ISB/CBM devient ISMO
Si les écosystèmes naturels stockent habituellement la matière organique dans les sols (en dehors de tout changement climatique !), la mise en culture des terres aboutit invariablement à la réduction de sa teneur. Or les matières organiques du sol participent à un grand nombre de fonctions. Elles jouent un rôle important dans le maintien de sa fertilité physique, chimique et biologique. Les itinéraires techniques ont un rôle à jouer dans l’évolution des stocks de matière organique. Ainsi, certaines pratiques vont aider à entretenir, voire à augmenter, ces stocks : réduction du travail du sol, restitution des pailles, ajout de cultures intermédiaires, incorporation d’engrais verts, apport de matières organiques exogènes….
ISB/CBM
Fractionnement Biochimique et estimation de la stabilité biologique des produits organiques (ISB-Tr) Norme XP U44-162
Sommaire
Au laboratoire
Le principe de la méthode d’analyse est une caractérisation de la matière organique par solubilisations successives. L’objectif de l’analyse est, dans un premier temps, de fractionner le produit organique en différentes composantes biochimiques telle que : la fraction soluble, la fraction hémicellulose, la fraction cellulose (calculée) et la fraction lignine et cutine. L’analyse est effectuée sur un échantillon préalablement séché à 38°C et broyé à 1 mm.
Les fractions organiques ainsi déterminées sont alors utilisées pour calculer un indicateur qui détermine a priori, dans le produit initial, la proportion de matière organique potentiellement résistante à la minéralisation. La proportion de chaque fraction dans le produit permet donc de juger de la stabilité du produit. Les fractions ainsi caractérisées permettent d’obtenir, par différences, les termes de l’équation utilisée pour calculer l’indice.
- Séchage à 38°C et broyage à 1 mm,
- Extraction séquentielle et dosage des différentes fractions biochimiques : fraction soluble, hémicellulose, cellulose, lignine et cutine, cellulose brute.
- Calcul des indices de stabilité : ISB = Indice de stabilité Biologique, Tr = Taux de carbone résiduel
Un petit plus par rapport à l’ISB/Tr :
ISMO intègre, en plus des fractions biochimiques mesurées, le carbone minéralisé à 3 jours (selon XP U 44-163) : cet indice résulte donc à la fois d’un dosage purement « chimique » et d’une mesure « biologique » (mesure du dégagement de CO2 libéré par le produit), ce qui permet de confronter la composition de la matière organique de l’amendement avec l’allure de sa dégradation. À noter : cette méthode n’est applicable qu’aux amendements organiques et supports de culture ayant au moins 20% de MO sur MS.
Limites de l’ISMO
Comme pour toute détermination analytique, le résultat de l’ISMO est soumis à une incertitude. Dans l’état actuel des connaissances, des différences d’au moins +/- 5 sur la valeur de l’ISMO en absolu semblent correspondre à la variabilité analytique normale. A cela, viennent s’ajouter les variabilités liées à l’échantillonnage. Certains produits (1 à 5% selon les sources) peuvent présenter des résultats aberrants du fractionnement biochimique (fraction significativement négative) :
– Produits contenant des soies de porcs
– Certains produits d’origine viticole (marcs)
– Grains de maïs frais
– Quelques composts de MIATE, végétaux broyés, composts de DV + biodéchets
– + autres à déterminer
Dans ce cas, le calcul de l’ISMO doit alors se faire à partir d’autres approches (cinétique de minéralisation au laboratoire par exemple).
Comparaison à l’ISB
Par rapport à son prédécesseur, l’ISB, le calcul de l’ISMO a tendance à fournir des valeurs plus élevées pour un même produit.
En réalité l’ISB et l’ISMO ne reposent pas sur les mêmes hypothèses d’évolution des matières organiques dans le sol. Dans le cadre de l’ISB, la matière organique stabilisée présente un taux de minéralisation inférieur ou égale à 1% / an, tandis que pour l’ISMO, un coefficient de stabilité de 2% par an a été retenue. Ceci peut expliquer les écarts observés. Les modèles de prédictions de l’évolution de la matière organique dans les sols à appliquer ne sont donc pas les mêmes, selon que l’on utilise l’ISB ou l’ISMO (II).
Définition - Signification
La naissance de l’ISMO
Les agronomes qui s’intéressent aux bilans humiques ont besoin d’outils pour évaluer et comparer l’efficacité de ces différentes pratiques. Pour ce faire, ils disposent de données bibliographiques sur le coefficient iso-humique (K1)(I) de différentes matières utilisées traditionnellement en agriculture (pailles, fumier, etc …). Ces valeurs ont été établies par des essais aux champs de longues durées dans différents contextes pédoclimatiques. Mais l’approche expérimentale est longue, coûteuse, et répond mal aux souhaits des fabricants, prescripteurs et utilisateurs des produits organiques, absents de ces essais de référence. La question se pose notamment pour tous les produits issus du recyclage des matières organiques urbaines ou industrielles, ou pour les produits élaborés par mélange de matières premières, pour lesquels aucun essai n’avait été mené : il était devenu nécessaire de développer les expérimentations, dans le but d’élargir les données de références sur ces produits. Les chercheurs ont donc élaboré des méthodes d’analyses en laboratoire, afin de mettre en relation les caractéristiques biochimiques des produits et leur vitesse de dégradation dans le sol (minéralisation de la MO). Les premiers travaux ont abouti à la proposition d’indices, appelés ISB (Indice de Stabilité Biochimique) et Tr (Taux résiduel), normalisés en 2002 (prNF XP U44-162).
Ces indices ont été révisés récemment pour mieux prendre en compte les nouveaux produits organiques disponibles aujourd’hui. Ils ont été réunis dans un indicateur unique, l’Indice de Stabilité de la Matière Organique (ISMO – norme XP U 44-162, Décembre 2009). Cet indicateur a pour objectif d’exprimer a priori dans le produit initial le pourcentage de matière organique potentiellement résistante à la dégradation. Ainsi, plus la valeur d’ISMO est élevée, plus le potentiel amendant organique du produit est élevé.
Les fractions organiques déterminées selon le principe énoncé ci-dessus sont utilisées pour calculer la quantité relative de MO du produit potentiellement résistante à la minéralisation. La formule de calcul résulte d’une corrélation statistique établie entre les fractions organiques et les taux de carbone résiduel déterminés par extrapolation de cinétiques de minéralisation réalisées en conditions contrôlées.
Eléments d’interprétation
- Fractionnement biochimique
Les données du fractionnement biochimique, combinées aux teneurs en MO et N total des produits, permettent de définir 4 classes de produits auxquelles l’échantillon est comparé :
- Calcul des indices ISB et Tr
Plus la valeur des indices ISB et Tr est élevée, plus la matière organique du produit estpotentiellement résistante à la minéralisation. Ainsi les valeurs les plus élevées sont généralement caractéristiques d’amendements organiques alors que les produits plus labiles présentent des indices de faible valeur.
Application agronomique
- Détermination du type de matière organique constitutive du produit (labile ou résistante).
- Calcul de la part de MO du produit brut résistante à la dégradation pour ajusterla dose d’apport.
- Conseils d’utilisation en terme d’usage du produit (engrais ou amendement).
L’utilisation de l’ISMO en pratique
L’ISMO, comme les résultats de cinétiques, permet d’estimer des potentiels obtenus en laboratoire dans des conditions optimales.
Au champ, l’expression de ces potentiels sera modulée par différents facteurs :
– Caractéristiques physico-chimiques et biologiques du sol (% d’argile, pH, ….)
– Climat
– Pratiques culturales
– Sol nu / cultivé
– Caractéristiques physiques du produit (granulométrie, présentation)
Par conséquent, la transposition des potentiels au champ ne peut pas être directe. Par contre, les classements des produits les uns par rapport aux autres restent pertinents.
Quand demander la détermination de l’ISMO ?
La mesure de l’ISMO est intéressante pour caractériser un produit organique : la valeur obtenue permet de classer le produit dans une catégorie, et ainsi d’en revendiquer ses propriétés (effet amendant ou au contraire rôle d’activateur biologique). L’ISMO, au même titre que la cinétique de minéralisation du carbone et de l’azote, est un élément de marquage obligatoire pour les composts de MIATE. Il figure aussi dans la norme NF U44-051, comme marquage facultatif (mais même pour ces produits, l’analyse est obligatoire à la création).
I- Le coefficient isohumique K1 est défini par HENIN et TURC (INRA) en 1957 comme l’expression de la quantité d’humus formé en fonction de la quantité de matière sèche du produit organique apporté au sol. Déterminé expérimentalement par comparatif de bilans humiques d’un sol (parcelles ou pots) avec ou sans produits organiques sur une période minimum de 3 ans, cette valeur du K1 dépend donc étroitement de la nature du sol et de son potentiel biogéologique d’humification.
II -Le modèle Hénin-Dupuis s’utilise avec l’indice ISB ou K1 du produit organique, couplé au coefficient K2. Le nouveau modèle AMG a été développé afin d’intégrer l’ISMO dans les prédictions d’évolution de la MO des sols. Dans ce modèle, le coefficient de minéralisation de la matière organique du sol considéré n’est plus le K2, mais un nouveau coefficient k’ exprimant le taux d’incorporation de la MO exogène à la MO du sol (le stock de carbone organique est considéré en distinguant deux compartiments, un actif et un stable).
