Techniques de conservation des sols CFPPA Ariège Comminges

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ch PA
Te FP
C
Fertilité des sols et TCS
ls
so
III.
A.
LA FERTILITE DU SOL :.............................................................................. 54
ETUDE CHIMIQUE : .................................................................................... 54
Comment ça marche ? : ..................................................................................... 54
2. Le stockage des minéraux dans le sol : ......................................................... 55
3. Le stock échangeable est en équilibre avec la solution :................................ 57
4. Sous quelle forme se trouvent les minéraux dans le sol ?: ............................ 59
5. Les minéraux , les molécules , les ions : ........................................................ 60
6. Les minéraux essentiels pour les plantes :..................................................... 62
61.Le calcium :................................................................................................ 62
62. Le magnésium:.......................................................................................... 64
63.Le potassium : ........................................................................................... 66
64. Le phosphore : ......................................................................................... 68
65. L’AZOTE : ................................................................................................ 72
66. Le fer : ..................................................................................................... 78
67. Le soufre : ............................................................................................... 79
B. LA BIOLOGIE DES SOLS .............................................................................. 80
2. Le rôle de la faune du sol : ............................................................................. 84
3. Comment ils vivent ? ...................................................................................... 85
4. La décomposition de la matière organique :.................................................. 96
III. LA FERTILITE DU SOL :
A. ETUDE CHIMIQUE :
Comment ça marche ? :
Les résultats d’une bonne fertilité d’un sol s’expriment par son potentiel de
rendement , son pouvoir alimentaire.
Comparons un végétal entrain de s’alimenter à un convive.
Dans la scène de l’alimentation du végétal nous trouvons.
•
le végétal représenté par ses racines.(le mangeur)
•
Les minéraux : azote, phosphore ,potassium ,zinc ,cuivre… (les aliments)
•
Le sol représenté par son complexe argilo humique (le stockage)
•
L’eau dans le sol dans le rôle du lieu d’absorption.
•
La nappe phréatique pour les lessivages.
Dans la scène de l’alimentation du convive nous trouvons.
•
Le (a) convive (le mangeur)
•
Les aliments
•
Le congélateur pour le stockage des aliments
•
La table (lieu du repas) représentée par les assiettes.
•
La poubelle pour les déchets.
Mais mettons tous les acteurs en présence.
Les mycorhize absentes du repas sont pourtant essentielles dans l'alimentation
des plantes ...
2. Le stockage des minéraux dans le sol :
1. les surfaces des feuillets d’argile en sont le siège principal
La surface des feuillets d’argile formée de cations + et d’anions –
possède des déficits internes + que compensent des cations absorbés sur
la surface.
3
une partie des minéraux passe
dans la solution du sol
2. Les molécules organiques sont aussi le support de cations
échangeables.
La solution du sol
L'humus joue un très grand rôle de stockage
La capacité d'échange cationique (CEC) ou T
C'est la quantité maximum de cations pouvant être absorbé par les colloïdes du
sol (argile et humus).
La CEC varie de 2 à 50 méq/100 g de terre selon le type de sol
4 - 8 en sol sableux
10-16 en sol limoneux (selon le taux d'argile et d'humus)
16 - 30 en sol argilo calcaire
Ce réservoir peut être +/- grand.
Dans un sol neutre pH 7 ce réservoir est rempli de :
MG
2+
CA
++
autres
Dans un sol acide pH 5 ce réservoir est rempli de :
MG
++
CA
++
H+
AL +++
3. Le stock échangeable est en équilibre avec la solution :
Aussi la mesure du pH nous renseigne indirectement sur le taux de
remplissage en cations.
pH = potentiel hydrogène = mesure des hydrogènes.
+ le pH est faible, + il y a d’ions H+, - il y a d’ions Ca++
MG
++
MG
++
CA
++
Stockage SOL
CA
++
Solution du sol
racines (4)
(3)
(2)
Stockage SOL
(1)
Solution du sol
(1) Si la solution est appauvrie en K+ par l’absorption sélective des racines
(2) l’équilibre se déplace .
(3) le potassium K+ est absorbé par les racines. Le taux de potassium dans
la solution du sol diminue.
(4) le K+ du sol passe dans la solution jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit
rétabli.
(5) Les places occupées par le K+ dans les zones d’échange se libèrent dans
le sol. Les H+ très nombreux dans la solution vont occuper les places
libérées.
(6) La vie du sol , les apports d’engrais , la pluie … amènent naturellement
des ions H+ qui vont naturellement dans la solution du sol.
4. Sous quelle forme se trouvent les minéraux dans le sol ?:
Prenons l’exemple d’un engrais apporté par un agriculteur : le chlorure de
potassium . Cet un engrais courrant , produit en Alsace est utilisé à 95%
pour l’apport de K+ dans tous les types de sols de la région.
Chlorure de potassium
60% k Cl
(1)
(1)
l’engrais (sous forme moléculaire) au contact de la solution du sol se
dissout dans l’eau .
(2)
La molécule KCL au contact de l’eau H2O passe sous forme ionique :
H+ et Cl+
EAU
K+
Cl -
Nous pouvons constater à partir de cet exemple , certains points que nous
pouvons généraliser :
1. les minéraux sous forme de roches ne sont pas assimilables sous
cette forme : CaCO3 molécule de calcaire.
2. Des milliers d’années d’érosion vont attaquer la roche en la
transformant en particules de la taille des limons (très fines).
3. Ces particules sont attaquées par les acides organiques du sol et
l’acide carbonique libérant ainsi les ions contenus dans les molécules.
4. Nous voyons donc que la molécule stable de calcaire CaCO3 était
constituée par 2 types d’ions :
a. Pour 1 ion positif Ca++
b. 2 ions négatifs CO3H 5. Que deviennent ces ions :
Ca++ Ils sont stockés sur le CAH du sol .
CAH
complexe argilo humique
CO3H -
Participent au processus complexe de la vie du
sol.
6. Les minéraux essentiels pour les plantes :
61.Le calcium :
a. Description :
(Voir exemple)
b. Rôles :
Il joue un rôle d’échange sur le CAH .
Il permet d’avoir un CAH de bonne qualité , donc il participe à la
Erreur ! Aucune entrée d'index n'a été trouvée.stabilité structurale
.
Il est assimilé par les plantes . Certaines sont grosses
consommatrices : ex la luzerne ( 300 unités/ha/an).
Il permet de remonter le pH .
c. Contraintes :
Attention dans certains cas il peut être en excès et provoquer des
cristallisation des tissus , empêchant ainsi l’assimilation des minéraux
et rendant la décomposition des résidus difficile.
Si le pH est élevé les conditions de travail des bactéries sont difficiles
et la décomposition réalisée est partielle et des mauvaise qualité .
d. Comment l’apporter :
• Certaines zones possèdent naturellement des roches mères
d’origine calcaire, donc les sols issus de ces roches mères
sont riches naturellement en calcium .
• D’autres zones sont pauvres naturellement :
o Les alluvions anciennes , les limons ayant subi une érosion très
poussée s’acidifient naturellement . Le peu de CA++à été
lessivé laissant ainsi la place aux H+ , responsables de l’acidité
des sols . ( pH 4.5 possibles).
La zone de grep est le témoin du lessivage très important …
•
Les apports possibles de Ca ++ par l’agriculteur :
o Les engrais
Attention certains engrais qui possèdent du calcium
sont sous des formes difficilement utilisables par les
plantes . Même s’ils contiennent 50% de Ca , ils ne
peuvent être utilisés par les plantes .( exemple : les
phosphates naturels )
D’autres comme les scories et le nitrate de calcium
contiennent naturellement du calcium assimilable par
les plantes .
o Les amendements
Ils apportent au sol , le calcium nécessaire .
Le calcaire broyé
La chaux
La dolomie
62. Le magnésium:
a. Description :
MG
++
Idem que Ca++
b. Rôles (à des degrés moindres que le Ca++)
Il joue un rôle d’échange sur le CAH .
Il permet d’avoir un CAH de bonne qualité, donc il participe à la
stabilité structurale .
Il est assimilé par les plantes. Certaines sont grosses consommatrices :
ex le maïs
Il permet de remonter le pH .
c. Contraintes :
Attention dans certains cas il peut manquer, surtout dans le cas de
monoculture maïs . Dans ce cas il y a une perte de rendement due à la
carence.
d. Comment l’apporter :
-Certaines zones possèdent naturellement des roches mères d’origine
magnésiennes, donc les sols issus de ces roches mères sont riches
naturellement en magnésium .
-En général les sols en sont pourvus naturellement et cela suffit pour la
culture.
-Certains sols appauvris par des monocultures , des plantes exigeantes
en MG++ , ou du lessivage très important peuvent nécessiter des
apports .
e. teneur souhaitable :
Il est important de contrôler le rapport entre l'oxyde de potassium et
l'oxyde de magnésium. Le rapport K20/MgO ne doit pas dépasser 3.
Le tableau ci-dessous indique les valeurs souhaitables en M O.
Valeurs souhaitables en
oxyde de magnésie
Valeur exprimée en m
Type de sol (Argile en %o
100
100 à 140
140 à 160
160 à 180
180 à 200
Inférieur à 100
De 100 à 150
De 150 à 200
De 200 à 250
Supérieur à 250
•
Les apports possibles de Mg ++ par l’agriculteur :
o Les engrais
Le patentkali : engrais potassique
contenant du Mg++
o Les amendements
Ils apportent au sol , le Mg++ nécessaire .
Le calcaire magnésien
La chaux
Carbonate de magnésie
63.Le potassium :
a. Description :
K+
Potassium inassimilable
Potassium assimilable
K insoluble dans la roche mère
90 à 98% du K total
roches silicatées riches
roches calcaires pauvres
10%
90%
Echanges
très lents
K rétrogradé (prisonnier entre
les feuillets d’argile)
Echanges
rapides
K absorbé sur le
CAH
Et lié aux MO
Sel de potassium
K+
b. Rôles :
Il est assimilé par les plantes en grande quantité surtout par les tiges
et feuilles.
Certaines sont grosses consommatrices : ex le tabac ( 300
unités/ha/an).
Il se trouve dans les sucs cellulaires et non constitutifs de la MO.
Il régule les fonctions de croissance des plantes.
1. Photosynthèse
2. Synthèse des protéines
3. Augmente la résistance des végétaux
c. Contraintes :
Sa carence ou son excès augmente la sensibilité des plantes au
parasitisme.
d. Comment l’apporter :
i.
Certaines zones possèdent naturellement des roches mères
d’origine silicatés, donc les sols issus de ces roches mères
sont riches naturellement en potassium.
ii. Les
engrais
Le chlorure de potassium 60% de K
Le sulfate de potassium 50% de K
Patentkali 28% de K
e. La teneur souhaitable :
La potasse en excès concurrence le magnésium. Un sol ; trop riche en potasse
entraînera souvent une carence en magnésium chez la plante.
Le tableau ci-dessous indique les valeurs souhaitables en
K20.
Valeurs souhaitables en
oxyde de Potassium
Type de sol (Argile en %o)
Valeur exprimée en ppm
Inférieur à 100
100
De 100 à 150
100 à 150
De 150 à 200
150 à 180
De 200 à 250
180 à 200
De 250 à 300
200 à 240
Supérieur à 300
argile en %o x 0.8
64. Le phosphore :
H2PO4 -
a. Description :
Le phosphore
organique contenu
dans le fumier et les
résidus végétaux
Les engrais
10 %
90%
La solution du sol
Phosphore échangeable
Sur le CAH
Le CAH
Le phosphore contenu
dans les roches peu
mobile
b. Rôles :
Il est assimilé par les plantes en grande quantité surtout par les
graines.
•
Il participe à de nombreuses réactions dans la plante ( il est
indispensable).
•
Il permet un bon enracinement.
•
Il participe à la fabrication du grain.
•
Il joue un rôle très important sur les animaux qui consomment
les plantes.
c . Contraintes :
Sa carence entraîne une décoloration du feuillage et une baisse de
rendement.
d. Comment l’apporter :
•
solubles
Soluble dans
les acides du
sol
insoluble
Les engrais
-
Les superphosphates 22% , 36% , 45%
-
Le phosphate d’ammoniaque
-
Les scories 12%
-
Le phosphate bicalcique 40%
-
Le phospal 34%
-
Les phosphates naturels 30%
e. taux souhaitable :
Il y a deux techniques pour doser le phosphate dans le sol, la première
dit de Joret Hébert, l'autre dit de Dyer.
La technique de Joret-Hébert est plutôt pour les sols basiques.
La technique de Dyer est plutôt utilisée pour les sols acides.
Une nouvelle méthode semble plus précise: le méthode OLSEN
Tableau selon Joret-Hébert
Valeurs souhaitables en Anhydride phosphorique (Jorethébert) en ppm
Type de sol
PH supérieur à 7.2
PH inférieur à 7. 2
(argile en .°6o
Inférieur à 100
100
100 à 110
100 à 150
150
110 à 130
150 à 200
160
130 à 160
200 à 250
180
160 à 180
250 à 300
200
180 à 200
Plus de 300
220
200à 220
Tableau selon D Dyer
Valeurs souhaitables en Anhydride
phosphorique (D Dyer en ppm)
Type de sol (argile en %o)
PH inférieur à 7.2
Inférieur à 100
100 à 120
100 à 150
120 à 150
150 à 200
150 à 180
200 à 250
180 à 220
250 à 300
220 à 240
Plus de 300
240 à 260
un petit entraînement…
Un sol avec un taux d’argile de 152 %ο
A un pH de 5.6
Un taux en Anhydride phosphorique de 210 ppm
Qu’en pensez vous ?
70
le corrigé
Un sol avec un taux d’argile de 152 %ο
un pH de 5.6
Un taux en Anhydride phosphorique de 210 ppm
Qu’en pensez vous : le sol est très bien pourvu !!!
J’utilise le tableau ci dessous pour sols acides :
taux d’argile de 152 %ο
un pH de 5.6
Tableau selon D Dyer
A
Valeurs souhaitables en Anhydride
n
phosphorique (D Dyer en ppm)
h Type de sol (argile en %o)
PH inférieur à 7.2
y
Inférieur à 100
100 à 120
d
100 à 150
120 à 150
r
150 à 200
150 à 180
i
d
200 à 250
180 à 220
e
250 à 300
220 à 240
Plus de 300
240 à 260
p
hosphorique de 210 ppm
71
65. L’AZOTE :
a. Les 3 sources d’azote :
o L’atmosphère contient
78% d’azote.
Une partie est amenée par les orages.
Une autre partie est
amenée par la neige.
Certaines bactéries appelées AZOTOBACTRES fixent
gratuitement l’azote atmosphérique .
72
o Les résidus végétaux :
Ils contiennent dans leurs molécules des minéraux dont une
partie est de l’AZOTE :
minéraux
humus
Ces molécules sont décomposées par les bactéries libérant des
minéraux . Mais très peu d’azote est libérée directement. En
effet il faut pour cela que d’autre bactéries attaquent le stock
d’humus .
L’humus contient 5% d’azote
Chaque année 2% en moyenne de cet humus est
décomposé .
73
un petit entraînement…
Exercice :
Un sol contient 110 t d’humus/Ha
Si la destruction est de 2%/an
Si la valeur de l’humus est de 5% d’azote.
Calculez l’azote minéralisée .
74
le corrigé
Un sol contient
110 t d’humus/Ha
Si la destruction est de 2%/an
2t200/Ha/an
Si la valeur de l’humus est de 5% d’azote.
Calculez l’azote minéralisée .
110 Kg d’azote/ha/an
Attention , si vous amenez 30 t de fumier de bovin viande
Valeur du fumier : 3.9 N/t
Apport tous les 3 ans sur maïs en monoculture .
Combien d ‘azote bénéficie la culture après l’apport du
fumier.
Normalement :
30 t X 3.9 = 117 Kg d’azote
Mais on a en réalité :
47 unités disponibles pour la plante .
Les 70 unités manquantes sont constitutives du fumier en
voie de décomposition et seront libérées les années
suivantes .
75
Le rapport C/N
Le rapport C/N caractérise l'activité biologique du sol. En
effet, lors de la transformation de la matière organique en
humus (l'humification) le carbone contenu dans le sol s'échappe
en se transformant en C02. Un rapport en C/N trop élevé
caractérisera donc un sol dont l'activité biologique est faible.
Ci -dessous l'état de la minéralisation en fonction du rapport
C/N.
C/N < 8
minéralisation trop rapide, perte d'éléments
fertilisants.
C/N < 10
satisfaisant, minéralisation très bonne.
10 < C/N < 12 assez élevé, minéralisation convenable.
12 < C/N < 15 élevé, minéralisation difficile. Mauvaise
activité biologique
+ de 15
très élevé, minéralisation très difficile,
accumulation de M.O. )
76
o Les engrais :
Ammoniac anhydre ( sous forme de gaz).
L’urée 46%
Ammonitrate 33.5%
Nitrate de…… 16.5%
b. Les formes de l’azote
stockable
NH4+
non lessivable
non assimilable , en grande quantité
dans des sols légers il peut y avoir
phytotoxicité.
lessivable
NO3 -
non stockable
assimilable par les plantes.
Lorsque les conditions sont bonnes : température ,
humidité , aération et un pH convenable , les
bactéries contribuent à la transformation du NH4
en NO3 -
NH4+
NO3 -
77
66. Le fer :
a. Description :
En milieu pauvre en oxygène le fer prend une couleur
bleue , témoignant ainsi d’un sol asphyxiant .
Fe ++
Il peut apparaître des tâches bleutées : le GLEY
En milieu aéré , le fer prend une couleur rouille
Fe +++
a. Rôles :
Pour la respiration des plantes.
Pour la formation de la chlorophylle.
Activation d’un grand nombre d’enzymes.
b. Contraintes :
Lupins , sojas , haricots .
Décoloration du feuillage .
c. Comment l’apporter (0.5 à 1 kg/ha)
-
Les sols en sont généralement bien pourvus.
-
Les engrais ex : les scories
-
Les chélates (produits à pulvériser sur les feuilles)
78
67. Le soufre :
a. Description :
En milieu pauvre en oxygène le soufre prend une odeur
SO4 - -
d’œuf
pourri , témoignant ainsi d’un sol asphyxiant .
b. Rôles :
Aide l’azote et participe dans de nombreuses réactions pour la plante.
c.
Contraintes :
Les crucifères en sont grosses exportatrices : colza , navets …
Le tournesol , le soja ,ail , oignon , la luzerne …
Les carences interviennent dans les sols à faible teneur en MO ,
acides , asphyxiés ou filtrants.
d. Comment l’apporter (30 à 100 kg/ha)
-
Les sols en sont généralement bien pourvus.
-
Les engrais ex : les super phosphates
Le sulfate d’ammoniaque
Azophos , nitramos , sulfertil
Sa teneur est plus ou moins nécessaire selon la nature de la
culture, les crucifères (colza) et les légumineuse (luzerne, colza ...)
par exemple en consomment beaucoup.
Une trop forte teneur en soufre peut indiquer que le sol à une
activité microbienne faible ;
Valeurs souhaitables : 50 à 120
mg/kg de Sol
79
B. LA BIOLOGIE DES SOLS
Les êtres vivants du sol et leur mode de vie :
La population du sol est nombreuse. Bien que très variable
d'un sol et d'une saison à l'autre, le poids de matière vivante à
l'hectare serait en moyenne de 2,5 tonnes . Mais ce chiffre
peut osciller de 1 à 5 tonnes, et peut -être davantage encore,
selon l'importance des apports organiques, aliments des
animaux et de la flore du sol.
Elle est variée. Une grande diversité d'espèces, de tailles, de
modes de nutrition, de source d'énergie, caractérise les êtres
vivants qui la composent.
Elle est en équilibre. Vivant en communauté, ces êtres
vivants sont tantôt en concurrence, tantôt en association. Très
sensibles aux conditions de milieu, température, humidité,
aération, pH, aliments organiques et minéraux, la flore et la
faune du sol atteignent rapidement un équilibre tout
changement de l'une des composantes du milieu, un
changement de pH par exemple, déplace cet équilibre,
entravant certains organismes, permettant à d'autres
d'accroître leur nombre.
80
1.,Mais qui sont –ils ? on trouve des animaux :
U
b
idé bl !!!
1000 à 1 million/m2
2 à 20 millions/m2
20000 à
10 000 à 40
0.5 à 5 tonne/ha
81
On trouve aussi des végétaux :
En très grand nombre !!!
Champignons et
100 000/gr de sol
bactéries
Des millions ou
des milliards /gr de
sol
actinomycète
100 000 à 30
millions /gr de sol
83
2. Le rôle de la faune du sol :
les animaux fragmentent la matière organique
Ce malaxage s’accompagne aussi d’un transport
De nombreuses galeries augmentent 3 à 4
fois l’aération et la circulation de l’eau
dans le sol
4
1
3
3
2
Les plantes en sont les
grandes bénéficiaires
6
3
5
Leurs déjections sont très
riches en éléments minéraux
et la brassent avec la terre qu’ils ingèrent
84
3. Comment ils vivent ?
AUTOTROPHES : Certains se nourrissent à partir des minéraux du sol .
HETEROTROPHES : D’autres se nourrissent à partir des matières organiques .
AEROBIES : ont besoin d’oxygène pour vivre.
ANAEROBIES : se développent en milieu privé d’air.
85
mauvais pour
l’agriculteur
Bon pour l’agriculteur
Récapitulons…
AUTOTROPHES
Certains sont capables de tirer leur
énergie et leurs matériaux de
construction de substances minérales.
AEROBIES
ont besoin d’oxygène pour
vivre.
Leur rôle est utile .
NH3 +
En
NO2 -
NO3 En
N organique
ANAEROBIES
N’ ont pas besoin d’oxygène
pour vivre.
Leur rôle est nuisible .
NO3 –
En
N gazeux perdu
NO2 En
NO3 -
86
a.
HETEROTROPHES
Certains tirent leur énergie et leurs
matériaux de construction de matières
organiques
Vivent sur des végétaux
vivants
D’autres les éboueurs
mangent les débris végétaux
milieu neutre
En association
En les utilisant .
Parasites
Ex :
champignons sur
épis de maïs
Symbiose
Ex : les bactéries
dans les racines
des
Bactéries
aérobies
Champignons
Humus
Bactéries
anaérobies
tourbe , méthane
gaz des marais
milieu acide
champignons
acidophiles
mauvaise
décomposition
87
5.. La décomposition de la matière organique :
11
1
2
1. les débris végétaux et les racines
2. les déjections animales et amendements
humiques ainsi que les cadavres
3. sont attaqués par la macro faune du sol .
4. La MO décomposée est attaquée par les
bactéries et les champignons ,
5. transformant , une partie par humification
6. en humus stable
7. et l’autre partie en minéraux .
8. Certaines bactéries s’attaquent au stock
d’humus (2%) détruit/an
9. libérant ainsi d’autres minéraux .
10. La totalité des minéraux est disponible à
nouveau pour les plantes .
11. Le cycle recommence …
4
3
5
6
8
10
7
9
96