Prise en compte de l effet azote des produits organiques (PRO) appliqués à l automne, dans la méthode du bilan azoté

ALIS 10/2009. Toute r Copyright ARVA Prise en compte de l effet azote des produits organiques (PRO) appliqués à l automne, dans la méthode du bilan azoté Alain BOUTHIER et Robert TROCHARD

Le coefficient d équivalence azote d un PRO N absorbé par la culture ou la prairie N absorbé dans une parcelle engrais de ferme Coefficient d équivalence = Equivalent N engrais minéral Optimum N engrais minéral N total apporté par l engrais de ferme Equivalent N engrais minéral Courbe de réponse absorption N aux doses croissantes de N engrais minéral N total apporté par le produit organique Mesure globale à la récolte. Pas de prise en compte du RSH. Pas de problème pour les apports de printemps p mais inadapté pour les apports d automne

Travaux récents sur la minéralisation à court terme de l azote des PRO Analyses chimiques et biochimiques Norme expérimentale XP U44-162 Incubation de sol en conditions contrôlées Norme expérimentale XP U44-163 Essais expérimentaux in situ Mesure et/ou calcul l des flux d azote (minéralisation, lixiviation, volatilisation, dénitrification)

Ces travaux ont montré que la minéralisation de l azote organique des PRO est progressive et que sa vitesse dépend de : Formes organiques de l azote (acides aminés, peptides, p ADN ) Caractéristiques physiques (solide/liquide ) Type de sol (ph, teneur en MO, N minéral), Mode d incorporation, Climat

Minéralisation de l azote organique des PRO Phase de minéralisation plus rapide : liée à une fraction organique rapidement minéralisable, de quelques semaines à plus d un an, concerne la culture réceptrice et éventuellement la suivante. Phase de minéralisation n plus lente : liée à une fraction organique plus stable vitesse de minéralisation proche de celle de la MO du sol % cumulé Norg minéralisé 1 an

Objectif des travaux en cours Copyright ARVA ALIS 10/2009. Toute Déterminer les cinétiques de minéralisation de l azote lazote organique des PRO afin de les intégrer dans des outils de calculs pour (entre autre) estimer la part déjà minéralisée avant le RSH et celle restant à minéraliser après le RSH

Étude des cinétiques de minéralisation au champ de l azote lazote organique des PRO (2006-2008) 2008) (ARVALIS-INRA) Synthèse des résultats de 68 suivis de minéralisation de PRO au champ sous sol nu - Typologie de cinétiques de minéralisation au champ de produits organiques ALIS 10/2009. Toute r Copyright ARVA - Lien avec critères de composition - Cohérence entre suivi au champ incubation laboratoire (44 suivis)

Jeu de données: essais «sol nu» Données collectées : 142 cinétiques sur 72 sites, Différents organismes expérimentateurs : INRA, ARVALIS, SOUFFLET, SATEGE du NORD-PAS DE CALAIS et PICARDIE, CA59, CAVISA, ARAA, CARAH (Belgique), SUEZ- Environnement Objectifs et protocoles variés : connaissance des PRO pour le conseil, recherche (relation incubation champ), homologation, impact environnementaux (PRO avec et sans CIPAN ) Après validation, 28 sites et 68 cinétiques de PRO dont 44 issues de mesures au champ et en incubation

Répartition géographique des essais au champ retenus Elincourt (CA 59) (3) Ath Belgique (CARAH) (2) Beugnâtre (CETA) (3) Beaurains (SATEGE) (3) Berneuil sur Aisne (CAVISA) (1) Haillicourt (SATEGE) (1) Ramillies (CA 59) (2) Courseulles (ACTA) (3) Etrepagny (CAVISA) (1) Le Rheu (Arvalis) (1) La Jaillière (Arvalis) (5) Ozoir le Breuil (Suez) (2) Montardon (Arvalis) (4) En Crambade (Arvalis) (4) Seraincourt (INRA + CA 08) (1) Bischwiller (ARAA) (1) Saint Hilaire en Woëvre (Arvalis) (5) Thibie (Arvalis) (4) Cuperly (Arvalis) (1) Boult sur Suippe (INRA) (5) Buchères (CAVISA) (1) Arcis sur Aube (CAVISA) (1) Connantre (CAVISA) (1) Bouy sur Orvin (Soufflet) (6) Bouranton (Soufflet) (5) Haussimont (AVEBE + INRA) (2) Conférence azote SAS Laboratoire / AGRO Systèmes ARDON 1 er octobre 2009

Origine des différents PRO étudiés Types de PRO Nombre de cinétiques Boues de STEP diverses 8 Fumiers de bovins 8 Composts de déchets verts 7 Composts de fumiers de bovins 7 Fientes séchées éhé de volailles 6 Composts de déchets verts + boues 5 Effluents de sucrerie 5 Vinasses concentrées 5 Composts divers 4 Fumiers de volailles 4 Composts de fumier de dindes + Déchets Verts 2 Effluents de distillerie 2 Effluents de féculerie 2 Boue liquide de distillerie 1 Eau de déshydratation de luzerne 1 Fumier composté de fumier de porcs 1 Total 68 Conférence azote SAS Laboratoire / AGRO Systèmes ESTREES SAINT DENIS 24 septembre 2009

Variabilité importante des cinétiques de minéralisation au champ (68 cinétiques) 80 60 40 20 0-20 -40-60 0 50 100 150 200 250 jours normalisés Copyright ARVALIS 10/2009. Toute r N minéralisé en % du N org anique apporté

Les jours normalisés ALIS 10/2009. Toute r Copyright ARVA Le potentiel de minéralisation d une journée est fonction de l humidité du sol et de la température. Par convention une journée normale de minéralisation correspond à un sol humide (Hcc) et une température de 15 C (potentiel = 1). On calcul pour chaque jour calendaire son potentiel de minéralisation. La somme de ces potentiels donne l axe du temps en «jours normalisés» Cette transformation permet de comparer des minéralisations provenant de différents lieux ou laboratoires

Variabilité également importante des cinétiques de minéralisation issues d incubation (44 cinétiques) 80 60 40 20 0-20 -40-60 0 50 100 150 200 250 jours normalisés Copyright ARVALIS 10/2009. Toute r N minéral lisé en % d u N organique apporté

Variabilité de cinétiques au sein d un même type de PRO Cinétiques de minéralisation des fumiers de bovins étudiés e en % e organiqu apporté de l'azote organique éralisation e l'azote o % de miné de 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40 Organisation ou volatilisation N-NH4? 0 50 100 150 200 250 Nombre de jours normalisés à 15 C JAI4 CRA4 WOE4 ELI3 BEA2 BIS1 DER1 PHI1

Variabilité de cinétiques au sein d un même type de PRO Cinétiques de minéralisation des boues de STEP étudiées e en é organiqu ue apporté e l'azote organiqu Minéra lisation d % de l'azote 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 - Peu de lien avec C/N 0 50 100 150 200 250 Nombre de jours normalisés à 15 C COU3 BLT5 ORV6 BEA3 HAI1 MOR1 MOR2 SER1 - boues séchées (MOR) et d Achères (ORV), plus faible minéralisation

Variabilité de cinétiques moins grande pour des types de PRO plus «standardisés» Cinétiques de minéralisation des fientes de volailles étudiées rganique que l'azote or te organiq ation de l de l'azot Minéralisa en % 60 50 40 30 20 10 0-10 -20 0 50 100 150 200 250 Nombre de jours normalisés à 15 C JAI5 CRA5 WOE5 ORV1 BOU1 BOU4

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Cinétiques moyennes par classe 80 N org minéralisé (% de N or rg apporté é) 60 40 20 0-20 -40 0 50 100 150 200 250 300 jours normalisés à 15 C classe 1 classe 2 classe 3 classe 4 classe 5 classe 6 Approche par grands types de comportements de minéralisation nette de l azote organique des PRO.

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Classe 1 nette de / Azote orté ralisation ganique/ que appo de minér 'azote org organiq % d l' 70 50 30 10-10 -30 Composts fumier bovins Composts de déchets verts Eau de déshydratation luzerne 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à 15 C PRO qui organisent de l azote au cours des premiers mois suivant l apport et qui ne minéralisent pas ou très peu (moins de 15 %), voire qui organisent de l azote au cours de la première année après l épandage. lépandage.

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Classe 2 ette de zote é sation ne nique/ Az e apport minéralis ote organ % de l'azo organique 70 50 30 10-10 -30 Compost de fumier bovins Compost de déchets verts Compost de déchets verts + boues Eau terreuse de sucrerie 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à 15 C PRO sans effet «Azote» au cours de la première année suivant l épandage. Ce sont des PRO très stables.

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Classe 3 nette de Azote orté ralisation n ganique/ A que appo de minér l'azote or organi % 70 50 30 10-10 -30 Fumier bovins 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à 15 C La minéralisation de ces PRO se situe entre 20 et 40 % de leur azote organique. Elle est très progressive au cours de la première année après lépandage. l épandage.

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Classe 4 tte de ote sation net nique/ Az e apporté e minéralis zote organ organique % de l'az 70 50 30 10-10 -30 Fumier volailles Boues urbaines déshydratées 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à 15 C PRO qui minéralisent entre 30 et 40 % de leur azote organique au cours de la première année après l épandage dont au moins la moitié au cours des 50 premiers jours normalisés après l épandage.

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes Classe 5 nette de Azote orté alisation ganique/ que appo de minéra azote org organiq % d l'a 70 50 30 10-10 -30 Vinasses concentrées 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à15 C Une minéralisation comprise entre 40 et 80 % de leur azote organique au cours de la première année après l épandage, de manière progressive (moins de la moitié au cours des 50 premiers jours normalisés après l épandage).

Élaboration d une typologie de cinétiques en 6 classes te de ote Classe 6 sation nett nique/ Azo e apporté minéralis ote organ % de l'az organique 70 50 30 10-10 -30 0 100 200 300 Nombre de jours nours normalisés à 15 C Fientes de volailles Effluents de féculerie Effluent de distillerie Boues urbaines pâteuses -Produits organiques qui minéralisent entre 40 et 80 % de leur azote organique au cours de la première année après l épandage dont l essentiel au cours des 50 premiers jours normalisés après l épandage lépandage.

Comparaison des cinétiques champ et incubation Coïncide correctement 26 cas 80 60 40 Même allure de cinétique 8 cas 20 0-20 0 50 100 150 200 250 300 Incubation Champ 80 60 40-40 -60-80 20 0-20 0 50 100 150 200 250 300 Incubation Champ -40 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80 Complètement différent 0 50 100 150 200 250 300 10 cas Incubation Champ -60-80 N minéralisé au champ > incubation

Comparaison champ / incubation Cas discordants : PRO qui organisent au laboratoire Fumiers de volailles sur copeaux ou pailleux : organisent en incubation et minéralisent au champ Broyage du PRO, ce qui fractionne le substrat ligneux, Meilleure exposition au micro-organismes, conditions ons non limitantes en azote en incubation, Organisation potentielle supérieure. Certaines boues urbaines et PRO agro industriels (distillerie, déshydratation luzerne) PRO avec volatilisation au champ: confusion avec organisation Cas concordants : PRO qui minéralisent au laboratoire, PRO sans effets azote Fientes de volailles, fumiers de bovins, composts matures

Calcul des jours normalisés pour un lieu et une culture Mons en Chaussé 1991 2008 blé 20T/ha de Fumier de bovins épandu au 15/09 25 20 15 10 5 0 2ème9 1ère 10 3ème10 2ème11 1ère 12 3ème12 2ème1 1ère 2 3ème2 2ème3 1ère 4 3ème4 2ème5 1ère 6 3ème6 2ème7 1ère 8 3ème8 médiane 1991-2008 mini 1991-2008 maxi 1991-2008 apport du 15/9/2001 Copyright ARVALIS 10/2009. Toute r Nombre de jours normaliséss à 15 C de chaque décade

Calcul de la quantité d azote organique minéralisée à partir des cinétiques de minéralisation et des jours normalisés Mons en Chaussé 1991 2008 blé 20T/ha de Fumier de bovins épandu au 15/09 minéralisa ation de l'azot te organique (kg/ha) RSH 15/02 Récolte 31/07 60 40 20 0 31-juil. 19-sept. 8-nov. 28-déc. 16-févr. 6-avr. 26-mai 15-juil. 3-sept. 23-oct. -20 dates mini 1991-2008 médiane 1991-2008 maxi 1991-2008 apport du 15/9/2001 N restant à minéraliser entre le RSH et la récolte 15 kg/ha courbe mini N restant à minéraliser entre le RSH et la récolte 18 kg/ha courbe médiane N restant à minéraliser entre le RSH et la récolte 19 kg/ha courbe maxi N restant à minéraliser entre le RSH et la récolte 16 kg/ha apport de 2001

Prise en compte des cinétiques de minéralisation de l azote organique des PRO dans les outils de calcul azote Prise en Mode calcul de Référencement des compte de l échelle des temps produits cinétiques AZOFERT oui Climat réel avant mesure RSH Climat moyen ensuite Données incubation et essais au champ: 26 types de PRO par défaut AZOLIS oui Climat médian Essais au champ: 88 PRO référencés 5 classes de cinétiques LISAS II oui Climat médian Essais au champ: 60 PRO référencés 8 classes de cinétiques ISAMARGE / Non Non Keq «classiques» AGRIFUMURE Campagne 2010 0: éouto évolution d AZOLIS Set de LISAS SII 6 classes de cinétiques

Limites des références actuelles Faible nombre de PRO référencés Perspectives d amélioration (échéances) Développer voies de passage -incubation-champ -Analyse physico chimique-incubation Références variables entre outils Homogénéiser référentiels Groupe PRO COMIFER, RMT Variabilité de comportement au Analyses de PRO sein de chaque type de PRO Valorisation bases de données d analyses Typologie de PRO élevage (> 2013) Incertitudes liées à Modèles volatilisation volatilisation, difficile à opérationnels quantifier (> 2013)