs propriétés physiques et hydriques Attention aux tassements profonds beaucoup moins réversibles! Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

26 Restructuration des sols suite à un tassement : En travail du sol La restructuration des sols peut-être rapide sous l effet combiné de la fragmentation, du climat et de l activité biologique En non travail du sol Conclusion (2) La restructuration sous l effet des agents naturels est plus lente : L action du climat dépend du type de sol l activité biologique permet au sol de recouvrer rapidement des capacités d infiltration, mais le réseau de galeries met plusieurs années pour se rétablir L action des racines est insuffisamment étudiée Nécessité de mieux évaluer et modéliser le développement de la porosité verticale ainsi que ces conséquences sur le fonctionnement des sols et le comportement des cultures En parallèle, nécessité de renouveler nos méthodes d observation Colloque Faut-il travailler le sol?, 3 avril 2014 Paris

27 Merci pour votre attention

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