Du travail du sol à l'analyse

De Wiki Auréa

Depuis plus de 20 ans, les techniques de travail du sol sont en pleine mutation en France, avec une remise en cause du labour pour ses effets sur la structure du sol (1) . Ainsi, en 2006, 34% de la SAU ont été implantés en non labour (Agreste, 2008). Cette évolution interroge les agriculteurs et les agronomes : les référentiels actuellement utilisés reposant sur des expérimentations en condition labourée, sont-ils toujours efficients en situation de non labour prolongée ? Les profondeurs de prélèvement pour les analyses de sol doivent-elles être adaptées ou modifiées ? Les résultats d’une analyse ne reflètent que l’échantillon prélevé. Or le non-labour provoque des modifications dans la répartition verticale de certains éléments nutritifs du sol, dont le carbone (C), le phosphore (P) et aussi le potassium (K). Dès lors comment interpréter une analyse de terre prélevée traditionnellement sur la profondeur de sol travaillée (de 20 à 30 cm en système labouré) ? C’est pour répondre à ces questions que le GEMAS (Groupement d’Études Méthodologiques pour l’Analyse des Sols) et le COMIFER (Comité Français d’Étude et de Développement de la Fertilisation Raisonnée) ont mis en place un groupe de travail, auquel AUREA AgroSciences a participé. Nous allons synthétiser les résultats d’une étude menée en 2015 et présentée (2) dans le cadre des 12èmes rencontres de la fertilisation raisonnée et de l’analyse organisées par le COMIFER-GEMAS en novembre 2015. Il présente surtout la problématique du phosphore. L’activité biologique, qui est au cœur des processus et des préoccupations liées à l’arrêt du labour, fera l’objet d’études ultérieures.


ARRÊT PROLONGÉ DU LABOUR : CE QUE DIT LA LITTÉRATURE

En cas d’absence prolongée de labour, on observe des modifications dans la répartition verticale de certains éléments avec la formation d’un gradient des concentrations. Plusieurs facteurs sont cités pour expliquer ce phénomène. Le régime de fertilisation notamment a un impact important dans sa mise en place. En effet, en terrain labouré, les apports organiques et minéraux sont enfouis et homogénéisés sur l’ensemble de la couche de sol travaillée, qui est en général plus profonde que celle en non labour (NL). L’arrêt du labour concentre donc ces apports en surface, et de nombreux auteurs notent un enrichissement accru sur les 10 premiers cm du sol, en phosphore, en potassium et en carbone lorsque le régime de fertilisation augmente (Abdi et al., 2014 (3) ). Cet effet n’est cependant visible qu’après plusieurs années sans labour. Selon les études, il faut compter 4 à 10 ans en non labour pour observer une augmentation significative de la teneur en surface du C, du P et aussi du K, par rapport à celles en labour (Neugshwandtner et al., 2014 (4) ). Cet enrichissement de surface n’est pas synonyme d’un appauvrissement systématique en profondeur entre les deux pratiques. Enfin, la formation du gradient et l’enrichissement de surface va dépendre du contexte pédoclimatique et des techniques agricoles pratiquées. La figure 1 synthétise les évolutions de teneur en phosphore échangeable dans les situations sans labour par rapport au témoin labouré, dans différents essais à travers le monde.

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L'ETUDE GEMAS - COMIFER

Qu’en est-il dans les conditions pédoclimatiques françaises ? Peut-on prédire la formation du gradient à partir d’informations sur le système de culture ? L’étude mise en place en 2015 avait pour but de répondre à ces questions. Pour prévoir la formation du gradient, encore faut-il savoir le quantifier, et surtout définir à partir de quand il devient significatif. Un essai longue durée de comparaison de travaux du sol, mené à la station expérimentale de Boigneville par Arvalis depuis 40 ans, a permis de mettre en évidence le seuil de significativité d’une différence de teneur entre la surface et la profondeur en système non labouré. La différence est calculée en divisant la teneur de surface par celle en profondeur. L’indice obtenu est appelé indice de stratification. La différence entre les deux teneurs est significative pour un indice de stratification de 1,2 soit une teneur en surface supérieure à 120 % de la teneur en profondeur. Afin d’appréhender les facteurs explicatifs de la formation du gradient, un réseau de 64 parcelles a été constitué, avec pour objectif d’englober le maximum de variabilité pédoclimatique et de systèmes de culture. Suite aux informations collectées dans la littérature, les parcelles retenues avaient au moins 3 ans sans labour. Le maximum d’informations sur les pratiques culturales a été collecté (profondeur de travail du sol, outils utilisés, rotation, pratiques de fertilisation organiques, basiques et minérales). Un panel d’analyses physico-chimiques classiques a été réalisé sur trois couches prélevées : 0-10, 10-20, 0-20 cm. Les résultats présentés ci-après se focalisent sur le phosphore (méthode Olsen), ce qui permet de comparer les résultats à la littérature abondante sur le sujet.


LE TEMPS C'EST DE L'ENRICHISSEMENT

Sur les 64 parcelles échantillonnées en 2015 dans le cadre de l’étude, près des deux tiers présentent un gradient significatif en phosphore Olsen (indice de stratification supérieur à 1.2, ou teneur de la couche 0-10 cm supérieure à 120 % de la teneur de la couche 10-20 cm). Cet enrichissement en phosphore est lié au nombre d’années depuis l’arrêt du labour. Cependant, même 10 ans après l’arrêt du labour, certaines parcelles prélevées n’ont pas un gradient significatif (figure n°2). L’effet d’un facteur non relevé par la littérature a été mis en évidence : la richesse initiale en phosphore de la parcelle. Plus le sol est riche et plus le gradient sera long à se former. Ainsi, pour des sols ayant une teneur en P2O5 inférieure au seuil d’impasse proposé par le COMIFER, il faut moins de 5 années pour obtenir un gradient significatif. Tandis que dans le cas de parcelles riches en phosphore, la durée minimale pour un enrichissement significatif est de 10 ans.


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LE RÉGIME DE FERTILISATION IMPACTE LA MISE EN PLACE DU GRADIENT

Les résultats issus du réseau de parcelles suivies en 2015 confirment que le régime de fertilisation a un impact sur la vitesse et l’intensité de formation du gradient, conformément aux observations tirées de la littérature scientifique. Les concentrations mesurées sur les 10 premiers centimètres du profil vont ainsi augmenter plus rapidement que celles mesurées dans les horizons qui n’auront pas bénéficié des apports. Ainsi, l’enrichissement de surface est plus intense pour des apports plus régulier et/ou plus important que pour des apports moins fréquents ou encore avec des doses plus faibles (figure n°3).


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Les techniques sans labour étant en pleine expansion, les situations avec gradient significatif vont prendre de l’ampleur. Un prélèvement de surface dans ces conditions devrait aboutir à des teneurs en phosphore plus élevées, et donc potentiellement à des conseils de fertilisation plus faibles si les référentiels ne sont pas adaptés. Le groupe joint GEMAS-COMIFER a d’ores-et-déjà prévu de traiter cette problématique.


COMMENT PRÉLEVER EN SITUATION NON LABOURÉE ?

Cette étude a permis de proposer des conditions d’apparition d’un gradient significatif en phosphore Olsen : régime de fertilisation soutenu, au moins 10 années d’arrêt du labour en sol riche (teneur supérieure au seuil d’impasse COMIFER) et 5 ans dans les autres situations. Des itinéraires techniques avec un labour tous les 3 à 4 ans n’engendreraient donc pas de modification significative dans la répartition verticale du phosphore Olsen. La question de la profondeur de prélèvement et de l’interprétation de l’analyse ne se poserait donc pas dans ces situations. Mais que faire lorsque les conditions d’apparition du gradient sont remplies ? Dans cette étude, la valeur moyenne des teneurs des couches 0-10 et 10-20 cm est égale à la valeur d’un prélèvement classique sur la profondeur de 0-20 cm. En attendant des observations complémentaires, AUREA AgroSciences recommande donc de continuer les prélèvements de terre pour analyse physico-chimique classique sur la profondeur de l’ancien labour, même en situation de non labour prolongé (voir le Guide des protocoles de prélèvement d’Auréa https://www.aurea.eu/wp-content/uploads/2015/08/Guide_protocole-Prelevement_AUREA-2015.pdf ). Son service de prélèvement est vigilant par rapport à cette thématique et fait ou fera évoluer ses procédures de prélèvement en fonction de cette étude.

Les pratiquants du non labour qui le souhaitent peuvent tout de même réaliser un prélèvement stratifié avec une couche de surface et une en profondeur afin d’estimer l’enrichissement de surface. Auréa AgroSciences propose plusieurs types de tarières et sondes, (voir les produits sur aurea.eu) permettant de réaliser un prélèvement de qualité dans chaque situation et de contrôler précisément la profondeur de prélèvement. Selon le référentiel actuel, le conseil résultant d’un prélèvement classique ou de la moyenne des teneurs d’un prélèvement stratifié ne sera pas modifié en système avec gradient significatif par rapport à un système sans gradient.

Il pourra être intéressant également de compléter cette approche « minérale » par des analyses organo-biologiques (fractionnement de la matière organique, dosage de la biomasse microbienne, cinétiques de minéralisation du carbone et de l’azote…), l’activité biologique du sol étant au centre des réflexions sur le non labour.


Pour aller plus loin :


• Cade-Menun, Barbara J. ; Carter, Martin R. ; James, Dean C.. Phosphorus forms and chemistry in the soil profile under long term conservation tillage : a phosphorus-31 nuclear magnetic resonance study. Journal of environmental quality, Janvier 2010, vol. 39, no. 5, pp. 1647-1656

• Deubel, Annette ; Hofmann, Bodo ; Orzessek, Dieter. Long-term effets of tillage on stratification and plant availability of phosphate and potassium in a loess chernozem. Soil & tillage research, septembre 2011, vol.117, pp. 85-92

• Piegholdt, Christiane ; Geisseler, Daniel ; Koch, Heinz-Josef ; Ludwig, Bernard. Long-term tillage effects on the distribution of phosphorus fractions of loess soils in Germany. Journal of plant nutrition and soil science, 2013, vol. 176, pp. 217-226

• Redel, Y.D. ; Escudey, M. ; Alvear, M. ; Conrad, J. ; Borie, F.. Effects of tillage and crop rotation on chemical phosphorus forms and some related biological activities in a Chilean ultisol. Soil & use management, Juin 2011, Vol. 27, pp. 221-228

• Tiecher, Tales ; dos Santos, Danilo Rheinheimer ; Kaminski, João ; Calegari, Ademir. Forms of inorganic phosphorus in soil under different long term soil tillage systems and winter crops. Revista Brasileira de Ciência do Solo, février 2012, vol.36, n°1, pp.271-281



(1) Dans les années 1930, le labour et les sols mis à nus des Grandes Plaines Américaines ont engendrés plusieurs tempêtes de sable particulièrement dévastatrices (Dust Bowl). Le gouvernement a alors pris des mesures pour résorber le problème notamment par un changement des pratiques agricoles. (encyclopedia.com)

(2) Régniez Emile, Aumond Claire, Bouthier Alain, Denoroy Pascal, Félix-Faure Bruno, Kalt Sébastien, Labreuche Jérôme, Le Souder Christine, Mathieu Pascal, Servain François, Valé Matthieu, Verbeque Bernard. Gradient de matière et profondeur de prélèvement de terre en cas d’absence prolongée de labour. Novembre 2015, In site COMIFER [en ligne] <http://www.comifer.asso.fr/index.php/fr/rencontres/edition-2015/presentations-orales-des-12emes-rencontres-2015.html#session3

(3) Abdi, Dalel ; Cade-Menun, Barbara J. ; Ziadi, Noura ; Parent, Léon-Etienne. Long term impact of tillage practices and phosphorus fertilization on soil phosphorus forms as determined by 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy. Journal of Environmental Quality, juin 2014, vol. 43, n°4, pp. 1431-1441

(4) Neugshwandtner, R.W. ; Liebhard, P. ; Kaul, H.-P. ; Wagentristl, H.. Soil chemical properties as affected by tillage and crop rotation in a long-term field experiment. Plant soil environment, 2014, vol. 60, n°2, pp. 57-62