La fertilité physique des sols : une diversification des pratiques comme levier d amélioration

La fertilité physique des sols : une diversification des pratiques comme levier d amélioration

Fertilité d un sol = capacité à soutenir une forte productivité végétale avec une utilisation limitée d intrants Fertilité physique notions de : Structure Densité Porosité Compaction Perméabilité Infiltration Drainage Capillarité Développement racinaire Dynamique de l eau Production Environnement

Succession des cultures + intercultures Climat Type de sol Assolement Travail du sol Amendements Fertilité physique Trafic agricole Activité biologique Dynamique l eau Développement racinaire Environnement Production

Définitions Structure Mode d assemblage des particules de sol (sables, limons, argiles) Echelle : mm Texture Mode d assemblage des éléments solides (agrégats, mottes) Echelle : cm - Structure grumeleuse, polyédrique, lamellaire Organisation de la porosité Microporosité (porosité texturale) et macroporosité (porosité structurale) Verticale, horizontale Echelle : dm Notions de mécanique des sols : Masse volumique, résistance, cohésion,

Définitions Etat structural Echelle du profil (globalité de la couche arable) Echelle : m Photo M,Olivier [Projet Sol-Résidus] Rendre compte de la complexité de l organisation spatiale des constituants du sol et de l aspect des zones d interface Disposition spatiale d unités de sol distinctes et caractérisées chacune par leur structure propre. Motte Terre fine Structure grumeleuse Zone de lissage Elément massif compact (semelle de labour)

Techniques «de base» Labour 25 à 30 cm Retournement des horizons Enfouissement mais pas de réel mélange des résidus Travail simplifié TCS 6 à 12 cm Travail uniquement de l horizon superficiel (max.15 cm) Mélange intime mais superficiel des résidus Semis direct Aucun travail du sol Aucun travail du sol Aucun mélange ( création d un mulch de surface)

Techniques alternatives Pseudo-labour 15 à 30 cm Mélange des horizons Mélange intime des résidus sur toute la couche travaillée Décompactage 28 à 35 cm Fissuration mais respect des horizons Ni enfouissement, ni mélange des résidus Strip-till 7 à 23 cm Sur le rang = idem TCS Entre rangs = idem Semis direct

Thèses généralement admises Création et entretien d une semelle de labour Dilution de la matière organique Frein au développement racinaire Baisse de la stabilité structurale Obstacle à l infiltration de l eau Glaçage, ruissellement et érosion Ruissellement et érosion Glaçage LABOUR Semelle Lissage Semelle Erosion Forte perturbation des horizons Perturbation des populations lombriciennes (destruction des habitats) Modification de l activité biologique (minéralisation rapide de la MO) Diminution de la vie du sol (?)

Thèses généralement admises Couverture du sol par résidus végétaux, couvert végétal, mulch Diminution de la battance et du ruissellement Maintien de la porosité en surface Stimulation de l activité biologique Multiplication des vers de terre Amélioration de la vie du sol Amélioration du drainage profond NON-LABOUR (TCS) TCS Labour [Essai CRA-W - 3 ans de TCS] Augmentation progressive du taux d humus en surface Augmentation de la stabilité structurale Diminution du risque érosif [Essai CRA-W - 10 ans de TCS]

Réalité du terrain Travail simplifié absence d intervention mécanique entretien de la «mémoire du sol» (sols limoneux particulièrement) accumulation éventuelle de défauts structuraux (Lissages, compactions) Fonds de travail successifs Défauts cachés Lissages liés à des travaux successifs Compaction liée au passage d un engin

Réalité du terrain Travail simplifié absence d intervention mécanique entretien de la «mémoire du sol» (sols limoneux particulièrement) accumulation éventuelle de défauts structuraux (Lissages, compactions) Défauts cachés Lissages liés à des travaux successifs Compaction liée au passage d un engin Fonds de travail successifs

Réalité du terrain TCS : Cumul des passages + absence d intervention mécanique Augmentation progressive de la densité de la couche arable Diminution de la porosité structurale Frein au développement racinaire Densité apparente 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 0 5 10 15 Profondeur (cm) 20 25 Maïs 30 35 " Labour" " TCS" [Essai CIPF - 5 ans de TCS] 40 Profil de densité [Essai CRA-W - 5 ans de TCS]

Réalité du terrain TCS : Cumul des passages + absence d intervention mécanique Augmentation du caractère compact de la couche arable Meuble Compact Etat structural Semelle de non-labour Pénétrométrie Ancienne semelle de labour Semelle de labour actuelle Profils d homogénéité [Essai CRA-W - 10 ans]

Réalité du terrain Apparition progressive d une structure en feuillets (Semelle de non-labour) Freins au développement vertical des racines Moindre exploration du sous-sol Betteraves Structure lamellaire horizontale [Essais CRA-W - 5 ans de TCS] Colza

Réalité du terrain Apparition progressive d une structure en feuillets (Semelle de non-labour) Freins à l infiltration de l eau (Ecoulements horizontaux importants) Labour TCS TCS Labour Couche labourée Semelle de labour Couche travaillée Semelle de non-labour Couche labourée Semelle de labour Couche travaillée Semelle de non-labour Conductivité hydraulique verticale (cm/jour) [Essai CRA-W - 5 ans de TCS TFE N. Gigot et Thèse E. Beckers, 2011] Conductivité hydraulique horizontale (cm/jour)

Réalité du terrain En TCS, les facteurs naturels de régénération de la structure suffisants pour contrecarrer les tassements (sols limoneux) L augmentation de porosité créée par les vers de terre ne compense pas la perte de porosité liée aux tassements Profil compacté colonisé par vers de terre [Terre agriculteur - x années de TCS]

Réalité du terrain En fonction de son historique, chaque terre réagit différemment au non-labour Terre n 1 (7 répétitions) [Essais CRA-W sur terres agriculteur Sites de Gentinnes] Terre n 2 (5 répétitions) Phase de transition avant amélioration, restauration de la productivité = Mythe ou réalité?

Que faire? Labour permanent Semelle de labour Rupture de capillarité Néfaste <> porosité d origine biologique Erosion (problèmes de stabilité, infiltration) TCS permanent Semelle de non-labour Structure en feuillets Porosité horizontale Compaction (mémoire) Solutions envisageables : Décompactage mécanique Alternance des pratiques

Inconvénients du décompactage Technique très sensible à l historique cultural et à l état structural initial Qualité du résultat aléatoire et parfois très décevante Correction que partielle des défauts de structure Rendement betterave (kg/ha) 28 cm 33 cm Historique cultural Labour Décompactage Pseudo-Lab TCS peu profond [Essai CRA-W 2005-2007]

Inconvénients du décompactage Technique très sensible à l état initial et aux conditions de réalisation Résultat parfois pire que état initial (mieux vaut ne rien faire) Technique limitée dans sa mise en œuvre (époque, humidité du sol) Technique plutôt occasionnelle Sol compacté ou trop sec Lissage et cavité Blocs et cavités Parcelle non-compactée Parcelle compactée

Inconvénients du décompactage Restructuration partielle de la structure Etat structural très vulnérable vis-à-vis des passages des engins Labour Décompactage TCS Catégorie Particularité des racines Exemple 1 Racines ne présentant pas de défaut 2 3 Racines présentant des ramifications latérales mais pas d arrêt du pivot Racines présentant un défaut majeur : arrêt du pivot, fourchage Trace de roue Trace de roue Proportion de pivots racinaire selon catégorie [Essai CRA-W Projet INFOSOL 5 ans de TCS] Trace de roue

Que faire? Labour permanent Semelle de labour Rupture de capillarité Néfaste <> porosité d origine biologique Erosion (problèmes de stabilité, infiltration) TCS permanent Semelle de non-labour Structure en feuillets Porosité horizontale Compaction (mémoire) Solutions envisageables : Décompactage mécanique Alternance des pratiques

Eléments à prendre en compte dans la réflexion Moindre perturbation du sol Meilleur respect de la faune (anéciques) Porosité favorisant le drainage profond Selon possibilités: priorité au non-labour Passage de roue Horizon pédologique [Essai CRA-W - 10 ans de TCS] Simulation de pluie Labour Découpe des profils TCS [Projet INFOSOL - UCL/CRA-W 5 ans de TCS] Visualisation de l infiltration

Eléments à prendre en compte dans la réflexion Moindre perturbation du sol Porosité favorisant la capillarité Amélioration de la rétention de l eau et de la capillarité Réserver en priorité le non-labour pour cultures sensibles au stress hydrique Structure «type éponge» Tests d évaporation Structure «type buvard» Retour d eau vers l atmosphère par évaporation [Essai CRA-W 2005 1 an de TCS]

Eléments de réflexion à prendre en compte Moindre perturbation du sol Porosité favorisant la capillarité Amélioration de la rétention de l eau et de la capillarité Réserver en priorité le non-labour pour cultures sensibles au stress hydrique Profil cultural 5 10 15 20 25 30 35 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 40 Profil cultural 5 10 15 20 25 30 35 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 40 0 Effet sur le développement d une culture de chicorée [Essai CRA-W 2005 1 an de TCS]

Eléments à prendre en compte dans la réflexion Le labour permet d effacer la mémoire du sol Outil le plus efficace pour restructurer un sol compacté = charrue Trains de pulvérisation de l année précédente) Non-labour TCS Labour Sens du travail du sol et du semis Parcelle non-compactée Parcelle compactée

Eléments à prendre en compte dans la réflexion Le labour permet d effacer la mémoire du sol Outil le plus efficace pour restructurer un sol compacté = charrue Rendement betterave (kg/ha) 28 cm 33 cm Historique cultural Labour Décompactage Pseudo-Lab TCS peu profond

Eléments à prendre en compte dans la réflexion Il n est pas nécessaire de cumuler plusieurs années de non-labour pour réduire drastiquement le risque d érosion (efficacité dès la première année) Alterner labour et non-labour contradictoire avec lutte contre l érosion Labour Non-labour Non-labour [Betteraves - Essai CRA-W - 1 an de TCS] Labour [Betteraves - Essai CRA-W - 1 an de TCS] Un labour occasionnel, bien positionné, ne réduit pas à néant les effets bénéfiques acquis au cours de la période de non-labour Labourer une fois de temps en temps contradictoire avec le maintien d une bonne fertilité biologique

Exemples de raisonnement Rotation biennale «Céréale / Plante sarclée» Année 1 : Labour Froment Créer un état structural optimal Interculture : Option 1 : Décompactage + CIPAN (fin août - début septembre) Option 2: TCS + CIPAN (fin août - début septembre) Année 2 : Option 1 : Travail très superficiel, Strip-Till ou SD Betterave, Maïs Réduction de l érosion + économie en eau Option 2 :Travail très superficiel Chicorée Réduction de l érosion + économie en eau + capillarité

Exemples de raisonnement Après Pomme de terre : Etat structural dégradé car «Tamisage de la terre» + charroi lourd Année 1 : TCS + Froment (ou Epeautre) Laisser la terre fine en surface Année 2 : Labour + Escourgeon Restructurer la couche arable Interculture : Option 1 : Décompactage + CIPAN (fin août - début septembre) Option 2: TCS + CIPAN (fin août - début septembre) Année 3 : Option 1 : Travail très superficiel, Strip-Till ou SD Betterave, Maïs Réduction de l érosion + économie en eau Option 2 : Travail très superficiel Chicorée Réduction de l érosion + économie en eau + capillarité

Illustration au travers d un essai Culture test = lin textile Plante très sensible à la qualité de l état structural Enracinement pivotant de très faible diamètre vite contrarié Cycle très court (pas de récupération possible) Indicateurs : Hauteur ou rendement brut Tortuosité de la racine principale Etat structural correct Etat structural correct Etat structural défavorable Etat structural défavorable [Essai CRA-W juin 2010]

Relation état structural développement du lin [Essai CRA-W mai 2009 1 an de TCS sur sol compacté] Pénétrométrie Hauteur (cm) Profil cultural

Relation passé cultural rendement brut Année 1 : Chicorée Année 2 : Froment Année 3 : Betterave 102 100 DSLSL LSLSD LSLSL (Témoin) Année 4 : Froment 98 LSDSL Année 5 : Lin textile 96 94 DSDSL LSDSD Niveau de production par rapport au témoin (%) 92 90 88 86 84 SSLSD SSDSD LSLSS LSDSS SSLSS 82 80 78 76 L = Labour (28 cm) D = Décompactage (30 cm) S = Travail simplifié (10-12 cm) [Essai CRA-W 2004 2009] SSDSS

Pour diversifier les techniques Il y a intérêt à diversifier l assolement Rotations longues avec cultures de genres différents Exigences en matière d état structural différentes alternance possible en matière de technique, d intensité et de profondeur de travail du sol Epoques de travail du sol et de semis différentes Meilleure adéquation entre une technique donnée et conditions optimales d intervention (notamment décompactage et pseudo-labour) Cultures dont l impact sur l état structural est différent (enracinement, charroi mis en œuvre, époque de récolte, abondance et qualité des restitutions organiques) Périodes d interculture plus ou moins longues Choix élargi des cultures intercalaires possibles Profiter des facteurs abiotiques de régénération de la structure Traitements phytosanitaires différenciés Pression sur la (micro-)faune et microflore moindre (diversité et abondance)

Merci pour votre bonne attention Département Agriculture et Milieu naturel Unité Fertilité des sols et Protection des eaux Roisin Christian