Initiation à l`Agronomie

Initiation à
l'Agronomie
EXPOSÉS
A AG 503 E2 9100
Rédacteur :
Mme Martine COULON
Ingénieur en Agriculture
e-mail : [email protected]
Mise à jour : M. Alain CHAZERAULT
Ingénieur en Agriculture
© Toute reproduction même partielle des documents du CERCA est interdite, qu'elle soit à usage professionnel ou
collectif, d'enseignement ou d'information. Une copie ou reproduction par quelque procédé que ce soit,
photographie, microfilm, bande magnétique, disque ou autre constitue un délit passible des peines prévues par la
loi du 11 mars 1957.
INTRODUCTION
Les bovins sont des animaux qui naturellement se nourrissent en pâturant. Lorsqu'il en a
entrepris l'élevage, l'homme a progressivement essayé de leur fournir d'autres fourrages
notamment pour les nourrir convenablement à n'importe quelle époque de l'année.
A l'heure actuelle, la production de fourrages est devenue un point essentiel de la
réussite en élevage bovin. Les possibilités sont nombreuses de par l'adaptation de
nouvelles espèces, de nouveaux procédés de récolte et de conservation.
La fourniture d'aliments pour les bovins se situe donc dans un ensemble très complexe
où de nombreux facteurs interviennent : facteurs agronomiques, climatiques et
économiques sans oublier l'adaptation du système au type de production (lait ou
viande).
L'étude de ce module comprendra donc deux parties :
•
La première concernera l'étude des bases agronomiques et phytotechniques.
•
La seconde, plus pratique, concernera les modalités pratiques de production, de
récolte, de stockage et de distribution des fourrages.
3
SOMMAIRE
INTRODUCTION ............................................................................................................................. 3
LES BASES AGRONOMIQUES ET PHYTOTECHNIQUES........................................................................ 7
Chapitre 1 : LE CLIMAT................................................................................................................... 9
1. Le climat et les productions végétales ..................................................................................... 9
2. Etude et mesure des composantes climatiques ........................................................................17
3. Utilisation des mesures climatiques........................................................................................25
4. Moyens d'action sur le climat (exemples) ...............................................................................28
Chapitre 2 : LE SOL .......................................................................................................................33
1. Qu'est-ce que le sol ? ..........................................................................................................33
2. Etude physique du sol..........................................................................................................36
3. Etude physico-chimique du sol ..............................................................................................59
4. Etude biologique du sol ........................................................................................................69
Chapitre 3 : LES MOYENS D'ACTION DE L'HOMME...........................................................................73
1. Le travail du sol ..................................................................................................................74
2. La fertilisation.....................................................................................................................97
3. Les amendements .............................................................................................................112
4. La maîtrise de l'eau ...........................................................................................................123
5. Le milieu biologique ...........................................................................................................132
CONCLUSION .............................................................................................................................139
LES BASES AGRONOMIQUES
ET PHYTOTECHNIQUES
Chapitre 1 :
LE CLIMAT
1. LE CLIMAT ET LES PRODUCTIONS VÉGÉTALES
1.1. Qu'est-ce que le climat ?
Définition :
#
"C'est la série des états de l'atmosphère au-dessus d'un lieu".
On le décrit par la mesure et l'analyse de ses différents éléments :
•
températures ;
•
éléments liés à la lumière : rayonnement, insolation, nébulosité ;
•
éléments liés à l'eau : précipitations, évaporation, hygrométrie (= humidité) ;
•
le vent et la pression atmosphérique (qui, sans être vraiment un élément du
climat, permet d'expliquer la circulation de l'air).
1.2. Pourquoi étudier le climat ?
Le climat agit indirectement sur les rendements des végétaux (en quantité et en qualité),
en intervenant :
•
sur le milieu environnant des cultures (sol, milieu biologique = ennemis des
cultures et auxiliaires, etc.)
•
et sur les possibilités d'intervention de l'agriculteur.
Il constitue également un facteur de production de par son action directe sur la
croissance et le développement des cultures, du semis à la récolte (croissance =
augmentation en poids et dimensions – développement = apparition de nouveaux
organes).
9
Chapitre 1 : Le climat
CLIMAT
MILIEU BIOLOGIQUE
(Ex. : parasites
adventices)
SOL
PLANTE
Rendement
et qualité
Interventions
de l'homme
Figure 1-1 : Actions du climat sur les productions.
C'est donc un élément déterminant de la production, en particulier pour l'agriculteur qui
"subit" le plus souvent les aléas climatiques ayant relativement peu de moyens
économiquement rentables de contrôler tous les éléments climatiques. Cependant, des
études approfondies du climat local et la prise en compte des mesures climatiques et
prévisions lui permettent de diminuer considérablement les risques d'accidents et de
réaliser des choix technico-économiques valables.
1.3. Action des facteurs climatiques sur les cultures
Nous allons étudier, pour chaque facteur climatique, son action sur la croissance et le
développement du végétal afin de mieux comprendre l'intérêt de sa mesure et
l'utilisation qui peut en être faite (ces éléments seront repris dans votre cours de
Biologie Végétale).
1.3.1. La lumière
La lumière est source d'énergie pour la plante.
1.3.1.1. Absorption
Une partie est absorbée par la plante (une autre est "perdue" par réflexion du
rayonnement et par la circulation de l'air).
10
Chapitre 1 : Le climat
1.3.1.2. Transpiration
La plante "s'oppose" à une trop grande augmentation de sa température en transpirant
(application : le rayonnement sera pris en compte dans des formules permettant de
calculer le pouvoir évaporant et transpirant de l'air, ou ETP).
1.3.1.3. Action sur la croissance
T Le végétal transforme cette énergie lumineuse en énergie chimique et synthétise des
sucres = PHOTOSYNTHÈSE.
A partir de ces sucres seront élaborés ses autres constituants.
PHOTOSYNTHÈSE
=
eau du sol + gaz carbonique de l'air
→ sucres + oxygène rejeté dans l'air
chlorophylle
↑
énergie lumineuse
T L'intensité et la nature des radiations interviennent sur la croissance.
•
Nature : la lumière solaire est constituée de diverses radiations.
Elle peut être décomposée par un prisme (dans la nature, l'arc-en-ciel résulte de la
décomposition de la lumière solaire). Les radiations rouges et bleues sont les plus
actives.
Lumière
solaire
Infra-rouges (non visibles)
ROUGE
Couleurs visibles
de l'arc-en-ciel
VIOLET
Prisme
Ultra-violets (non visibles)
Ecran
Figure 1-2 : Décomposition de la lumière.
11
Chapitre 1 : Le climat
•
Intensité : la photosynthèse des plantes de lumière se déclenche et devient plus
grande pour des intensités lumineuses plus importantes.
Les plantes d'ombre sont "saturées" en lumière beaucoup plus rapidement (en
excès, elle peut provoquer des "nécroses" = brûlures sur les feuilles).
La qualité de l'éclairage intervient dans le choix des éclairages de complément en
serre et l'intensité devra être adaptée aux stades de développement de la culture.
T Utilisation de la lumière par une culture
Les plantes sont en peuplement et l'abondance du feuillage intervient dans l'utilisation
du rayonnement (phénomène de concurrence).
Or, un éclairement faible favorise le développement des organes végétatifs (en
particulier des tiges = étiolement) aux dépens de la mise en réserve. Un semis dense va
donc favoriser les risques de verse. Pour chaque culture, une densité optimale existe
pour utiliser correctement la lumière.
Remarque : la taille des arbres, la sélection de plantes à port dressé sont des techniques
visant à améliorer l'utilisation de la lumière par les cultures.
1.3.1.4. Action sur le développement ou PHOTOPÉRIODISME
Photopériodisme = action de l'alternance jour-nuit sur la plante.
Les plantes sont sensibles à des durées variables de la succession jour-nuit : ces durées
peuvent entraîner la dormance ou l'éclosion des bourgeons, la tubérisation, la chute des
feuilles et surtout la mise à fleur.
On distingue :
•
Les plantes de jours longs qui doivent subir des jours longs pour pouvoir fleurir (la
durée du jour doit être supérieure à une valeur critique ou valeur "seuil").
Exemples : dahlia, épinard, laitue, tomate, blé d'hiver.
•
Les plantes de jours courts forment leurs ébauches de fleurs quand la durée du
jour est inférieure à une valeur seuil.
Ex. : chrysanthème, azalée, maïs, soja.
•
Les plantes indifférentes (mais elles ont besoin de lumière pour la photosynthèse).
Ex. : rosier, asperge, merisier.
Les besoins sont variables selon les espèces et variétés au sein de l'espèce.
Application :
– On éclairera (ou obscurcira) en serre pour accélérer ou retarder la floraison selon
l'époque de l'année (ex. : chrysanthème).
– La culture en plein champ d'espèces à jours courts (comme le maïs, le soja), est
difficile à partir d'une certaine latitude. Des variétés doivent être sélectionnées
pour introduire la culture dans des zones nordiques.
12
Chapitre 1 : Le climat
1.3.2. La température
La plante nécessite une certaine chaleur pour sa croissance et son développement. Une
partie de ce développement se déroule dans le sol (germination, croissance des racines).
On mesurera donc la température de l'air et du sol (intéressante en particulier pour les
semis).
1.3.2.1. Action sur le fonctionnement de la plante
La température agit sur la PHOTOSYNTHÈSE : celle-ci est faible à nulle aux basses
températures comme aux températures élevées.
Elle agit de la même manière sur la RESPIRATION (= brûlage des sucres grâce à
l'oxygène et "récupération" d'énergie par le végétal qui rejette du gaz carbonique et de
l'eau. Voir cours de Biologie végétale).
1.3.2.2. Température et vitesse de croissance
•
La croissance se déclenche et s'accélère à partir d'une température seuil, dite
"zéro de végétation" (ex. : 0°C pour le blé, 6°C pour le maïs, 6°C pour la
carotte).
•
La croissance est d'autant plus grande que la température est élevée.
•
Elle s'arrête à partir d'une température maximale.
•
Trop élevée ou trop basse, la température peut léser la plante = températures
critiques.
T Application : les sommes de températures
On démontre que le végétal, pour passer d'un stade à un autre (ex. : levée à apparition
des organes floraux), doit avoir reçu une certaine quantité de chaleur, donc de
températures (plus la température sera élevée, plus la période entre les 2 stades
considérés sera courte = plus la croissance est rapide).
Seules les températures au-dessus du zéro de végétation seront prises en compte.
Calcul : la quantité de chaleur reçue par la plante, pendant une journée, sera représentée
par la température moyenne du jour, diminuée du zéro de végétation.
température moyenne =
temp. max imale + temp. min imale
2
Exemple : zéro de végétation : 8°C – temp. max. : 12° C
température minimale : 6°C
la quantité de chaleur reçue = 9° – 8° = 1 degré-jour
Lorsque la température moyenne est inférieure au zéro de végétation, on considère que
les températures de la journée ont été inefficaces (soit 0 degré-jour).
13
Chapitre 1 : Le climat
Pour une espèce et variété donnée, le passage d'un stade à un autre nécessite une
somme de température constante (= somme des quantités de chaleur reçues par jour).
T Intérêts :
•
En connaissant les besoins en sommes de températures des espèces et variétés
et en comparant avec les possibilités climatiques de la région, on pourra choisir la
variété la mieux adaptée pour qu'elle arrive à maturité sans problème. C'est le cas
du maïs : les besoins de chaque variété sont bien connus. Des cartes ont été
établies, donnant les sommes de températures disponibles par région et pour
certaines périodes.
Suivant les dates de semis et de récolte, le choix d'une variété adaptée est facile
à réaliser.
•
On peut classer les espèces et variétés selon leurs besoins, c'est-à-dire selon leur
précocité.
•
Les dates d'apparition des stades d'une variété donnée, pour une région
déterminée, peuvent être prévues selon les données climatiques moyennes (on
pourra éviter le choix d'une variété dont les stades sensibles coïncideraient avec
des périodes à risques de gel…).
T Action du thermopériodisme journalier
Les températures nocturnes doivent être plus basses que les températures diurnes pour
que la croissance s'effectue dans les meilleures conditions.
1.3.2.3. Action sur le développement
Certaines plantes ont besoin de froid, à un certain stade de développement, pour
produire des fleurs (donc des graines).
D'autres sont indifférentes : on dit qu'elles sont alternatives.
D'autres enfin voient seulement leur floraison accélérée (ex. : seigle).
Cette action du froid est appelée vernalisation.
T Applications
•
Les besoins en froid des variétés de céréales (ou fourrages) influent sur leur date
de semis (production d'herbe uniquement ou d'épis selon la date de semis !) Il
existe des variétés d'hiver et alternatives avec toute une gamme entre les deux.
•
Le forçage des tulipes est basé sur une bonne connaissance des exigences
thermiques du bulbe, etc.
Remarque : la température ou l'alternance de température peuvent intervenir également
sur des levées de dormance (dormance = l'organe ne croît pas, bien que les conditions
soient favorables) et sur la tubérisation.
14
Chapitre 1 : Le climat
1.3.2.4. Interaction lumière-froid
Une plante peut avoir besoin de froid, puis de jours longs pour fleurir. Pour certaines
espèces, il peut y avoir compensation entre les deux.
1.3.2.5. Action des excès de température
T Les gelées
Les basses températures entraînent la formation de glace dans les espaces intercellulaires. L'eau sort des cellules pour geler à l'extérieur. Leur activité est alors
déséquilibrée et la mort des tissus peut s'ensuivre. Si le gel est très intense, l'eau gèle à
l'intérieur des cellules.
Conséquences : pendant la période d'arrêt végétatif, la plante est peu sensible, les
tissus étant assez secs. La résistance au froid dépend de l'espèce, de la variété de son
stade de développement. Il faudra donc choisir la variété en fonction des risques de
gelée. On diminuera également les risques en semant à une date qui permette à la
culture d'atteindre un stade de développement résistant au froid au moment où les
premières gelées apparaissent.
Cependant, si un froid brutal survient, une plante, même résistante gèlera. Le végétal
doit s'adapter peu à peu au froid (= phénomène d'endurcissement).
T Les hautes températures
Elles provoquent une déshydratation des cellules, entravent la photosynthèse et la
circulation de la sève. Les grains se remplissent mal, sont ridés : c'est l'échaudage.
Cette action est plus ou moins importante selon le stade de développement de la plante.
Lutte : on choisit des variétés qui, par leur précocité, échappent aux fortes chaleurs.
T De très hautes températures au moment de la floraison du maïs entravent la
fécondation. Ce fut le cas des maïs de semences de la vallée de la Loire en 1990 et ceci
malgré une irrigation intensive.
1.3.3. L'eau
1.3.3.1. Action sur la croissance
L'eau, absorbée dans le sol, transite dans la plante en transportant les éléments minéraux aux cellules (= SÈVE BRUTE). Une grande partie est rejetée = TRANSPIRATION.
L'eau intervient dans la PHOTOSYNTHÈSE et en tant que constituant de la matière
vivante.
La PHOTOSYNTHÈSE et la TRANSPIRATION sont également liées au niveau des
stomates (lieu où se produisent les échanges gazeux entre tissus de la feuille et
15
Chapitre 1 : Le climat
l'extérieur). Le transport des substances élaborées par les feuilles vers les autres
organes (dont les racines) se fait par la SÈVE ÉLABORÉE.
En conséquence, la production de matière sèche est liée au taux de transpiration. Cette
dernière dépend en particulier de la "demande climatique" (ou ETP : voir plus loin), et de
la disponibilité en eau dans le sol (intervention du type de sol, de son humidité, etc.).
1.3.3.2. Action sur le développement
Certaines espèces voient leur mise à fleur accélérée par une légère sécheresse (ex. :
luzerne, arbres fruitiers). Cependant, un manque d'eau au moment de la formation des
fleurs, fécondation ou grossissement des fruits-graines peut diminuer considérablement
le rendement. Des périodes critiques où le rendement est le plus gravement compromis
sont ainsi établies. L'irrigation peut alors être nécessaire.
Les excès d'eau : ils agissent surtout au niveau du sol, le rendant asphyxiant pour les
racines, difficile à travailler… En période de floraison, un excès de pluies ou d'humidité
entraîne une mauvaise fécondation (= coulure des fleurs).
1.3.3.3. Action sur la qualité
Les pluies ou l'irrigation, selon la période où elles surviennent, peuvent avoir une action
sur la qualité du produit (ex. : taux de sucre pour le raisin, conservation des fruits, etc.)
Il faudra en tenir compte dans la pratique de l'irrigation.
1.3.4. Le vent
Ce sont surtout ses effets nuisibles qui sont pris en compte lorsqu'il est important :
•
Il peut lacérer le feuillage, faire verser les cultures, déformer les arbres mais
également éroder et endommager les bâtiments (serres, hangars).
•
Il refroidit le sol, les bâtiments…
•
Il augmente l'ETP et dessèche l'atmosphère : la plante, en fermant ses stomates,
diminue sa transpiration mais encore plus sa photosynthèse (= diminution de la
production de matière sèche et de l'efficacité de l'eau consommée).
•
Il transporte le pollen mais également les graines de "mauvaises herbes".
Le seul moyen de lutter contre le vent consiste en l'installation ou le maintien de brise
vents (artificiels ou haies).
16
Chapitre 1 : Le climat
2. ETUDE ET MESURE DES COMPOSANTES CLIMATIQUES
2.1. La lumière
2.1.1. Les rayonnements ou radiations
T En un lieu donné, le rayonnement (ou "énergie") que reçoit le sol est constitué du
rayonnement global à courte longueur d'onde (= rayonnement solaire – pertes
diverses).
T Par contre, le sol en perd une partie en le renvoyant dans l'atmosphère (réflexion). Il
émet également des radiations de grande longueur d'onde dont une partie est arrêtée
par les nuages et renvoyée vers le sol (soit Ra).
Bilan au niveau du sol :
Gains
Pertes
Rayonnement global
(courte longueur d'onde)
Rayonnement réfléchi
(courte longueur d'onde)
Rayonnement réfléchi par
l'atmopshère (Ra) à grande
longueur d'onde
Emission d'un rayonnement
à grande longueur d'onde
Ce bilan est négatif la nuit (le rayonnement global est nul et le rayonnement réfléchi
aussi puisqu'il n'y a pas de soleil) : le sol se refroidit.
T Mécanisme des gelées
Les gelées de printemps sont le plus souvent dues à un bilan très négatif la nuit
(= gelées blanches par formation de cristaux de glace sur le sol et les végétaux). Ce
phénomène se produit en particulier les nuits claires et sèches (Ra est alors très faible).
T Les mesures de rayonnements sont pratiqués surtout par les stations de recherches.
2.1.2. La durée d'insolation
C'est la durée pendant laquelle
le soleil brille.
Elle est mesurée par un héliographe.
Principe : la sphère de verre
joue le rôle de loupe. La bande
de carton est brûlée sur une
longueur correspondant à la
durée d'insolation.
Figure 1-3 : Héliographe de Campbell-Stokes
Intérêt : elle permet d'estimer le rayonnement global.
17
Chapitre 1 : Le climat
2.2. La température
On mesure la température de l'air, mais également celle du sol.
2.2.1. Appareils de mesures
Ce sont des thermomètres (mètre = mesurer).
Principe : on mesure les variations de longueur de solide ou liquide sous l'effet de la
chaleur (= dilatation).
T Thermomètre à maxima : Figure 1-4
Figure 1-4 : Thermomètre à maxima.
Ce thermomètre donne la température maximale qui s'est produite dans la journée.
Il faut le réamorcer (en le secouant) après chaque lecture quotidienne.
T Thermomètre à minima : Figure 1-5
Figure 1-5 : Thermomètre incliné.
La température diminuant, le liquide se rétracte, entraînant sous sa surface l'index.
L'index indiquera donc la température minimale qui a eu lieu dans la journée (en général
vers l'aube).
Le réamorçage se fait en inclinant le thermomètre pour ramener l'index à la surface du
liquide.
18
Chapitre 1 : Le climat
T Thermomètre à maxima-minima : Figure 1-6
Le réamorçage s'effectue à l'aide
d'un aimant ramenant les index à la
surface du liquide.
Il existe d'autres modèles de thermomètres permettant en particulier
d'enregistrer constamment la température sur un diagramme = thermographe (graphe = écrire). Ceux-ci
sont surtout employés par les stations mais permettent de repérer à
tout instant la température, ses variations dans la journée, la durée d'apparition de températures-seuils, etc.
Figure 1-6
2.2.2. Mesures obtenues (réalisées une fois par jour)
Mais, en général, la température maximale (TM) et minimale (Tm) suffisent.
On calcule la température moyenne =
TM + Tm
.
2
Remarque : la température moyenne décadaire est obtenue en réalisant la moyenne des
moyennes journalières sur dix jours. Même principe pour la moyenne mensuelle…
2.2.3. Techniques de mesures
T Température de l'air
La température en général diminue avec l'altitude (sauf l'air en contact avec le sol qui
peut être plus chaud).
Un thermomètre placé en plein soleil absorbe de la chaleur selon ses propres caractéristiques, en renvoie une partie… Il n'indique pas la température de l'air mais sa propre
température !
Donc, pour avoir une température représentative du lieu (et que l'on pourra comparer
à d'autres lieux), on place les thermomètres
dans un abri, en augmentant les échanges
avec l'air (= provoquer des remous).
Les caractéristiques de l'abri, la hauteur
(1,50 à 2 m), l'emplacement (à distance d'au
moins 3 fois la hauteur d'un obstacle, sur sol
enherbé, portes orientées vers le Nord…)
sont standardisées.
Cheminée
Air
Persiennes
Chicanes
Figure 1-7 : Coupe transversale de l'abri.
19
Chapitre 1 : Le climat
Autres températures mesurées :
T Température du sol
Ses variations en surface sont importantes (il reçoit la chaleur du soleil le jour et se
refroidit la nuit). Ces variations en profondeur sont déphasées par rapport à la surface (le
temps que la chaleur soit conduite). On mesure donc la température à plusieurs
profondeurs (10 cm – 50 cm – 1 m), en plaçant les thermomètres dans des galeries.
Ces températures sont intéressantes en particulier pour les semis.
T Température des végétaux = indices actinothermiques
Des thermomètres placés à 10 ou 50 cm au-dessus du sol donnent la température des
organes végétaux à cette hauteur, seulement la nuit (de jour, ils indiquent leur propre
température). On utilise des thermomètres à minima, indiquant ainsi les risques de gelée.
Ces températures sont appelées indices actinothermiques.
2.2.4. Intérêts agricoles – Exemples
Ces mesures interviennent pour :
•
Le choix des cultures et variétés : somme des températures disponibles,
fréquence des accidents climatiques selon le développement des plantes, etc.
•
Le choix d'investissement en matériel (ex. : lutte contre les gelées).
•
Décider de l'opportunité de certaines interventions : soit semis, soit application de
produits de traitements actifs à certaines températures, soit parce que le
développement des parasites dépend également des températures.
•
Ce facteur intervient dans la détermination des jours disponibles pour l'exécution
des différents travaux avec les autres composantes climatiques.
2.3. L'eau
L'eau se présente sous différentes formes.
2.3.1. Différentes formes
T L'humidité atmosphérique ou degré hygrométrique
L'eau se trouve sous forme de vapeur (gaz). L'air est plus ou moins humide, c'est-à-dire
plus ou moins saturé.
Intérêt : pour la conduite d'une ventilation séchante, pour suivre le développement des
parasites, pour la prévision des gelées (une humidité faible est favorable).
20
Chapitre 1 : Le climat
T Cette vapeur peut se condenser (= eau liquide) par refroidissement, donnant des
brouillards ou des nuages (la nébulosité est estimée 3 fois par jour dans les stations
météo). Les gouttelettes de petite dimension restent en suspension.
Elles peuvent grossir et tomber sous l'effet de leur poids sous forme de pluie, grêle,
neige (et rosée) = précipitations. Il faut des "impuretés" pour que ce phénomène se
produise (ex. : sel). C'est pourquoi on essaie d'inséminer les nuages avec divers produits
pour provoquer des pluies ou lutter contre la grêle en déclenchant la descente de petits
grêlons sans attendre leur grossissement. Mais la technique n'est pas au point !
2.3.2. Echanges d'eau plante/air/sol
L'air n'est en général pas saturé en eau : il exerce un "appel" de vapeur d'eau ou
pouvoir évaporant sur le sol et les plantes (transpiration).
On définit ainsi l'Evapotranspiration potentielle (ETP) qui représente la demande
climatique en eau vis-à-vis du sol et des cultures. Ceux-ci peuvent ou non combler cette
demande (voir séquence "maîtrise de l'eau"), mais la connaissance de l'ETP permettra
de calculer les départs d'eau au niveau de la parcelle. Connaissant les apports (pluies +
réserve du sol), on pourra calculer à tout moment la quantité restant disponible pour la
plante et déclencher éventuellement des irrigations.
Toutes les mesures sont effectuées en millimètres (mm) d'eau.
1 mm = 10 m3 d'eau par ha = 1 litre d'eau par m2
2.3.3. Mesures
T Hygrométrie : mesure de l'humidité relative de l'air
Elle est réalisée par le psychromètre : l'association de deux thermomètres, l'un étant sec
et l'autre dont le réservoir est maintenu humide par une mousseline, permet de
déterminer l'humidité relative. Le premier donne la température de l'air. Le second donne
une température plus basse : l'eau s'évapore et provoque un refroidissement.
L'évaporation est d'autant plus importante que l'air est sec. L'écart entre les deux
thermomètres sera d'autant plus grand que l'humidité relative est faible. Des tables
donnent l'humidité relative.
Cet appareil est placé sous abri ou utilisé en fronde dans le cas de mesures de risque de
gelée.
Autres appareils : hygromètres à cheveux ou hygrographes à cheveux (= enregistrement en continu).
La longueur du cheveu (ou de fibres synthétiques) varie avec l'humidité.
21
Chapitre 1 : Le climat
T Précipitations
La quantité d'eau est mesurée par un pluviomètre en plastique répondant à des normes
strictes (ainsi que son emplacement : loin des obstacles, bord supérieur de la bague de
l'entonnoir horizontal et à 1 m au-dessus du sol…).
Les relevés sont quotidiens.
Figure 1-8 : Pluviomètre.
Le pluviomètre à augets basculants : enregistre directement les quantités d'eau
recueillies.
Quand un auget est plein, il bascule et se vide. Un stylet inscrit chaque mouvement et la
hauteur correspondante d'eau.
On obtient ainsi la hauteur d'eau et son intensité (mm/h).
Réception
Pivot
Evacuation
Figure 1-9
22
Chapitre 1 : Le climat
T ETP
Elle peut être calculée à partir de plusieurs
paramètres climatiques (dont le rayonnement global).
Ces informations sont disponibles dans les
stations départementales de la Météorologie Nationale.
Figure 1-10 : Evapomètre PICHE.
2.3.4. Mesures obtenues
Les relevés sont quotidiens et donnent lieu aux calculs de moyenne.
•
Pluies en mm : quotidiennes, décadaires, mensuelles, annuelles… avec leur
fréquence (nombre de jours de pluies par mois, par an), leur intensité en mm/h :
les pluies violentes sont en partie perdues par ruissellement et provoquent une
érosion importante.
•
Humidité : en %.
2.3.5. Intérêts agricoles – Exemples
•
L'hygrométrie est mesurée dans les serres et peut donner lieu à l'utilisation de
systèmes d'humidification. Elle est utilisée également lors de la mise en œuvre de
la ventilation. Elle intervient sur le développement des parasites.
•
La pluviométrie, l'ETP permettent, sur plusieurs années, de calculer les
performances que doit assurer l'équipement comparativement aux besoins en
irrigation (ou pour le drainage).
– Le suivi de ces paramètres, pour l'année en cours, permettra de raisonner les
apports d'eau aux cultures.
– La détermination des jours disponibles nécessite ces données. L'assolement,
le choix du matériel en dépendent.
L'opportunité de certaines interventions est liée à ces mesures : décision de traitements
phytosanitaires, en fonction des prévisions mais aussi du temps passé récent, une pluie
pouvant favoriser la propagation d'une maladie, etc.
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Chapitre 1 : Le climat
2.4. Le vent – la pression atmosphérique
2.4.1. Le vent
Sa direction est mesurée par des girouettes ; sa vitesse par des anémomètres à hélices
ou à moulinets directement reliés à la station.
2.4.2. La pression atmosphérique
Poids de l'air au-dessus de la surface d'un liquide (niveau de mesure). Elle s'exprime en
millibars. L'appareil de mesure est un baromètre.
Ces deux mesures servent, en particulier, à prévoir le temps.
2.5. Sources d'informations météorologiques
Toutes ces mesures sont réalisées par :
•
des stations de la Météorologie Nationale qui diffusent des prévisions, des
documents décrivant le temps passé, récent, ou le climat sur plusieurs années ;
•
des stations d'avertissements agricoles du Service de la Protection des Végétaux
qui, à partir de leurs observations météorologiques et biologiques, diffusent des
avertissements de traitement (il existe également des avertissements pour
l'irrigation) ;
•
des stations INRA.
2.6. Mesures au niveau de l'agriculteur
Les mesures effectuées ne sont représentatives que du lieu où elles sont mesurées.
L'extrapolation est toujours délicate : certains paramètres varient peu sur une région
(ex. : ETP) alors que d'autres ont une très grande variation (ex. : les pluies !)
L'agriculteur n'a pas non plus intérêt à effectuer toutes les mesures climatiques.
Le poste météorologique agricole peut ainsi se limiter à :
– un pluviomètre,
– un thermomètre maxima-minima sous abri réduit.
Leur installation devra répondre aux normes évoquées plus haut.
Dans certains cas, des thermomètres à minimum ou des thermomètres d'alerte peuvent
permettre de déclencher les dispositifs de lutte contre le gel.
24
Chapitre 1 : Le climat
3. UTILISATION DES MESURES CLIMATIQUES
Echelle des données : pour l'agriculteur ou l'horticulteur, le climat devrait être étudié au
niveau de chaque parcelle (= microclimat). En fait, le producteur doit se référer au poste
météo le plus représentatif. C'est le climat local, défini au niveau de plusieurs
communes ou cantons qui est le plus intéressant.
Le climat régional, quant à lui, donne les grandes tendances et devient plus difficile à
utiliser au niveau de l'exploitation.
3.1. Utilisation des données obtenues sur plusieurs années
Elles permettent de caractériser le climat par l'analyse du temps passé, évaluer ses
potentialités vis-à-vis des cultures, les risques dus à ses fluctuations et ainsi opérer des
choix importants sur l'organisation, l'équipement et les productions de l'exploitation.
3.1.1. Représentation du climat
•
A partir de moyennes établies sur plusieurs années, on peut représenter
graphiquement les données climatiques (un exercice d'application vous est
proposé dans le test autocorrectif).
•
Objectifs : analyser plus commodément un climat donné.
3.1.1.1. 1er exemple : diagramme ombrothermique de GAUSSEN
On porte les mois sur la ligne horizontale.
– à droite : échelle des températures
– à gauche : échelle des pluies
(à 2 mm de pluie correspondent 1°)
On trace les points correspondant au
mois et à la pluviométrie mensuelle correspondante (exemple : avril : 70 mm
de pluie).
Idem pour les températures.
GAUSSEN estime que les mois secs sont ceux pour lesquels la courbe pluviométrique
passe au-dessous de la courbe thermique.
Ces courbes permettent également de caractériser le type de climat.
Ci-dessus, climat méditerranéen, avec deux maxima de pluviométrie (en automne et au
printemps) et un maximum de température en été.
25
Chapitre 1 : Le climat
Climat océanique tempéré :
Un minimum pluviométrique en été.
Un seul maximum : automne-hiver.
Régime thermique fortement
avec un maximum en été.
amorti
Climat continental tempéré :
Pluviométrie et température présentent
leur maximum en été.
Amplitude thermique importante.
3.1.1.2. 2ème exemple : diagramme des bilans hydriques mensuels de THORNTHWAITE
Même principe que précédemment.
On porte pour chaque mois la pluviométrie correspondante en mm.
Puis on porte l'ETP correspondant à
chaque mois, en mm .
Les mois secs sont ceux pour lesquels
la courbe de l'ETP (en tirets) passe audessus de la courbe des pluies.
Le graphique permet de déterminer
graphiquement la période de sécheresse, donc d'irrigation, et de donner le
déficit théorique :
Déficit en mm = ETPmm – Pluies (mm)
3.1.1.3. 3ème exemple
On peut représenter également, pour un paramètre donné, son évolution sur l'année et
la comparer à ses valeurs moyennes établies sur plusieurs années.
On peut également caractériser le climat par des indices (= rapports entre différents
paramètres).
26
Chapitre 1 : Le climat
Certains paramètres climatiques sont également reportés sur des cartes (voir "Somme
des températures" - Atlas climatique).
3.1.2. Variabilité climatique
Nous avons travaillé jusqu'ici sur des moyennes. Celles-ci masquent les grandes
variations qui existent d'une année sur l'autre.
Une analyse complète du climat étudie la fréquence d'apparition de certaines valeurs des
paramètres.
Exemple : 8 années sur 10, le déficit hydrique atteint 40 mm au mois de juillet.
Ce critère de fréquence est évidemment pris en compte dans les choix technicoéconomiques (on ne choisit pas une installation d'irrigation d'après la valeur d'un déficit
hydrique qui n'a lieu qu'une fois sur quatre !).
3.1.3. Exemples
•
Comparaison des sommes de températures disponibles 4 années sur 5, dans une
région, selon la date de semis et de récolte du maïs, et des besoins des variétés
de maïs. Choix d'une variété adaptée.
•
Détermination des dates de réalisation des stades des cultures sur une région.
•
Evaluation des risques d'accidents climatiques en fonction du développement des
cultures (et choix des espèces ou variétés).
•
Choix d'assolement, d'équipement, d'organisation du travail grâce à la
détermination des jours disponibles 8 années sur 10 pour tel ou tel type de travail
(ils sont déterminés par l'observation sur le terrain sur plusieurs années).
•
Choix d'équipement pour lutter contre le gel, pour irriguer, etc.
3.2. Analyse du temps passé récent
Elle permet le suivi des cultures et la décision d'interventions culturales adaptées au
climat de l'année.
Exemples :
– Le suivi de la pluviométrie et de l'ETP permettent de déclencher les irrigations.
– Température du sol et possibilités de semis, etc.
3.3. Les prévisions
Elles sont basées sur l'analyse des mesures de nombreux facteurs climatiques et de leur
évolution.
27
Chapitre 1 : Le climat
Les stations diffusent des prévisions :
•
à brève échéance (pour les 3 à 36 heures à venir), diffusées par téléphone, la
presse, par abonnement au bulletin de la météo, par la télévision, par Minitel ;
•
à moyenne échéance (3 à 6 jours à venir) déjà beaucoup moins fiables.
Intérêt : elles permettent de décider d'interventions :
•
nécessitant des conditions climatiques favorables (ex. : traitements : température
suffisante – absence de pluie et de vent, etc.) ;
•
ou dues à des conditions climatiques défavorables récentes qui se maintiennent
(absence de pluie et irrigation – facteurs favorables au développement de
maladies et traitements…)
4. MOYENS D'ACTION SUR LE CLIMAT (EXEMPLES)
Il ne faut pas oublier que les facteurs climatiques sont liés et que la modification de l'un
d'eux peut entraîner la variation d'un autre (exemples : température et humidité –
rayonnement et température…)
Les agriculteurs agissent le plus souvent préventivement en adaptant cultures, variétés
et techniques culturales au climat local.
Les horticulteurs, par contre, possèdent de plus nombreuses possibilités d'action (dans
la mesure où elles sont rentables économiquement).
4.1. Facteur lumière
4.1.1. Actions sur l'intensité de la lumière et sa durée
•
Soit on la diminue, par ombrage (claies, blanchiment…), ce qui permet de limiter
l'élévation de température ou de protéger les plantes d'une lumière trop vive ou
par occultation (diminution de la photopériode).
•
Soit on l'augmente par éclairage artificiel (renforcement de l'éclairage hivernal,
modification de la durée d'éclairement pour accélérer ou retarder les floraisons…).
4.1.2. Actions sur sa qualité, sa répartition
28
•
Par le choix des types de lampes.
•
Par le choix des matériaux de recouvrement des serres, de la charpente.
Chapitre 1 : Le climat
4.2. Facteur température
4.2.1. L'"effet serre"
Les rayonnements du sol et de l'atmosphère sont "récupérés" par la paroi de la serre.
Une partie est réémise dans la serre au lieu d'être perdue, ce qui entraîne un
réchauffement de l'air intérieur par rapport à l'extérieur (= gains d'énergie supérieurs
dans la serre).
Utilisations :
•
emploi d'abris, de serres ;
•
le paillage plastique utilise également cet effet (utilisé pour les semis de maïs, par
exemple).
4.2.2. Actions sur la température
•
On augmente donc la température en utilisant l'effet serre. On peut également
chauffer les serres (chauffage de l'atmosphère, du sol).
•
On diminue la température par aération, ventilation ou en agissant sur
l'hygrométrie, la lumière (ombrage)…
4.3. Facteur eau
4.3.1. L'hygrométrie
•
Elle est augmentée par divers systèmes sous abri : bassinages, mist-system
(vaporisation d'eau) ou cooling system (= l'air de la serre s'humidifie en passant
à travers un matelas humide).
•
Elle est diminuée par aération ou ventilation.
4.3.2. Les précipitations
Le producteur peut agir surtout par des apports d'eau (irrigation).
Mais il devra également faire face aux manques d'eau en diminuant les pertes ! (action
sur l'ETP par l'emploi de brise-vents, amélioration de l'infiltration de l'eau, etc. Voir
séquence "Maîtrise de l'eau").
4.4. Facteur vent
Nous avons vu les effets néfastes du vent.
L'implantation de brise-vents (haies, filets…) permet de diminuer ces inconvénients.
29
Chapitre 1 : Le climat
4.5. Le cas des accidents climatiques
Excès de température, grêle…
4.5.1. Les gelées
Ce sont surtout les gelées de printemps qui sont à craindre, le végétal étant plus fragile.
T Leur action sur les végétaux
Elle a été étudiée dans la première partie de cette séquence.
T Le mécanisme d'apparition des gelées
Il dépend du bilan du rayonnement au niveau de la végétation (le bilan est négatif – voir
2.1. : la lumière).
T L'apparition des gelées dépend de certaines conditions
•
Facteurs météorologiques favorisant les gelées :
La température maximale du jour précédent est peu élevée. La nuit est claire et
sans vent. L'air est sec (l'eau, en gelant, libère de la chaleur, retardant le
refroidissement de l'air).
•
Conditions locales d'aggravation des gelées :
Le sol est sec (il se refroidit plus vite), travaillé (la chaleur venant des profondeurs
a plus de mal à parvenir à la surface) ou couvert par de la végétation ou paillis
(qui joue le rôle d'écran thermique en renvoyant la chaleur vers le sol et non plus,
vers les cultures).
Topographie-relief : sur une pente l'air froid s'écoule et peut s'accumuler contre
un obstacle ou dans une cuvette ou bas-fond.
T La lutte peut être :
•
Passive :
– en choisissant des espèces et variétés résistantes au froid, dont les stades
sensibles ne coïncident pas avec les périodes d'apparition des gelées (étude
climatique fréquentielle) ;
– en évitant les cultures sensibles dans les bas-fonds ;
– en maintenant un sol propre et assez tassé ;
– en supprimant les obstacles à l'aval de la parcelle…
•
Active :
– en empêchant les pertes par rayonnement grâce à des écrans de fumée – ce
système est peu efficace ;
30
Chapitre 1 : Le climat
– en compensant les pertes par emploi de chaufferettes, générateurs d'air chaud
avec brassage de l'air… Ces méthodes sont coûteuses et utilisées pour des
cultures à haut rapport.
L'aspersion peut être employée (l'eau en se solidifiant libère de la chaleur).
4.5.2. La grêle
La lutte n'est pas encore au point et fait l'objet de nombreuses recherches.
La détection des nuages à grêle peut se faire par les radars. On essaie d'inséminer les
nuages avec des particules (iodure d'argent) pour multiplier la formation du nombre de
grêlons. Ceux-ci seront donc plus petits et donc "moins dangereux".
La lutte passive consiste en la pose de filets mais leur coût est très élevée.
Le meilleur moyen de se prémunir contre cet accident climatique reste l'assurance
"Grêle".
31
Chapitre 2 :
LE SOL
1. QU'EST-CE QUE LE SOL ?
1.1. Différentes méthodes d'étude
1.1.1. Origine et formation du sol
1.1.1.1. Origine
Au départ, la roche affleure en surface : on l'appelle la roche-mère. Elle va subir une
série de transformations physiques, chimiques, biologiques et donner naissance au sol.
La nature de la roche-mère (granitique ou calcaire, par exemple), influence donc le type
de sol formé. La consultation de carte géologique permet déjà de donner des indications
sur le sol à étudier.
1.1.1.2. Etapes de formation du sol
T Sol jeune
La roche-mère est soumise aux
agents d'érosion (eau, vent, gel,
etc.)
•
qui la désagrègent, donnant
naissance à des particules de
plus en plus petites ;
•
ces dernières sont attaquées
chimiquement et donc transformées ;
•
Figure 2-1 : Sol jeune (profil pédologique).
en même temps, le sol est colonisé par des végétaux et animaux, qui contribuent
à son évolution et laissent à leur mort de la matière organique.
33
Chapitre 2 : Le sol
Conséquences : le sol jeune présente encore dans son profil (= coupe du sol) de
nombreux cailloux et est peu profond. Il est formé également de fines particules (plus ou
moins identiques à la roche-mère) dites minérales et de la matière organique.
T Sol évolué
La désagrégation se poursuit. Les pluies
"trient" les particules en entraînant en
profondeur les éléments les plus fins (et les
éléments solubles).
Conséquences : le sol s'approfondit et des
couches ou horizons se différencient sur le
profil. Certains sont appauvris (nommés A)
et d'autres enrichis (B).
Les cailloux disparaissent peu à peu des
horizons de surface.
Figure 2-2 : Sol évolué (profil pédologique).
1.1.2. Définition du sol et son étude à long terme : la pédologie
Selon DEMOLON, le sol est donc "la formation naturelle de surface à structure meuble
et d'épaisseur variable, résultant de la transformation de la roche-mère sous-jacente
sous l'influence de divers processus, physiques, chimiques et biologiques".
La science qui étudie le sol et son évolution dans le temps se nomme pédologie. Elle
aboutit à une classification des sols et une analyse de leur "vocation" pour leur éviter
toute dégradation et conserver leur fertilité.
1.1.3. Conseils pratiques – Nouvelle définition, autre science
T Pédologie
La pédologie n'est donc pas orientée spécifiquement vers les productions agricoles (et
horticoles). Mais les cartes pédologiques peuvent donner quelques indications sur les
propriétés du sol vis-à-vis des cultures.
(ex. : sol jeune, donc peu profond. Le volume de terre disponible pour les racines est
peu important : risques de sécheresse, difficultés de nutrition possibles…)
Des études pédologiques sont aussi nécessaires pour entreprendre des actions d'amélioration à long terme (ex. : drainage).
T Agrologie
Par contre, pour décider d'interventions culturales à plus court terme, il faut étudier le
sol en tant que facteur de productions agricoles : il s'agit de l'agrologie.
34
Chapitre 2 : Le sol
Définition agrologique du sol : "Le sol agricole est la partie de la couche superficielle de
l'écorce terrestre qui, grâce à sa structure meuble et sa composition physico-chimique,
est en mesure d'assurer un développement normal des végétaux cultivés".
1.1.4. Conclusion
L'agrologie étudie donc le sol et ses propriétés physiques, chimiques, biologiques qui
interviennent sur les cultures ainsi que les moyens de les améliorer. C'est le plan que
nous suivrons dans les séries et séquences ultérieures.
La pédologie et l'agrologie ont quand même de nombreux points communs, le support
de leur étude étant identique. Mais les méthodes d'étude et leurs objectifs sont
différents (un exemple : l'observation du sol en profondeur s'appelle, en agrologie, profil
cultural et ne différencie pas les mêmes horizons que le profil pédologique. Le sol est
étudié en tant que milieu de développement des racines et non selon son évolution).
1.2. Quelles qualités l'agriculteur attend-il du sol ?
La plante se développe pour partie dans le sol (germination – croissance des racines). Il
doit donc, à tout moment, répondre aux besoins de la culture.
1.2.1. Les besoins des plantes
•
La plante s'ancre dans le sol.
•
Graines et racines respirent : la présence d'oxygène est indispensable.
•
La plante absorbe de l'eau et des éléments nutritifs par ses racines pour pouvoir
construire sa matière végétale.
L'eau permet le transport des éléments nutritifs jusqu'aux autres organes et leur
utilisation (en particulier au niveau des feuilles) dans des réactions de synthèse
(= photosynthèse). Une partie est rejetée par transpiration.
•
Les racines (et d'autres organes comme les graines) effectuent leur croissance et
leur développement dans le sol et exigent une certaine chaleur.
1.2.2. Rôles du sol et qualités à rechercher
Le sol a donc :
•
un rôle de support : il devra être assez meuble, sans obstacle, favorable à la
croissance racinaire ;
•
un rôle nourricier : sol pourvu en eau, aéré, se réchauffant vite et riche en
éléments nutritifs.
35
Chapitre 2 : Le sol
1.3. Comment améliorer le sol ?
(ou lui conserver sa fertilité)
Pour pouvoir agir sur les qualités (ou défauts) du sol, il faut déjà réaliser un diagnostic
sur ses potentialités. C'est le rôle des analyses au laboratoire mais également de
nombreuses observations sur le terrain (par exemple : profils culturaux !).
Remarque : nous n'analyserons pas en détail ces différents moyens dans ce cours.
Les techniques à mettre en œuvre qui en découlent sont de nature très variée. Selon les
cas :
•
maîtrise de l'eau dans le sol (drainage – irrigation),
•
travail du sol adapté,
•
fertilisation chimique (engrais),
•
amendements calciques ou organiques.
Des ordres de priorité sont à respecter dans chaque situation.
L'étude de ces techniques et de leur choix fera l'objet des chapitres ultérieurs. Mais elle
nécessite, dans un premier temps, une bonne connaissance de la constitution, du
fonctionnement et des caractéristiques du sol, objets de cette séquence.
2. ETUDE PHYSIQUE DU SOL
2.1. Les constituants physiques du sol
L'observation d'un sol en place permet de constater qu'il est constitué :
•
d'une fraction liquide (le sol est mouillé),
•
d'une fraction gazeuse (présence de "vides"),
•
d'une fraction solide.
T La fraction liquide
Elle est constituée d'eau contenant des substances dissoutes (en particulier éléments
nutritifs).
Les racines puisent ce liquide pour satisfaire les besoins nutritifs (en eau et éléments) de
la plante.
T La fraction gazeuse
Elle est constituée d'"air" auquel se sont mêlés des gaz provenant de la vie des
organismes vivant dans le sol (dont la respiration des racines) et de leur activité.
Les racines doivent y trouver suffisamment d'oxygène.
36
Chapitre 2 : Le sol
T La fraction solide
On distingue, selon leur nature et origine : les constituants minéraux (origine = roches)
et les constituants organiques (origine = êtres vivants).
2.1.1. Les constituants minéraux
2.1.1.1. Classification
Cette classification doit permettre de caractériser le sol et son comportement vis-à-vis
du climat, des outils, des besoins des cultures et être facile à mettre en œuvre pour
analyser un échantillon de sol.
La classification répondant le mieux à ces exigences consiste à "trier" les éléments
minéraux selon leur grosseur = classification granulométrique.
Lors de l'analyse d'un échantillon, on déterminera la quantité d'éléments présents dans
chaque classe. De cette répartition dépendront en partie les propriétés du sol.
sables
grossiers
graviers
2 cm
éléments
grossiers
= refus au tamis
2 mm
sables
fins
200 μ
limons
grossiers
50 μ
tamis
cailloux
20 μ
limons
fins
argile
2μ
terre fine
1 µ (on dit un micron) = un millième de millimètre
soit 200 µ = 0,2 mm
Figure 2-3 : Echelle granulométrique.
2.1.1.2. Relations avec le comportement du sol
•
Lorsque le sol contient beaucoup de sables, on peut déjà prévoir qu'il sera
perméable, séchant, facile à travailler, mais usant, se réchauffera vite…
•
Les limons donnent au sol un caractère battant et asphyxiant :
– Le sol se tasse facilement sous les pluies et les outils.
– Les pluies forment en surface une croûte (en entraînant ces éléments fins
dans les pores de surface). Cette croûte est appelée croûte de battance.
•
Les sables fins ont un comportement intermédiaire entre sables et limons.
•
Graviers et cailloux rendent le sol filtrant mais diminuent le volume exploité par
les racines.
37
Chapitre 2 : Le sol
La proportion des différents éléments présents dans un sol permet déjà de prévoir
quelques-uns de ses propriétés mais elle ne suffit pas. Il faudra tenir compte d'autres
facteurs (taux d'argile, de matières organiques, de calcium…).
2.1.1.3. Etude particulière de l'argile
L'argile est un colloïde minéral électronégatif
T Définition
Un colloïde est formé de grosses molécules1 qui peuvent se maintenir en suspension
dans l'eau. Ces molécules sont chargées "d'électricité" négative et se repoussent
mutuellement dans l'eau, ce qui leur permet de rester en suspension. Le colloïde est
alors à l'état dispersé.
Floculation : si on ajoute des ions2 positifs (exemple : calcium), ils vont permettre la
création de liaisons entre les molécules négatives. Elles se séparent alors de l'eau.
T Intérêt agricole
L'argile forme une "colle" autour des autres éléments. Si elle est à l'état dispersé, la
pluie entraîne ses molécules qui vont boucher les pores.
1
molécule : plus petite portion d'un corps pur existant à l'état libre. Formée d'atomes liés entre eux.
2
ion : atome (ou groupe d'atomes) chargé électriquement. Ion positif = cation. Ion négatif = anion.
38
Chapitre 2 : Le sol
T Action de différents ions positifs (= cations)
Tous les ions positifs ne floculent pas également l'argile, d'autres phénomènes
intervenant.
Il faut retenir que le sol contient des cations :
•
Le sodium (Na+ présent dans les sols salés, certains engrais), disperse : on
évitera les engrais en contenant sur les sols argileux.
•
Le potassium (K+) produit une floculation faible ainsi que le magnésium (Mg++)
qui peut devenir dispersant en excès.
•
L'ion H+ a une action faible. Il crée un milieu défavorable.
•
Seul, le calcium (Ca++) permet une floculation énergique. Le sol devra en contenir
suffisamment (au besoin, l'agriculteur pratiquera des amendements calciques).
Structure feuilletée de l'argile
T Les cristaux d'argile ont une structure feuilletée caractérisée par la distance entre
feuillets et les charges sur ces feuillets.
Selon cette distance,
montmorillonnite).
on
distingue
plusieurs
types
d'argile
(kaolinite,
illite,
Figure 2-4 : Structure de l'argile.
T Conséquences
•
Les feuillets chargés négativement peuvent fixer à leur surface des ions positifs
(ex. : potassium K+ des engrais).
•
Les feuillets peuvent bouger les uns par rapport aux autres. Ils s'éloignent ou se
rapprochent sous l'effet de l'humectation et de la dessiccation. L'argile sera
gonflante ou se rétractera (= phénomène de gonflement et retrait). Mouillée, elle
sera plastique et adhésive.
•
Les feuillets peuvent emprisonner certains ions (ex. : potassium K+) qui ne
ressortiront que difficilement. C'est la rétrogradation qui soustrait une partie de la
fumure potassique aux racines.
39
Chapitre 2 : Le sol
Ces propriétés sont plus ou moins développées selon le type d'argile présent (ainsi que
l'état de floculation et la présence de matière organique).
Remarque : quelques charges positives existent également sur les argiles en particulier
celles dues à la présence de colloïdes électropositifs comme les "hydroxydes de fer et
d'alumine".
L'argile fixera certains
ions négatifs : les
phosphates.
Applications agricoles
•
Les argiles pourront jouer le rôle de réservoir pour les éléments nutritifs chargés
positivement (ex. : K+) et les phosphates.
Dans le cas du potassium, il faudra compenser, lors des apports d'engrais, la
quantité qui est rétrogradée.
•
Elles sont floculées par le calcium qui permet aussi de réduire ses propriétés de
plasticité, d'adhésivité. Le sol est alors aéré, perméable et facile à travailler et
donc favorable aux cultures en présence d'une quantité suffisante de calcium.
•
La quantité seule d'argile, donnée par l'analyse de sol, ne permet pas de porter un
jugement précis sur le comportement du sol : il dépendra également du taux de
calcium (de matière organique), du type d'argile prédominant, etc.
2.1.2. Les constituants organiques
2.1.2.1. Différents types – Evolution
40
•
Le sol abrite des êtres vivants (plusieurs tonnes à l'hectare !) qui, à leur mort,
donnent de la matière organique fraîche. Ces substances complexes sont
décomposées par l'activité biologique du sol en plus petites molécules.
•
Cette décomposition aboutit à la formation de produits transitoires plus ou moins
simplifiés, mêlés à des corps microbiens, et à la libération de sels minéraux, gaz…
•
Ces produits sont remaniés par l'activité microbienne (et des phénomènes
physiques), et donnent des produits plus complexes à grosses molécules :
l'humus.
•
L'humus sera repris par des micro-organismes pour libérer des sels minéraux
utilisables par la plante : c'est la minéralisation.
Chapitre 2 : Le sol
Ces phénomènes se déroulent simultanément.
En résumé :
animaux
matière organique
fraîche
décomposition
plantes
sels minéraux
produits transitoires
(+ microsubstances
+ gaz…)
humification
humus
minéralisation
•
Ce cycle est sous la dépendance de l'activité biologique du sol.
•
La formation d'humus nécessite la présence de matière organique végétale
(lignine, cellulose).
•
L'humus n'est qu'une fraction des matières organiques.
2.1.2.2. Etude de l'humus
T Au point de vue chimique
L'humus est composé d'un mélange d'acides :
•
Les acides humiques gris : à très grosses molécules. Ces acides ont des
propriétés colloïdales (floculation). L'humus formé sera très stable. Il est obtenu
en présence de calcium.
•
Les acides humiques bruns : les molécules étant plus petites, la floculation est
plus difficile et l'humus disparaît plus vite.
•
Les acides fulviques : n'ont pas de propriétés colloïdales. Ils sont formés dans
des milieux défavorables (acide – asphyxiant…) Ils peuvent même dégrader
l'argile.
La proportion de ces différents acides dans l'humus d'un sol est variable selon les
matières organiques d'origine, les conditions de milieu.
T Propriétés
•
Acides gris et bruns peuvent être floculés par le calcium uniquement. Ce sont des
colloïdes.
•
Ces colloïdes sont électronégatifs : ils retiendront plus d'ions positifs à leur
surface que l'argile (réservoir plus important).
41
Chapitre 2 : Le sol
•
Hydrophilie : l'humus retient plus d'eau que l'argile (= réservoir d'eau) mais
freine la réhumectation d'un sol desséché.
•
Acide : il est neutralisé dans le sol et ne l'acidifie pas. Il formera des "humates"
en particulier avec les phosphates, les rendant plus disponibles pour la plante.
2.1.2.3. Applications agricoles
Une quantité suffisante d'humus dans le sol est indispensable :
•
pour maintenir un sol aéré, drainant (floculation) ;
•
pour augmenter sa capacité de réservoir en éléments nutritifs et en eau
(électronégativité – hydrophilie) ;
•
pour améliorer parfois la disponibilité d'éléments nutritifs pour la plante (cas des
phosphates) grâce à sa légère acidité. C'est également un fournisseur d'éléments
par minéralisation.
Mais pour que l'humus ait une action positive, il doit être formé dans des conditions de
milieu favorables à l'activité biologique.
2.1.3. Formation du complexe argilo-humique
Par l'intermédiaire de cations tels que le calcium
ou le fer, l'argile "s'associe" à l'humus.
L'ensemble est chargé négativement.
Conséquences :
•
Les cations sont "plaqués" contre l'argile.
Ils sont donc protégés de l'entraînement
par les pluies. Cette structure reste stable.
On dit que l'humus protège l'argile contre
la dispersion. Le sol reste aéré et perméable, le complexe restant floculé.
•
Par cette liaison, l'humus est plus difficilement accessible aux micro-organismes
(minéralisation). Par contre, l'humification est favorisée.
•
Ce complexe prend le nom de complexe "adsorbant" : il peut fixer à sa surface
(= adsorber), sur ses charges négatives, des cations (éléments nutritifs, par
exemple). Il jouera un rôle de réservoir et d'intermédiaire dans la nutrition des
plantes. On en tiendra compte dans la pratique de la fertilisation.
2.2. Les caractéristiques physiques du sol : texture et structure
La connaissance de ces caractéristiques pour un sol donné permettra d'apprécier son
comportement vis-à-vis des besoins des cultures et sa facilité de travail.
42
Chapitre 2 : Le sol
2.2.1. La texture
2.2.1.1. Définition
La texture d'un sol est la proportion centésimale de ses éléments minéraux définis par la
granulométrie (ex. : 30 % sables grossiers – 20 % sables fins, etc.)
2.2.1.2. Moyens d'obtention
•
par analyse au laboratoire ;
•
au toucher (voir Annexe 1) sur le terrain.
2.2.1.3. Intérêts et limites de la texture
Certaines propriétés du sol peuvent être prévues (comportement par rapport à l'eau, par
exemple). Cependant la texture n'intervient pas seule (voir partie précédente : rôle du
calcium, par exemple). Elle permet d'indiquer la tendance du sol.
Cette interprétation se fait :
•
Au moyen de triangles de texture qui permettent de classer le sol (lui donner un
nom) et de le situer en se référant à certaines terres dont le comportement est
connu (cf. annexes 2, 3 : des exemples de triangles de texture).
Certains triangles situent le sol à analyser pour une propriété donnée
(cf. annexe 4).
•
Au moyen de relations, d'indices, qui lient le niveau d'une propriété et la texture :
par exemple, le calcul d'un indice de battance (proportionnel au taux de limons)
permet de caractériser le sol selon son niveau de battance (de très battant à non
battant).
Cependant, l'interprétation est souvent délicate, des éléments autres que la
texture intervenant également sur le comportement du sol (ses propriétés).
2.2.2. La structure
2.2.2.1. Définition – Classification
T C'est le mode d'assemblage des constituants solides, à un moment donné.
Ces constituants sont plus ou moins soudés, donnant naissance à des agrégats (puis
mottes) qui laisseront passer, plus ou moins facilement, l'air, l'eau, etc.
43
Chapitre 2 : Le sol
T Différents types de structures
On classe les structures :
•
selon la taille des éléments structuraux (très petite taille de l'ordre du mm, à
grande taille de l'ordre du décimètre) ;
•
selon la forme de ces éléments.
On distingue trois grands groupes de structures :
– Les structures particulaires où les constituants ne sont pas reliés entre eux (=
absence de structure. Ex. : plage de sable). Ces sols peuvent être filtrants si
les constituants sont grossiers.
– Les structures compactes, ou continues. Les éléments sont pris dans une
"masse" (le sol est asphyxiant, difficile à pénétrer par les racines…).
– Les structures fragmentaires : les éléments sont groupés en agrégats, plus ou
moins gros, plus ou moins anguleux ou sphériques. La structure grumeleuse
(agrégats assez petits, arrondis) est recherchée par l'agriculteur pour sa bonne
perméabilité et le bon contact que ses éléments assurent avec les racines et
graines.
2.2.2.2. Intérêts
La structure influe donc sur le comportement du sol par rapport à l'eau, l'air, aux
racines, aux outils… et donc sur sa fertilité.
2.2.2.3. Moyens d'appréciation
T Observation de "profil cultural"
Une tranchée effectuée dans la parcelle, rafraîchie par le grattage de la coupe au
couteau, permet de visualiser les structures présentes et de juger ainsi de certaines
propriétés du sol.
T Mesure indirecte : la porosité
L'assemblage des constituants engendre (ou non) la formation de vides ou pores où
circulent l'eau et l'air. On distingue macroporosité (= "gros vides") où circule l'air
lorsque l'eau en excès s'est écoulée, et microporosité où est stockée l'eau.
Ces mesures sont complémentaires de l'analyse du profil cultural.
44
Chapitre 2 : Le sol
2.2.2.4. Formation de la structure
Elle se forme sous l'action :
•
du climat : l'alternance d'humectation-dessiccation, entraîne la formation de
fissures grâce au gonflement et retrait des argiles.
Le gel crée des fissures car l'eau, sous forme de glace, augmente de volume. Si
le froid subsiste, elle se sublime (sous forme de vapeur), laissant intactes les
fentes. Mais si le dégel est pluvieux et le drainage défectueux, les agrégats se
ressoudent entre eux.
•
de l'activité biologique : vers de terre, micro-organismes, racines, etc. divisent et
entourent les agrégats de diverses substances. On aboutit à une granulation du
sol (dans les dix premiers centimètres).
•
du travail de l'homme qui, par le passage d'outils adaptés, complète les deux
processus précédents.
2.2.2.5. La stabilité structurale
La structure est un état à un moment donné. Elle évolue dans le temps sous l'action de
divers agents. Sa résistance aux agents de dégradation s'appelle stabilité structurale.
T Agents de dégradation
•
Les gouttes de pluie entraînent, en surface, la dispersion des éléments fins (et la
formation d'une croûte de battance pour les limons).
•
L'eau imbibe les agrégats. De l'air se trouve emprisonné puis comprimé dans
certains pores et entraîne l'éclatement de l'agrégat (d'autant plus si le complexe
est peu floculé, qu'il y a peu de matière organique ralentissant l'humectation).
•
Les colloïdes tendent ensuite à se disperser et peuvent colmater les pores.
•
Le tassement par les animaux ou les outils entraîne la soudure des agrégats
(formation de semelle en séchant). Le travail trop énergique d'un sol sec a pour
conséquence la formation de terre fine qui reprendra en masse lors de la
prochaine pluie.
T Mesure de stabilité
Elle peut se réaliser au laboratoire par différents tests utilisant l'action de l'eau.
T Préservation de la structure : action sur la stabilité
Ce sont les agents de dégradation qu'il faut combattre.
•
Choc des gouttes de pluie : paillis, films plastiques, engrais verts labours dressés
en sols argileux (on laboure tardivement pour les limons qui sont battants !)
permettent de diminuer l'action de cet agent.
•
L'excès d'eau doit être éliminé par des labours dressés, le drainage.
45
Chapitre 2 : Le sol
•
La dispersion des colloïdes et l'éclatement des agrégats seront évités en consolidant le complexe par des apports de matières organiques et d'amendements
calciques.
•
Il faudra éviter de travailler le sol à une mauvaise humidité et avec des outils trop
énergiques.
•
Enfin, dans certains cas, on agit sur la texture (sablage, limonage, marnage).
Remarque : la prairie a une action complète :
– Protection du sol (effet "parapluie") en surface.
– Les racines forment une structure grumeleuse et laissent de l'humus en mourant.
– L'activité microbienne est intense, favorisant également la granulation.
– Le drainage est amélioré par la présence des racines : elles permettent donc la
formation d'une structure grumeleuse et améliorent sa stabilité.
2.3. Les propriétés physiques du sol : humidité – aération – chaleur –
facilité de travail
2.3.1. Comportement par rapport à l'eau
2.3.1.1. Stockage de l'eau
T On trouve 3 "sortes" d'eau dans le sol :
eau de
gravité
réserve
utile
eau
utilisable
eau
inutilisable
humidité
à la capacité
au champ
humidité
au point de
flétrissement
permanent
macroporosité
microporosité
•
L'eau de gravité s'évacue et n'est pas retenue ; elle circule dans la
macroporosité.
•
L'eau retenue par la microporosité est composée :
– de l'eau effectivement extractible par les racines dite réserve utile. Il y a concurrence entre les forces de rétention du sol vis-à-vis de l'eau et l'absorption
par les racines : au point de flétrissement permanent, la plante se fane.
– en-dessous de cette humidité, l'eau qui reste est inutilisable par les cultures.
46
Chapitre 2 : Le sol
T Variations de la réserve utile
•
La réserve utile augmente avec la finesse de la texture (l'argile est un meilleur
réservoir qu'un sable !) ainsi que la quantité d'humus.
•
Des formules, utilisant la texture, permettent de "calculer" la réserve utile,
donnée indispensable à la maîtrise de l'irrigation.
2.3.1.2. Déplacements de l'eau dans le sol
L'eau circule dans le sol :
T Par infiltration = percolation ou drainage de l'eau de gravité
L'eau "descend" dans le profil sous l'effet de la gravité. La perméabilité est représentée
par la vitesse à laquelle cette eau percole.
Elle dépend de la texture et de la structure puisque l'eau circule alors dans la
macroporosité :
•
un sol sableux est plus perméable qu'un sol argileux ;
•
cependant, un sol argileux à structure grumeleuse peut avoir une bonne
perméabilité,
•
mais il ne faut pas oublier qu'un sol peut être perméable en surface et présenter
un horizon profond imperméable (ex. : semelle de labour = couche tassée où la
porosité est réduite, engendrée par un labour effectué dans de mauvaises
conditions). L'amélioration de ce sol ne se fera pas en "rectifiant" sa structure
mais en supprimant l'obstacle à la circulation de l'eau.
T Par diffusion capillaire de l'eau liée (ou de rétention)
L'eau de gravité s'étant écoulée, les mouvements de l'eau de rétention deviennent très
lents : elle se déplace d'un point humide vers un point moins humide (= diffusion
capillaire). Ces mouvements peuvent avoir lieu en tous sens et en particulier du bas du
profil vers le haut = remontée capillaire. Tout se passe comme si l'eau se déplaçait sous
forme de films d'eau, en "s'appuyant" sur les particules du sol.
47
Chapitre 2 : Le sol
Applications :
La remontée de l'eau est limitée par tout ce qui rompt les films d'eau ou diminue
"l'appel d'eau" : soit par binage, qui diminue la cohésion, par sarclage (suppression de
l'appel d'eau par les mauvaises herbes), par couverture du sol (= mulch qui réduit
l'évaporation). Une évaporation brutale peut entraîner une rupture des films en surface,
l'eau ne parvenant pas à "monter" assez vite par rapport à la demande. Une couche de
terre sèche se crée alors en surface dite mulch naturel.
Inversement, on favorise la remontée par tassement (roulage qui met bien en contact les
particules de terre), en permettant l'installation profonde des racines. Une évaporation
lente entraîne un dessèchement sur une grande profondeur ainsi qu'un léger arrosage
qui raccorde les films rompus.
On cherchera à obtenir un sol stockant correctement l'eau mais permettant des
déplacements faciles et en particulier un bon drainage.
2.3.2. Comportement par rapport à l'air
2.3.2.1. Localisation – Composition
•
L'air occupe les pores que n'occupe pas l'eau (à l'humidité à la capacité du
champ, il occupe la macroporosité). Améliorer l'aération revient à agir sur le drainage qui dépend de la texture et structure (et l'absence d'obstacle dans le profil !)
•
Composition : cet air se charge de gaz carbonique et s'appauvrit en oxygène suite
à la respiration et à l'activité des micro-organismes du sol et des racines.
2.3.2.2. Renouvellement de l'air du sol
•
Nécessité : si l'atmosphère du sol est trop riche en gaz carbonique ou trop pauvre
en oxygène, les racines sont asphyxiées et la croissance des végétaux est
déficiente. De même, les micro-organismes responsables de l'évolution des
matières organiques produisent des substances défavorables ou toxiques.
•
Renouvellement : l'air du sol se renouvelle en se mélangeant avec l'air de
l'atmosphère extérieur, en "circulant" dans la porosité qu'il faudra donc maintenir
(ou améliorer).
Aération et comportement de l'eau dans le sol sont donc très liés !
2.3.2.3. Indices d'une mauvaise aération
48
•
Au niveau des cultures : elles peuvent supporter une asphyxie plus ou moins
longue selon l'espèce. Mais l'absorption de l'eau et des éléments nutritifs ralentit.
La croissance devient déficiente. La végétation jaunit. Les plantes peuvent mourir.
•
Dans le sol, on observe des gleys ou taches gris-bleus, composées de fer
"ferreux" (forme chimique du fer qui apparaît en milieu pauvre en oxygène, dit
également réducteur). Une odeur de sulfures peut également être décelée.
Chapitre 2 : Le sol
2.3.3. Comportement par rapport à la chaleur
•
Le soleil est la source principale de chaleur (voir rayonnement, Climat).
•
La température du sol dépendra donc de son exposition (ex. : Nord, Sud), de sa
couleur (les couleurs sombres "emmagasinent" mieux la chaleur), de sa
couverture (limitant son réchauffement ou son refroidissement en formant
"écran"), et surtout de son humidité, l'eau se réchauffant difficilement (et se
refroidissant lentement d'ailleurs).
•
Les sols "froids" sont surtout des sols humides (facteur aggravé par une couleur
claire, une mauvaise exposition…)
La température du sol est donc en relation étroite avec son humidité et dépend alors des
mêmes caractéristiques.
Remarques :
– La décomposition des matières organiques peut également fournir de la chaleur
(utilité en horticulture).
– Les variations de température sont fortes en surface (entre le jour et la nuit par
exemple) mais atténuées en profondeur.
2.3.4. Comportement par rapport au travail du sol
2.3.4.1. Propriétés mécaniques du sol
Deux propriétés influent sur la facilité et la qualité du travail du sol :
T Cohérence
A l'état sec, les particules du sol sont très "soudées" entre elles et donc très résistantes
à la rupture. Le sol est alors à l'état cohérent. Cet état varie avec la texture (l'argile
augmente la cohérence) et l'humidité (le sol devient plastique puis liquide si l'humidité
devient importante). Le tassement du sol peut être grave lorsqu'un engin lourd passe
alors que la terre est à l'état plastique et, à l'état liquide, se posent des problèmes de
portance.
T Adhérence
•
A une certaine humidité, la terre adhère aux outils et aux pneus. Elle augmente
avec l'humidité alors que la cohésion diminue. Elle atteint un maximum puis
décroît, mais le travail du sol pose alors des problèmes de gâchage de la terre.
•
Plus le sol est argileux, plus l'adhérence est forte.
49
Chapitre 2 : Le sol
2.3.4.2. Conséquences sur le travail du sol
Facilité, qualité du travail dépendent en particulier de la texture et de l'humidité à
laquelle la terre sera travaillée :
•
De la terre fine est fabriquée si le sol est assez sec. Pour former des mottes, il
faudra travailler un sol plus humide.
•
Un outil ne peut travailler le sol que si sa puissance est plus élevée que la
cohésion du sol aux faibles humidités ou que l'adhérence aux plus fortes
humidités. A sa puissance d'action correspond une gamme d'humidité où il peut
agir, selon le type de sol (d'où une plus ou moins grande "facilité de travail" du
sol). Mais, plus le sol est argileux, plus cette gamme d'humidité est faible. Les
sols argileux sont dits plus difficiles à travailler.
•
L'évolution des techniques a ainsi entraîné une augmentation de la puissance
pour travailler à toute humidité, sur tous types de sol, mais les problèmes de
tassement (et de portance) en ont été aggravés !
Remarque : la matière organique améliore la facilité de travail du sol.
50
Annexe 1
DIAGNOSTIC TACTILE DE LA TEXTURE
(d'après A. FLEURY et B. FOURNIER, I.N.A.P.G.)
Remarque :
Ces tests complètent l'observation de la terre en place, qui est aussi un élément du
diagnostic : forme des éléments structuraux, fissuration et fragmentation, cohésion à
l'état sec, battance et autres symptômes d'instabilité structurale…
TEST
„
„
RÉSULTAT ET SIGNIFICATION
Réalisation d'un
boudin de terre
humide3.
Réalisation d'un
anneau avec le
boudin de terre3.
3
impossible
A > 10%
A < 10%
Fissuration du
boudin avant
demi-fermeture
de l'anneau.
Fissuration
aux 3/4 de la
fermeture.
L>A
A < 30%
A < 30%
„
possible
Anneau
réalisable.
A > 30%
L>A
Toucher de la terre
sèche :
- soyeux et
talqueux
Abondance de limons fins (2-20 μ). Un salissement jaunâtre
de la main peut aussi en être le signe (mais même salissement
en présence d'oxydes ferriques).
- savonneux
Abondance de limons (20-50 μ).
- rugueux
Sables grossiers (> 200μ) abondants ou argile cohérente à
l'état sec : humecter la terre et l'étaler dans le creux de la
main en couche très fine pour observer les grains, leur taille et
leur nombre.
On cherche à utiliser la plasticité que confère l'argile du matériau pour en apprécier la teneur. La
plasticité dépend de la teneur en eau : on amène la terre à une humidité comparable, la capacité au
champ, c'est-à-dire la teneur en eau maximale de l'échantillon avant que n'apparaisse de l'eau libre. On
cherche ensuite à réaliser un boudin avec la terre humectée, d'un diamètre de 5 à 8 mm et d'une
longueur d'une dizaine de centimètres. Puis on cherche à faire avec ce boudin (si on a pu le réaliser) un
anneau de 4 à 5 cm de diamètre.
51
Annexe 2
Attention : ce sont les limons fins
+ limons grossiers.
Teneur en limons : 30 %.
La texture du sol : c'est une argile limoneuse.
Figure 2-5 : Triangle de texture du GEPPA
(cité par HENIN, GRAS, MONNIER, 1969).
53
Annexe 3
(Extrait de SOLTNER, tome 1, le Sol)
55
Annexe 4
Figure 2-6 : Composition granulométrique et stabilité structurale
(en l'absence d'effet des matières organiques :
100 × MO/A ≤ 7)
(Sciences du sol, INRA Avignon).
57
Chapitre 2 : Le sol
3. ETUDE PHYSICO-CHIMIQUE DU SOL
3.1. Les propriétés physico-chimiques
3.1.1. Le pouvoir absorbant du sol
3.1.1.1. Définition
Nous avons vu que le complexe argilo-humique (CAH) chargé négativement peut fixer à
sa surface des ions positifs (cations). Cette propriété s'appelle pouvoir absorbant et consiste en la rétention, à la surface du complexe, d'ions provenant de la solution du sol.
3.1.1.2. Fonctionnement
Ces ions sont fixés temporairement et peuvent être échangés avec d'autres se situant
en solution (on parle alors d'adsorption et non d'absorption).
Ca
K
+
K
Ca
Ca
K
CAH
K
Ca
—
NH 4
Ca
+
échange
Ca
Ca
Ca
Ca
complexe
solution du sol
(baignant le complexe
k+
= potassium (ion)
++
Ca
= calcium (ion)
NH4+ = ammoniaque (ion ammonium)
Figure 2-7 : Solution du sol (baignant le complexe).
Certains cations sont "rejetés" vers la solution et, inversement, d'autres se fixent.
3.1.1.3. Lois de fonctionnement
A tout moment, les charges négatives du complexe sont "neutralisées" par des cations
(toutes les charges négatives sont occupées par une charge positive).
Les ions fixés sur le complexe sont en équilibre avec ceux de la solution : pour un cation
donné, un équilibre s'établit entre la quantité fixée sur le complexe et la quantité d'ions
en solution. Si la concentration en solution augmente (apport d'engrais par exemple), le
complexe va en fixer une partie. Il s'oppose donc aux variations de la solution
(= pouvoir tampon). Mais pour cela, il doit "libérer" des charges négatives en "rejetant"
59
Chapitre 2 : Le sol
d'autres ions dans la solution (en général du calcium qui sera entraîné en profondeur par
les pluies = décalcification).
Cet échange cesse après obtention d'un nouvel équilibre et la composition du complexe
sera toujours un reflet de la composition de la solution du sol.
3.1.1.4. Origine des déplacements de l'équilibre
L'équilibre varie selon les apports et départs d'éléments de la solution.
•
Apports d'engrais, amendements, altération de la roche-mère, transformation des
matières organiques par les micro-organismes.
•
Absorption d'éléments par les cultures, entraînement par les pluies (lessivage),
etc.
3.1.1.5. Sélectivité de la fixation
Nature des ions fixés : on trouve sur le complexe des ions H+, Ca++, Mg++
(Magnésium), K+, Na+ (Sodium) ; en quantité plus restreinte : NH4+, Fer, oligo-éléments
(Manganèse, Cuivre, Zinc, etc.)
La fixation de ces ions est sélective et son intensité est variable selon la nature du
complexe (type d'argile, d'humus). Elle varie aussi avec le nombre de charges de l'ion
(les ions Ca++ et Mg++ sont mieux fixés), sa grosseur, l'état de saturation du complexe
(plus le complexe est pauvre en un élément, plus il le fixe), la concentration de la
solution du sol, etc. Nous verrons plus loin le cas de l'ion H+ qui s'échange difficilement
car il rend le milieu acide.
En résumé : le complexe adsorbant permet de faire des réserves d'éléments qui seront
redistribués ultérieurement lors des besoins des cultures. Le sol joue le rôle d'un
réservoir et de régulateur à condition qu'il y ait assez de colloïdes et qu'il soit
suffisamment riche en calcium qui s'échange facilement.
60
Chapitre 2 : Le sol
3.1.1.6. Cas des anions (chargés négativement)
Nitrates (NO3–), sulfates (SO4––), chlorures (Cl–) sont très peu retenus par le complexe et
sont donc entraînés facilement en profondeur par les pluies (= lessivage). Seuls les
phosphates (gros ions peu mobiles) arrivent à établir une liaison avec les quelques
charges positives du complexe.
On peut donc "faire des réserves" en phosphates pour les cultures. Par contre, nitrates
et sulfates devront être apportés au moment de leur utilisation par la plante pour ne pas
être perdus.
3.1.2. Caractéristiques du complexe adsorbant
3.1.2.1. La capacité totale d'échange (T) ou capacité d'échange de cations (CEC)
Cette caractéristique (mesurée de plus en plus au laboratoire lors des analyses de sol)
permet d'évaluer la "capacité de réservoir" du sol présent.
Définition : c'est la quantité maximale de cations que 100 g de terre peuvent fixer. Elle
représente le total de charges négatives présentes sur le complexe et dépend donc de la
quantité d'argile et d'humus (et de leur qualité). Elle varie peu à long terme.
Sa mesure s'exprime en milliéquivalents (pour 100 g de terre). L'équivalent représente
une "quantité" de charges électriques.
1 milliéquivalent
d' un élément
=
masse atomique de l' élément en milligrammes
nombre de charges de cet élément
Exemple : le calcium : masse atomique : 40 g – nombre charges : 2 (= Ca++)
1 milliéquivalent
de calcium ou meq
=
40 mg
= 20 mg de calcium
2
Signification : 20 mg de calcium "occupent" 1 milliéquivalent (de charges).
Si la CEC d'un sol est de 40 meq, ce sol pourrait fixer au maximum 40 × 20 mg, soit
800 mg de calcium par 100 g de terre.
Inversement, si on dose 20 mg de calcium sur 100 g de terre, on peut dire que le
calcium "occupe" 1 meq.
3.1.2.2. Somme des bases échangeables : S
L'ion H+ ayant des propriétés particulières, il sera considéré à part.
La somme des bases échangeables représente la quantité de cations fixés (par 100 g de
sol) à un moment donné, en exceptant les ions H+ (mesure en meq).
61
Chapitre 2 : Le sol
Fer
NH4+
Na+
Oligoéléments
Ca++
S
Mg++
T–S
H+
T – S représente la réserve
d'acidité ou acidité potentielle du
sol.
K+
3.1.2.3. Le taux de saturation : V
V=
S
× 100
T
Ce taux (en %) est variable selon le type de sol, son mode d'exploitation (apports
d'amendements, engrais, prélèvements par cultures), le climat (lessivage)…
S'il est faible, cela signifie que S est faible et donc le sol pauvre en éléments nutritifs.
S'il est trop élevé, nous verrons que le sol ne pourra plus réguler son acidité (H+ faible),
ce qui présente des inconvénients pour les cultures.
Ces différentes caractéristiques permettront de juger de la quantité et de la qualité du
complexe adsorbant d'un sol et d'apprécier la façon dont il joue son rôle de réservoir et
de régulateur de la solution du sol.
3.1.3. L'acidité du sol = le pH
3.1.3.1. Définitions
T Le pH : potentiel hydrogène
Il représente la concentration d'ions H+ dans une solution.
•
Un pH bas indique un sol acide, riche en ions H+.
•
Un pH élevé indique un sol basique, pauvre en ions H+ (mais riche en ions OH–).
Dans une solution le pH peut varier de 0 à 14, 7 étant la neutralité. Voir cours de
Chimie.
T Le pH eau de la solution du sol, et le pH KCl
Dans un sol, on mesure le pH eau de la solution du sol, et le pH KCl qui représente les
ions H+ de la solution, plus ceux qui sont fixés sur le complexe (obtenu en déplaçant les
ions H+ du complexe vers la solution par une solution de KCl). La différence pHeau –
pHKCl permet d'évaluer l'acidité potentielle (et le taux de saturation aux pH extrêmes).
62
Chapitre 2 : Le sol
3.1.3.2. Le pouvoir tampon du sol
T Variation de pH du sol
Les pH des sols varient de 3,5 (sols très acides) à 9,5 (sols très basiques).
Pour un sol donné, le pH varie :
•
à court terme, avec la saison (l'activité biologique, intense au printemps, produit
des ions H+) ;
•
à long terme, avec l'intensité de la culture qui entraîne une acidification (voir
amendements).
T Le sol s'oppose à ces variations = le pouvoir tampon
Ce pouvoir s'explique par la présence du complexe adsorbant. Si des ions H+ arrivent en
solution, le complexe en absorbe une partie (en échange du calcium par exemple). Le pH
de la solution variera peu (ainsi que l'acidité potentielle) si la quantité de complexe est
importante. Suivez les 3 étapes de ce schéma : 1, 2, 3.
2) Addition
d'ions H+
3) Nouvel équilibre (pH)
Sol pauvre en CAH
1) Equilibre
H+
H+
solution
du sol
a)
3) Nouvel équilibre (pH)
Sol riche en CAH
CAH
sol
solution
du sol pauvre
équilibre
sol riche
Rupture de l'équilibre
→
b)
en CAH
Rétablissement de l'équilibre
selon la richesse du sol en CAH
Plus le complexe est important, moins le pH de la solution (et l'acidité potentielle) varie.
Le phénomène inverse se produit lorsqu'on ajoute une base dans le sol (ex. : la chaux).
Une base produit des ions OH– et relève le pH.
Exemple d'un apport de chaux : Ca(OH)
Ca (OH)2 → Ca++ + 2 OH– en solution
Complexe — 2 H+ + 2 OH– + Ca++ → complexe — Ca++ + 2 H2O
vont se lier
pour former de l'eau
eau
(neutre)
A noter que, dans ce cas, l'acidité potentielle tendra à diminuer.
63
Chapitre 2 : Le sol
T Conséquences
•
S'il n'y a pas de "pouvoir" tampon dans le sol, les variations de pH peuvent
devenir très importantes et causer des accidents de cultures (cas de certains
substrats).
•
Il ne faut pas saturer complètement le complexe pour avoir une certaine "réserve
d'acidité" (et surtout en sol pauvre en complexe adsorbant = sol sableux ou
limoneux !).
•
Les quantités d'amendements (produits agissant sur le pH) devront être plus
élevées sur des sols argileux que sableux, pour faire varier le pH de la solution
d'une unité !
3.1.3.3. Rôles du pH
Le pH a un rôle :
•
sur les propriétés physiques du sol, un sol acide contenant généralement peu de
calcium (→ dispersion des colloïdes !) ;
•
sur les propriétés chimiques, les échanges entre ions et la nutrition des plantes
devenant plus difficiles aux pH extrêmes ;
•
sur les propriétés biologiques : des pH extrêmes ralentissent l'activité des microorganismes et ne permettent pas l'installation de certaines cultures (les plantes
peuvent être acidophiles ou basophiles ou neutrophiles).
3.2. Les constituants chimiques du sol
Ces constituants ont une action sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques
du sol.
3.2.1. Les trois bases échangeables : calcium, magnésium, potassium
3.2.1.1. Schéma général simplifié
Chaque élément peut se trouver sous forme insoluble (réserve) dans les minéraux des
roches ou dans les matières organiques, soit sous forme soluble (ion) dans la solution du
sol, en équilibre avec le complexe adsorbant (= formes actives et disponibles
rapidement).
64
Chapitre 2 : Le sol
Evolution entre les différentes formes.
Forme insoluble
(minérale,
organique)
Forme
soluble
(ion)
Solution
du sol
Equilibre
CAH
Per
tes
Lessivage
Cultures
3.2.1.2. Cas du calcium
Formes insolubles minérales : il s'agit de certains minéraux de la roche-mère et surtout
du calcaire ou carbonate de calcium. Les grosses particules constituent le calcaire
inactif. Celles-ci sont attaquées par l'érosion et donnent naissance à de petites
particules : calcaire actif.
Ce calcaire actif est solubilisé par les eaux de pluie chargées de gaz carbonique et libère
des ions Calcium (Ca++) en solution. Une partie se fixe sur le CAH, une autre peut être
absorbée par les cultures ou lessivée. Le calcium fixé sur le CAH et en solution agit
directement sur le sol. Il est dosé par l'analyse et prend le nom de calcium échangeable.
Remarque : tous les sols contiennent du calcium mais pas forcément du calcaire.
Conséquences : un apport de calcium sous forme de calcaire aura une action plus lente
que sous forme de chaux qui passe directement dans la solution du sol.
3.2.1.3. Cas du magnésium (Mg)
On retrouve les mêmes formes que pour le calcium :
•
Formes insolubles minérales : dolomie (ou minéraux de la roche-mère).
•
Formes solubles (Mg++) et fixées sur le CAH. Le magnésium a des propriétés de
base (production d'ions OH–) et flocule l'argile. Mais en excès par rapport au
calcium, il peut la disperser.
Ces deux formes sont regroupées sous le nom de Magnésie échangeable lors de
l'analyse (= formes actives et disponibles).
65
Chapitre 2 : Le sol
3.2.1.4. Cas du potassium
•
La forme insoluble (réserve) dans la roche-mère est très importante en quantité
mais libérée très lentement. La forme organique est restreinte car le potassium
est peu lié aux matières organiques.
•
Le potassium échangeable est rapidement disponible pour les plantes.
•
"Particularité" : le potassium rétrogradé. L'ion peut pénétrer dans certaines argiles
et ne plus pouvoir ressortir (= perte par rétrogradation).
Conséquences :
•
Le potassium, élément nutritif retenu par le complexe, peut être apporté aux
cultures avant leur période de besoins. Mais il faut que le complexe soit
suffisamment riche en cet élément pour qu'il le cède de nouveau aux plantes.
•
Lors de calcul des apports d'engrais, on tiendra compte des quantités perdues par
lessivage, absorbées par les cultures, mais aussi rétrogradées.
3.2.2. Les trois principaux anions : phosphore, azote, soufre
Ces trois éléments sont importants pour la nutrition des plantes.
3.2.2.1. Cas du phosphore
Il se trouve sous plusieurs formes plus ou moins disponibles :
T Formes échangeables (solution du sol + adsorbé sur les charges + du complexe).
Il reste échangeable si le pH est compris entre 6 et 7.
T Formes peu utilisables : dans la roche-mère.
•
En milieu très acide, le fer et l'alumine précipitent avec les phosphates solubles et
donnent des phosphates d'alumine et de fer insolubles (non disponibles).
•
En milieu acide, la fixation sur certaines charges + du complexe, devient très
forte et le phosphore est soustrait des échanges.
•
En milieu basique (pH élevé), les phosphates précipitent sous forme de
phosphates tricalciques (insolubles).
•
La rétrogradation dans les argiles est peu importante.
T Formes organiques
Elles sont source de phosphore facilement utilisable et constituent souvent un moyen
d'améliorer la nutrition des cultures en phosphore.
Conséquences :
•
66
La facilité de nutrition des plantes dépend du pH. Le choix des engrais qui
devront rester assimilables en dépendra également !
Chapitre 2 : Le sol
•
Les apports d'engrais tiendront compte de la présence du complexe adsorbant (on
peut effectuer des réserves mais il faudra que le complexe soit assez riche pour
les céder de nouveau : voir potassium).
•
Les calculs d'apports d'engrais ne tiendront pas compte du lessivage et de la
rétrogradation, ces phénomènes étant de faible importance pour cet élément.
3.2.2.2. Cas de l'azote (N)
L'azote a trois origines : l'atmosphère (azote gazeux qui peut être utilisé par certains
micro-organismes du sol), les matières organiques (azote organique) et les engrais.
T Formes dans le sol – Evolution
•
On trouve de l'azote organique non utilisable immédiatement par les cultures
(= réserve).
•
Cet azote est transformé par l'activité biologique en ammoniaque (NH4+) qui peut
être fixée par le complexe.
•
L'ammoniaque est repris par les micro-organismes pour fournir des nitrates (NO3–
), non retenus par le sol. Cette forme est préférentiellement absorbée par les
plantes et par certains micro-organismes lorsque les matières organiques qu'ils
décomposent sont trop pauvres en azote = réorganisation.
Solution
N organique
NH4+
Lessivage
NO3–
Absorption cultures
CAH
T Conséquences :
•
Les fournitures pour les plantes à partir de l'N organique varient avec l'activité
biologique. Les apports se baseront sur les périodes de besoins des plantes : cet
élément est peu retenu et les fournitures à partir des réserves ne coïncident pas
forcément avec les périodes de besoins.
•
La réorganisation est intense au printemps. Si les matières organiques à
décomposer sont pauvres en azote (ex. : pailles), les micro-organismes prélèvent
l'azote en solution au détriment des cultures qui jaunissent : c'est la "faim
d'azote".
•
La rapidité d'utilisation des engrais dépend de leur forme : les nitrates sont
utilisables immédiatement. L'ammoniaque, retenue par le complexe, a une durée
d'action plus longue. Urée et azote organique demandent plus de temps pour être
transformés en nitrates et de bonnes conditions de milieu.
67
Chapitre 2 : Le sol
3.2.2.3. Cas du soufre (S)
Le soufre a un cycle dans le sol analogue à celui de l'azote. La forme organique équivaut
à une réserve. La forme sulfate (SO4- -) est absorbée par les plantes, mais non retenue
par le sol.
Les problèmes sont identiques à ceux posés par l'azote et son évolution dans le sol.
3.2.3. Autres éléments
3.2.3.1. Le fer : indicateur de milieu et élément nutritif
En l'absence d'oxygène (conditions asphyxiantes), le fer donne une couleur gris-bleuté
au profil = gley. Lorsque le sol est aéré, le fer donne alors une couleur rouille.
La pauvreté du sol en cet élément provoque des chloroses sur les cultures (jaunissement
du feuillage). Cette carence peut être naturelle (carence vraie) ou induite par un pH trop
élevé.
3.2.3.2. L'aluminium
Il entretient l'acidité du sol. En excès, il est toxique pour les plantes.
3.2.3.3. Le manganèse
Comme pour le fer, son dosage donne des indications sur l'aération du milieu (le
manganèse, dit échangeable, est en quantité élevée lorsque le sol est asphyxiant ou
acide…) et sur sa disponibilité en tant qu'élément nutritif.
Sa carence peut être vraie ou induite (par un pH trop élevé par exemple).
3.2.3.4. Autres oligo-éléments : bore – cuivre – zinc – cobalt – molybdène
Ils doivent être présents en infimes quantités dans le sol pour que les plantes se
développent normalement.
Ils sont très solubles en milieu acide et s'insolubilisent en milieu basique (risque de
carence). C'est l'inverse pour le molybdène.
Les apports de matières organiques permettent d'améliorer en général la nutrition des
cultures en ces éléments.
68
Chapitre 2 : Le sol
4. ETUDE BIOLOGIQUE DU SOL
4.1. Les êtres vivants du sol
La population du sol est très variée. On peut la classer en 2 groupes : la faune et la
flore.
4.1.1. La faune
4.1.1.1. Sa composition
•
Vers de terre qui ont une action importante sur la porosité et l'association de
l'argile et de l'humus.
•
Arthropodes (insectes, myriapodes, arachnides).
•
Microfaune (protozoaires, nématodes), de très petite taille et souvent se
nourrissant de bactéries.
Cette faune comprend également des êtres vivants parasitant ou consommant les
cultures.
4.1.1.2. Ses rôles
•
Mécaniques : les matières organiques fraîches sont fragmentées, brassées avec la
terre, transportées en profondeur. La porosité est améliorée.
•
Chimiques : les éléments lessivés sont remontés vers la surface. Les vers de terre
concentrent P et K dans leurs tortillons.
•
Biologiques : la microflore et la microfaune du sol sont constamment "rajeunies",
les populations vieillissantes et moins efficaces étant consommées par d'autres
populations.
4.1.2. La flore
4.1.2.1. Sa composition
•
Algues autotrophes (= capables de synthétiser leur matière organique à partir
d'éléments minéraux).
•
Champignons hétérotrophes (se nourrissant de matières organiques mortes ou
vivantes ou en association avec des plantes = symbiose).
•
Actinomycètes : intermédiaires entre champignons et bactéries.
•
Bactéries :
– aérobies (nécessité d'oxygène pour vivre),
– anaérobies : en général défavorables.
69
Chapitre 2 : Le sol
4.1.2.2. Ses rôles
•
La décomposition des matières organiques fraîches par la microflore de
décomposition. Elle se multiplie d'abord en surface, après un apport, puis en
profondeur. Ce phénomène inhibe la germination et la croissance des racines.
•
L'assimilation : après la prolifération de la microflore de décomposition, les
racines des plantes s'installent. Autour du chevelu racinaire apparaît la microflore
d'assimilation avec laquelle la plante échangerait des substances.
4.1.2.3. Conséquences
•
Il est déconseillé d'enfouir profondément les matières organiques. Elles se
décomposent mal, alors qu'en surface, les conditions sont favorables et elles
seront quand même réparties en profondeur.
•
Durant les premiers mois suivant un apport, la surface est peu favorable à la
croissance des plantes. Ce phénomène est moins important si les matières
organiques sont évoluées (ex. : compost).
4.2. Leurs actions : les transformations des matières organiques
Exemple du cycle de l'azote.
4.2.1. Evolution des matières organiques dans le sol
4.2.1.1. Constituants organiques
Voir "Constituants organiques" (en 2.1.2.) Cette évolution résulte de l'activité des êtres
vivants.
4.2.1.2. La décomposition et l'humification
Elles sont variables selon :
T La composition des apports de matières organiques
Les résidus animaux, seuls, ne forment pas d'humus.
Un végétal jeune est riche en substances facilement dégradables (riche en sucres et
protéines dont les molécules sont encore relativement petites. Le rapport carbone
C/azote N de ces végétaux est faible). Il laissera peu d'humus mais provoquera une
intense prolifération de l'activité biologique.
Un végétal âgé, à l'inverse (C/N élevé), laisse beaucoup d'humus et provoque une
augmentation de l'activité biologique moins intense.
70
Chapitre 2 : Le sol
Au cours de l'humidification, les micro-organismes "arrachent" du carbone (libèrent du
CO2) et fixent de l'azote. Le rapport C/N des matières organiques (et de l'humus)
diminue donc si leur activité est bonne.
T Les conditions de milieu
Selon ces conditions, le type d'humus formé aura des propriétés plus ou moins favorables.
Les facteurs favorables sont : un pH neutre et suffisamment de calcium, une bonne
aération, une température et une humidité suffisantes (l'hiver et l'été freinent l'activité
biologique), des matières organiques assez riches en sucres et azote.
4.2.1.3. La minéralisation de l'humus
Source d'éléments nutritifs, elle se déroule aussi sous l'action des êtres vivants et exige
les mêmes conditions de milieu.
4.2.2. Le cycle de l'azote
Les êtres vivants interviennent donc dans l'évolution des composants de la matière
organique en minéraux, mais prennent aussi part à de nombreux autres phénomènes
inverses. Nous allons prendre l'exemple de l'azote pour illustrer leurs multiples actions,
ayant pour conséquences une plus ou moins grande disponibilité de cet élément nutritif.
4.2.2.1. Les êtres vivants
Ils interviennent dans la fixation de l'azote de l'air, non utilisable par les plantes.
•
Des bactéries (rhizobium) associées aux racines des légumineuses peuvent fixer
l'azote de l'air et le rendre assimilable par les cultures. Inversement, la plante
fournit des sucres aux bactéries (c'est une symbiose).
•
Des bactéries libres (azotobacters – clostridium) fixent également l'azote de l'air
et le transforment en azote organique en formant leur propre matière (protéines).
Les azotobacters demandent un milieu aéré, peu acide et de fréquents apports de
matières organiques.
4.2.2.2. L'azote organique des matières organiques fraîches
Il est repris par les êtres vivants et donne l'humus (N organique également), puis de
l'azote minéral dans la solution du sol (nitrate, ammoniaque). Cet azote minéral est :
•
utilisé par les plantes (retour à l'azote organique) ;
•
utilisé par certains micro-organismes pour former leur matière organique =
réorganisation ;
•
utilisé par des bactéries dénitrifiantes qui le transforment en N gazeux en sols
humides et froids ;
•
perdu par lessivage…
71
Chapitre 2 : Le sol
Conclusion : voir le schéma du cycle de l'azote. Il est entièrement sous la dépendance
de l'activité biologique.
Figure 2-8 : Cycle de l'azote.
4.3. Intérêts d'une bonne activité biologique
Par la formation de l'humus, et leur activité directe, les êtres vivants agissent sur :
72
•
les propriétés physiques du sol : la structure (stabilité, formation) en dépend ainsi
que le comportement du sol qui en découle ;
•
les propriétés physico-chimiques : par la formation du complexe, la fourniture
d'éléments nutritifs, par minéralisation, etc. ;
•
les propriétés biologiques : en améliorant les propriétés précédentes, ils créent
des conditions de milieu favorables à leur entretien et à la croissance des plantes.
Chapitre 3 :
LES MOYENS D'ACTION DE L'HOMME
Introduction
T Le travail du sol
Ses objectifs. Les moyens d'y parvenir. Les principaux outils et leurs actions. Choix des
techniques et outils.
(Certains chapitres de cet exposé sont extraits et inspirés de Choisir les outils de travail
du sol, ITCF, 1987. Ils sont repérés par une astérisque*).
T Semis et plantation
Cette partie sera peu développée : elle sera reprise, appliquée et détaillée lors de cours
spécifiques à la spécialisation choisie (études de cultures, des modes de multiplication
des végétaux, etc.).
Seules quelques notions seront exposées ici.
Conseils
Essayez d'observer sur une exploitation (ou chez un concessionnaire) les différents
types de matériel, leurs réglages, le travail effectué (réalisation de profils…).
73
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1. LE TRAVAIL DU SOL
1.1. Les objectifs généraux du travail du sol
Le travail du sol a principalement 2 objectifs :
•
la mise en place et le développement d'une culture, à court terme ;
•
le maintien ou l'amélioration des caractéristiques du milieu à court terme, mais
également à long terme (ex. : lutte contre les adventices, contre l'érosion,
enrichissement du sol en matières organiques pour améliorer la stabilité
structurale, etc.).
1.1.1. Premier objectif : mise en place et développement d'une culture
Les graines sont placées dans un "lit de semences" qui doit réunir toutes les conditions
favorables à une bonne germination et levée (= apparition des plantules à la surface du
sol).
Le système racinaire doit ensuite se développer rapidement et intensément pour
permettre un bon ancrage et une bonne alimentation du végétal en eau et éléments
minéraux.
Les caractéristiques physiques, chimiques, biologiques du sol doivent concourir à court
terme à la réalisation de ces objectifs (ex. : sol aéré, bien pourvu en éléments minéraux,
exempt de parasites…), et permettre, au moment opportun, la réalisation des techniques
culturales nécessaires à une bonne conduite de la production (ex. : désherbage,
fertilisation, protection contre les maladies, récolte…).
1.1.1.1. La phase germination-levée
T Besoins de la culture
La graine, organe de conservation, est en général fortement déshydratée et vit "au
ralenti", ses échanges avec l'extérieur étant limités.
La germination constitue un passage à la vie active. Pour cela, la graine doit pouvoir
s'imbiber d'eau, trouver suffisamment d'oxygène pour assurer sa respiration et de la
chaleur. Aucun obstacle ne doit gêner la progression, en profondeur, de la jeune
radicule, et, en surface, de la jeune tigelle.
T Le lit de semences
Pour satisfaire ces besoins, celui-ci doit assurer un contact suffisant agrégats-graines
pour assurer leur imbibition tout en permettant une bonne aération. Le sol doit être
meuble, assurer l'écoulement de l'eau et la remontée de l'eau vers les graines (lors de
son dessèchement). En surface, la création de mottes évitera une reprise en masse,
surtout si le sol est battant.
74
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
En résumé, l'agriculteur doit réaliser un compromis, lors de la préparation du sol, entre
un sol meuble et aéré avec petites mottes en surface et un sol rappuyé assurant
l'humectation des graines et leur contact avec la terre fine. Le choix s'effectuera suivant
le climat (humide ou sec) et le type de semences (les petites graines ou les graines à
téguments épais demandent plus de terre fine pour réaliser leur imbibition).
1.1.1.2. Le développement du système racinaire
T Besoins de cultures
Le système racinaire, pour se développer correctement, exige également de l'eau, de
l'oxygène, de la chaleur, des éléments minéraux, l'absence d'obstacle dans le profil et
une faible résistance mécanique du sol à la pénétration racinaire.
T Qualités du sol exigées
Ces besoins seront satisfaits, pour la plupart, par la création et l'entretien d'une bonne
structure : c'est elle qui joue un rôle important sur les propriétés physiques et
mécaniques du sol.
Ces qualités concernent principalement la couche arable (= couche labourée) mais aussi
le sous-sol (en-dessous de la couche arable).
T Accidents racinaires dus à de mauvaises propriétés mécaniques du sol
Le sol ne doit être ni trop creux, ni trop résistant (sol compact ou sec) pour que les
racines le pénètrent facilement.
Les accidents d'enracinement qui découlent de ces propriétés du sol prennent plusieurs
aspects :
•
En sol tassé ou sec : les racines ont peu de ramifications, se
courbent.
•
En sol compact mais fissuré : les racines empruntent les fissures
et galeries existantes. Elles sont en arêtes de poisson.
•
En sol creux, la racine émet beaucoup de poils absorbants,
prenant un aspect duveteux (manchon blanc).
Ces enracinements sont évidemment beaucoup moins fonctionnels !
Remarque :
Un mauvais enracinement peut être également dû à de mauvaises conditions
physiologiques (ex. : excès d'eau, asphyxie), à la présence de paquets de matières
organiques en décomposition (les racines "fuient" ces zones).
Une observation de profil cultural (voir plus loin) permettra d'apprécier
développement, de déceler l'origine des accidents pour y remédier ultérieurement.
son
75
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.1.1.3. Actions du travail du sol
A court terme, le travail du sol agit donc sur les propriétés physiques, chimiques,
biologiques du sol nécessaires au bon développement de la culture.
T Sur les propriétés physiques
Il intervient principalement sur la formation et l'amélioration de la structure :
•
en exposant les sols argileux à l'action bénéfique du climat (gel et dégel ou
humectation et dessiccation qui fissurent ce matériau) ;
•
en fissurant, complétant l'action du climat et des êtres vivants.
Il permet également la régulation de l'humidité du sol :
•
par la direction du travail (parallèle à la pente ou en croisant les drains pour favoriser l'écoulement de l'eau en excès ; perpendiculaire à la pente pour la retenir) ;
•
par roulage (remontée de l'eau) ;
•
par binage (limitation des pertes d'eau).
T Sur les propriétés chimiques
Il mélange les engrais, amendements à la couche arable, les mettant à disposition des
racines.
T Sur les propriétés biologiques
Grâce à l'amélioration des propriétés précédentes, les micro-organismes trouvent un
milieu favorable et participent à son entretien (voir évolution des constituants
organiques en 2.1.2. du ch. 2) et à la bonne croissance des cultures.
1.1.2. Deuxième objectif : maintien et amélioration des caractéristiques du sol à
long terme
Le travail du sol intervient également à moyen et long terme sur :
T Les propriétés physiques
Par exemple, en agissant sur la stabilité structurale par l'incorporation d'amendements ;
en améliorant la circulation de l'eau (par drainage-taupe, sous-solage, amélioration de la
stabilité…).
T Les propriétés chimiques
En mélangeant sur une certaine épaisseur les engrais, les amendements, il maintient une
certaine richesse. Un approfondissement du travail entraîne une dilution des stocks
(= appauvrissement).
76
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Les propriétés biologiques
T L'état sanitaire du sol, amélioré
•
en exposant, lors des labours, des parasites à l'action du climat. L'amélioration
des caractéristiques du sol permet en général, de limiter les populations de
"nuisibles".
•
en luttant contre les "mauvaises herbes" et en limitant le stock de graines
existant dans le sol (ex. : technique du faux semis qui crée un lit de semences
sommaire pour faire lever les adventices, suivi de leur destruction).
Enfouissement, griffages, hersages permettent une lutte efficace.
1.2. Les moyens d'atteindre ces objectifs - Les techniques de travail
du sol
1.2.1. Pour atteindre ces divers objectifs, il existe trois grandes techniques de
travail du sol.
Soit :
•
à base de travail profond :
– avec retournement : c'est le labour ;
– sans retournement : c'est le pseudo-labour ;
•
à base de travail superficiel (sur les 10 à 15 premiers centimètres du sol) ;
•
à base de semis direct.
Ces techniques sont composées d'opérations culturales dont la succession suit un ordre
bien précis et adapté à chaque situation.
1.2.2. Les opérations culturales
On distingue :
1.2.2.1. Le décompactage
Il est destiné à éclater une éventuelle couche tassée située 5 à 10 cm juste sous le
labour. Cette opération doit être raisonnée quelle que soit la technique de travail choisie.
Elle est à proscrire dans le cas de sous-sol imperméable : l'eau ne s'évacuant pas en
profondeur, la zone reprise n'est plus portante et les machines s'enlisent.
Profondeur d'action : 20 à 40 cm.
77
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.2.2.2. Le déchaumage
Il a pour objectif de mettre en contact les résidus de la culture précédente avec le sol
pour accélérer leur décomposition. Il peut également être utilisé :
•
pour faire lever les mauvaises herbes annuelles (pour une destruction ultérieure)
dans les 5 à 10 premiers cms ;
•
pour faciliter la destruction des rhizomes (ex. : chiendent, avoine à chapelet…)
par le soleil et les herbicides ;
•
pour préameublir le labour (= obtenir un labour très émietté rapidement). Un
déchaumage profond (10 à 15 cm) est réalisé.
Profondeur d'action : 5 à 15 cm. Cette opération est facultative, quelle que soit la
technique utilisée.
1.2.2.3. Le labour
Il peut y avoir différents objectifs :
T Exposer le sol à l'action du climat
(à condition qu'il y ait assez d'argile !), tout en protégeant sa structure grâce à la
création d'un fort relief en surface et de grosses mottes pour que l'eau s'écoule (et en
limitant la remontée de l'eau lors du gel). Ces labours sont anguleux, dressés et peu
émiettés, constitués d'un empilement de mottes (10-20 cm en sols argileux – 5 à
20 cm en terres franches à 15-25 % d'argile).
Figure 3-1 : Labour dressé à grosses mottes (anguleux).
T Ameublir le sol
C'est le cas de tous les labours, mais les labours précédents utilisent l'effet du climat et
l'ameublissement n'est pas immédiat.
Les labours recherchant cet effet immédiatement sont des labours "jetés" et précèdent
de peu les semis (cas le plus fréquent pour les sols battants : afin d'éviter d'exposer le
sol aux actions dégradantes des pluies, on le travaille très peu de temps avant le semis.
L'émiettement sera moins poussé qu'en sol argileux !)
78
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Enfouir et mélanger des résidus de récolte
des engrais, amendements, etc. Le labour permet également de diluer des reliquats de
pesticides, de lutter contre les mauvaises herbes par enfouissement, et contre les
parasites en exposant leurs larves aux agents climatiques.
Figure 3-2 : Labour jeté (plat-émietté).
Profondeur de travail : 20 à 30 cm.
1.2.2.4. Le pseudo-labour
Il a surtout pour fonction d'ameublir la couche arable (profondeur de travail : 20 à
30 cm comme pour le labour, mais sans retournement). Il peut éclater et émietter.
1.2.2.5. La reprise profonde des labours
C'est une opération de rattrapage des labours (ou pseudo-labours) s'il subsiste des
grosses mottes susceptibles de gêner ultérieurement la préparation du lit de semences
ou le développement racinaire.
Cette intervention est facultative et doit être raisonnée.
Profondeur de travail : 10-15 cm.
1.2.2.6. Le travail superficiel
Il ameublit les 10 à 15 premiers cm lorsqu'on peut se passer du travail profond. Il
permet également le mélange de diverses substances et facilite le semis.
1.2.2.7. La reprise superficielle
Elle émiette et nivelle la surface du sol pour effectuer des apports d'engrais,
d'herbicides…
Profondeur : 5 à 10 cm. Cette opération est facultative selon les situations.
79
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.2.2.8. La préparation du lit de semences
Elle rappuie le fond du lit de semences pour favoriser la remontée capillaire et assurer un
travail régulier du semoir.
Elle émiette les 3 à 7 premiers cm pour avoir un bon contact graine-sol (profondeur
variable selon les graines).
Enfin, elle nivelle le sol et trie les mottes (placées en surface pour éviter la battance) de
la terre fine (placée au niveau des semences pour assurer un bon contact).
1.2.2.9. Le semis
Les graines doivent être placées le plus régulièrement possible à la profondeur idéale
pour leur germination.
Les exigences vis-à-vis du lit de semences sont variables selon chaque culture.
1.2.2.10. Le semis direct
La préparation du sol se limite à un travail sur la ligne de semis uniquement, couplé avec
le semis. Il s'effectue avec des semoirs spéciaux, spécifiques à chaque espèce
(profondeur : 0 à 6 cm).
1.2.2.11. Le roulage
Il peut être réalisé après ou avant le semis. Il a pour buts de rappuyer le sol et de
compléter l'émiettement (meilleur contact graine-terre fine).
Les opérations culturales cherchent donc à modifier l'état du sol, d'un état initial vers un
état final souhaité. Les effets recherchés seront différents selon ces états.
1.2.3. Les effets recherchés par les opérations culturales
En résumé, suivant l'opération culturale concernée, l'outil(s) employé(s) aura pour
objectif(s) :
80
•
d'éclater le sol, c'est-à-dire créer des fissures dans un sol massif et compact (où
aucune fissure ni motte n'est visible) ;
•
d'ameublir le sol : créer des mottes (même difficilement visibles = passage de
l'état massif à l'état fragmentaire) ;
•
d'émietter : réduire la taille des mottes et créer de la terre fine ;
•
d'enfouir de la matière organique, engrais, pesticides, etc. ;
•
de mélanger, de façon homogène, sur une certaine épaisseur, les produits
enfouis ;
•
de créer un relief en surface (ex. : augmenter la surface soumise au climat, ou
d'effacer un relief (= nivellement) ;
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
de trier les mottes et la terre fine : les mottes étant placées en surface (protection
contre la battance), la terre fine (ainsi que les produits phytosanitaires épandus en
surface) dans le lit de semences ;
•
de rappuyer, c'est-à-dire réduire la macroporosité (exemple en sol "creux") mais
sans excès pour ne pas entraver la circulation de l'eau de gravité.
Les effets obtenus résulteront de l'action des pièces travaillantes de l'outil(s) choisi(s).
Le mode d'action de ces pièces dépend de leur forme, disposition et mouvements (et
réglages).
1.2.4. Modes d'action des principaux outils
(Ce chapitre permet d'en comprendre leur intérêt et utilisation).
Les principaux modes d'action utilisés sont :
T Le fendillement
Il se manifeste obliquement en avant de l'outil.
Il intervient pour obtenir l'éclatement, l'ameublissement ou l'émiettement du sol.
Tous les outils travaillant en sol massif ont ce mode
d'action.
T Le sectionnement
Il est produit par des pièces tranchantes :
Ce mode d'action est utilisé pour obtenir l'ameublissement et l'émiettement par les
cultivateurs rotatifs, machines à bêcher, charrue, outils à disque.
T Le cisaillement
Les pièces sont mobiles les unes par rapport aux
autres et ameublissent ou émiettent efficacement les
grosses mottes ou les mottes dures.
Outils concernés : herses rotatives et herses alternatives.
81
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Le choc des mottes
Le choc des mottes entre elles, contre les pièces travaillantes, contre des parties fixes
de l'outil (carter, tablier rabaissé…), permet leur émiettement.
Outils concernés : tous les outils à dents ou munis de carters ou de grilles.
T Le frottement des mottes
Le frottement des mottes entre elles, contre les pièces, entraîne leur émiettement et la
formation de terre fine.
Outils concernés : tous.
T L'écrasement des mottes
Il est utilisé lors de l'effacement d'un relief pour
émietter ou rappuyer le sol.
Outils concernés : rouleaux, pneumatiques.
T Le déplacement latéral
Les mottes roulent en surface, se débarrassant de la terre fine.
Cette action permet de créer ou d'effacer un relief, d'enfouir et mélanger et de trier les
mottes et la terre fine.
Outils concernés : tous les outils à dents.
T Le déplacement vertical
La terre fine glisse vers le fond du sillon creusé par la
dent.
Les effets obtenus sont les mêmes que précédemment, avec en plus l'obtention d'un rappuyage du sol.
Outils concernés : herses, cultivateurs, vibroculteurs.
T La projection
Les mottes sont envoyées au loin et ont tendance à
recouvrir la terre fine.
Les effets obtenus sont identiques au déplacement
latéral.
Outils concernés : cultivateurs rotatifs.
82
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Le retournement
Mottes, terre fine, sont retournées avec tous les matériaux en surface (matière organique, engrais, etc.).
Cette opération permet d'effacer ou de créer un relief,
d'enfouir et de mélanger (voir plus haut).
Outils concernés : charrues.
1.2.5. Facteurs de variation des effets recherchés et obtenus par un outil
Ces facteurs sont liés principalement aux caractéristiques du sol et aux modalités
d'utilisation de l'outil choisi.
1.2.5.1. Facteurs liés au sol
Le comportement du sol vis-à-vis des outils varie selon plusieurs facteurs :
T Influence de l'humidité
Voir les propriétés mécaniques du sol et ses conséquences (en 2.3. ch. 2).
•
Si le sol est sec, la cohésion est très forte, l'intervention est alors difficile. La
consistance du sol est dure, les mottes impossibles à briser entre les doigts.
•
Lorsque l'humidité augmente, l'adhérence augmente alors que la cohésion
diminue. Le matériau de consistance dure devient friable (mottes s'émiettant
entre les doigts, en collant légèrement pour les sols argileux), puis semi-plastique
(mottes savonneuses pour sols battants ou sableux ; mottes se déformant et
s'émiettant difficilement entre les doigts pour les sols argileux, mottes
s'émiettant en collant pour les sols intermédiaires).
En consistance friable : les interventions sont recommandées, terre fine et mottes
peuvent être obtenues.
En consistance semi-plastique : les interventions sont plus risquées, pouvant
entraîner lissages, formation de lards ("langues" de terre compactes remontées en
surface) et compactage.
•
Puis le sol devient plastique (motte liquide ou modelable entre les doigts) et
donne de la boue.
Les interventions sont à proscrire ou impossibles à réaliser (sol non portant).
Suivant l'humidité du sol, on obtient donc plus ou moins de terre fine, de mottes. Les
interventions à humidité excessive risquent d'aboutir à des effets néfastes. Le
raisonnement du travail du sol doit donc tenir compte de ce facteur (en surface mais
aussi en profondeur !) Autant que possible, le sol à travailler devra être de consistance
friable sur l'épaisseur reprise.
83
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Influence de la texture
Le comportement du sol, en fonction de l'humidité, varie selon sa texture. La période
d'émiettement facile pour les sols argileux apparaît pour des humidités plus élevées que
pour les sols sableux. Les limons, à l'état sec, sont beaucoup plus cohérents que les
argiles et sables et donc plus difficiles à rompre. On peut retenir que :
•
Les sols argileux, se ressuyant souvent difficilement, risquent d'être travaillés à
une mauvaise humidité, entraînant lissages, moulages (et éventuellement
compactage). On les expose au climat pour aider à la formation de leur structure.
•
Les sols limoneux sont fragiles car battants et sensibles au compactage (attention
aux passages répétés). Les outils ne doivent pas trop émietter. Le travail du sol
est par contre le seul moyen d'obtenir un milieu favorable aux cultures, le climat
ayant le plus souvent une action dégradante.
•
Les sables posent moins de problèmes (sauf certains qui reprennent en masse).
Ils sont en général usants.
T Influence du taux de matières organiques
Elles facilitent en général le travail du sol.
Remarque : la matière organique fraîche en surface peut gêner le travail en entraînant
des bourrages.
1.2.5.2. Facteurs dus aux modalités d'utilisation de l'outil
•
La vitesse d'avancement : plus elle est élevée, plus l'ameublissement et
l'émiettement sont importants.
On peut combiner vitesse d'avancement et vitesse de rotation de l'outil sur les
outils animés, pour moduler leur action.
84
•
Le nombre de pièces travaillantes intervient également.
•
Les angles selon lesquels les pièces attaquent le sol (et par rapport à
l'avancement) vont engendrer une pénétration de l'outil plus ou moins facile et
une action plus ou moins énergique (émiettement en particulier).
•
Différents réglages permettent ainsi d'adapter le travail de chaque outil à chaque
situation, en modifiant les effets obtenus, la profondeur de travail, etc.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.3. Les principaux outils et leurs actions
1.3.1. Différents types
On peut classer les outils de travail du sol en 5 catégories :
1.3.1.1. Les outils à versoirs
Ils retournent des bandes de sol après l'avoir découpé. Ce sont les charrues à socs et
déchaumeuses à socs.
1.3.1.2. Les outils à dents
Leur action est variable selon le type de dents, la profondeur de travail.
T Modes d'action selon le type de dent
•
Les dents fendillent le sol, surtout en sol sec. Ceci est d'autant plus important
que la dent est rigide. Si le sol est humide, la dent large, plate et incurvée, des
mottes de compression se forment devant elle. Des lards ou des mottes lissées
peuvent être remontées.
Par contre, une dent étroite passée en sol humide "découpe" le sol.
•
L'ameublissement, l'émiettement (par choc des mottes, frottement) sont d'autant
plus importants que les dents sont plates, larges, vibrantes et nombreuses.
•
Les déplacements latéraux et horizontaux des mottes (tri des mottes, rappuyage,
action sur le relief, enfouissement et mélange sont d'autant plus importants que
les dents sont nombreuses ou plates et incurvées (mélange).
T Profondeur de travail
Elle varie de la sous-soleuse aux herses, d'une profondeur supérieure à la couche arable
à un travail très superficiel. Plus les dents sont nombreuses (et faiblement écartées),
plus la profondeur de travail est limitée.
T Types d'outils
Sous-soleuses, décompacteurs, Chisels, Cultivateurs, Vibroconducteurs, Herses.
1.3.1.3. Les outils à disques
•
Ils retournent et fendillent en sol sec, sectionnent et agissent par frottement des
mottes. Ils tassent à la base du travail (lissages possibles) et disloquent les
mottes par pression.
85
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
En sol humide, ils sont efficaces mais peuvent former des "copeaux" qui
durcissent en séchant.
En sol sec, ils créent trop de terre fine.
Ces outils peuvent être employés sur une plus grande gamme d'humidité mais les
risques de formation de semelle ne sont pas négligeables.
•
Types d'outils : pulvériseurs dont le travail est plutôt superficiel et charrues à
disques pour le travail profond.
1.3.1.4. Les outils animés par la prise de force
Les pièces travaillantes sont animées d'un mouvement propre. Le résultat du travail
dépend de la combinaison vitesse d'avancement-vitesse de rotation des pièces.
Exemple :
– vitesse d'avancement lente – vitesse de rotation
élevée → émiettement important (lissage continu du
fond de travail possible).
– vitesse d'avancement rapide – vitesse de rotation
lente → l'émiettement est faible (le lissage discontinu).
Les types d'outils sont très divers : décompacteurs animés, rotatifs, machines à bêcher,
cultivateurs rotatifs, herses animées.
1.3.1.5. Outils divers
86
•
Outils auto-animés (non animés par la prise de force),
utilisés pour le déchaumage ou la reprise de labour.
Les pièces travaillantes sont des bêches ou lames
montées sur 2 rotors horizontaux entraînés par
l'avancement du tracteur.
•
Bêches roulantes, utilisées pour le déchaumage. Elles
permettent un travail rapide et réalisent un bon
mélange paille-terre. Les pièces travaillantes sont des
lames courbées tranchantes, disposées en croix sur
des arbres.
•
Les rouleaux ont pour objectifs : de réduire la porosité en sol creux, aplanir la
surface, l'émietter, rappuyer le sol à une certaine profondeur, améliorer le contact
sol-graine ou sol-racine.
•
D'autres équipements permettent, au contraire, de diminuer les tassements :
roues cages, pneumatiques adaptés, roues jumelées, rouleau tasseur avant ou
central, etc.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.3.2. Les différents matériels selon l'opération culturale
(voir également annexe)
1.3.2.1. Le décompactage (opération à 20-40 cm de profondeur)
Il peut être réalisé par un des décompacteurs à dents droites ou
obliques (type paraplow) ou animés (dents vibrantes).
Selon le type de dent et de soc (étroit, large, à ailettes), le
nombre de dents et l'intensité des vibrations, l'éclatement sera
plus ou moins poussé.
(Il existe des décompacteurs rotatifs).
1.3.2.2. Le labour
Objectifs, voir plus haut.
La charrue à soc
T Diverses pièces
(Extrait de SOLTNER, tome 1, le Sol).
T Les charrues comportent un ou plusieurs corps.
T Suivant le type de bâti, on distingue :
•
Les charrues réversibles qui permettent la
réalisation de labour à plat : la terre est
jetée du même côté à chaque aller et
retour grâce à un pivotage de la charrue.
87
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
Les charrues simples où la terre ne peut être versée que d'un seul côté. Le labour
réalisé est un labour en planches (réalisé en adossant ou en refendant).
T Travail effectué : le labour
Le coutre découpe la bande verticalement.
Le soc découpe horizontalement.
Le versoir la retourne.
Un émiettement plus ou moins poussé se produit.
T Caractéristiques du labour
On distingue plusieurs types de labours :
•
D'après leur aspect extérieur :
– Les labours à arêtes vives : les bandes conservent leur aspect rectangulaire.
L'eau peut s'écouler sans problème.
– A l'opposé, les labours jetés où l'émiettement est poussé, la surface presque
plane.
Entre les deux se situent les labours anguleux (bande partiellement disloquée) et
les labours arrondis (bande disloquée mais encore visible. L'écoulement de l'eau
en excès est plus lent).
88
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
D'après l'inclinaison des bandes :
– Le labour piqué (ouvert) : la bande est presque verticale. L'écoulement de
l'eau est idéal mais la végétation repousse vite, mal enfouie.
– Le labour dressé (angle de la bande avec l'horizontale de 45
à 90°). Il offre de bonnes conditions de circulation de l'eau,
de destruction des mauvaises herbes, d'enfouissement…
– Le labour couché (l'angle est inférieur à 45°).
T Facteurs de variation du labour
•
Le sol suivant sa texture, sa consistance, influence l'aspect du labour obtenu (sol
sec → émiettement).
•
Le réglage de la charrue : profondeur et largeur de labour (si on peut augmenter la
largeur, le labour est moins émietté ; si on augmente la profondeur, le labour est
plus dressé).
=
3
4
Æ
le labour est dressé.
Rapport
=
1
2
Æ
le labour est couché.
Rapport
=
2
3
Æ
le labour est intermédiaire.
Rapport
Profondeur de labour
Largeur du corps
•
La vitesse augmente l'émiettement (= principal facteur de variation).
•
Le type de versoir : différents types :
– Les versoirs hélicoïdaux : leur action est peu brutale et la bande est peu
émiettée (ils accompagnent la bande dans son retournement).
– Les versoirs cylindriques : sont plus agressifs. La bande est émiettée surtout si
le versoir est creux. Un versoir cylindrique plat donne un labour dressé.
89
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
– Les versoirs "universels" : intermédiaires entre les deux précédents font un
travail intermédiaire.
Selon la forme du versoir, on distingue plusieurs angles (ex. : angle de montée
de la terre) qui déterminent le type de travail réalisé.
– Les versoirs losange
Versoir classique.
Versoir losange =
- passage de roue facilité et
épaulement des bandes,
- charrues plus courtes.
Outre leur forme, les versoirs peuvent être plus ou moins longs : les courts
émiettent plus, les longs sont plus adaptés au labour rapide.
•
De nombreux réglages doivent être effectués au moment du labour pour que la
charrue réalise correctement le labour recherché.
Le choix du type de rasette intervient également dans l'émiettement et le
mélange des débris végétaux. Une rasette large, avancée par rapport au soc, une
vitesse élevée, placent les débris en fond de raie (et non sur le flanc de labour).
T Le labour recherché
Il dépend des objectifs (parfois contradictoires : pour installer une culture on cherche un
labour jeté mais il faut aussi faciliter l'écoulement de l'eau → labour plus dressé). Il faut
trouver des compromis.
De manière simplifiée, 3 cas se présentent :
90
•
Les labours d'été ou de printemps juste avant un semis : un labour plat, émietté,
est recherché (moins en sol battant). La préparation du lit de semences doit
suivre rapidement (éviter que les mottes durcissent ou reprennent en masse).
•
Les labours d'été (d'automne) avant semis d'automne : un labour avec des
mottes en profondeur est conseillé, les sols argileux étant labourés le plus tôt
possible (dès récolte du précédent). Les sols battants sont labourés avant semis.
Les labours sont de type arrondi, émietté en surface et plus motteux en
profondeur.
•
Les labours de fin d'été - d'automne - d'hiver avant semis de printemps : il faut
éviter la terre fine. Plus le sol est argileux, plus le labour doit être précoce (le sol
battant est labouré au printemps !) Le labour est dressé, peu émietté pour
favoriser l'écoulement de l'eau et l'action du climat.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Remarques :
– Le sens du labour : selon la pente en sol humide, et perpendiculairement s'il
existe des risques d'érosion.
– La profondeur dépend de la largeur des corps et du type de labour. Un
approfondissement entraîne un appauvrissement du sol.
Le labour peut être réalisé également par :
Les charrues à disques
Socs et versoirs sont remplacés par des calottes sphériques tournant, inclinées. Elles
enfouissent mal les débris végétaux et sont utilisées en sols caillouteux ou usants. Elles
émiettent plus. En sol humide, elles forment des copeaux très tassés (déconseillées en
sols battants ou sableux). Le labour est moins régulier.
On peut également utiliser :
•
des machines à bêcher (surtout en sol argileux à consistance semi-plastique),
mais elles ne retournent pas le sol ni ne forment de bandes de labour ;
•
des cultivateurs rotatifs lourds.
1.3.2.3. Le pseudo-labour
Il peut être réalisé par des décompacteurs légers ou rotatifs, des appareils à dents, type
Chisel – cultivateur lourd.
1.3.2.4. Le travail superficiel
On peut employer :
•
la déchaumeuse à soc (travail comparable à la charrue sur 10 à 15 cm).
•
les chisels (écartement entre dents de 25 à 40 cm), dont le travail est variable selon le type d'étançon et de soc, le type de fixation sur le bâti (permettant ou non
les vibrations, etc.), la vitesse et le nombre de passages, la consistance du sol.
•
les pulvériseurs à disques (déchaumeuses, pulvériseurs offset ou covercop,
pulvériseurs tandem) dont l'efficacité augmente avec leur angle d'attaque, la
vitesse, le nombre de trains de disques (ou de passages).
•
les cultivateurs à dents (les lourds travaillant plus profondément). Le travail
dépend du nombre de dents et de leurs caractéristiques (étançons + socs). Ils
peuvent également effacer un relief si le nombre de dents est important et
incorporer des engrais en plus de leurs actions d'émiettement-enfouissementmélange.
•
les cultivateurs rotatifs, à axe vertical ou horizontal. Assez agressifs, ils sont
déconseillés en sols battants ou sableux.
91
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.3.2.5. Préparation du lit de semences
Sont utilisés selon les situations :
•
les cultivateurs rotatifs à axe horizontal (qui peuvent être combinés à un semoir).
•
les herses animées par la prise de force du tracteur (alternatives ou rotatives) : les
dents sont animées d'un mouvement de va et vient (alternatives) ou de rotation.
•
les vibroculteurs : les dents vibrent (écartement 8 à 15 cm). Ils émiettent,
enfouissent, mélangent, incorporent, effacent un relief selon le nombre de dents,
leurs caractéristiques, etc. (voir autres outils à dents).
•
les herses classiques : bien adaptées au tri mottes-terre fine et au nivellement
(écartement entre dents, 4 à 7 cm). Elles permettent également d'effacer un
relief, d'enfouir et de mélanger et un léger rappuyage.
•
les herses à dents vibrantes : compromis herse classique-vibroculteur.
1.3.2.6. Le roulage
De très nombreux rouleaux (lisse ou ondulé, cultipackers, croskills, croskillettes,
rouleaux squelettes, cambridge, spirales, à disques, étoiles) tassent plus ou moins en
profondeur, émiettent plus ou moins, laissant ou non un relief en surface. Certains sont
intégrés à des outils de travail du sol (herses à cages roulantes, rouleaux packers ou à
barres ou multidisques). Les passages rapides réduisent l'extension de la zone tassée et
le degré de tassement mais accroissent la production de terre fine. (Le tassement est
d'autant plus fort que le sol est comprimé sur une base déjà tassée).
1.3.2.7. Le déchaumage
Déchaumeuses, chisels, pulvériseurs, cultivateurs lourds, cultivateurs rotatifs (horizontal), outils auto-animés et bêches roulantes peuvent être employés.
1.3.2.8. La reprise profonde (de labour ou de pseudo-labour)
Elle est réalisable surtout par des chisels, cultivateurs lourds ou rotatifs (horizontal).
1.3.2.9. La reprise superficielle
On utilise surtout les cultivateurs légers ou rotatifs (horizontal), les vibroculteurs, les
différentes herses.
1.3.3. Choix des techniques et outils
Pour décider d'une opération, il faut connaître l'état de la parcelle, le profil souhaité pour
la culture, le comportement du sol sous l'action des outils et du climat. De nombreuses
observations sont nécessaires.
92
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.3.3.1. Le profil cultural
C'est un moyen de diagnostic, de prévision et de contrôle des opérations culturales.
T Objectifs
Les buts sont toujours bien précis.
Exemples : détection de l'origine d'un excès d'eau, à quelle profondeur se situe un
obstacle, quels horizons travailler et comment ? Quelle est leur humidité ? L'intervention
réalisée est-elle suffisante ?
T Différentes étapes de réalisation
•
L'emplacement doit être représentatif de la parcelle dans le cas du travail du sol.
•
Le creusement de la tranchée se fait sur 2 m de largeur, perpendiculairement aux
opérations culturales, et de profondeur supérieure au labour (ou d'enracinement
parfois).
•
L'auscultation est réalisée en frappant le profil avec le manche d'un couteau
(détection des zones compactes, humides). On effrite le profil au couteau pour
dégager les mottes, en évitant de lisser (de haut en bas).
T L'examen du profil met en évidence :
•
des limites entre horizons par la couleur, l'humidité, la porosité, la structure
(texture), les lissages, les semelles… ;
•
dans chacun des horizons ainsi délimités, la structure est très variable (terre fine,
gros blocs, zones creuses…). On observe la répartition des matières organiques,
leur décomposition, les indices d'activité biologique (galeries de vers), les racines,
les structures, les accidents (ex. : taches de gley, lissages…)
Avec un peu d'habitude, on relie facilement chaque caractéristique à une origine
déterminée (précédents travaux culturaux en particulier). On bâtit ainsi un diagnostic.
Pour les décisions pratiques, il faut tenir compte également de l'évolution probable du
profil sous le climat et des exigences des cultures suivantes.
1.3.3.2. Eléments de choix des différentes techniques
Pour obtenir le profil recherché, le passage de plusieurs outils est souvent nécessaire. Le
choix de la technique va dépendre de l'état initial de la parcelle, du délai et des moyens
disponibles (intervention du climat, organisation et matériel de l'exploitation).
T La technique classique
Elle consiste à effectuer (un déchaumage) un labour (une reprise), une préparation du lit
de semences et le semis. Elle est coûteuse en temps, carburant, main d'œuvre et très
dépendante du climat (et des interventions en sol humide entraînent l'obtention de
lissages, semelles et profils non adaptés !)
93
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Des techniques réduisant le nombre de façons culturales ou passages sont alors
apparues.
Avantages : s'affranchir (plus ou moins) des aléas climatiques, accroître la productivité
du travail, d'où une meilleure organisation du travail dans l'exploitation, une plus grande
liberté de choix des successions culturales ou un meilleur respect des dates optimales
de semis. Les situations où cette simplification semble la plus bénéfique sont celles où
la durée récolte-semis culture suivante est courte.
Trois types de techniques introduisent cette réduction de passages : pseudo-labour,
travail superficiel, semis direct.
Cette simplification a été rendue possible par la mise au point d'outils plus efficaces, la
possibilité de combiner plusieurs outils derrière le tracteur, la fabrication de semoirs spéciaux pour les semis directs (associés à la mise au point d'herbicides non rémanents).
Conditions d'exécution des techniques simplifiées :
•
Le travail superficiel est possible si le sol draine correctement, n'est pas
compacté et si le volume des résidus végétaux ne gêne pas le fonctionnement
des outils prévus.
•
Le semis direct exige les mêmes conditions. De plus, le sol doit être sans ornières
et peu caillouteux. Cette technique utilisée en continu peut entraîner une
prolifération de mauvaises herbes vivaces, une concentration des matières
organiques et des engrais P-K en surface. Les cultures de printemps sont moins
tolérantes vis-à-vis de cette technique.
1.3.3.3. Le choix de l'outil
Le choix d'un équipement nécessite une bonne connaissance du comportement du sol
sous le climat local et de l'action des outils pour avoir un matériel adapté au contexte
agronomique de l'exploitation. Critères économiques, d'organisation de l'exploitation
(ex. : capacité en surface travaillée par jour de l'outil, puissance nécessaire de traction,
etc.) complètent ces considérations.
Au moment de réaliser le travail, la technique étant fixée, le choix de l'outil sera
effectué en fonction de l'opération culturale, des effets recherchés par son passage
(observation de profil) en relation avec le type et la consistance du sol.
Un contrôle du travail réalisé permettra de rectifier ou compléter éventuellement
l'itinéraire technique (= succession des opérations culturales) prévu.
94
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.4. Semis et plantations
1.4.1. Le semis
1.4.1.1. Les conditions de réussite
Elles sont liées à la qualité des semences et aux conditions de milieu.
T Qualités des semences
Un bon lot de semences doit :
•
appartenir à l'espèce et variété choisies (sa pureté spécifique et variétale
répondent à des taux minimum) ;
•
être exempt d'impuretés (taux maximum d'impuretés toléré) ;
•
être de conservation facile (humidité faible en particulier) ;
•
germer en donnant des plants viables : sa faculté germinative répond à une norme
minimale ;
•
avoir un bon état sanitaire.
Les semences certifiées garantissent ces qualités (certifiées par le Service Officiel de
Contrôle et de Certification, organisme technique du Groupement National Interprofessionnel des Semences). Les normes sont variables selon les espèces.
Remarques :
– Seules les variétés inscrites au Catalogue officiel sont commercialisables.
– La faculté germinative représente le pourcentage de graines qui ont germé sur un
lot (de 50 à 100 graines) placé dans des conditions favorables, après un temps
déterminé. L'énergie germinative est mesurée par le nombre de plantules viables
obtenu en un temps moitié du précédent (= "vitesse de germination" qui doit
être élevée).
– Les semences peuvent être traitées contre les maladies et ravageurs. Les
légumineuses (ex. : luzerne, soja) peuvent être inoculées avec des bactéries
symbiotiques fixatrices d'azote (rhizobium).
T Conditions de milieu : voir les conditions de préparation du sol.
Quelques remarques :
Les semences exigent humidité, oxygène, chaleur.
•
La chaleur : abris, châssis, tunnels, serres, permettent d'avancer la saison des semis.
•
L'humidité :
– Le trempage des graines à téguments épais (dites dures) durant quelques heures
dans de l'eau tiède, facilite la germination (mais attention à l'asphyxie !)
– La stratification de ces semences a également le même but (ex. : noyaux
fruitiers, pépins). On dispose les graines dans un récipient, par lits alternés
avec du sable (ou terre sableuse) ou en mélange avec lui. Le sable est
maintenu humide. Le semis doit être réalisé dès que la radicule pointe.
95
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
1.4.1.2. Réalisation pratique
Le semis peut être en place (pas de repiquage ultérieur) ou en pépinière.
Dates, doses, profondeur de semis sont variables selon les cultures, les conditions de
milieu (sol, climat) et technique de semis employée.
Différents modes :
•
à la volée : les graines sont réparties sur toute la surface (les opérations
culturales suivantes peuvent être malaisées) ;
•
en lignes : économise les semences et facilite les interventions ultérieures ;
•
en pieds séparés ou en poquets : ce sont des semis en lignes où les semences
sont très espacées, seules ou en groupes (= poquets) de 2 ou 3 plantes.
Le sol peut être désinfecté et traité avant le semis (vapeur, pesticides, etc.).
1.4.2. Repiquages – Plantations
Le repiquage permet de donner aux plantes une place en rapport avec leur
développement.
Diverses précautions favorisent la reprise des plants :
96
•
L'habillage réduit la transpiration en supprimant une partie du feuillage, facilite le
repiquage et l'émission de radicelles par coupure des racines trop longues ou
cassées (les plants sont alors à racines nues et non en mottes).
•
Le pralinage = enrobage des racines avec un mélange terre + hormones.
•
Le bornage = "tassement" de la terre pour la faire adhérer aux racines.
•
L'arrosage est souvent nécessaire, le système racinaire se trouvant réduit.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2. LA FERTILISATION
2.1. La nutrition de la plante
Le but de la fertilisation minérale est, bien sûr, de mettre à la disposition de la plante
tous les éléments minéraux dont elle a besoin, quand elle en a besoin.
2.1.1. Les lieux d'absorption d'éléments minéraux
La plante peut absorber des éléments minéraux par toute sa surface :
•
au niveau des racines : prédominance de l'absorption d'eau et de substances
minérales dissoutes (sous forme d'ions) ;
•
au niveau de la partie aérienne : absorption surtout de gaz carbonique (CO2) et
d'oxygène (O2).
2.1.2. Les éléments indispensables
De nombreux éléments minéraux peuvent être absorbés, mais 15 seulement sont
indispensables à la croissance et au développement.
•
3 d'entre eux sont fournis par l'eau et l'air, et ne rentrent pas en ligne de compte
pour l'agriculteur, généralement : l'hydrogène (H), l'oxygène (O) et le carbone (C).
•
6 sont nécessaires en quantités importantes : l'azote (N), le phosphore (P), le
soufre (S), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg). Ce sont les
macroéléments indispensables.
•
6 sont prélevés en quantités faibles : le fer (Fe), le cuivre (Cu), le manganèse
(Mn), le zinc (Zn), le bore (B), le molybdène (Mo).
2.1.3. Leur rôle dans la plante
2.1.3.1. Les macroéléments
T L'azote
L'azote est principalement un facteur de croissance. Celle-ci se traduit par une
augmentation de surface foliaire, donc une photosynthèse plus importante, d'où un
rendement supérieur. Il a également un rôle fondamental dans l'élaboration des
protéines, et donc des réserves azotées et de la chlorophylle. L'absorption d'azote se
fait surtout sous forme nitrique (ion NO3–) ou ammoniacale (NH4+). Cette dernière forme
concerne principalement les plantes jeunes ou "préférantes". Les carences en azote se
manifestent par un pâlissement généralisé, commençant par les feuilles jeunes, et une
réduction de la croissance. En excès, l'azote provoque des retards de maturité et une
sensibilité supérieure aux maladies et aléas climatiques (verse, échaudage…).
97
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Le phosphore
Comme l'azote, est très important pour la croissance et la formation des protéines. Il
permet le stockage de l'énergie, d'où un rôle fondamental dans la photosynthèse, la
respiration… Il favorise la mise à fleur, et son absorption diminue à partir de la floraison.
Les carences se manifestent par une réduction de la croissance, et une coloration vert
foncé à violacé des feuilles qui vieillissent prématurément. Ces symptômes apparaissent
d'abord sur les feuilles âgées.
T Le potassium
Contrairement à l'azote et au phosphore, le potassium n'intervient pas dans la
constitution des tissus, mais a un rôle essentiellement catalytique. Il va favoriser le
déclenchement et la rapidité de diverses réactions chimiques qui se produisent dans la
plante (photosynthèse, respiration, économie de l'eau, synthèse des protéines,
résistance aux maladies). Les carences se manifestent par des nécroses marginales, le
plus souvent, et d'abord sur les feuilles âgées.
T Le magnésium
C'est également un activateur enzymatique (rôle catalytique). Très important dans la
constitution de la chlorophylle, il stimule également l'absorption et le transport du phosphore dans la plante. Les carences se manifestent généralement par des décolorations
entre les nervures qui restent vertes. Les feuilles âgées sont les premières touchées.
T Le soufre
C'est un activateur des réactions de synthèse (vitamines, enzymes…). Il intervient dans
l'élaboration des protéines (acides aminés soufrés) et de lipides (huiles "essentielles"
odorantes). Les carences se manifestent par des pâlissements des parties jeunes, parfois
accompagnés de déformations (gaufrage, épaississement).
T Le calcium
Il a à la fois un rôle plastique dans la constitution et la résistance des parois des cellules,
et un rôle catalytique, comme le potassium et le magnésium.
2.1.3.2. Les oligo-éléments
Tous les oligo-éléments ont un rôle essentiellement catalytique, c'est-à-dire d'activateur
de réactions chimiques ou enzymatiques.
T Le fer
Le fer est indispensable à la formation d'enzymes permettant la photosynthèse, la
respiration… Il permet l'élaboration de la chlorophylle, mais n'en est pas un élément
constitutif. Il joue également un rôle dans les divisions cellulaires. Les carences se manifestent par des pâlissements (ou chloroses) entre les nervures, apparaissant d'abord sur
les feuilles jeunes. En excès, il est rapidement toxique, surtout sur les jeunes plantes.
98
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Le manganèse
C'est un activateur d'enzymes de nombreuses réactions : photosynthèse, respiration,
oxydoréduction… Les symptômes de carences apparaissent d'abord sur les feuilles
âgées, et sont très variables selon les plantes : taches grises chez les céréales, jaunâtres
chez le maïs, en V pour les arbres fruitiers… La toxicité est fréquemment liée à un
manque de fer.
T Le zinc
Le zinc a un rôle catalytique, il est très important dans l'élaboration d'acides aminés
permettant la formation d'hormones végétales, et donc dans les processus de
croissance. Les carences se manifestent d'abord sur les organes jeunes : chlorose
internervaire jaune pâle virant au blanc le plus souvent, maladie "en rosette" chez les
arbres fruitiers.
T Le cuivre
C'est un composant de certaines protéines. Il intervient également dans la synthèse de
la chlorophylle. Lors de carences, on observe une réduction de croissance, ainsi qu'un
jaunissement des feuilles jeunes, commençant par les bords.
T Le bore
Le bore a un rôle catalytique, intervient dans la fixation du calcium, le développement
des cellules, le transport et l'utilisation des glucides. En cas de carence, on observe une
croissance retardée et anormale des points végétatifs. Les feuilles jeunes sont tordues,
épaisses, bleu vert sombre. La fertilité du pollen est réduite.
T Le molybdène
Il intervient dans la fixation et l'utilisation de l'azote dans la plante, ainsi que sur
l'activation d'enzymes. Les carences se manifestent d'abord sur les vieilles feuilles, qui
jaunissent et dont les bords se nécrosent.
2.1.4. Les mécanismes d'absorption
Les mécanismes d'absorption ne sont pas les mêmes pour tous les ions. L'absorption
peut être :
•
passive : il s'agit alors simplement de diffusion à travers les membranes des
cellules ;
•
active par sélection des ions absorbés en fonction des besoins. Il existe néanmoins des antagonismes entre ions : certains ions limitent l'absorption d'autres
ions (ex. : potassium/magnésium, potassium/calcium, phosphore/cuivre…)
Il peut aussi y avoir consommation "de luxe", la plante absorbant un ion en
quantité nettement supérieure à ses besoins (cas du potassium).
99
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
En agriculture, le producteur n'effectuera régulièrement que les apports de macroéléments, car les sources d'oligo-éléments sont nombreuses, et suffisent généralement à
couvrir les besoins des cultures (apports par les engrais et amendements qui ne sont pas
des produits "purs", par les restitutions de matière organique, par l'altération des
roches, etc.) En horticulture, par contre, le développement des cultures hors sol amène
à un suivi beaucoup plus précis de la fertilisation des plantes, et les oligo-éléments sont
associés aux macroéléments lors de la fabrication des solutions nutritives.
2.2. Les principes de la fertilisation
Il existe certains principes simples qui permettent de mieux adapter la fertilisation à la
production envisagée. Les "lois de fertilisation" doivent néanmoins être appliquées avec
discernement.
2.2.1. La loi de restitution
« Il est indispensable de restituer au sol, pour qu'il ne s'épuise pas, tous les éléments
fertilisants que lui enlèvent les récoltes. »
Cette loi ne tient compte que des exportations. Mais le sol peut subir d'autres pertes
(lessivage, blocage, rétrogradation, consommation de luxe). Il peut également bénéficier
d'apports naturels (fourniture d'azote par les micro-organismes, dégradation des
minéraux du sol).
2.2.2. La loi des avances
« Des avances d'éléments fertilisants sont nécessaires pour couvrir en temps voulu les
besoins de la culture. »
Néanmoins, ces avances devront se faire sous des formes peu lessivables. Elles seront
donc tributaires de l'activité microbienne pour devenir assimilables par la plante, qui,
elle, a des besoins variables en fonction de son stade de développement.
2.2.3. La loi du minimum, également appelée loi des facteurs limitants
« L'importance du rendement d'une récolte est déterminée par l'élément qui se trouve en
plus faible quantité relativement aux besoins. »
Cela revient à dire qu'on aura un rendement optimum si tous les éléments sont apportés
en quantité optimum. Si un élément minéral n'atteint pas ce niveau, c'est lui qui sera le
facteur limitant du rendement. Néanmoins, il peut y avoir interaction entre des éléments
minéraux qui, lorsqu'ils sont associés, peuvent augmenter (action positive) ou réduire
(action négative) le rendement. D'autre part, la fertilisation n'est pas seule à déterminer
le rendement : le sol, le climat, la faune, la flore, etc. jouent également un rôle
fondamental et peuvent aussi être des facteurs limitants.
100
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.2.4. Loi des suppléments de rendement moins que proportionnels
« Quand on apporte au sol des doses croissantes d'un élément fertilisant, les
augmentations de rendement obtenues sont de plus en plus faibles au fur et à mesure que les
quantités apportées s'élèvent. »
Ceci peut se traduire par la courbe suivante :
Rendements
a


b
‘
Quantité d'engrais
apportée
3 zones se différencient :
1 L'augmentation du rendement est proportionnelle aux quantités d'engrais
apportée.
2 Les doses d'engrais ont de moins en moins d'effet sur le rendement. Dans cette
zone, on déterminera "l'optimum économique" (a) : en effet, un apport d'engrais
supplémentaire doit être couvert, financièrement, par le supplément de rendement
qu'il permet. L'optimum économique correspond donc à un rendement inférieur
au rendement maximum (b), en général.
3 Malgré l'augmentation des doses d'engrais apportées, le rendement diminue. On
a alors apparition de phénomène de toxicité des éléments minéraux sur la plante.
2.2.5. Autres facteurs à prendre en compte
L'aspect quantitatif des récoltes a été longtemps le seul élément déterminant du revenu
agricole. Mais, actuellement, l'aspect qualitatif ne peut plus être négligé. Selon les
plantes, les aspects externes (présentation, homogénéité, régularité…) ou internes
(critères technologiques, nutritifs, gustatifs…) prédominent. D'autre part, la fertilisation
peut modifier la résistance des plantes au parasitisme.
Il faut néanmoins retenir que tous les facteurs ne peuvent être augmentés
simultanément indéfiniment. Il existe pour chaque plante un optimum au-delà duquel
existent des antagonismes, en particulier entre quantité et qualité produites.
101
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.3. Le calcul de la fertilisation
Un calcul précis de la nutrition de la plante est actuellement impossible. En culture hors
sol, on peut connaître exactement les doses apportées et celles absorbées à un moment
donné, mais on ne connaît pas les besoins précis de chaque plante à chaque stade, ou
même à chaque heure de la journée. En culture traditionnelle, le problème est encore
plus complexe puisque l'action du climat, du sol et de la vie biologique intervient.
La fumure est donc raisonnée à partir d'estimations qui doivent être les plus proches
possibles de la réalité.
2.3.1. Le bilan global annuel
Il confronte les apports réalisés avec des produits apportés et les pertes dues aux
produits vendus, au lessivage ou aux blocages.
•
Si les importations sont supérieures aux exportations, il y a gaspillage, les
éléments minéraux apportés n'étant pas valorisés par un surcroît de production.
•
Si les importations sont inférieures aux exportations, il y a généralement
épuisement progressif des réserves du sol.
•
Si les importations et les exportations sont égales, les problèmes seront très
restreints à condition de maintenir une vie biologique intense dans le sol.
2.3.2. Le bilan annuel pour chaque élément : fumure d'entretien
On fait la différence entre les gains et les pertes, et on réajuste si nécessaire à l'aide
d'engrais, organiques ou minéraux.
•
Les gains :
– décomposition des matières organiques,
– apports climatiques (par les pluies),
– apports liés à la vie microbienne (symbiotique ou non).
•
Les pertes :
– exportations des cultures,
– lessivage (beaucoup plus faible en sol couvert qu'en sol nu),
– fixations et blocages.
2.3.3. Les fumures de redressement
Leur rôle est d'améliorer le stock nutritif du sol afin que celui-ci ait un bon niveau de
fertilité. Elles sont calculées à partir d'analyses de sol effectuées dans des laboratoires
spécialisés, qui établissent des normes de richesse ou pauvreté en éléments fertilisants.
Les analyses de sol sont généralement faites à la fin d'une rotation, et les doses à
apporter peuvent être réparties sur la rotation suivante. Elles ne concernent pas l'azote.
102
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.3.4. La fumure azotée
La fourniture d'azote dans un sol dépend essentiellement de l'activité biologique de celui-ci.
D'où l'importance de l'entretien en matières organiques et de la culture de légumineuses.
Rappelons que :
•
l'azote organique est une forme de réserve, disponible après minéralisation (qui
est fonction des conditions climatiques) ;
•
l'azote ammoniacal (NH4+) est fixé sur le complexe argilo-humique, mais qu'il est
rapidement transformé en nitrates ;
•
les nitrates, s'ils ne sont pas assimilés immédiatement par les plantes sont lessivés et sont particulièrement responsables de la pollution de nappes phréatiques ;
•
l'azote est rapidement toxique pour les plantes ; il diminue d'autre part leur
résistance aux maladies, lorsqu'il est en excès.
La fourniture d'engrais azotés minéraux doit donc rester essentiellement une fumure
complémentaire à l'activité biologique. Elle est particulièrement liée à l'observation des
cultures, et donc, il s'agit essentiellement d'une fumure d'entretien fractionnée en
fonction des stades de développement.
Estimation des apports d'azote :
– pluies : 5 kg/ha/an
– fixations non symbiotiques : 1 à 15 kg/ha/an
– fixations symbiotiques : 100 à 400 kg/ha/an
– l'humus contient environ : 5 % d'azote
Estimation des pertes :
– exportations en fonction des cultures (cf. tableau p. …)
– lessivage : 30 à 150 kg/ha/an (sol nu), 3 à 80 kg/ha/an (sol couvert)
(Extrait de SOLTNER, Tome 1, le Sol).
103
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.3.5. La fumure phospho-potassique
Rappelons que :
•
en sols de pH extrême, il peut y avoir blocage du phosphore (par le calcium si le
pH est élevé, par le fer si le pH est bas) ;
•
le phosphore est assez peu mobile dans le sol, donc peu lessivé, et d'autant
moins que le sol est riche en humus ;
•
la potasse peut subir une rétrogradation (ou fixation) entre les feuillets de l'argile,
d'autant plus limitée que le sol est riche en matière organique.
Là encore, les apports liés à la minéralisation de la matière organique sont à prendre en
compte : environ 0,5 % pour le phosphore et 5 % pour la potasse. Dans un sol à bonne
activité biologique, les fumures de redressement ne sont pas utiles, en général.
2.3.6. Les autres éléments
Rappelons que :
•
le calcium est considéré comme amendement, du fait de son action sur les
propriétés physiques du sol ;
•
le magnésium est antagoniste du potassium pour son entrée dans la plante ;
•
une quantité trop importante de magnésium par rapport au calcium peut entraîner
une dégradation de la structure ;
•
les oligo-éléments sont, pour la plupart, bloqués en pH élevé.
Dans un sol à bonne activité biologique, le problème de la fertilisation en calcium,
magnésium, soufre et oligo-éléments ne se pose pas.
Les fertilisations calciques n'existent pas à proprement parler, le calcium nécessaire à la
nutrition des plantes étant apporté lors des amendements calciques. En ce qui concerne
les oligo-éléments, des apports spécifiques ne sont réalisés que lorsque les plantes
manifestent des symptômes de carence.
104
ANALYSE DE TERRE
L'Analyse de Terre est faite sur la terre fine.
Les refus = graviers, cailloux, pierres sont
éliminés. Mais il est important de pouvoir
estimer leur importance en %.
Les refus ont une conséquence sur l'usure du
matériel, les façons culturales (pertes au
semis, conséquences sur le désherbage).
Ils diminuent la capacité du réservoir sol.
Notez l'élément dominant : celui qui aura une
incidence sur le comportement du sol.
Attention à la teneur en limons.
Complexe argilo-humique : pouvoir absorbant
du sol. Il donne une idée de l'importance du
"garde-manger" du sol - la présence de CaO
permet d'avoir une bonne évolution des
matières organiques et une bonne structure
du complexe.
Les matières organiques regroupent
l'ensemble des éléments organiques d'origine
animale ou végétale en cours d'évolution
dans le sol jusqu'à la formation d'humus.
REFUS A 2 MM
Sable grossier (0,2 à 2 mm)
Sable fin (0,05 à 0,2 mm)
Sable très fin (0,02 à 0,05 mm)
Limon (0,002 à 0,02 mm)
Argile (moins de 0,002 mm)
appelés aussi
limons totaux
Calcaire total
Calcaire actif (méthode Drouineau)
Matières organiques totales
Azote total
C/N
pH eau
pH KCl
Résistivité (1/2,5) OH
Dosé en milieu neutre ou alcalin.
Dosé en milieu acide.
ANALYSE CHIMIQUE (en ppm ou mg par kg de terre sèche)
Elles se trouvent à la fois dans
la solution du sol et fixées sur le complexe
A.H. Il y a équilibre entre éléments en solution
et éléments fixés. Elles sont absorbées par les
plantes et peuvent être lessivées.
Phosphates Joret-Hébert
Phosphates Dyer
Provient de la solubilisation du calcaire actif
par le gaz carbonique.
Bases échangeables
Chaux
Magnésie
Potasse
Soude
Indicateur coloré de l'aération du sol et de
son degré d'évolution.
Le pH, Fer, Manganèse, Soufre, matières
organiques sont de bons indicateurs des
conditions d'aération du sol et de
développement des racines.
0
155
185
92
228
243
192
86
71
110
269
404
58
249
141
61
5,5
4,6
7630
7,9
6,9
2529
ANALYSE PHYSIQUE (en ‰ ou gr/kg de terre sèche)
Concentration d'ions H+ dans une solution
du sol. C'est le pHeau qui nous intéresse le
plus.
Parfois l'ion K+ peut être coincé dans
certaines argiles = rétrogradation.
Analyse
A
B
Soufre
Fer
Manganèse réductible
Manganèse échangeable
Cuivre oxalique
Cuivre acétique
Zinc
Appelés aussi limons
grossiers
Tous les sols ne
contiennent pas du calcaire.
Relation directe.
ppm = partie pour million
= 1 mg/kg de terre sèche.
La nutrition des plantes est
facile à pH de 6 à 7. En
milieu très acide ou
fortement alcalin, les
formes de phosphore sont
insolubles. Peu de lessivage
et de rétrogradation.
Oligo-éléments :
l'interprétation de la teneur
du sol n'est pas facile. Il
faut être prudent avant de
décider un apport spécifique
d'oligo-éléments.
105
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.4. Les engrais
Les engrais sont des substances capables de fournir aux plantes des éléments minéraux
indispensables à leur croissance, et dont on estime la fourniture naturelle insuffisante.
Les engrais sont classés, soit en fonction du nombre d'éléments N, P, K apportés (les
engrais simples n'en apportent qu'un, les engrais composés, au moins deux), soit selon
leur origine (engrais organiques ou minéraux).
Leur valeur s'exprime en fonction de la quantité de matière fertilisante qu'ils apportent.
2.4.1. Les engrais simples
2.4.1.1. Engrais azotés
(cf. tableau page ci-contre)
Leur valeur s'exprime en % N. On distingue :
T Les engrais nitriques
Ce sont des engrais solubles dans l'eau qui libèrent des ions nitrates (NO3–), non retenus
par le complexe argilo-humique et donc lessivables. Ils ont une action immédiate sur les
plantes et sont utilisés en "couverture", c'est-à-dire sur les cultures en place
(redémarrage au printemps des cultures ayant passé l'hiver en terre, repousse rapide
après coupe ou pâturage de l'herbe, amélioration de la valeur protéique du blé en
apports tardifs…) Ils sont aussi utilisés pour favoriser la vie microbienne (pendant une
période sèche, ou lors d'enfouissement de pailles).
T Les engrais ammoniacaux
Ce sont des engrais solubles dans l'eau qui libèrent des ions NH4+ fixés par le complexe,
mais acidifiants. Ils sont transformés en azote nitrique si le sol a une activité
microbienne suffisante.
T Les engrais ammoniaco-nitriques
Ce sont des engrais solubles dans l'eau qui libèrent de façon égale des ions NO3– et des
ions NH4+. Ils ont donc une action rapide par leur partie nitrique, plus prolongée par leur
partie ammoniacale.
106
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Les engrais azotés simples
NITRIQUE
Forme
Engrais
% d'N
Autres
éléments
Nitrate de soude
16
25 %
sodium
Nitrate de chaux
15
25 %
de chaux
Nitrate de chaux
et de magnésie
13
25 %
de chaux
Remarques
Utilisation
Na+ toxique pour
En maraîchage
certaines cultures. Action car soluble
défloculante des argiles.
dans l'eau
d'irrigation.
Très hygroscopique.
Se conserve mal.
8%
de magnésium
AZOTÉ
SOUFRÉ
AMMONIACONITRIQUES
AMMONIACAUX
Cyanamide
de chaux
18-22
Urée
46
Sulfate
d'ammoniaque
20
60-70 %
de chaux
23 %
de soufre
Surtout sur prairies
(engrais "désinfectant"
sur vers blancs,
taupins…)
Peu utilisé.
Très concentrée et très
soluble.
Sur maïs
au stade
8 feuilles.
Surtout sur crucifères et
pommes de terre.
Remplacé par
les engrais
azotés soufrés.
Gaz utilisé en injection
dans le sol avant ou
pendant les cultures.
Peu utilisé
Maraîchage
Ammoniac
anhydre
> 80
Phosphate d'ammoniac
46
ou 33
18 ou 10 %
de phosphore
Engrais starter sur maïs
ou sur blé en 1er apport.
Au semis en
localisé.
Ammonitrates
22
27,5
33-34,5
Contiennent
du calcaire
Trois dosages. Les plus
employés car très faciles
d'emploi et peu onéreux.
95 % du
marché.
Nitrate
d'ammoniaque
33
Solutions azotées (urée
+ sulfate d'ammoniaque
+ nitrate d'ammoniaque
+ phosphate d'ammoniaque).
Non utilisé pur. Sert à la
fabrication d'engrais
composés et de solutions
liquides
20-25
26
36-40
Trois dosages.
Basamon
26
Soufre
12
Sulfamo
26
30
En zone
céréalière.
Relance de la végétation
en fin d'hiver sur colza
d'hiver et sur blé d'hiver
chétif.
107
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.4.1.2. Engrais phosphatés
(cf. tableau page ci-contre)
Les engrais phosphatés sont classés en fonction de leur solubilité, ce qui détermine leurs
possibilités d'utilisation. Leur teneur en phosphore est exprimée en P2O5.
T Les engrais phosphatés solubles
Ils sont solubles dans l'eau et le nitrate d'ammoniaque. Ils sont rapidement utilisables
par les plantes car ils libèrent des ions H2PO4–. Retenus par "pont calcique" sur le
complexe absorbant, ils peuvent être apportés soit avant la culture (fumure de fond),
soit en couverture sur la culture en place, et en tous types de sol.
T Les engrais phosphatés insolubles
Ils sont insolubles dans l'eau et le citrate d'ammoniaque. Ils sont lentement solubilisés
par l'acidité du sol, et ne sont utilisables qu'en sol acide à bonne activité microbienne,
sous climat humide, en engrais de fond, broyés finement. Ils sont souvent réservés aux
cultures de longue durée ou pour les cultures de crucifères ou de légumineuses qui les
utilisent bien.
T Les engrais phosphatés hyposolubles
Intermédiaires entre les deux précédents, ils ne sont pas solubles dans l'eau, mais le
sont dans le citrate d'ammoniaque. Leurs propriétés sont également intermédiaires. Ils
doivent être enfouis d'autant plus tôt que le pH est élevé.
2.4.1.3. Les engrais potassiques
(cf. tableau page ci-contre)
Un engrais est dit composé quand il apporte au moins deux des trois éléments N, P, K.
Ils sont représentés par 3 nombres, le premier correspondant au pourcentage d'azote, le
second au pourcentage de phosphore et le troisième au pourcentage de potassium.
Lorsque les 3 éléments sont présents, on parle d'engrais ternaire.
Exemple : un engrais 5-12-24 contient : 5 % d'N, 12 % de P2O5, 24 % de K2O
Lorsque 2 éléments sont présents, on parle d'engrais binaire.
L'élément absent est généralement noté avec un zéro.
Exemple : un engrais 30-10-0 contient 30 % d'N, 10 % de P2O5, 0 % de K2O
Leurs caractéristiques dépendent des éléments qui les composent.
Exemple : phosphonitrates et phosphates d'ammoniaque. Les premiers seront utilisés en
couverture, les seconds davantage en fumure de fond.
108
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Les engrais phosphatés simples
Solubilité
Solubles
Engrais
Superphosphate
de chaux
% de
P2O5
16-22
25-36
44-48
Hyposolubles
Scories
12-20
Phosphate
bicalcique
38-42
Phospal
Insolubles
34
Phosphates
naturels
(= tricalciques)
26-33
Autres éléments
11 % de soufre
28 % de CaO
6-8 % de soufre
Peu de CaO
—
Remarques
Utilisation
Surtout en sols
Sur colza.
neutres ou calcaires.
Action très rapide.
Le plus utilisé.
2-3 % de MgO
2-4 % de MnO
16-20 % de Fe2O3
Pratiquement
plus utilisées.
Surtout en alimentation du bétail et
engrais composés.
Un peu de CaO
(11 %)
Surtout en sol
calcaire ou fabrication d'engrais
composés.
En sols acides.
N'est plus
Choisir des broyages utilisé car
fins.
insoluble.
Les engrais potassiques simples
Engrais
Sylvinite
% de
K2O
40
Autres éléments
Chlore, sodium
Remarques
Risque de toxicité au chlore, au
sodium.
Utilisation
Peu utilisé.
Risque de dispersion pour l'argile par le
sodium. N'est plus commercialisé.
Chlorure
de potassium
60
3 % de chlore
(faible)
Eviter sur culture craignant le chlore
(tabac, lin, haricot).
Le plus utilisé.
Sulfate
de potassium
50
18 % de soufre
Sur crucifères, pommes de terre et
cultures de qualité.
Maraîchage.
Patentkali
28
8 % de MgO
Surtout en sol léger et cultures à
besoins en magnésium (fruitières)
109
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
2.4.2. Les engrais complets
En terme de combinaison des éléments NPK, de nombreuses solutions sont possibles
soit en engrais binaire (2 éléments) soit en engrais ternaire (3 éléments). Ils sont utilisés
pour s'adapter aux besoins de la plante et du sol tout en évitant de multiplier les
passages d'épandage. Mais il faut toujours faire attention à la bonne solubilité de ces
engrais.
2.4.3. Les engrais organiques
Ils ont pour origine des matières organiques animales (corne, sang, poisson, déchets de
laine, os, excréments…), mais également végétales (tourteaux, marcs, varech, drèches
de brasserie, cendres…)
Ces engrais organiques sont des engrais composés (apportant N, P, K), mais ils
apportent également tous les autres macro ou oligo-éléments contenus dans la matière
vivante. Très riches en azote, ils favorisent la vie microbienne et l'humification. Ce sont
des engrais non solubles dans l'eau, qui ne sont pas immédiatement assimilables. Ils
doivent auparavant subir les processus de minéralisation. Ce sont donc des engrais de
fond, d'action régulière, prolongée, et protégeant les éléments nutritifs du lessivage.
Attention :
Les engrais organiques de synthèse, produits à libération lente, ne sont pas
des engrais organiques au sens réel du terme : ils sont issus de l'industrie
chimique et n'apportent qu'un nombre d'éléments minéraux limités.
Le choix d'un engrais doit donc tenir compte de nombreux critères :
•
les besoins globaux de la culture, ainsi que de ses caractéristiques propres,
•
la durée d'action envisagée,
•
le maintien ou l'amélioration de la fertilité du sol,
•
l'intérêt économique.
Les composts de produits végétaux sont considérés comme des engrais s'ils comportent
plus de 2 % d'azote et comme amendement si moins de 2 %. Ils s'utilisent en
agriculture biologique, en maraîchage, en viticulture et sur céréale pour résoudre des
problèmes de manque de matière organique.
110
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Exemple d'amendement organique : le Biosol 2.2.2
111
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
3. LES AMENDEMENTS
A la différence des engrais, les amendements ne sont pas apportés pour nourrir la
plante, bien qu'une faible partie soit absorbée par les végétaux, mais principalement
pour améliorer le sol. Ils agissent sur les propriétés physiques (contrairement aux
engrais), chimiques et biologiques de celui-ci.
Lorsqu'on parle d'amendements, on considère le plus souvent deux grands groupes :
•
les amendements calciques, libérant des ions calcium (Ca2+) ;
•
les amendements humiques, permettant la formation d'humus.
Il y a également d'autres types d'amendements, peu utilisés en agriculture, mais
davantage en horticulture, que nous ne développerons pas ici, par exemple :
•
les amendements siliceux, à base de sables grossiers, améliorant la porosité des
sols ;
•
les marnes, mélange d'argile et de calcaire, permettant une meilleure structure
dans les sols sableux.
3.1. Les amendements calciques
Sous le terme d'amendements calciques, on inclue également les amendements
magnésiens. Les produits proposés contiennent souvent les deux éléments. Magnésium
et calcium ont des actions très proches au niveau du sol et de la plante.
3.1.1. Rôle du calcium dans la plante
Elément majeur indispensable, le calcium est absorbé en quantité importante par la plante.
Il intervient dans l'élaboration et la résistance des parois cellulaires, favorise le transport
des autres ions dans la plante, et améliore la maturation des fruits et des graines.
3.1.2. Rôle du calcium sur le sol
3.1.2.1. Rôle sur les propriétés physiques
Le rôle principal du calcium est de permettre la floculation des colloïdes du sol (argile et
humus). En effet, le calcium est un ion chargé positivement qui tend à neutraliser
certaines charges de l'argile et de l'humus, qui sont, eux, des éléments électro-négatifs.
Un complexe argilohumique stable peut ainsi être formé et il permettra :
112
•
une bonne circulation de l'air dans le sol (qui se réchauffera donc plus vite au
printemps) ;
•
une bonne circulation de l'eau dans le sol (donc, pas de risque d'asphyxie racinaire) ;
•
un travail du sol plus facile et plus durable ;
•
une meilleure implantation des cultures, dont les racines peuvent se développer
sans obstacle.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Le calcium permet aussi la fabrication d'un humus colloïdal entrant ensuite dans la
formation du complexe argilo-humique. En effet, dans les sols pauvres en calcium,
l'humus formé est de mauvaise qualité et, en particulier, est incapable de floculation. Il
n'intervient donc pas dans la structure du sol.
3.1.2.2. Rôle sur les propriétés chimiques
T Rôle sur l'acidité du sol
Le calcium peut maintenir le pH du sol à un niveau donné, ou l'élever s'il est apporté en
quantités plus importantes. En effet, il prend la place d'ions H+ sur le complexe argilohumique. De ce fait, l'acidité potentielle (ou de réserve) diminue. Les ions H+, chassés
du complexe argilo-humique, s'associent à des ions OH– de la solution du sol pour
former de l'eau, H2O (H+ + OH– → H2O). L'acidité de la solution diminue donc aussi, et
le pH augmente. Les risques de toxicité sur la plante par les éléments minéraux du sol
diminuent donc.
Rappelons qu'un pH compris entre 6 et 7 est le plus favorable à la vie microbienne, mais
également à l'assimilation des éléments minéraux par la plante.
T Rôle dans les échanges d'ions
Contrairement aux ions H+ nombreux sur le complexe argilo-humique en sol acide, les
ions calcium peuvent facilement laisser leur place aux autres ions positifs apportés par
les engrais (en particulier NH4+, K+) qui ne sont donc pas lessivés. Les ions Ca2+, par
contre, se retrouvant dans la solution du sol, risquent le lessivage. C'est pourquoi les
engrais ammoniacaux et potassiques sont considérés comme des engrais acidifiants (ou
décalcifiants).
T Rôle dans la fixation du phosphore
Grâce à ses deux charges positives, le calcium est capable de réaliser un "pont" entre 2
éléments négatifs : complexe argilo-humique et phosphore. C'est ce qu'on appelle le
"pont calcique". Cette fixation du phosphore par le calcium est facilement réversible, et
le phosphore reste très disponible pour l'alimentation des plantes.
3.1.2.3. Rôle sur les propriétés biologiques
En améliorant les propriétés physiques et chimiques du sol, le calcium favorise la vie des
bactéries favorables à l'humification, la minéralisation et la fixation d'azote
atmosphérique.
113
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
3.1.3. Les modifications du taux de calcium dans le sol
Dans un sol donné, le taux de calcium varie en fonction de nombreux éléments :
•
La nature de la roche-mère : une roche calcaire tendre contient beaucoup de
calcaire "actif" qui libérera des quantités importantes d'ions calcium. Par contre,
une roche calcaire dure, pauvre en calcaire "actif", une roche granitique…
n'apporteront pratiquement pas d'ions calcium au sol.
•
Le lessivage ou entraînement des ions calcium par les eaux de pluie ou
d'arrosage, est d'autant plus important que le sol est perméable. Ces pertes
peuvent aller jusqu'à 800 kg de CaO/ha/an.
•
Les exportations par les récoltes sont beaucoup plus faibles que les pertes par
lessivage. Elles dépendent beaucoup des cultures (de 0,5 à 5 kg de CaO par
quintal de matière sèche exportée).
3.1.4. Les manifestations extérieures du manque de calcium
Sans apport extérieur par l'agriculteur ou l'arboriculteur, les sols s'acidifient, car les
pertes en calcium (lessivage et exportations) sont très supérieures aux apports par la
roche-mère. Cette acidification se manifeste par :
•
une modification de la structure qui devient très instable ;
•
une mauvaise décomposition des matières organiques ;
•
l'installation de plantes adventices caractéristiques des sols acides (fougères,
rumex, digitales…) ;
•
et, bien sûr, par une baisse des rendements des cultures qui s'accompagne d'une
plus grande sensibilité aux maladies cryptogamiques.
3.1.5. Les amendements calciques
L'absence ou la présence de calcium est constatée de façon plus précise par l'analyse
de sol, dont le résultat déterminera la quantité d'amendement à apporter. Celle-ci est
indiquée par le laboratoire et s'exprime en kilos (ou unités) de CaO, unité de référence
des amendements calciques. En effet, quelle que soit la composition chimique réelle de
l'amendement calcique choisi, on indique la quantité de calcium qu'il contient en CaO
(chaux), afin de pouvoir comparer facilement entre eux les amendements en ce qui
concerne la richesse en calcium et le prix de revient du kilo de calcium apporté.
Les amendements calciques peuvent avoir des buts différents :
•
114
Soit il s'agit de maintenir le pH du sol à un niveau donné. On parle dans ce cas
d'amendement calcique d'entretien, destiné à compenser les pertes de calcium du
sol (par lessivage et exportations par les récoltes). Ces amendements sont
réalisés le plus souvent tous les 3 ans (avant la culture de la rotation qui supporte
le mieux les taux importants de calcium). En sol argileux, où les pertes par
lessivage sont plus limitées, ils peuvent être réalisés tous les 5 ans. Ils sont en
moyenne de 300 à 600 kg/ha de CaO.
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
Soit il s'agit d'élever le pH du sol. On parle alors d'amendement de redressement.
Ils sont destinés à obtenir un pH "idéal" en fonction du type de sol : plus élevé (7
à 8) dans les sols argileux que dans les sols sableux (6 à 6,5). Mais attention : le
pH ne doit pas être remonté de plus d'une demi-unité à chaque apport de
redressement pour éviter de graves déséquilibres au niveau du sol (destruction de
la vie microbienne, blocages d'éléments minéraux en particulier). Les apports sont
en moyenne de 1 à 3 t/ha de CaO.
3.1.5.1. Les produits utilisables
Les produits utilisables sont nombreux (cf. tableau p. …)
On distingue traditionnellement :
T Les produits crus (amendements calcaires et amendements calcaires magnésiens)
Ce sont des produits "naturels" qui sont broyés plus ou moins finement. Les produits les
plus fins (A, dans l'échelle de mouture allant de A à F) ayant des surfaces de contact
plus importantes avec la solution du sol, ont une action plus rapide que les produits les
plus grossiers (F). Ils sont à préférer dans les sols à faible pouvoir tampon.
T Les produits cuits (chaux)
Ce sont des produits qui résultent de la cuisson des produits crus dans des fours à
chaux. Ils libèrent des ions calcium en quantité importante, rapidement, et sont donc
d'utilisation plus délicate que les précédents (sols à pouvoir tampon élevé).
T Les produits mixtes
Ils contiennent en mélange produits crus et produits cuits. Ils ont donc des
caractéristiques intermédiaires.
T Les résidus d'industrie
Ils sont à rapprocher des produits cuits, en ce qui concerne le mode d'action. Ils sont
souvent intéressants financièrement… quand le prix du transport n'est pas prohibitif.
3.1.5.2. Conclusion
Les amendements ont un rôle fondamental dans le maintien, sinon l'amélioration de la
fertilité du sol. Leur importance sur la structure du sol et sa stabilité en particulier
explique l'utilité d'apports périodiques et systématiques d'entretien.
115
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
(D'après SOLTNER, Tome 1, le Sol).
116
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
3.2. Les amendements organiques
Les amendements humiques ont à la fois un rôle d'alimentation des plantes et un rôle
sur l'ensemble des propriétés du sol. Ils ne concernent que les produits d'origine
végétale, les produits d'origine animale étant considérés comme des engrais organiques.
3.2.1. Rôles des matières organiques sur la plante
Le premier rôle des matières organiques sur la plante est, bien sûr, un rôle alimentaire
puisqu'au cours de l'évolution des matières organiques (décomposition, humification,
minéralisation) des éléments minéraux et en particulier des oligo-éléments, sont libérés
dans la solution du sol. Ils peuvent alors être absorbés par les plantes.
Mais les matières organiques peuvent également stimuler la croissance racinaire, car elles
contiennent des substances de croissance, également appelées "hormones végétales".
3.2.2. Rôles des matières organiques sur le sol
Les matières organiques sont à l'origine de la formation de l'humus. C'est lui seul qui, en
tant que colloïde électronégatif, aura, avec l'argile, un rôle important au niveau du sol.
3.2.2.1. Rôle sur les propriétés physiques
L'humus s'associe à l'argile pour former, grâce au calcium, le complexe argilo-humique,
base d'une bonne structure. L'humus, perméable et peu adhésif, permet de compenser
les défauts de l'argile, mais également des sables et des limons pour lesquels il joue un
rôle de liant entre les particules.
L'humus, une fois floculé par le calcium, est difficile à disperser. La présence d'humus
floculé dans un sol améliore donc sa stabilité structurale.
L'humus a une capacité de rétention d'eau beaucoup plus élevée que celle de l'argile.
Cette caractéristique est très intéressante pour améliorer les réserves en eau des sols,
en particulier des sols sableux.
L'humus, sombre et perméable, favorise l'aération et le réchauffement du sol quand il
est en quantité suffisante.
3.2.2.2. Rôle sur les propriétés chimiques
T Rôle sur l'acidité du sol
Lors de la décomposition puis de l'humification des matières organiques, il y a formation
d'acides humiques, composants fondamentaux de l'humus. L'évolution des matières
organiques s'accompagne donc d'une légère acidification du sol qui peut être très
intéressante dans des sols de pH très élevé.
117
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Rôle dans les échanges d'ions
L'humus est un colloïde électronégatif, capable de fixer des ions positifs en quantité très
importante (5 fois plus que l'argile). La matière organique du sol améliore donc sa
capacité totale d'échange.
La matière organique, en se décomposant, libère également des ions qui pourront
éventuellement se fixer sur le complexe argilo-humique, ou être utilisés par les plantes.
T Rôle sur la rétrogradation du potassium
Le blocage de l'ion potassium (K+) attiré entre les feuillets qui composent l'argile est
appelé rétrogradation. Celle-ci peut être limitée par la présence d'humus qui peut fixer
directement les ions K+, ou "fermer" certains feuillets de l'argile.
3.2.2.3. Rôle sur les propriétés biologiques
En agissant sur les propriétés physiques et chimiques du sol, l'humus agit bien sûr sur
l'activité biologique du sol de façon indirecte.
Il a également un rôle direct puisque la matière organique sert d'aliment à une grande
partie de la faune et de la flore du sol. Mais ceci reste valable tant qu'on n'est pas en
présence d'humus stable, peu utilisable.
3.2.3. Les modifications du taux de matière organique du sol
Dans un sol, le taux de matière organique a tendance à diminuer. En effet, l'humus est
détruit par minéralisation. L'humification, elle, permet la fabrication d'humus à partir de
matière organique fraîche.
3.2.3.1. L'augmentation du stock d'humus du sol
A leur mort, les végétaux et animaux, matière organique "vivante", constituent la
matière organique "fraîche". Celle-ci va être fractionnée et modifiée par la faune et la
flore du sol. Elle donnera naissance à l'humus après passage par des stades
intermédiaires : les produits transitoires, et libération de quantités plus ou moins
importantes d'éléments minéraux qui seront fixés par le complexe argilo-humique,
utilisés par les plantes ou lessivés.
Matière organique
fraîche
Humus
Produits transitoires
Minéraux
Minéraux
Le passage de la matière organique fraîche à l'humus s'appelle l'humification. Le
coefficient d'humification (ou coefficient isohumique) K1 indique le pourcentage de
118
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
matière organique fraîche (exprimée en fonction de sa matière sèche) qui donnera
effectivement de l'humus stable (cf. tableau).
Humification
Matière organique
fraîche
Humus
K1
Exemple : le fumier contient 20 % de matière sèche, et a un coefficient d'humification
K1 = 0,5. Si on enfouit 1 tonne de fumier, on enfouit en fait
1 000 kg × 20
= 200 kg de matière sèche
100
qui donneront 200 × 0,5 = 100 kg d'humus.
Valeur du coefficient d'humification pour diverses cultures ou amendements
Racines
Betterave
Maïs grain
Blé
Orge
Engrais vert jeune
Tiges
Divers
K1
Matière sèche
produite t/ha
K1
Matière sèche
produite t/ha
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,8
2,0
2,0
1,0
0,8
0,08
0,12
0,15
0,15
0,05
4,0
4,0
4,0
2,5
3,0
Fumier bien décomposé
Fumier pailleux
Paille sèche
Compost urbain
K1
Matière
sèche %
0,50
0,25
0,15
0,25
20
25
85
25
3.2.3.2. La diminution du stock d'humus du sol
Chaque année, une partie de l'humus du sol est détruite par les micro-organismes, ce
qui libère des éléments minéraux dans la solution du sol. C'est ce qu'on appelle la
minéralisation de l'humus. Le coefficient de minéralisation K2 indique le pourcentage
d'humus détruit par hectare et par an. Il varie en fonction du type de sol puisque c'est
celui-ci qui favorisera plus ou moins la vie microbienne et est généralement de 1,5 à
2 %. En serre, où humidité et température sont favorables aux micro-organismes du sol,
K2 atteint 4 %.
Humus
Minéralisation
K2
Eléments
minéraux
119
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Exemple : dans un sol où K2 = 2 %, les 100 kg d'humus produits dans l'exemple
précédent vont se minéraliser.
La première année
100 kg × 2
= 2 kg seront détruits par hectare.
100
3.2.4. Le bilan humique
Connaissant les rôles de l'humus sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques
du sol, on comprend bien qu'une diminution du taux d'humus entraînera une baisse de
fertilité du sol. Celle-ci dépend autant de la structure que de la fourniture en éléments
minéraux. Les apports d'humus ne peuvent donc être compensés par des apports
d'engrais. C'est pourquoi il est nécessaire de maintenir (ou d'élever) le taux humique
d'un sol.
Le bilan humique est la différence qui existe entre apports et pertes. Il est calculé :
•
soit sur une seule parcelle pour la durée d'une rotation (le plus souvent 3 ans) ;
•
soit pour une année sur tout l'assolement (donc toute l'exploitation concernée par
une même rotation).
#
BILAN HUMIQUE = APPORTS – PERTES
Si le bilan est positif, les apports sont supérieurs aux pertes, mais l'élévation du taux
d'humus sera très lente (10 à 20 ans). Encore faut-il que l'humification se fasse dans de
bonnes conditions et donc qu'il n'y ait pas d'accumulation de matière organique.
Si le bilan est négatif, les pertes sont plus importantes que les apports, et on risque, à
moyen terme, une baisse de fertilité du sol.
Si le bilan est équilibré, l'apport régulier de matière organique maintient dans le sol une
activité biologique favorable aux productions envisagées.
3.2.5. Les amendements humiques
Le taux de matière organique souhaitable dans un sol varie en fonction du taux d'argile
de 2 à 3,5 %. Les valeurs les plus élevées concernent soit les sols à faible taux d'argile,
l'humus ayant alors un rôle de liant et de "réservoir" d'eau et éléments minéraux, soit
les sols à fort taux d'argile, l'humus compensant alors les défauts de l'argile.
Pour maintenir ou obtenir ces taux optimum, l'exploitant peut faire des apports de
matières organiques. Ce sont les amendements organiques.
Un amendement produira d'autant plus d'humus qu'il est riche en lignine et cellulose,
contenant du carbone (C). Mais il sera également plus difficile à dégrader.
Par contre, un amendement contenant peu de lignine et cellulose, mais riche en sucres
solubles et surtout en azote (N) se dégradera très rapidement mais laissera peu
120
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
d'humus. Il aura donc peu d'action durable sur la structure du sol mais favorisera la vie
microbienne et libèrera rapidement les éléments minéraux qu'il contient.
On parlera dans le premier cas d'amendement à rapport C/N élevé (ex. : pailles, 90 à
110) et dans le second d'amendement à rapport C/N faible (ex. : engrais vert, 15 à 20).
La dégradation des amendements à rapport C/N élevé nécessitera un complément
d'azote pour les micro-organismes. Cet azote est soit pris dans le sol (c'est ce qu'on
appelle l'effet dépressif car on a un manque d'azote momentané pour les cultures), soit
apporté par l'exploitant (apport d'engrais azoté ou semis d'engrais vert).
L'incorporation des matières organiques devra se faire de façon à favoriser au maximum
les organismes aérobies responsables de l'humification par :
•
une incorporation superficielle permettant une bonne aération ;
•
une richesse en azote suffisante ;
•
des apports d'activateurs microbiens (très utilisés lors de compostages :
phosphates, carbonates de calcium… ou même de micro-organismes).
3.2.6. Les produits utilisables
Tout produit d'origine végétale peut être utilisé, seul ou en association, avec des
produits d'origine animale qui fourniront l'azote nécessaire à l'humification de produits à
rapport C/N élevé.
T Les fumiers
Ils sont très variables selon leur richesse en paille et le type de déjections animales. Ils
doivent être incorporés de façon à respecter l'aération du sol : incorporation
superficielle, labour moyen ouvert avant l'hiver par exemple. On peut utiliser soit du
fumier frais épandu au sol en couche fine et homogène, soit du fumier composté en tas
couvert, mais aéré. Ces techniques limitent les pertes importantes qu'il peut y avoir en
azote (ammoniaque) et potasse. Notons que les fumiers sont déficitaires en phosphore.
T Les résidus de récolte
Il peut s'agir de pailles, chaumes, tiges de maïs, de colza… Les résidus doivent être
broyés, puis incorporés superficiellement pour un compostage de surface, avant d'être
incorporés par un labour plus profond.
T Les prairies
Elles doivent d'abord être déchiquetées et subir un compostage de surface avant une
incorporation plus profonde. Elles ont un rôle très important dans le maintien de l'état
humique du sol.
T Les engrais verts
Ce sont des cultures destinées à être enfouies pour améliorer la fertilité du sol. Elles
doivent avoir un cycle de végétation court, mais produire une masse végétale
121
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
importante. Il s'agit le plus souvent de légumineuses qui enrichissent le sol en azote
(pois, féverolles, vesce…) ou de crucifères (moutarde blanche, radis chinois, colza…)
Après broyage et léger fanage au sol, ils sont incorporés de façon superficielle. Ils ont
également l'intérêt de protéger le sol des actions climatiques et de "stocker" sous forme
organique des fumures qui seront disponibles pour les cultures suivantes.
T Les déchets végétaux
Des déchets d'origines diverses peuvent être utilisées. En général, ils sont d'abord
compostés avant l'épandage. Ce compostage consiste à transformer les déchets en
humus ; les déchets broyés sont maintenus en tas humides, aérés pour favoriser
l'activité des bactéries d'humification apportées artificiellement (terre ou activateurs de
fermentation). On peut utiliser par exemple des déchets de l'exploitation (paille, vieux
foin, résidus de taille, de culture…) des déchets industriels (marcs, pulpes, écorces,
sciure, tourteaux…), des déchets urbains (ordures ménagères triées, appelées aussi
gadoues vertes).
Attention :
Les produits d'origine animale (purin, lisier, déchets d'abattoirs, de
poissonnerie…) ne contiennent pas de lignine et de cellulose. Ils ne peuvent
donc former de l'humus, mais peuvent fournir en particulier l'azote nécessaire
à l'humification de produits végétaux à rapport C/N élevé.
3.2.7. Conclusion
L'humus, en tant que colloïde électronégatif, perméable et dégradable, joue de multiples
rôles dans le sol. Les cultures sans apports organiques ont conduit à un
appauvrissement progressif des sols. Il est lié à une baisse du pouvoir nutritif,
compensable par des fumures adaptées, mais aussi à une dégradation de la structure et
donc de l'ensemble des propriétés du sol. Ces techniques sont de plus en plus
abandonnées actuellement. Les techniques de compostage permettant de récupérer des
déchets de toutes sortes sont, elles, encore très souvent ignorées. Leur intérêt au
niveau de la production ou sur le plan financier n'est pourtant pas négligeable.
3.3. Conclusion générale sur les amendements
Les amendements, quels qu'ils soient, agissent sur l'ensemble des propriétés du sol. Ce
sont eux qui peuvent modifier dans le temps et de la façon la plus spectaculaire la
fertilité, c'est-à-dire l'aptitude à produire des sols. Ceux-ci ont en effet une fertilité
naturelle, liée à leurs potentialités propres mais également une fertilité acquise qui
dépend des interventions de l'exploitant. Grâce aux travaux de sélectionneurs, les
producteurs disposent de variétés de plus en plus performantes, mais aussi d'outils de
travail de plus en plus sophistiquées. Le sol ne doit donc pas devenir un facteur limitant
majeur de la production, celle-ci étant déjà très fortement influencée par le climat.
122
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
4. LA MAÎTRISE DE L'EAU
L'eau fait partie des facteurs climatiques influençant la production végétale, mais c'est
aussi sur ce facteur que les producteurs peuvent le plus fréquemment agir, qu'il s'agisse
de cultures en plein champ ou sous abri.
L'eau est intéressante pour la plante entre deux limites : la capacité au champ (ou point
de rétention, ou point de ressuyage), et le point de flétrissement. Celles-ci définissent la
réserve utile. Au dessus du point de rétention, il y a excès d'eau. C'est ce que nous
traiterons dans une première partie. En dessous du point de flétrissement, il y a manque
d'eau, étudié dans une seconde partie.
4.1. Les excès d'eau
Il y a excès d'eau quand la quantité d'eau du sol est supérieure à celle correspondant au
point de rétention pendant plusieurs jours. C'est donc que l'eau de gravité ne peut pas
s'écouler, ce qui a de multiples conséquences sur le sol et les plantes.
4.1.1. Conséquences d'un excès d'eau
4.1.1.1. Sur le sol
T Effet sur la structure
Un excès d'eau provoque une dégradation de la structure. Il peut y avoir dégradation
des agrégats par le choc des gouttes d'eau, par l'eau d'imbibition qui compresse l'air
dans les agrégats et les fait éclater, ou par dispersion des colloïdes. Le travail du sol
trop humide peut être à l'origine de tassement important, de lissage ou d'éclatement de
mottes.
T Effet sur l'aération
Lorsqu'il y a excès d'eau, la macroporosité, normalement remplie par de l'air, contient
l'eau de gravité qui n'a pu s'écouler. Il n'y a plus assez d'oxygène dans le sol, qui
devient asphyxiant et qui se réchauffe difficilement.
T Effet sur les propriétés chimiques
La dispersion des colloïdes s'accompagne d'un lessivage des ions calcium (Ca2+), d'où
une acidification du sol. Le manque d'oxygène contraint les bactéries aérobies à utiliser
l'oxygène lié au fer en particulier. Celui-ci passe d'une couleur rouille à une couleur gris
bleu. C'est ce qu'on appelle des taches de gley, caractéristiques d'un milieu asphyxiant.
123
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Effet sur la vie biologique
Le manque d'oxygène et la réduction du pH, en particulier, empêchent le développement
des micro-organismes aérobies, réalisant humification, minéralisation et symbiose (avec
les légumineuses, en particulier). Il y a une mauvaise décomposition de la matière
organique par des fermentations qui libèrent dans le sol des produits toxiques. Les
champignons responsables des maladies fongiques trouvent par contre des conditions
favorables à leur développement.
4.1.1.2. Sur les plantes
Le manque d'oxygène empêche la respiration normale des racines : il y a asphyxie.
D'autre part, la dégradation de la structure, la présence de produits toxiques… entravent
le développement des cultures. Par contre, des adventices spécifiques des lieux humides
s'implantent.
4.1.1.3. Sur la valeur économique des cultures
Le travail en sol humide est plus difficile, ce qui augmente les frais de carburant, de
main-d'œuvre… Le rendement des récoltes diminue tant au niveau qualitatif que
quantitatif, du fait des mauvaises conditions de développement et des difficultés
d'intervention de l'exploitant. Le choix des cultures et des variétés est très restreint du
fait de l'humidité du sol qui empêche, de toutes façons, l'utilisation de variétés à
potentialités élevées.
4.1.2. Origine des excès d'eau
4.1.2.1. Nappe phréatique
C'est le cas, en particulier, près de la mer, des lacs ou des rivières. L'eau ne peut
s'écouler puisque le sol est en permanence saturé par la nappe phréatique.
124
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
4.1.2.2. Mauvais écoulement de l'eau de pluie
Ce mauvais écoulement peut être dû :
•
soit à l'existence d'une couche imperméable, plus ou moins proche de la surface
du sol. Celle-ci peut être une couche d'argile, de concrétions dures (ex. : l'alios),
ou une zone compactée par un travail du sol en conditions trop humides, ce
qu'on appelle une "semelle de labour" ;
•
soit à une structure de sol peu favorable (trop fine ou trop instable) qui ne permet
qu'un écoulement lent de l'eau de gravité, ou même empêche tout écoulement
par suite du colmatage des pores.
4.1.2.3. Accumulation d'eau provenant de l'extérieur du champ
Il peut s'agir soit de ruissellement de surface, facteur d'érosion, soit de résurgences
liées à des nappes d'eau ou à l'écoulement à la surface de couches imperméables.
4.1.3. Comment lutter contre l'excès d'eau : l'assainissement
4.1.3.1. L'abaissement des plans d'eau
L'abaissement des plans d'eau par recreusement du lit des rivières ou création de digues
est parfois envisagé dans le cas de nappes phréatiques élevées. Mais la dégradation des
systèmes écologiques que cette méthode entraîne a souvent plus d'inconvénients que
d'avantages, ce qui explique son utilisation de plus en plus restreinte. D'autre part, cette
opération n'est pas envisageable au niveau d'une exploitation isolée. Elle concerne une
région, car il s'agit de travaux particulièrement importants.
4.1.3.2. Les amendements
Les amendements sont très intéressants dans le cas de structures limitant ou
empêchant l'infiltration de l'eau en profondeur. Il peut s'agir d'amendements siliceux
(cas de sols trop argileux), mais surtout humiques (sols limoneux battants ou argileux),
ou calciques (sols à complexe argilo-humique dispersé).
4.1.3.3. Le travail du sol
Le travail du sol est un moyen peu coûteux de favoriser l'écoulement de l'eau. Le labour
sera fait dans le sens de la pente sur les sols de fortes pentes, pour limiter le
ruissellement. Les sillons doivent débuter sur le flanc des fossés, s'ils existent, afin que
la fourrière ne gêne pas l'évacuation de l'eau. Un labour moulé et dressé favorise aussi
l'écoulement des eaux hivernales.
Le travail du sol peut également permettre de modeler la surface des champs : c'est le
profilage. Il consiste à déplacer la terre de fossés en V à faible pente vers le centre
d'une planche large (20 à 60 m), qui devient alors légèrement bombée. Par la suite, le
travail du sol et les différents travaux sont réalisés perpendiculairement à l'axe de la
125
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
planche, ce qui favorise également l'écoulement de l'eau vers les fossés. La méthode
des planches bombées de grande largeur tend à remplacer les planches étroites ou de
moyenne largeur, beaucoup plus gênantes pour les travaux culturaux. Elle permet une
élévation du niveau du sol au-dessus du plan humide.
Une méthode de travail du sol un peu particulière, le sous-solage, permet de briser les
semelles de labour ou certaines couches dures qui empêchent l'écoulement de l'eau en
profondeur. Ce travail réalisé sur sol sec permet un fendillement du sol en profondeur
sans retournement, donc sans remonter en surface une terre située en profondeur.
4.1.3.4. Les fossés
Procédé de moins en moins utilisé sur des surfaces importantes, les fossés sont d'une
réalisation facile, mais exigent un entretien régulier contraignant. D'autre part, ils gênent
la réalisation du travail du sol par le morcelage des parcelles.
4.1.3.5. Le drainage
Le drainage proprement dit concerne l'utilisation de canalisations enterrées (pour les
autres techniques, on utilise le terme plus général d'assainissement). On inclue parfois
les tranchées drainantes sous ce terme. Il s'agit, en fait, de fossés emplis de graviers
sur une certaine profondeur, et recouverts de terre. Elles sont intéressantes dans des
sols perméables et pour des drainages localisés (résurgences…).
Le drainage par canalisations enterrées est une opération coûteuse qui ne concerne que
les sols suffisamment profonds (au moins 50 cm), qu'ils soient peu perméables ou
reposant sur une couche imperméable. Il n'est pas réalisable par le producteur seul, et
nécessite l'intervention d'une entreprise de drainage et du bureau d'études hydrauliques,
qui établiront le plan de drainage, après un relevé topographique du terrain. Ensuite, des
drains de 5 à 6 cm de diamètre sont déposés au fond de tranchées et recouverts de
terre. Ils sont le plus souvent en PVC (chlorure de polyvinyle), mais peuvent également
être en poterie perméable. Ces petits drains débouchent dans des canalisations de
diamètre plus important, les collecteurs qui sont le plus souvent en poterie, qui
débouchent à leur tour dans des fossés ou rivières : les émissaires.
126
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
Dans des sols à forte teneur en argile (15 à 20 %), le drainage-taupe peut être réalisé. Il
s'agit d'ouvrir une galerie à 40-60 cm de profondeur, à l'aide d'une sous-soleuse munie
d'un obus qui lissera et modèlera les parois de la galerie si le sol est suffisamment
humide. Cette galerie permettra, comme un drain, l'écoulement de l'eau en excès vers
un émissaire. Cette méthode économique est durable à condition qu'elle soit effectuée
correctement (pente augmentant régulièrement vers l'émissaire, sol suffisamment
humide et riche en argile…).
4.1.4. Conclusion
L'assainissement peut permettre de valoriser certains sols, mais il doit être réalisé de
façon réfléchie. En effet, les méthodes envisageables sont fonction des causes de
l'excès d'eau. Le producteur devra s'attacher à les connaître, dans un premier temps.
Ensuite, parmi les méthodes envisageables, il faudra choisir celle dont le rapport
qualité/prix sera le plus satisfaisant à moyen terme.
4.2. Le manque d'eau
Lorsque l'humidité du sol est inférieure à celle correspondant au point de flétrissement, il
y a manque d'eau. L'eau est alors retenue par le sol avec une force supérieure ou égale
à la force de succion des racines des plantes qui ne peuvent plus s'alimenter en eau.
4.2.1. Conséquences d'un manque d'eau
4.2.1.1. Sur le sol
T Effet sur les propriétés physiques
Lorsque le sol se dessèche, les colloïdes se rétractent (ils gonflent au contraire avec
l'humidité). C'est ce qu'on appelle l'effet de retrait des colloïdes qui se manifeste par
l'apparition de fissures, de crevasses ou de zones de plus faible résistance. Il aboutira à
la création d'une structure plus fine.
T Effet sur les propriétés chimiques
Lorsqu'il y a manque d'eau, la solution du sol est très peu mobile, ce qui limite
considérablement les échanges possibles avec le complexe argilo-humique.
T Effet sur les propriétés biologiques
Pour se développer correctement, la flore et la faune du sol ont besoin d'une humidité
suffisante. Si celle-ci n'est pas atteinte, certaines espèces vont migrer vers des zones
plus humides (vers de terre, par exemple). D'autres vont entrer en vie ralentie ou même
disparaître. Ainsi, l'humification et la minéralisation ne se réalisent pas en sol trop sec.
127
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
4.2.1.2. Sur les plantes
A des humidités inférieures au point de flétrissement, les plantes se dessèchent et
meurent.
Notons néanmoins qu'à des humidités supérieures au point de flétrissement, mais
cependant inférieures à la réserve facilement utilisable, la plante a des difficultés à
s'approvisionner en eau, de plus en plus fortement retenue par le sol, ce qui se
manifeste par des baisses de rendement.
4.2.1.3. Sur la valeur économique des cultures
Le manque d'eau va limiter l'absorption et les transferts d'éléments minéraux dans la
plante. Le rendement va donc s'en trouver diminué et cela d'autant plus que ce manque
d'eau interviendra lors des "stades critiques" d'élaboration du rendement (périodes de
floraison ou de tubérisation, le plus souvent).
4.2.2. Origine des manques d'eau
4.2.2.1. Les pertes d'eau
L'eau de rétention quitte le sol :
•
soit directement : c'est l'évaporation. En contact avec l'atmosphère, l'eau se
transforme en vapeur d'eau sous l'effet de la température et du vent en particulier.
•
soit indirectement : c'est la transpiration, liée aux plantes. L'eau du sol est
absorbée par les plantes qui en évacuent par transpiration une quantité
importante dans l'atmosphère.
C'est l'ensemble de ces deux phénomènes qui constitue l'évapotranspiration.
#
EVAPOTRANSPIRATION =
Evaporation
Transpiration
+
du sol
de la plante
Différentes évapotranspirations sont prises en compte pratiquement :
T Evapotranspiration potentielle
L'évapotranspiration potentielle (ETP) est une valeur théorique. Elle concerne la perte
d'eau qu'on aurait pour "une culture de végétation abondante, couvrant totalement le
sol, en pleine croissance, sur un sol largement pourvu en eau" (c'est-à-dire au point de
rétention). Seules les modifications du climat (en particulier température, insolation…)
peuvent alors modifier la perte en eau de l'ensemble sol-plante.
128
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Evapotranspiration maximale
Bien sûr, la culture ne couvre pas toujours le sol. C'est pourquoi on tient compte de
l'évapotranspiration maximale (ETm) qui correspond aux mêmes conditions que l'évapotranspiration potentielle, mais modulée par un coefficient k en fonction du stade de la
culture. k est inférieur à 1 en début de végétation, égal à 1 lorsque la culture couvre le
sol, supérieur à 1 quand la culture met en place des étages de feuilles supplémentaires.
C'est donc ce qu'il est possible de perdre par évapotranspiration à un stade précis.
#
ETm = k × ETP
T Evapotranspiration réelle
Il se peut également que le sol ne soit pas au point de rétention, ou que les plantes
réduisent leur transpiration en fermant leurs stomates. L'évapotranspiration réelle (ETr)
prend en compte ces divers paramètres qui tendent à réduire l'évapotranspiration. C'est
ce qui se passe réellement dans la parcelle. L'évapotranspiration réelle sera donc au
maximum égale à l'évapotranspiration maximale.
#
ETr ≤ ETm
4.2.2.2. Les apports d'eau
L'eau qui est éliminée par évapotranspiration peut avoir 2 origines :
•
Soit elle provient des réserves du sol. Dans la pratique, on ne s'intéresse qu'à
l'eau utilisable par les plantes, c'est-à-dire l'eau de la réserve utile (RU) ou mieux,
de la réserve facilement utilisable (RFU).
•
Soit elle provient de précipitations qui pourront être stockées à leur tour dans le
sol (P).
4.2.2.3. Le bilan hydrique
Le bilan hydrique va permettre de comparer les quantités d'eau reçues par rapport à
celles perdues par le sol. C'est à partir du bilan hydrique qu'on décidera :
•
de l'intérêt d'une installation d'irrigation dans une région et pour une culture donnée ;
•
des quantités d'eau à apporter et des dates d'interventions lors d'irrigations en
cours de culture.
#
Bilan hydrique en mm = RFU + pluies – ETM
129
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
4.2.3. Comment limiter les manques d'eau : les économies d'eau
Deux possibilités s'offrent lorsqu'on veut éviter les périodes de sécheresse pour les
plantes :
•
soit augmenter les réserves en eau du sol ;
•
soit diminuer les pertes par évapotranspiration.
4.2.3.1. Augmentation des réserves en eau du sol
Plusieurs solutions sont envisageables :
•
augmenter la zone explorée par les racines par un travail du sol approprié ;
•
augmenter la capacité de rétention du sol par les amendements humifères qui
joueront un rôle d'"éponge", ou par des hydrorétenteurs ;
•
améliorer la pénétration de l'eau dans le sol en améliorant sa structure et en
limitant le ruissellement.
4.2.3.2. Diminution des pertes par évapotranspiration
Là encore, de nombreuses possibilités peuvent être envisagées :
•
diminuer l'évapotranspiration du sol par des paillages (plastiques ou naturels) et
des binages ;
•
éliminer les adventices par désherbage ; elles concurrencent la culture à tous les
niveaux, et pour l'eau en particulier ;
•
diminuer la transpiration des plantes par des ombrages en particulier (ce qui, bien
sûr, n'est possible que sur des productions particulières) ;
•
implanter des brise-vent qui limiteront l'évapotranspiration potentielle. En effet,
les brise-vent réduisent la vitesse du vent, donc les mouvements d'air
desséchants, et augmentent de ce fait l'hygrométrie au niveau de la parcelle. La
demande climatique en eau est donc plus faible.
4.2.4. Les apports d'eau
Les méthodes d'économie d'eau permettent de limiter les apports d'eau, parfois même
de les supprimer. Les apports d'eau complémentaires s'avèrent néanmoins souvent
nécessaires. Là encore, de nombreuses techniques sont envisageables, en fonction du
type de production.
T L'irrigation par déversement
Elle consiste à déverser de l'eau à faible débit sur des planches courtes et larges, mais à
pente importante à partir d'une rigole supérieure. Les excès d'eau éventuels sont
récupérés par une rigole inférieure. Les risques d'érosion sont importants, et cette
méthode demande un terrassement parfait des planches.
130
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T L'irrigation par planches
Elle diffère peu dans le principe de la précédente. Mais ici, les planches sont longues et
étroites, de pente faible, ce qui nécessite des débits d'eau plus importants.
T L'irrigation par submersion
Elle s'adresse à des sols plats sur lesquels un apport d'eau important est réalisé. Une
nappe épaisse se forme alors, et elle s'infiltre peu à peu. Cette méthode n'est utilisée
que dans des cas très particuliers, car elle présente tous les inconvénients des excès
d'eau temporaires.
T L'irrigation par nappes d'irrigation
Elle est utilisée surtout pour des cultures en pots ou containers. Les pots sont déposés
sur une nappe d'irrigation, fréquemment en non tissé, qui s'imbibe d'eau selon le même
principe que dans le cas précédent, et la restitue petit à petit par capillarité aux
substrats utilisés.
T L'irrigation par sillons
L'eau s'infiltre dans des rigoles bordant les planches de cultures. Elle remonte par
capillarité près des racines. Cette méthode très utilisée est bien adaptée aux cultures
buttées ou craignant le contact de l'eau sur le feuillage. Néanmoins, l'érosion du sol et
la remontée de sels par capillarité sont à craindre.
T L'irrigation souterraine
Elle s'applique à l'irrigation par drains enterrés, ou par fossés profonds, éventuellement
fermés par des vannes. L'eau remonte par capillarité. La première méthode est très
coûteuse et la seconde ne s'utilise que dans des cas très particuliers.
T L'irrigation par aspersion
Elle consiste en une projection dans l'air d'eau pulvérisée en gouttelettes. C'est une
méthode très utilisée, car elle est indépendante de la topographie et permet de doser
précisément les apports d'eau. Elle est aussi utilisable pour des irrigations antigel. Mais
ce système coûte assez cher et la répartition de l'eau sur le sol est mauvaise quand il y
a du vent.
T L'irrigation localisée
Le "goutte à goutte" : l'eau est apportée par des goutteurs à proximité des racines de
chaque plante, ce qui limite les pertes d'eau et permet une grande précision des apports
(qui peuvent être couplés avec la fertilisation ; on parle alors d'irrigation fertilisante). Ce
système est insensible au vent et à la topographie. Il peut être automatisé, mais reste
très onéreux. Il s'applique aux cultures à fortes marges (cultures légumières et florales,
arboriculture…).
131
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
4.2.5. Conclusion
L'irrigation permet donc, par de nombreuses techniques, d'apporter de l'eau à des
plantes dans tous les types de situation. Néanmoins, pour être économiquement valable,
elle doit être utilisée conjointement aux méthodes d'économie d'eau, et dimensionnée en
fonction des besoins réels de l'exploitation. Son utilisation doit également être raisonnée
en fonction des plantes, du sol et du climat.
4.3. Conclusion
L'eau du sol n'est donc favorable que dans des limites assez restreintes qui délimitent la
réserve utile des sols. C'est entre capacité au champ et point de flétrissement qu'on a
les meilleures proportions entre eau et oxygène, qui sont tous deux indispensables à la
croissance et au développement des cultures et des organismes du sol. Les moyens
d'intervention sont très nombreux, et les plus sophistiqués ne sont pas toujours les plus
efficaces. Ils doivent avant tout être choisis en fonction des types de sol et de cultures
qui déterminent la durée et la fréquence des périodes de problèmes hydriques, donc la
nécessité ou non d'envisager des systèmes de contrôle de l'humidité du sol.
5. LE MILIEU BIOLOGIQUE
5.1. L'appréciation du sol
L'appréciation des sols peut se faire dans des buts différents, mais elle comprend
toujours 3 étapes :
•
les observations visuelles,
•
les analyses en laboratoire,
•
la synthèse et l'interprétation des résultats.
5.1.1. Les observations visuelles
Elles se feront, soit à un endroit représentatif de la parcelle, si celle-ci est homogène,
soit en plusieurs lieux, si celle-ci ne l'est pas, par notations de surface (flore, aspect du
sol…), ou par l'intermédiaire d'une tranchée dans le sol. C'est ce qu'on appelle l'étude
du profil du sol. On distingue :
T Le profil pédologique
Réalisé sur toute l'épaisseur du sol (donc jusqu'à la roche mère), il étudie la formation et
l'évolution du sol, mais à long terme. Il est rarement utilisé par le producteur.
132
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
T Le profil cultural
Réalisé sur la couche explorée par les racines (30 à 60 cm en général), il étudie
l'influence des techniques de culture sur le sol. Ainsi, dans un profil cultural, on
observera :
•
la texture, appréciée en roulant un fragment de sol entre les doigts ;
•
la structure, appréciée au couteau et en rompant des mottes ;
•
la matière organique, sa répartition et son état de décomposition, qui renseigneront sur l'activité biologique (on note aussi la nature de cette matière
organique, son odeur…) ;
•
les racines, en particulier leur répartition, leur abondance, leur profondeur, leur
état sanitaire… ;
•
l'activité biologique (en particulier des vers de terre : abondance, répartition…) ;
•
les anomalies : taches de gley, semelles de labour…
Le profil cultural donnera donc un certain nombre d'indications précieuses sur les
caractéristiques physiques et biologiques surtout. Ces observations faciliteront l'interprétation des résultats des analyses faites en laboratoire.
5.1.2. Les analyses de sol en laboratoire
Ces analyses sont effectuées sur des échantillons de sol prélevés par le producteur.
5.1.2.1. Le prélèvement et l'envoi des échantillons
L'échantillon envoyé au laboratoire doit être représentatif de la parcelle concernée. Pour
cela, la prise d'échantillon se fait sur le mélange homogène de 10 à 20 prélèvements
réalisés :
•
de préférence juste après une récolte, et avant toute incorporation au sol
(déchets, amendements ou engrais) ;
•
dans la couche travaillée (pour les cultures fruitières, un second échantillonnage
plus profond est intéressant) ;
•
en évitant les zones particulières (bords de champ, lieu de stockage de fumier…)
qui fausseraient les résultats ;
•
séchés 24 heures à l'air libre, mélangés et homogénéisés.
5.1.2.2. L'analyse des échantillons
Réalisée par le laboratoire, elle portera sur la terre fine (particules de moins de 2 mm),
donc après tamisage de l'échantillon.
L'analyse physique comprend :
•
l'analyse granulométrique ;
•
le dosage du calcaire total et du calcaire actif ;
133
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
•
le dosage des matières organiques (le rapport C/N est parfois indiqué ;
•
la mesure du pHeau et du pHkCl ;
•
d'autres éléments peuvent être indiqués (humidité équivalente, densité, résistivité…).
L'analyse chimique peut donner des résultats différents d'un laboratoire à l'autre, les
méthodes d'extraction, en particulier, pouvant varier. L'interprétation devra donc se faire
en fonction des normes du laboratoire ayant réalisé l'analyse. L'analyse comprend le
plus souvent les dosages suivants :
•
bases échangeables (calcium, magnésium, potasse, sodium) ;
•
phosphore : la méthode JORET-HEBERT est utilisée seule dans les sols calcaires,
mais associée à la méthode DYER dans les sols à moins de 2 % de calcaire (le
dosage DYER indique alors le phosphore facilement utilisable) ;
•
le soufre, indicateur de vie microbienne ;
•
certains oligo-éléments (fer, manganèse, cuivre, zinc…)
5.1.2.3. L'interprétation des résultats
L'analyse granulométrique permettra de connaître la texture du sol qui, associée aux
autres éléments de l'analyse physique, permettra d'avoir une idée de la structure et de
la stabilité structurale.
Exemple : si l'argile domine, on aura une texture fine, donc peu aérée. Mais :
•
Y a-t-il beaucoup de refus (donc d'éléments de plus de 2 mm) pour compenser un
peu cette finesse ?
•
Y a-t-il suffisamment de calcium pour floculer cet argile (voir le calcaire actif et le
pHeau) ?
•
La matière organique peut-elle compenser les défauts de l'argile (donc est-elle
sous forme d'humus ? donc les conditions d'aération et de pH sont-elles
correctes pour les micro-organismes ?)
Si, à toutes ces questions, la réponse est oui, ce sol argileux sera bien structuré, stable,
donc assez peu asphyxiant, mais avec une bonne réserve utile. Par contre, si la réponse
est toujours non, il s'agira d'un sol argileux dispersé, donc très asphyxiant, imperméable, difficile à travailler, peu stable et sans beaucoup d'activité microbienne.
L'analyse chimique est plus délicate. On pourra voir si certains éléments sont en
manque ou en excès, mais il faudrait pouvoir déterminer pourquoi. Ainsi, les éléments en
faible quantité par rapport aux normes peuvent être
134
•
bloqués par le calcium (voir le taux de calcium actif, le pHeau, la chaux dans les
bases échangeables) ;
•
bloqués par le fer ou l'aluminium (si le pH est acide) ;
•
rétrogradés dans l'argile (pour la potasse, si le taux d'argile est important, et
surtout s'il y a peu d'humus) ;
•
en quantité effectivement trop faible dans le sol (dans les cas précédents,
l'élément existe mais n'est pas utilisable par les plantes).
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
5.1.3. La synthèse des résultats
Si le profil cultural, les analyses physiques et chimiques en laboratoire concernent le
même sol, leurs résultats ne peuvent être contradictoires. Ainsi, si par observation
visuelle, on constate une mauvaise dégradation de la matière organique, le taux élevé
indiqué par l'analyse physique ne peut correspondre à de l'humus.
Au contraire, ces trois méthodes ont des résultats complémentaires qui permettent
d'avoir une meilleure idée de ce qu'est le sol, et de ses possibilités d'évolution en
fonction du climat (lessivage, par exemple), du travail de l'homme, des productions.
5.2. Les relations existant dans le milieu biologique
Sol
A l'état naturel, il existe des relations
permanentes entre sol, climat et êtres
vivants.
Etres vivants
Climat
Sol
L'introduction artificielle d'une culture
va modifier l'équilibre existant et un
nouveau système de relations va
s'établir.
Etres vivants
Climat
Plante cultivée
Sol
L'équilibre qui pourrait se créer va
être modifié par l'homme, dans le but
de favoriser la production introduite.
Etres vivants
Homme
Climat
Plante cultivée
135
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
5.2.1. Relations existant à l'état naturel
5.2.1.1. Relation sol-êtres vivants
Le sol peut agir sur les êtres vivants du fait de ses propriétés physiques. Ainsi, un sol
aéré permettra la vie d'organismes souterrains aérobies. Un sol meuble facilitera les
pontes d'insectes. Un sol humide attirera un type de faune particulier…
Les êtres vivants vont, eux aussi, agir sur le sol : piétinement près des points d'eau,
galeries favorisant l'aération, remontée d'éléments minéraux par les vers de terre,
stabilisation des agrégats à la suite de l'humification…
5.2.1.2. Relation climat-sol
Le sol va modifier le climat local du fait de son exposition, de sa couleur ou de son
humidité…
Inversement, le climat peut aussi agir sur le sol : effet des alternances gel-dégel,
humidité-sécheresse, effet de choc des gouttes de pluie…
5.2.1.3. Relation êtres vivants-climat
Les êtres vivants peuvent agir sur le climat social : atténuation de la lumière par des vols
d'insectes, modification du cours des ruisseaux…
L'action du climat sur les êtres vivants est néanmoins plus évidente : hibernation,
enfoncement dans le sol des vers de terre en période sèche, activité microbienne liée
aux saisons…
5.2.2. Relations liées à l'introduction d'une culture
5.2.2.1. Relation culture-sol
La culture va modifier le sol du fait de son système racinaire (effet de granulation des
racines sous prairie…), de son système aérien (protection du sol de l'impact des gouttes
d'eau…) et des déchets qu'elle laissera (amélioration du stock d'humus).
Le sol va, bien sûr, définir le type de culture à mettre en place en fonction de ses
périodes d'accessibilité, de son pH, de sa réserve en eau, de sa structure, par exemple.
5.2.2.2. Relation culture-climat
Nous avons tous entendu parler de l'impact du déboisement sur le régime des eaux, par
exemple. A l'intérieur de la parcelle se crée aussi un microclimat, moins agité et plus
humide.
Le climat interviendra sur le choix des cultures, en fonction du niveau et de la répartition
des précipitations, des sommes de température, de l'intensité des gelées…
136
Chapitre 3 : Les moyens d'action de l'homme
5.2.2.3. Relation culture-êtres vivants
Une culture, quelle qu'elle soit, attirera un certain nombre de parasites ou ravageurs plus
spécifiques. Elle pourra aussi favoriser les insectes butineurs, par exemple, ou les
animaux et végétaux adaptés au microclimat créé.
Les êtres vivants agiront sur la culture soit négativement (dégâts aux cultures), soit
positivement (pollinisation, organismes symbiotiques…)
5.2.3. Intervention de l'homme
L'homme va chercher à favoriser au maximum la culture implantée. Il va donc agir :
T Sur le sol
Le travail du sol, le drainage, l'apport d'engrais ou d'amendements vont modifier les
caractéristiques du sol.
T Sur les êtres vivants
L'homme peut favoriser les êtres vivants : insectes pollinisateurs, insectes prédateurs de
ravageurs, micro-organismes d'humification, de minéralisation ou symbiotiques (choix
des périodes et des produits de traitement, lâchers d'insectes, apports de bactéries
symbiotiques, incorporation de composts ou d'engrais verts…) Il peut également
empêcher leur développement : désherbage, traitements insecticides ou fongicides,
façons culturales…
T Sur le climat
Le climat sera modifié, soit en compensant certains excès (utilisation de brise-vents, de
l'irrigation…), soit en créant un climat artificiel (utilisation d'abris) dans lequel les divers
paramètres peuvent être modulés.
T Sur la culture
La sélection cherche à obtenir des plantes moins exigeantes face au climat ou au sol,
plus résistantes aux êtres vivants défavorables au rendement, plus compétitives face
aux ressources nutritives (eau et lumière en particulier).
5.2.4. Conclusion
A chaque étape, les relations entre les divers facteurs sont modifiés, car les équilibres
sont déplacés. Le producteur doit être conscient de la pression qu'il exerce sur
l'écosystème en favorisant une culture par rapport au reste du milieu biologique. D'où
l'intérêt d'actions raisonnées à tous les niveaux : travail du sol, engrais, amendements,
traitements…
137
Conclusion
Pour améliorer la fertilité d'un sol, le producteur devra donc connaître les
caractéristiques actuelles de celui-ci. Il en déduira un certain nombre d'améliorations à
faire (ex. : engrais, amendements, travail du sol…) Celles-ci devront être effectuées de
façon rationnelle pour éviter de trop fortes perturbations du milieu biologique.
Les caractéristiques actuelles du sol permettront d'estimer les conséquences sur le
milieu des modifications envisagées. Celles-ci devront être réalisées suivant un ordre de
priorité logique qui est fonction du sol et de la culture envisagée. Le plus souvent, la
lutte contre l'érosion est le premier facteur à prendre en compte. Le maintien de
l'humidité du sol entre le point de rétention et le point de flétrissement viendra ensuite
(assainissement, économie d'eau, irrigation), au même niveau que l'amélioration de la
stabilité structurale et de la vie biologique (amendements). Ce n'est qu'après que l'on
pourra rechercher une structure favorable (travail du sol) et améliorer la valeur nutritive
du sol (engrais).
139
TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION ............................................................................................................................. 3
LES BASES AGRONOMIQUES ET PHYTOTECHNIQUES........................................................................ 7
Chapitre 1 : LE CLIMAT................................................................................................................... 9
1. LE CLIMAT ET LES PRODUCTIONS VÉGÉTALES.......................................................................... 9
1.1. Qu'est-ce que le climat ?.................................................................................................... 9
1.2. Pourquoi étudier le climat ?................................................................................................. 9
1.3. Action des facteurs climatiques sur les cultures....................................................................10
1.3.1. La lumière .................................................................................................................10
1.3.1.1. Absorption............................................................................................................................ 10
1.3.1.2. Transpiration......................................................................................................................... 11
1.3.1.3. Action sur la croissance ......................................................................................................... 11
1.3.1.4. Action sur le développement ou PHOTOPÉRIODISME................................................................. 12
1.3.2. La température ..........................................................................................................13
1.3.2.1. Action sur le fonctionnement de la plante ................................................................................. 13
1.3.2.2. Température et vitesse de croissance....................................................................................... 13
1.3.2.3. Action sur le développement................................................................................................... 14
1.3.2.4. Interaction lumière-froid ......................................................................................................... 15
1.3.2.5. Action des excès de température ............................................................................................ 15
1.3.3. L'eau........................................................................................................................15
1.3.3.1. Action sur la croissance ......................................................................................................... 15
1.3.3.2. Action sur le développement................................................................................................... 16
1.3.3.3. Action sur la qualité............................................................................................................... 16
1.3.4. Le vent .....................................................................................................................16
2. ETUDE ET MESURE DES COMPOSANTES CLIMATIQUES ............................................................17
2.1. La lumière .......................................................................................................................17
2.1.1. Les rayonnements ou radiations ...................................................................................17
2.1.2. La durée d'insolation ..................................................................................................17
2.2. La température ................................................................................................................18
2.2.1. Appareils de mesures..................................................................................................18
2.2.2. Mesures obtenues (réalisées une fois par jour) ...............................................................19
2.2.3. Techniques de mesures...............................................................................................19
2.2.4. Intérêts agricoles – Exemples ......................................................................................20
2.3. L'eau ..............................................................................................................................20
2.3.1. Différentes formes .....................................................................................................20
2.3.2. Echanges d'eau plante/air/sol.......................................................................................21
2.3.3. Mesures....................................................................................................................21
2.3.4. Mesures obtenues ......................................................................................................23
2.3.5. Intérêts agricoles – Exemples ......................................................................................23
2.4. Le vent – la pression atmosphérique ...................................................................................24
2.4.1. Le vent .....................................................................................................................24
2.4.2. La pression atmosphérique ..........................................................................................24
2.5. Sources d'informations météorologiques..............................................................................24
2.6. Mesures au niveau de l'agriculteur......................................................................................24
3. UTILISATION DES MESURES CLIMATIQUES ..............................................................................25
3.1. Utilisation des données obtenues sur plusieurs années ..........................................................25
3.1.1. Représentation du climat.............................................................................................25
3.1.1.1. 1er exemple : diagramme ombrothermique de GAUSSEN............................................................. 25
3.1.1.2. 2ème exemple : diagramme des bilans hydriques mensuels de THORNTHWAITE ............................. 26
3.1.1.3. 3ème exemple......................................................................................................................... 26
3.1.2. Variabilité climatique ..................................................................................................27
3.1.3. Exemples ..................................................................................................................27
3.2. Analyse du temps passé récent ..........................................................................................27
3.3. Les prévisions..................................................................................................................27
4. MOYENS D'ACTION SUR LE CLIMAT (EXEMPLES) .....................................................................28
4.1. Facteur lumière ................................................................................................................28
4.1.1. Actions sur l'intensité de la lumière et sa durée..............................................................28
4.1.2. Actions sur sa qualité, sa répartition .............................................................................28
4.2. Facteur température .........................................................................................................29
4.2.1. L'"effet serre" ...........................................................................................................29
4.2.2. Actions sur la température ..........................................................................................29
4.3. Facteur eau .....................................................................................................................29
4.3.1. L'hygrométrie ............................................................................................................29
4.3.2. Les précipitations .......................................................................................................29
4.4. Facteur vent ....................................................................................................................29
4.5. Le cas des accidents climatiques ........................................................................................30
4.5.1. Les gelées.................................................................................................................30
4.5.2. La grêle ....................................................................................................................31
Chapitre 2 : LE SOL .......................................................................................................................33
1. QU'EST-CE QUE LE SOL ? .......................................................................................................33
1.1. Différentes méthodes d'étude ............................................................................................33
1.1.1. Origine et formation du sol ..........................................................................................33
1.1.1.1. Origine ................................................................................................................................. 33
1.1.1.2. Etapes de formation du sol ..................................................................................................... 33
1.1.2. Définition du sol et son étude à long terme : la pédologie ................................................34
1.1.3. Conseils pratiques – Nouvelle définition, autre science ....................................................34
1.1.4. Conclusion ................................................................................................................35
1.2. Quelles qualités l'agriculteur attend-il du sol ? ......................................................................35
1.2.1. Les besoins des plantes ..............................................................................................35
1.2.2. Rôles du sol et qualités à rechercher .............................................................................35
1.3. Comment améliorer le sol ? ...............................................................................................36
2. ETUDE PHYSIQUE DU SOL ......................................................................................................36
2.1. Les constituants physiques du sol ......................................................................................36
2.1.1. Les constituants minéraux...........................................................................................37
2.1.1.1. Classification ........................................................................................................................ 37
2.1.1.2. Relations avec le comportement du sol .................................................................................... 37
2.1.1.3. Etude particulière de l'argile .................................................................................................... 38
2.1.2. Les constituants organiques ........................................................................................40
2.1.2.1. Différents types – Evolution.................................................................................................... 40
2.1.2.2. Etude de l'humus................................................................................................................... 41
2.1.2.3. Applications agricoles ............................................................................................................ 42
2.1.3. Formation du complexe argilo-humique .........................................................................42
2.2. Les caractéristiques physiques du sol : texture et structure....................................................42
2.2.1. La texture .................................................................................................................43
2.2.1.1. Définition ............................................................................................................................. 43
2.2.1.2. Moyens d'obtention ............................................................................................................... 43
2.2.1.3. Intérêts et limites de la texture................................................................................................ 43
2.2.2. La structure...............................................................................................................43
2.2.2.1. Définition – Classification ....................................................................................................... 43
2.2.2.2. Intérêts ................................................................................................................................ 44
2.2.2.3. Moyens d'appréciation ........................................................................................................... 44
2.2.2.4. Formation de la structure........................................................................................................ 45
2.2.2.5. La stabilité structurale ............................................................................................................ 45
2.3. Les propriétés physiques du sol : humidité – aération – chaleur – facilité de travail ...................46
2.3.1. Comportement par rapport à l'eau ................................................................................46
2.3.1.1. Stockage de l'eau.................................................................................................................. 46
2.3.1.2. Déplacements de l'eau dans le sol ........................................................................................... 47
2.3.2. Comportement par rapport à l'air..................................................................................48
2.3.2.1. Localisation – Composition ..................................................................................................... 48
2.3.2.2. Renouvellement de l'air du sol................................................................................................. 48
2.3.2.3. Indices d'une mauvaise aération .............................................................................................. 48
2.3.3. Comportement par rapport à la chaleur .........................................................................49
2.3.4. Comportement par rapport au travail du sol ...................................................................49
2.3.4.1. Propriétés mécaniques du sol .................................................................................................. 49
2.3.4.2. Conséquences sur le travail du sol ........................................................................................... 50
3. ETUDE PHYSICO-CHIMIQUE DU SOL ........................................................................................59
3.1. Les propriétés physico-chimiques .......................................................................................59
3.1.1. Le pouvoir absorbant du sol.........................................................................................59
3.1.1.1. Définition ............................................................................................................................. 59
3.1.1.2. Fonctionnement .................................................................................................................... 59
3.1.1.3. Lois de fonctionnement .......................................................................................................... 59
3.1.1.4. Origine des déplacements de l'équilibre .................................................................................... 60
3.1.1.5. Sélectivité de la fixation ......................................................................................................... 60
3.1.1.6. Cas des anions (chargés négativement) .................................................................................... 61
3.1.2. Caractéristiques du complexe adsorbant........................................................................61
3.1.2.1. La capacité totale d'échange (T) ou capacité d'échange de cations (CEC)..................................... 61
3.1.2.2. Somme des bases échangeables : S......................................................................................... 61
3.1.2.3. Le taux de saturation : V ........................................................................................................ 62
3.1.3. L'acidité du sol = le pH ..............................................................................................62
3.1.3.1. Définitions ............................................................................................................................ 62
3.1.3.2. Le pouvoir tampon du sol ....................................................................................................... 63
3.1.3.3. Rôles du pH .......................................................................................................................... 64
3.2. Les constituants chimiques du sol ......................................................................................64
3.2.1. Les trois bases échangeables : calcium, magnésium, potassium .......................................64
3.2.1.1. Schéma général simplifié ........................................................................................................ 64
3.2.1.2. Cas du calcium ..................................................................................................................... 65
3.2.1.3. Cas du magnésium (Mg)......................................................................................................... 65
3.2.1.4. Cas du potassium .................................................................................................................. 66
3.2.2. Les trois principaux anions : phosphore, azote, soufre.....................................................66
3.2.2.1. Cas du phosphore.................................................................................................................. 66
3.2.2.2. Cas de l'azote (N).................................................................................................................. 67
3.2.2.3. Cas du soufre (S) .................................................................................................................. 68
3.2.3. Autres éléments.........................................................................................................68
3.2.3.1. Le fer : indicateur de milieu et élément nutritif .......................................................................... 68
3.2.3.2. L'aluminium .......................................................................................................................... 68
3.2.3.3. Le manganèse ....................................................................................................................... 68
3.2.3.4. Autres oligo-éléments : bore – cuivre – zinc – cobalt – molybdène .............................................. 68
4. ETUDE BIOLOGIQUE DU SOL ...................................................................................................69
4.1. Les êtres vivants du sol.....................................................................................................69
4.1.1. La faune ...................................................................................................................69
4.1.1.1. Sa composition ..................................................................................................................... 69
4.1.1.2. Ses rôles .............................................................................................................................. 69
4.1.2. La flore.....................................................................................................................69
4.1.2.1. Sa composition ..................................................................................................................... 69
4.1.2.2. Ses rôles .............................................................................................................................. 70
4.1.2.3. Conséquences....................................................................................................................... 70
4.2. Leurs actions : les transformations des matières organiques...................................................70
4.2.1. Evolution des matières organiques dans le sol ................................................................70
4.2.1.1. Constituants organiques ......................................................................................................... 70
4.2.1.2. La décomposition et l'humification........................................................................................... 70
4.2.1.3. La minéralisation de l'humus ................................................................................................... 71
4.2.2. Le cycle de l'azote .....................................................................................................71
4.2.2.1. Les êtres vivants ................................................................................................................... 71
4.2.2.2. L'azote organique des matières organiques fraîches ................................................................... 71
4.3. Intérêts d'une bonne activité biologique...............................................................................72
Chapitre 3 : LES MOYENS D'ACTION DE L'HOMME...........................................................................73
1. LE TRAVAIL DU SOL ..............................................................................................................74
1.1. Les objectifs généraux du travail du sol ...............................................................................74
1.1.1. Premier objectif : mise en place et développement d'une culture.......................................74
1.1.1.1. La phase germination-levée..................................................................................................... 74
1.1.1.2. Le développement du système racinaire ................................................................................... 75
1.1.1.3. Actions du travail du sol......................................................................................................... 76
1.1.2. Deuxième objectif : maintien et amélioration des caractéristiques du sol à long terme..........76
1.2. Les moyens d'atteindre ces objectifs - Les techniques de travail du sol....................................77
1.2.1. Pour atteindre ces divers objectifs, il existe trois grandes techniques de travail du sol. ........77
1.2.2. Les opérations culturales.............................................................................................77
1.2.2.1. Le décompactage .................................................................................................................. 77
1.2.2.2. Le déchaumage ..................................................................................................................... 78
1.2.2.3. Le labour .............................................................................................................................. 78
1.2.2.4. Le pseudo-labour ................................................................................................................... 79
1.2.2.5. La reprise profonde des labours ............................................................................................... 79
1.2.2.6. Le travail superficiel ............................................................................................................... 79
1.2.2.7. La reprise superficielle............................................................................................................ 79
1.2.2.8. La préparation du lit de semences............................................................................................ 80
1.2.2.9. Le semis............................................................................................................................... 80
1.2.2.10. Le semis direct .................................................................................................................... 80
1.2.2.11. Le roulage........................................................................................................................... 80
1.2.3. Les effets recherchés par les opérations culturales..........................................................80
1.2.4. Modes d'action des principaux outils ............................................................................81
1.2.5. Facteurs de variation des effets recherchés et obtenus par un outil...................................83
1.2.5.1. Facteurs liés au sol ................................................................................................................ 83
1.2.5.2. Facteurs dus aux modalités d'utilisation de l'outil ...................................................................... 84
1.3. Les principaux outils et leurs actions...................................................................................85
1.3.1. Différents types .........................................................................................................85
1.3.1.1. Les outils à versoirs ............................................................................................................... 85
1.3.1.2. Les outils à dents .................................................................................................................. 85
1.3.1.3. Les outils à disques ............................................................................................................... 85
1.3.1.4. Les outils animés par la prise de force...................................................................................... 86
1.3.1.5. Outils divers ......................................................................................................................... 86
1.3.2. Les différents matériels selon l'opération culturale ..........................................................87
1.3.2.1. Le décompactage (opération à 20-40 cm de profondeur) ............................................................ 87
1.3.2.2. Le labour .............................................................................................................................. 87
1.3.2.3. Le pseudo-labour ................................................................................................................... 91
1.3.2.4. Le travail superficiel ............................................................................................................... 91
1.3.2.5. Préparation du lit de semences ................................................................................................ 92
1.3.2.6. Le roulage ............................................................................................................................ 92
1.3.2.7. Le déchaumage ..................................................................................................................... 92
1.3.2.8. La reprise profonde (de labour ou de pseudo-labour) .................................................................. 92
1.3.2.9. La reprise superficielle............................................................................................................ 92
1.3.3. Choix des techniques et outils .....................................................................................92
1.3.3.1. Le profil cultural .................................................................................................................... 93
1.3.3.2. Eléments de choix des différentes techniques ........................................................................... 93
1.3.3.3. Le choix de l'outil .................................................................................................................. 94
1.4. Semis et plantations .........................................................................................................95
1.4.1. Le semis ...................................................................................................................95
1.4.1.1. Les conditions de réussite....................................................................................................... 95
1.4.1.2. Réalisation pratique ............................................................................................................... 96
1.4.2. Repiquages – Plantations ............................................................................................96
2. LA FERTILISATION .................................................................................................................97
2.1. La nutrition de la plante.....................................................................................................97
2.1.1. Les lieux d'absorption d'éléments minéraux ...................................................................97
2.1.2. Les éléments indispensables ........................................................................................97
2.1.3. Leur rôle dans la plante ...............................................................................................97
2.1.3.1. Les macroéléments ................................................................................................................ 97
2.1.3.2. Les oligo-éléments ................................................................................................................. 98
2.1.4. Les mécanismes d'absorption ......................................................................................99
2.2. Les principes de la fertilisation .........................................................................................100
2.2.1. La loi de restitution ..................................................................................................100
2.2.2. La loi des avances....................................................................................................100
2.2.3. La loi du minimum, également appelée loi des facteurs limitants .....................................100
2.2.4. Loi des suppléments de rendement moins que proportionnels .........................................101
2.2.5. Autres facteurs à prendre en compte ..........................................................................101
2.3. Le calcul de la fertilisation ...............................................................................................102
2.3.1. Le bilan global annuel ...............................................................................................102
2.3.2. Le bilan annuel pour chaque élément : fumure d'entretien..............................................102
2.3.3. Les fumures de redressement ....................................................................................102
2.3.4. La fumure azotée .....................................................................................................103
2.3.5. La fumure phospho-potassique...................................................................................104
2.3.6. Les autres éléments..................................................................................................104
2.4. Les engrais....................................................................................................................106
2.4.1. Les engrais simples ..................................................................................................106
2.4.1.1. Engrais azotés......................................................................................................................106
2.4.1.2. Engrais phosphatés...............................................................................................................108
2.4.1.3. Les engrais potassiques.........................................................................................................108
2.4.2. Les engrais complets ................................................................................................110
2.4.3. Les engrais organiques..............................................................................................110
3. LES AMENDEMENTS ............................................................................................................112
3.1. Les amendements calciques.............................................................................................112
3.1.1. Rôle du calcium dans la plante ...................................................................................112
3.1.2. Rôle du calcium sur le sol..........................................................................................112
3.1.2.1. Rôle sur les propriétés physiques............................................................................................112
3.1.2.2. Rôle sur les propriétés chimiques............................................................................................113
3.1.2.3. Rôle sur les propriétés biologiques ..........................................................................................113
3.1.3. Les modifications du taux de calcium dans le sol ..........................................................114
3.1.4. Les manifestations extérieures du manque de calcium...................................................114
3.1.5. Les amendements calciques ......................................................................................114
3.1.5.1. Les produits utilisables ..........................................................................................................115
3.1.5.2. Conclusion...........................................................................................................................115
3.2. Les amendements organiques ..........................................................................................117
3.2.1. Rôles des matières organiques sur la plante .................................................................117
3.2.2. Rôles des matières organiques sur le sol......................................................................117
3.2.2.1. Rôle sur les propriétés physiques............................................................................................117
3.2.2.2. Rôle sur les propriétés chimiques............................................................................................117
3.2.2.3. Rôle sur les propriétés biologiques ..........................................................................................118
3.2.3. Les modifications du taux de matière organique du sol ..................................................118
3.2.3.1. L'augmentation du stock d'humus du sol.................................................................................118
3.2.3.2. La diminution du stock d'humus du sol ...................................................................................119
3.2.4. Le bilan humique......................................................................................................120
3.2.5. Les amendements humiques ......................................................................................120
3.2.6. Les produits utilisables..............................................................................................121
3.2.7. Conclusion ..............................................................................................................122
3.3. Conclusion générale sur les amendements .........................................................................122
4. LA MAÎTRISE DE L'EAU ........................................................................................................123
4.1. Les excès d'eau .............................................................................................................123
4.1.1. Conséquences d'un excès d'eau ................................................................................123
4.1.1.1. Sur le sol.............................................................................................................................123
4.1.1.2. Sur les plantes .....................................................................................................................124
4.1.1.3. Sur la valeur économique des cultures ....................................................................................124
4.1.2. Origine des excès d'eau ............................................................................................124
4.1.2.1. Nappe phréatique .................................................................................................................124
4.1.2.2. Mauvais écoulement de l'eau de pluie .....................................................................................125
4.1.2.3. Accumulation d'eau provenant de l'extérieur du champ.............................................................125
4.1.3. Comment lutter contre l'excès d'eau : l'assainissement.................................................125
4.1.3.1. L'abaissement des plans d'eau ...............................................................................................125
4.1.3.2. Les amendements.................................................................................................................125
4.1.3.3. Le travail du sol....................................................................................................................125
4.1.3.4. Les fossés ...........................................................................................................................126
4.1.3.5. Le drainage..........................................................................................................................126
4.1.4. Conclusion ..............................................................................................................127
4.2. Le manque d'eau............................................................................................................127
4.2.1. Conséquences d'un manque d'eau .............................................................................127
4.2.1.1. Sur le sol.............................................................................................................................127
4.2.1.2. Sur les plantes .....................................................................................................................128
4.2.1.3. Sur la valeur économique des cultures ....................................................................................128
4.2.2. Origine des manques d'eau........................................................................................128
4.2.2.1. Les pertes d'eau...................................................................................................................128
4.2.2.2. Les apports d'eau .................................................................................................................129
4.2.2.3. Le bilan hydrique ..................................................................................................................129
4.2.3. Comment limiter les manques d'eau : les économies d'eau ............................................130
4.2.3.1. Augmentation des réserves en eau du sol ................................................................................130
4.2.3.2. Diminution des pertes par évapotranspiration ...........................................................................130
4.2.4. Les apports d'eau ....................................................................................................130
4.2.5. Conclusion ..............................................................................................................132
4.3. Conclusion ....................................................................................................................132
5. LE MILIEU BIOLOGIQUE ........................................................................................................132
5.1. L'appréciation du sol.......................................................................................................132
5.1.1. Les observations visuelles .........................................................................................132
5.1.2. Les analyses de sol en laboratoire ..............................................................................133
5.1.2.1. Le prélèvement et l'envoi des échantillons ...............................................................................133
5.1.2.2. L'analyse des échantillons .....................................................................................................133
5.1.2.3. L'interprétation des résultats..................................................................................................134
5.1.3. La synthèse des résultats ..........................................................................................135
5.2. Les relations existant dans le milieu biologique ...................................................................135
5.2.1. Relations existant à l'état naturel ...............................................................................136
5.2.1.1. Relation sol-êtres vivants.......................................................................................................136
5.2.1.2. Relation climat-sol ................................................................................................................136
5.2.1.3. Relation êtres vivants-climat ..................................................................................................136
5.2.2. Relations liées à l'introduction d'une culture ................................................................136
5.2.2.1. Relation culture-sol ...............................................................................................................136
5.2.2.2. Relation culture-climat...........................................................................................................136
5.2.2.3. Relation culture-êtres vivants .................................................................................................137
5.2.3. Intervention de l'homme ...........................................................................................137
5.2.4. Conclusion ..............................................................................................................137
CONCLUSION .............................................................................................................................139