Le «chaulage» des prairies : pourquoi et comment?

Journée techniciens fourrages 27/11/14 à Jeu les Bois Dans le cadre du Programme Structurel Herbe et Fourrages en Limousin avec le soutien financier de : Le «chaulage» des prairies : pourquoi et comment? Pôle agronomie Baptiste SOENEN b.soenen@arvalisinstitutduvegetal.fr

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 2

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 3

Notions d acidité et d alcalinité Les réactions acido-basiques : AH + H 2 O H 3 O + + A - Acide base conjuguée Définitions : Acide émet H + Base capte H + anion = base cation = acide HO - +H + H 2 O Al 3+ + 3 HO - Al(OH) 3 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 4

Sources d acidification des sols Oxydation de NH 4+, N et S organiques NH 4+ + O 2 NO 3- + 2 H + R-NH 2 + O 2 NO 3- + H + R-SH + O 2 SO 4 2- + 2 H + Dissolution de CO 2 dans la solution du sol CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + CO3 2- + H + Apport de H + par la pluie (ph 5,6) Excrétion de protons et d acides organiques par racines Acidification définitive seulement lorsque anions produits par les réactions acidifiantes sont lixiviés Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 5

Sources d alcalinisation des sols Minéralisation de N organique N organique NH 4+ + HO - Dénitrification NO 3 - N 2 + HO - Absorption d anions par les racines NO 3 - Norg + HO - Décomposition de résidus alcalins (Ca 2+ + Mg 2+ + K + + Na + ) > (H 2 PO 4- + SO 4 2- + Cl - ) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 6

Mécanismes de l Acidification et flux de protons H+ Une plante qui absorbe plus de cations que d anions tend à acidifier le sol et inversement si elle absorbe plus d anions que de cations. Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 7

Acidification d autant plus forte que - Lame drainante élevée - Engrais N contenant forme ammoniacale et bilan N excédentaire - Exportations de résidus de culture, pas de CIPAN - Légumineuses fréquentes dans la rotation - Roche mère à faible réservoir d alcalinité (sables, grès, certains granites ) Actuellement, pas de modèle opérationnel permettant de prévoir une vitesse d acidification Bilan de protons à l étude Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 8

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 9

Notion de ph dans l eau et dans le sol Dans l eau : H + + H 2 O H 3 O + ph = log 1/(H 3 O + ) Dans le sol : ph eau = mesure de l acidité d une suspension de terre dans de l eau, avec un rapport terre/eau normalisé (1/5 en volume). ph KCl = mesure de l acidité d une suspension de terre dans de la solution KCl 1N. Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 10

Le pheau du sol L'indicateur le plus ancien Un test simple, bien connu des utilisateurs Avec de très nombreuses références Le pheau est variable dans le temps (idem pour phkcl) Le ph eau est variable dans l espace à différentes échelles (de l échelle parcellaire à celle de la racine) Le pheau seul ne permet pas de calculer un besoin en bases (idem pour phkcl) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 11

Variation du pheau dans le temps Étude ARVALIS-AGROSYSTEMES 2009 écart au ph initial 1.0 0.5 0.0-0.5 1 décembre 0 60 120 180 240 300 360 Nombre de jours après le 1er Juillet Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 12

Variation du pheau dans l espace 12 m 5,9 5,3 5,5 5,8 5,6 5,7 6,3 6,2 6,1 5,8-5,9 5,6 5,8 5,5 6,1 6,3 6,1 6,2 5,8 5,5 5,6-5,7 Exemple réel de variabilité de ph au champ Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 13

Variation du pheau en profondeur Profondeur (en cm) pheau 2013 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0 5 10 Essai de longue durée de Massat (09) Prairie permanente Témoin CaO CaCO3 15 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 14

Les autres indicateurs CEC metson ou effective Taux de saturation Aluminium échangeable Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 15

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 16

Effet de la toxicité aluminique sur le système radiculaire et la nutrition des plantes Al faible Al élevé ph solubilité de Al Toxicité Al : racines courtes, épaisses et peu ramifiées réserve hydrique faible accès limité à la réserve de P et K dans le sol azote mal utilisé Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 17

Ca 2+ K + Mg 2+ H Ca 2+ ph : < 6.5 H X Acidification et modifications des états du sol Décalcification Acidification X Na + H Argile K + Humus X X X Ca 2+ H NH4 + Mg 2+ X H K + H Ca 2+ Ca 2+ H + Ca 2+ Ca 2+ Mg 2+ activité biologique minéraux Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 18

Ca 2+ H H Acidification et modifications des états du sol Acidification aluminisation ph : < 5.5 H Al 3+ Na + + Argile H Humus + Al 3+ H H K + H H Al 3+ Ca 2+ H + Ca 2+ Mg 2+ K + Mg 2+ K + activité biologique minéraux Ca 2+ Ca 2+ Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 19

Relation entre le ph eau et la teneur en aluminium échangeable du sol sous prairies dans le Tarn Aluminium éch. (mg/kg) Ségala Monts de Lacaune 200 150 100 50 0 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 ph eau Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 20

Chaulage et production d herbe selon le ph du sol t MS ha -1 (chaulé témoin) 3.0 2.0 1.0 0.0-1.0 14 essais en France de 1980 à 2003 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 ph eau du témoin (0-5 cm ou 0-10cm) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 21

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 22

Effet des amendements basiques dans les prairies Diminution de l acidité du sol (ph ) et suppression de la toxicité aluminique Surplus de minéralisation de N organique du sol Modification de la disponibilité de certains éléments minéraux (P, Mg) et oligoéléments (Mo, Mn, B, Zn, Cu) Augmentation de la teneur en Ca de l herbe Modification de la composition botanique? Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 23

Mode d action d un amendement basique calcique 1: Arrachement des H + Anion Base H Complexe Système adsorbant Neutralisation H + + HO - H 2 O Amendement basique Cation 2: Adsorption du cation sur le site négatif créé Complexe Système adsorbant Cation site négatif créé Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 24

«Chaulage» et diminution de l acidité ph eau 0-5 cm 7.0 6.0 5.0 4.0 calcaire témoin chaux 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 années après l'apport Prairie naturelle MS totale (t/ha) 12 10 8 6 4 Essai de longue durée de Massat (09) 1989 à 2013 Prairie permanente chaux Dactyle calcaire 2 0 témoin 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 25

MS (t/ha) 5 4 3 2 1 0 «Chaulage» et diminution de l acidité 0 2 4 6 C1 C2 C3 C4 Apport de CaO apportées en 1995 (t/ha) % du témoin 200 180 160 140 Padiès (81) - 2001 120 100 80 0 2 4 6 Apport de CaO apportées en 1995 (t/ha) L excès d acidité affecte beaucoup plus la croissance de l herbe en période sèche (été) qu en période de forte croissance (printemps) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 26

Surplus de minéralisation de N organique du sol (expérimentation en labo) Cornfield 1959, J Sci Food Agric 10 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 27

Surplus de minéralisation de N organique du sol (expérimentation au champ) Essais de Vezins-de-Levezou (12) France Amendements - RAGT ph eau 0-20cm = 6,2 en 1998 Apport de 1t CaO /ha en 1998 et en 1999 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 28

Surplus de minéralisation de N organique du sol L effet du chaulage sur la fourniture d azote par le sol du à une minéralisation accrue de la MO est : occasionnel (sols riches en MO) temporaire (1 à 3 ans après le chaulage) d intensité variable (0 à 60 kg N ha -1 ) selon l acidité initiale du sol et la dose d amendement Il cesse au bout de quelque temps indépendamment du ph du sol Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 29

Modification de la disponibilité du P en fonction du ph Harrison et Adams 1987, SSSAJ 51 Plusieurs niveaux de calcaire en 1973 Doses croissantes de superphosphate de 1973 à 1979 mg P. L -1 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 ph de la solution du sol mesures en 1980 mesures en 1984 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 30

Effet du ph du sol sur la disponibilité des oligoéléments disponibilité relative 0 Mn B Zn Mo Cu 3 4 5 6 7 8 ph eau Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 31

Augmentation de la teneur en Ca de l herbe %Ca première coupe 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2008 2009 2010 2012 2013 Essai de longue durée de Massat (09) Prairie permanente non chaulé chaulé (CaO) Lorsque Ca éch Mg éch Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 32

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 33

Stratégie de chaulage des sols acides sous prairie ph eau 0-5 cm 7.0 6.0 5.0 4.0 Redressement Entretien ph max ph min années 0 5 10 15 20 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 34

Attention au «sur chaulage» Notion de ph MAXIMUM dans les sols à risque de carence éviter les problèmes de carences induites en cuivre, zinc, manganèse, bore, surtout en sols sableux, sablo limoneux ou limons caillouteux (ph eau de 6.5) Contexte : pheau = 6.7 été 2012 : 800kg/ha de chaux vives automne 2012 : semis d OH Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 35

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 36

Modalités d apport des amendements (1/1) Prairie temporaire : Avant labour pour l implantation des cultures annuelles ph eau > 5,5 Avant labour pour le semis de la prairie Prairie permanente : A la surface du sol Faibles quantités fréquemment Quantités élevées tous les 5 à 10 ans Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 37

Apport de 6t CaO/ha Apport d azote = 3120 kg N/ha en 10 ans ph eau 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 Evolution du ph eau après un chaulage 5-10 cm 0-5 cm 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 jours aprés chaulage Padiès (81) Prairie sur un sol limono argileux 10-20cm Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 38

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 39

Calcul de la dose pour un chaulage de redressement Quantité d unités neutralisantes (kgcao/ha) pour modifier le ph Modification de ph recherchée Valeur de la CEC Metson en cmole(+)/kg 5 10 15 5à 5.5 500 1000 1300 5.5 à 6 700 1300 1700 6 à 6.5 1000 1900 2800 Valeurs moyennes obtenues à partir d expérimentations réalisées en France (source ARVALIS) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 40

Calcul de la dose pour un chaulage d entretien Objectif : compenser l'acidification pour maintenir le ph au dessus du seuil critique Fonction de : - Fertilisation N (forme et dose) - Type de sol - Pluviométrie hivernale - Espèces cultivées et régimes d exportation des pailles Apport de 100-350 kg CaO par ha et par an Contrôler régulièrement le ph du sol Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 41

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 42

Critères de choix des produits Caractéristiques techniques Coût de l unité de CaO 1 2 3 Traitement de base : cuit/cru Finesse de mouture pour produits crus Solubilité carbonique pour produits crus Modalité de mise à disposition des produits (rendu racine ) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 43

Critères de choix des produits OBJECTIF Correction urgente ph < 5,5 Correction non urgente 5,5<pH < 6,5 ou entretien calcique RAPIDITE D ACTION RAPIDE quelques semaines MOYENNE- MENT RAPIDE Plusieurs mois LENTE Plusieurs années FAIBLE CALCAIRE BROYE ou carbonate humide bon rapport qualité/prix CALCAIRE CONCASSE Intérêt très local (tuffeau, falun, marne) COUT DE L UNITE CaO MOYEN CALCAIRE PULVERISE à réserver en cas de redressement d urgence Attention en cas de prairie permanente = pas de travail du sol ELEVE CHAUX à réserver en cas de redressement d urgence Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 44

Dissolution des carbonates selon la finesse du broyage et le travail du sol Produits grossiers : Produits fins : Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 45

Mesure de dissolution des carbonates au champ AR VA L IS -I ns tit u td u vé gé ta l Essai Arvalis La Jaillière (44) 2009-2013 Limon argileux sur altérite de schiste, ph eau:6.3 Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 46

Modalités d apport des amendements (2/2) Prairie temporaire : Si chaulage de redressement, utiliser carbonates fins ou de la chaux Si chaulage d entretien, carbonates grossiers suffisent Prairie permanente : Absence de travail du sol, carbonates fins ou de la chaux recommandés (faibles quantités fréquemment) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 47

Plan de la présentation 1. Rappel des principes de base : Définitions de l acidité et origines de l acidification des sols Les indicateurs du statut acido basique des sols Les effets de l acidité sur les sols et les cultures Correction de l acidité du sol par l apport d amendements basiques 2. Stratégie de chaulage d une prairie : Est ce que je déclenche un chaulage? A quel moment? A quelle dose? Avec quel type de produit? 3. Gestion des PRO Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 48

Processus chimiques d acidification et d alcalinisation lié à l apport de PRO Oxydation de l azote et du soufre organiques minéralisation + oxydation N organique NO 3 - + H + minéralisation + oxydation S organique SO 2-4 + 2 H + Transformation de l azote organique en ammonium N organique + H + minéralisation H 2 O Libération des éléments métalliques associés à des fonctions basiques minéralisation R C O - 2 K + + H + CO 2 + H 2 O + K + H 2 O NH 4 + Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 49

pheau des sols amendés 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 Effet des PRO sur le ph Biblio Sharpley et al 2004 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 pheau des sols non amendés fumier de bovins fumier de volailles Fientes de volailles Lisier de porcs y = x Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 50

Effet des PRO sur le ph ph eau (2006) 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 A Fumier de bovins A C Essai Arvalis La Jaillière (44) 1996 à 2005 10 ans d apports annuels de PRO sur RGA A Fumier de porcs Fumier de volailles Compost de fumier de bovins A Compost de fumier de porcs B Compost de fumier de volailles D Minéral ph eau 0-10 cm ph eau 10-25 cm ph eau 25-35 cm Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 51

Effet des PRO sur le ph : synthèse Les références disponibles n ont jamais mis en évidence d effets acidifiants des PRO Mais difficulté de classement des PRO sur la base de leur composition seule : effet ph dépend de dynamique de l azote (minéralisation, pertes) en lien avec le sol, le climat et le mode de gestion de l azote organique et minéral (bilan N) Calculette «effet ph», mais non utilisée pour classer les PRO vis-à-vis du ph Nouveau test normalisé pour apprécier l effet ph des PRO (incubation laboratoire NFU 44 178) Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014 52

Merci de votre attention. Baptiste SOENEN b.soenen@arvalisinstitutduvegetal.fr Station Inter Instituts 6 Chemin de la Côte Vieille 31450 BAZIEGE Tél. : 05 62 71 79 39 Dans le cadre du Programme Structurel Herbe et Fourrages en Limousin avec le soutien financier de : Réunion Technique Fourrages Ferme Expérimentale des Bordes 36120 Jeu-les-Bois - 27 novembre 2014