Gestion durable des sols avec des apports de produits organiques issus d élevages Évaluation des effets long terme des apports de produits organiques issus d élevages, sur le statut organique des sols et ses répercussions sur leur fertilité (ZOTE) Élaboration de références et de nouveaux indicateurs pour la conduite de la fertilisation. R. Trochard
Partenariat INR UMR SS Rennes Quimper (Exp. et appui scientifique) INR Grignon (Exp.) Institut de l Élevage (Exp.) Chambres d griculture de Bretagne (Exp.) Chambre d griculture de Loire-tlantique (Exp.) Chambres d griculture du OIER des Bordes : Indre, Cher, Creuse, et Haute-Vienne (Exp.). CT ( RMT fertilisation et environnement) IFIP (RMT Élevage environnement)
Contexte et sujet du projet Effets fertilisants à long terme (N principalement) liés aux apports répétés d effluents d élevage, mal appréciés Essais de longue durée très peu nombreux (tant en France qu à l étranger). Un dispositif d essais de moyenne durée (7 à 24 ans) avec apports de PRO, implantés entre 1987 et 2000 gérés par différents organismes, axés principalement sur effets azote Valoriser les résultats acquis et réaliser des travaux complémentaires relatifs à la caractérisation du statut organique et à l évaluation du potentiel de minéralisation de l azote des sols en vue d actualiser les référentiels.
Essais rassemblés dans le projet Crécom CREC2 C de Bretagne Institut de l Élevage 1994 2005 Crécom CREC3 C de Bretagne, 1987-2007 Crécom CREC1 C de Bretagne, 1984-2007 Trévarez TREV1 C de Bretagne, 1987-2007 Kerlavic KERL1 C de Bretagne 1995-2001 Kerguehennec KERG1 C de Bretagne 1987-2006 Champ Noël (4) CHNO1 à 4 INR 1993-2007 Lecousse C de Bretagne 2004-2007 Le Rheu (2) RHEU 1 et 2 RVLIS 1995-2007 Colmar COL INR (+ partenaires) 2000-2007 Maïs en continu Colza - blé Maïs - blé Prairie Derval DER C 44, Institut de l Élevage, 1998-2007 La Jaillière (2) LJ 2 et 3 RVLIS 1996-2007 Jeu les Bois (3) JEU 1 à 3 RVLIS, SUCI des Bordes 1998-2007 Entre parenthèses le nombre d essais sur chaque site Feucherolles FEU INR-VEOLI 1999-2007 Essai arrêté avant début du projet (janvier 08)
Présentation des actions Phase 0 : Homogénéisation données Phase 1 : Constitution d une base de données de l ensemble des résultats issus des dispositifs expérimentaux Phase 2 : nalyse des résultats à partir d une méthodologie commune. Phase 3 : Travaux complémentaires sur certains dispositifs : suivi de la minéralisation sous sol nu, incubation en laboratoire Phase 4 : Évaluation du potentiel de minéralisation par la modélisation. Phase 5 : Diffusion.
Base de données Copropriété de l ensemble des partenaires Contient la description des essais et toutes les mesures et observations réalisées sur les essais ccessible sur serveur internet Interface d interrogation conviviale Export vers EXCEL
Les indicateurs utilisés zote absorbé par la culture ou la prairie zote absorbé provenant apparemment de l apport d engrais de ferme zote absorbé provenant du sol Témoin Traitement fertilisé Evolution des CU annuels Cumul d azote absorbé en fonction du cumul d azote apporté Ecart de stock de C et N (0-25 cm) en fin d essai (PRO-témoin) «type» de matière organique stockée (répartition de C et N dans les différentes fractions granulométriques) Mesures fournitures d azote par le sol après arrêt des apports (Incubation de sol, suivi sol nu, suivi culture non fertilisée) Modélisation des fournitures d azote par la MO du sol issu des PRO (FB)
CU CU CU Evolution du CU annuel: quelques exemples FB apport 1 an/2 Kerguehenec 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 Maïs année de l apport y = -0,0032x + 0,2121 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 Blé sans apport y = -0,0004x + 0,0763 0,20 0,10 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N année 0,00-0,20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 N année 1,00 0,90 CFB apport tous les ans Kerlavic maïs 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 y = 0,0542x + 0,0475 0 1 2 3 4 5 6 7 8 N année
Evolution du CU annuel 82 situations (définies par le triplet «essai PRO- culture») ont permis d étudier l évolution du CU au cours du temps 61% des situations n ont pas différencié les teneurs en C du sol (0-25 cm) Parmi celles-ci une situation montre une évolution croissante du CU 39% des situations montrent des teneurs en C du sol (0-25 cm) avec les apports de PRO supérieures au témoin minéral parmi celles-ci une situation montre une évolution croissante du CU
Ecart de stock de C et N en fin d essai (PRO-témoin) C accumulation (t C ha -1 ) Fumiers de bovins bruts et compostés : écarts de stock de C 25 20 15 10 5 0 FYM CFYM FYM ST HIL1 FYM ST HIL2 FEU LJ 2 CREC 1 REN CREC 2 DER LJ 1 0 10 20 30 40 50 60 C applied (t C ha -1 ) Les composts de fumiers de volailles, porcs et bovins ainsi que les fumiers bruts de bovins et porcs ont permis dans 60% des cas observés d accroître significativement la teneur en C du sol par rapport au traitement fertilisé avec de l engrais azoté minéral. La quantité de C stocké dans le sol est liée à la dose appliquée et à la situation (climat, sol, système de cultures)
Ecart de stock de C et N en fin d essai (PRO-témoin) ccroissement teneur (PRO-MIN) (%) Effet d apports répétés de fumier de bovins bruts (FB) et compostés (CB), sur les teneurs en C et N du sol, mesurés sur l essai RHEU1 en 2006, soit après 11 ans d apports annuels de produits ugmentation de l écart de teneur PRO-Min liée à la dose moyenne de PRO appliqué 25% 20% 15% 10% Teneur C Teneur N 5% 0% FB CB Dose 1 CB Dose 2 CB Dose 3
ccroissement C < 50µ (mg C/kg sol) ccroissement N < 50µ (mg N/kg sol) «type» de MO stockée Répartition de C et N dans les fractions granulométriques 4000 3500 3000 350 300 250 2500 2000 1500 1000 500 y = 0.6367x R 2 = 0.8545 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 MI-C (mg C/kg sol) 200 150 100 50 y = 0.6627x R 2 = 0.8516 0 0 100 200 300 400 500 MI-N (mg N/kg sol) La MO apportée par le PRO qui se retrouve majoritairement (64 % en moyenne pour C, et 66 % pour N), dans la fraction fine < 50 µ, la plus stable. Le reste de la MO de l effluent est stocké dans la fraction particulaire 50-200 µ
CB CP CV FB FP FV CB CP CV FB FP FV écart avec le témoin écart avec le témoin CB CP CV FB FP FV écart avec le témoin «type» de MO stockée Répartition de C et N dans les différentes fractions granulométriques 7 5 3 Référence Min: C<50µ=84% du C C/N=9 Min=> C=84% C/N=9 Effet des produits (peut être effet dose?) essai la Jaillière - ugmentation fraction 50-200µ - Diminution C/N des fractions grossières 1-1 -3-5 -7 NS NS NS B B NS NS NS C < 50 µ (% Ctotal) C/N <50 µ 7 Référence Min=> C=11% Min: C/N=16 C 50-200µ=11% du C C/N=16 5 B 3 BC BC 1 C C 7 Référence Min=> C=5% Min: C/N=26 C 200-2000µ=5% du C C/N=26 5 3 1 NS NS -1-3 -5 B B B B B -1-3 -5 NS BC BC NS BC NS BC NS B -7-7 C C 50-200 µ (% Ctotal) C/N 50-200 µ C 200-2000 µ (% Ctotal) C/N 200-2000 µ
CB dose1 CB dose2 CB dose3 CB dose1 CB dose2 CB dose3 écart avec le témoin écart avec le témoin CB dose1 CB dose2 CB dose3 écart avec le témoin «Type» de MO stockée Répartition de C et N dans les différentes fractions granulométriques Effet de la dose de PRO essai produits bovins le Rheu -augmentation de la fraction 50-200µ -diminution du C/N des fractions grossières 7 5 3 1-1 -3-5 -7 Min=> C=86% C/N=9 Référence Min: C<50µ=86% du C C/N=9 NS NS NS B C < 50 µ (% Ctotal) C/N <50 µ 7 Référence 5 Min=> C=9% Min: C/N=14 C 50-200µ=9% du C C/N=14 B 7 Référence 5 Min=> C=5% Min: C/N=20 C 200-2000µ=5% du C C/N=20 3 1 3 1 B -1-3 B -1-3 -5-5 -7-7 B C 50-200 µ (% Ctotal) C/N 50-200 µ C 200-2000 µ (% Ctotal) C/N 200-2000 µ
Fourniture d azote par le sol après arrêt des apports N minéralisé PRO (kg/ha/240jn) Incubation de sol, bilan N sous culture non fertilisée et suivi sous sol nu: tous types de PRO 250 200 150 100 50 incubation sol nu bilan culture 0 0 50 100 150 200 250 N minéralisé témoin Min(kg/ha/240JN) Une sensibilité plus faible des incubations et des bilans culture non fertilisée par rapport au suivi sol nu
Fourniture d azote par le sol après arrêt des apports SMIN-N année n+1 (kg N/ha Jn) Supplément de minéralisation après arrêt des apports de PRO On ne voit pas de tendance significative à la décroissance des valeurs de SMIN-N entre l année n et l année n+1 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00-0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 LJ2 RHEU 1 RHEU 2 TREV CREC ST HIL 1 ST HIL 2-0.20 SMIN-N année n (kg N/ha Jn)
Norganique (kg N/ha) Modélisation des fournitures d azote par la MO issue des PRO 100 80 60 40 Modélisation sur fumier brut et composté de bovins Evolution du stock d azote organique résiduel après un apport de 100 kg N/ha d un fumier brut ou composté de bovins Dynamique I Dynamique II Dynamique III Dynamique I Dynamique II Dynamique III k1 (an -1 ) 0.322 0.268 0.123 k2 (an -1 ) 0.219 0.147 0.091 k3 (an -1 ) 0.149 0.081 0.067 k4,, kn (an -1 ) 0.101 0.044 0.050 20 0 0 5 10 15 20 25 Temps (années) Des dynamiques différentes entre sites certainement liées aux PRO climat et sol
Conclusions 1/2 Le stockage de C et N fonction de la dose apportée et en interaction avec un effet site Stockage surtout dans les fractions fines <50µ => effet dans la durée mais également dans la fraction 50-200 avec modification du C/N => effet à court ou moyen terme Les suppléments de minéralisation corrélés avec le supplément de stockage et en interaction avec le site Les suivis sol nu après arrêt des apports semblent mieux rendre compte des suppléments de minéralisation
Conclusions 2/2 La modélisation de la minéralisation de l azote du fumier de bovins aboutit à plusieurs dynamiques Sur des essais cumulant 10 ans d apport, la valorisation de l azote par les cultures ne permet pas de mettre en évidence le supplément de minéralisation d azote par le sol du au stockage par les apports répétés de PRO. (variabilité interannuelle forte du à la variabilité des PRO et du climat)
Diffusion Date Type de diffusion Revue ou colloque Titre Novembre 2009 Septembre2 010 Novembre 2011 Poster GEMS-COMIFER Blois effets d apports répétés de fumiers stockés et compostés sur la minéralisation de l azote organique du sol Poster RMIRN Lisbonne Effects of applications of cattle manure on organic matter accumulation and nitrogen mineralisation Communication orale GEMS-COMIFER Reims Valeur azote a court moyen et long terme des produits residuaires organiques issus d elevages Janvier 2012 rticle Perspectives agricoles 385 pports organiques: l essentiel de l azote libéré la première année Septembre 2012 rticle Perspectives agricoles 392 Produits résiduaires organiques: l azote organique continue de se minéraliser après l année de l apport