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Les produits résiduaires organiques (PRO) sont une source de matières organiques complémentaires pour booster l’activité biologique et les propriétés du sol. Ils sont également un moyen d’apporter des éléments minéraux supplémentaires, dont l’azote. Cependant, bien qu’il soit logique de les considérer comme des produits fertilisants, ces matières organiques ne seront jamais des engrais. On distingue les produits résiduaires organiques (PRO) des matières organiques du sol, car ils sont externes au sol. Le sol est comme un véhicule.
Parmi les PRO, les effluents d’élevage représentent la source la plus abondante, avec une masse annuelle d’environ 275 millions de tonnes de matière brute, composée à 86 % de fumiers. En comparaison, les déchets organiques agro-industriels représentent 43 millions de tonnes, les boues de STEP 9 millions et les composts de déchets verts, de biodéchets et d’ordures ménagères, moins de 2 millions de tonnes.
Le rapport C/N, souvent mentionné, est un bon indicateur de la valeur d'un PRO. Plus le C/N est élevé, plus le produit est carboné ou pailleux et plus il a une valeur amendante. L’ISMO (Indice de stabilité de la matière organique), qui qualifie la valeur amendante du produit, permet de caractériser la stabilité organique du produit ou encore sa proportion de matière organique (MO) susceptible d’entretenir le stock de MOS.
En résumé, comparé à des situations sans apport de PRO (seulement une fertilisation minérale), il est largement prouvé que des apports réguliers de PRO (en particulier des effluents d’élevage puisque ce sont principalement eux qui ont été étudiés) apportent, à terme, des suppléments de minéralisation via l’accroissement de matières organiques. La majorité des essais montrent que ce supplément de minéralisation peut fournir des quantités supplémentaires annuelles d’azote minéralisé variant de 25 à plus de 80 kg/ha (après plusieurs années d’apports répétés). Malgré tout, au sein de ces PRO, une très grande variabilité de composition et donc d’effets existe.
La biomasse microbienne (BM) est au cœur de ces transformations. Les grosses molécules constitutives se transforment en éléments plus simples. Elles sont ainsi cassées, mâchées, "miniaturisées" pour aboutir à la production d’éléments minéraux pouvant alimenter les micro-organismes du sol et les plantes. Toutes les molécules constitutives des PRO ne sont pas "digérées" à la même vitesse. La nature même du sol a peu d’influence sur ces processus.
Tous les déchets organiques, quels qu’ils soient (déchets de moisson, menues pailles mais aussi grains non commercialisables (déchets de séparateur)), produits sur l'exploitation peuvent être récupérés et compostés. Le compost est épandu en surface, sans mulchage, et il est possible d'utiliser un épandeur à fumier équipé d’une hotte. Le coût est faible et la matière organique est locale. La technique évite également les pénalités à la commercialisation par la présence de "mauvais" grain.
Pouvoir associer ces deux PRO offre tous les avantages : le lisier de porc remplace à lui tout seul une fertilisation minérale. Il apporte lui-même de la biomasse microbienne, la stimule et, en plus de l’azote disponible tout de suite, il fournit également du P, K et autres oligoéléments. En associant du fumier de bovin, les apports fertilisants via le lisier sont complétés par des apports de type amendant qui vont agir plutôt sur le long terme (une partie importante de l’azote est contenue dans des molécules stables nécessitant plus de temps pour être minéralisée).
Un essai INRA de longue durée de Rennes-Champ Noël, des années 1990 à 2000, montre qu’on peut assurer, sur le long terme, les rendements d’une succession culturale maïs/blé en substituant la fertilisation minérale par des apports de lisier de porc. Ils agissent sur la fertilité biologique globale du sol, à travers l’activité de sa faune et de sa flore, en l’alimentant et en participant à sa diversité et son renouvellement. Pour autant, tous les PRO ne se ressemblent pas. Leur impact sur le système sol - plante va donc s’en ressentir et leur utilisation en sera différente.
Les PRO à valeur plutôt fertilisante fournissent assez rapidement leur énergie et leur azote facilement disponible pour les micro-organismes et les plantes. Ils se dégradent généralement assez rapidement et ont donc un impact plutôt de court/moyen terme, d’où l’emploi pour les identifier, du terme "fertilisant". Les PRO à valeur plutôt amendante fournissent des éléments sur le plus long terme car ils sont constitués principalement de plus grosses molécules, nécessitant plus de temps (plus d’un an) pour être minéralisées.
Travail du sol, engrais chimique, irrigation ont un effet positif sur la minéralisation, masquant le potentiel effet dépressif du PRO sur l’azote. En non labour, on perd le travail du sol, facteur de minéralisation et on ne masque plus les préemptions du PRO qui se font, d’ailleurs, exclusivement en surface du sol, là où l'on sème. Les différents PRO n'ont pas la même vitesse de minéralisation de l'azote.
Les vinasses, par exemple, correspondent à un PRO qui fournit très rapidement de l’azote disponible pour le sol et pour les plantes. Le fumier de bovin peut également se comporter de la même façon, tout en ayant, cependant, une cinétique de minéralisation moins rapide au tout début de sa transformation. Lorsque le fumier devient plus pailleux (plus riche en carbone car plus riche en cellulose), la cinétique change beaucoup. Le PRO devient même, dès le début de son évolution dans le sol, consommateur d’azote.
Cet état est temporaire et, cet effet passé, le PRO redevient fournisseur d’azote. C’est ce que les chercheurs appellent un effet "dépressif ". Le produit organique est très carboné et il n’y a dans le produit, pas suffisamment d’azote rapidement disponible pour les besoins de la microflore dégradante et la BM va, dans les premières semaines, puiser dans le sol l’azote minéral pour s'attaquer au carbone dégradable (sucres solubles, hémicelluloses, cellulose) contenu dans le produit. Les effluents d’élevage ne sont donc pas toujours des engrais, en tout cas, pas toujours dans les premiers temps.
Les couverts végétaux sont complémentaires des PRO car ils compensent les "défauts" des PRO. Il est difficile de prévoir le comportement de la majorité des PRO au champ. On peut prévoir s’ils sont plutôt de tendance fertilisante ou amendante mais ce qui les caractérise avant tout, c’est leur grande variabilité et même leur imprévisibilité.
La période de transition d’un sol vers l’agriculture de conservation (AC) est toujours délicate. Il est alors bon de l'aider à acquérir un statut organique plus conséquent grâce aux PRO. Mais pas n’importe quels PRO: pour un bon démarrage en AC, mieux vaut porter son choix vers des PRO très fermentescibles, riches en azote rapide, justement pour pallier les soucis de faims d’azote. Des apports de produits de nature plus amendante, comme les composts, pourront venir en deuxième phase, en période dite "de croisière". Ils permettront d’entretenir le système et de continuer à progresser sans risques.
Les couverts ont aussi un autre effet vis-à-vis des PRO: ils viennent atténuer certains de leurs inconvénients environnementaux comme les risques de volatilisation et autres pertes d’éléments dans le milieu. L'épandage dépend principalement de la nature du PRO. Si, au contraire, il a plus une valeur amendante comme un fumier pailleux ou des composts de déchets verts, mieux vaut l’apporter bien en amont des besoins pour qu’il démarre sa digestion et surtout, éviter les risques de préemption d’azote. Ce type de PRO peut en effet avoir tendance à soustraire de l’azote au sol dès les premiers temps, ce qui peut être très préjudiciable à la culture.
Au niveau du sol, les transformations de matières organiques sont longues, dépendantes du produit de base et fortement influencées par les conditions météo. Les éléments solubles, et entre autres l’azote, seront rapidement mobilisés par la végétation en place, limitant de fait les risques de fuite. Le couvert a déjà fait son enracinement, il est en place et profond. L’activité biologique qui redémarre de manière intense avec les pluies d’automne trouvera dans cet apport une nourriture de choix qu’elle assimilera et incorporera au sol avec d’autres résidus. L’épandage dans un couvert en place à l’automne lorsque l’humidité revient est également le moyen efficace, bien plus que toute incorporation, de limiter les pertes par volatilisation qui peuvent dans certains cas être relativement importantes.
Rouler sur les parcelles avec des engins qui sont de plus en plus lourds au printemps, c’est générer des compactions, qui même retravaillées intensivement resteront pénalisantes sur la culture qui suit. Ainsi, épandre à l’automne c’est aussi préserver la structure du sol qui est généralement, à l’inverse du printemps, sèche en profondeur et supporte beaucoup mieux la circulation des outils. Les sols seront d’autant moins impactés par ce trafic qu’ils sont colonisés par d’importants systèmes racinaires qui jouent le même rôle qu’une armature dans un béton.
L’incorporation d’un PRO très carboné à la surface du sol entraîne un prélèvement important d’azote malgré la minéralisation déclenchée par le travail du sol, une situation momentanément dangereuse pour la culture. En agriculture de conservation, il est intéressant d'apporter des PRO, car ils augmentent le retour organique et boostent l’activité biologique et la structuration du sol. C’est le moyen d’apporter une fertilisation complémentaire et globale.
Il faut absolument accepter le fait qu’on nourrit d’abord le système et que le temps de retour minéral pour les cultures est forcément long. Contrairement aux idées reçues, il faut plutôt aller chercher plus d’azote facilement disponible pour compenser le manque de minéralisation induite par des couverts importants et la réduction ou suppression du travail du sol. Les PRO sont une source supplémentaire de minéralisation.
Les premiers des PRO à utiliser sont les résidus de culture et les couverts végétaux qui assurent un entretien régulier de l’activité biologique du sol. Mais une seule et même source organique ne peut assurer l’ensemble des fonctions recherchées (physiques, chimiques et biologiques). Il n’y a donc pas un PRO pour chaque réponse. Des couverts végétaux tout le temps (surtout lorsque le sol est en transition et n’a pas encore un fort niveau organique) et des apports de PRO variés et en quantité, plutôt de nature fertilisante au départ.
Il sera ensuite temps d’apporter plus de carbone au sol via des PRO plutôt amendants comme les composts jusqu’à pouvoir même s’en passer. L’objectif est toujours d’arriver, en moyenne, à une autonomie, où le système n’a plus besoin d’aide extérieure. Enfin, on ne peut piloter avec précision une fertilisation avec des PRO.
Le potassium des PRO se trouve dans les urines et les litières. Sa solubilité est analogue à celle des engrais potassiques. Le phosphore se trouve en majorité sous des formes minérales plus ou moins solubles, mais aussi sous des formes organiques très diverses, comme les phospholipides et les phytates. Elles doivent être minéralisées pour que le phosphore puisse être utilisé par les plantes.
Les expérimentations menées par l’INRA de Bordeaux de 1998 à 2000 sur plus de 70 produits organiques montrent que la disponibilité à court terme du phosphore des PRO est au moins égale à 50 % de celle du superphosphate. Quant à la mise à disposition de l’azote des PRO, elle est très variable selon la part d’azote minéral et les formes d'azote organique qu’ils contiennent.
La part d’azote minéral se présente essentiellement sous forme ammoniacale, elle est immédiatement disponible pour les plantes, alors que l’azote organique doit être au préalable minéralisé. Pour tous les PRO, on distingue une phase de minéralisation plus rapide de l’azote organique au cours des 12 mois suivant l’apport, en lien avec une fraction organique plus facilement dégradable par l’activité biologique du sol, et une phase de minéralisation plus lente, à une vitesse de même ordre de grandeur que celle de la matière organique du sol.
Pour les PRO type fientes ou fumiers de volailles ou vinasses, l'azote organique se minéralise rapidement : 30 à 80 % de l’azote organique apporté est minéralisé au cours des premiers mois voire des premières semaines. Les PRO type composts de déchets verts ou de fumiers de bovins qui ont subi une phase de maturation longue (> 12 mois) se minéralisent très lentement : seul 5 à 10 % de leur azote organique est libéré au cours de la première année.
Pour établir un plan de fumure organique intégrant l’épandage des PRO, il est indispensable de connaître leurs valeurs fertilisantes. Des valeurs moyennes de composition des principaux types de PRO ont été mises à jour en 2019 (tableau 1). Pour chaque élément fertilisant, le Keq exprime l’efficacité de l’engrais organique par rapport à un engrais minéral de référence tel que l’ammonitrate (tableau 2), le superphosphate (tableau 3) ou chlorure de potassium. Il est d’autant plus élevé que le PRO contient de l’azote minéral et de l’azote organique rapidement minéralisable.
Des références de KeqN sont disponibles dans la plupart des arrêtés GREN régionaux. Pour le calcul de la fertilisation phosphatée de la culture réceptrice, le Keq n’est à prendre en compte que dans le cas où l’apport de phosphore est nécessaire, c'est-à-dire lorsque la teneur en P2O5 de l’analyse de terre la plus récente de la parcelle est inférieure au seuil Timpasse. Cette teneur est définie dans la méthode COMIFER. Au-dessus de cette valeur, pour laquelle l'absence de fumure organique sur la culture en place n’entraine pas de chute de rendement économiquement significative, la prise en compte des Keq pour le phosphore est inutile. Après un an de présence dans le sol, le phosphore des matières organiques a le même effet sur l'enrichissement du sol que les engrais phosphatés solubles dans l'eau.
Calculer le pouvoir fertilisant des produits organiques en un clic ! Il permet d’estimer simplement leur composition en azote, phosphore, potassium et magnésium. L’outil indique, pour chaque élément, si le plan de fertilisation organique prévu est insuffisant, à l’équilibre ou en excès par rapports aux besoins théoriques prévisionnels.
Plusieurs amendements sont élaborés à partir de différents ratios de lisier de porc déshydraté et de fumier de volailles, parfois complémentés en potasse. Ils partagent les caractéristiques suivantes :
Voici quelques exemples :
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