Dossier du mois n°1 - La minéralisation, c'est de saison !

La minéralisation, c'est de saison !

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La minéralisation est un phénomène printanier qui aboutit à la libération d’azote utilisable par les plantes. D’où vient cet azote ? Comment est-il libéré ? En quelle quantité ? A quel rythme ? Ce dossier va tenter de répondre à ces questions.

 Ben Antoine, où t’avais la tête ?

 C’est Antoine Lavoisier (1743-1794) qui a donné son nom au 7ème élément de la classification des éléments chimiques : l’azote. Il a choisi ce nom qui étymologiquement signifie « sans vie », car contrairement au gaz oxygène le gaz azote ne permet pas la vie d’un animal. Il a vraiment été mal inspiré car l’azote est un élément essentiel à la vie tant animale que végétale ou microbienne. L’azote entre dans la composition des protéines (et bien sûr des protéines végétales) mais aussi de nombreuses autres molécules du vivants (ADN, chlorophylle…).

 Dans la matière organique du sol il y a de l’azote prisonnier

 Les sols contiennent de la matière organique (MO) c’est-à-dire de la matière qui vient des êtres vivants. Cette MO est constituée soit des êtres vivants eux-mêmes (vers, bactéries,…) soit de leurs cadavres, débris, déjections (fumiers, engrais verts, résidus de culture). Les microbes qui vivent dans le sol transforment  tous ces résidus (les MO fraîche) en un autre type de MO qui n’existe que dans la terre : l’humus.

On trouve de l’azote dans les trois types de MO du sol. Dans les êtres vivants, l’azote est combiné avec d’autres atomes (carbone, oxygène etc.) pour former de longues structures ressemblant à des colliers de perles : les protéines. Dans la MO fraîche, les protéines sont également présentes puisque ces MO fraîches proviennent des organismes vivants, mais on peut aussi y trouver d’autres substances azotées plus simples comme l’urée par exemple qui est très présente dans les fumiers, les purins et les lisiers. Enfin dans l’humus, l’azote est attaché avec d’autres atomes (là encore du carbone, de l’oxygène,…) pour former de longs et solides filaments renfermant autour de 5% d’azote.

 

Les microbes libèrent l’azote de la matière organique

Code du travail microbien

Art.1 : il faut que le lieu de travail soit aéré.
Art.2 : l'employeur veillera à maintenir un bon pH.
Art.3 : la température ambiante doit être clémente.

Tout non-respect de ces articles entraînera un arrêt immédiat du travail.

 

 

 Quand les conditions de travail sont favorables, les microbes se mettent au boulot. Ils démontent la MO fraîche  ainsi qu’une partie du stock d’humus. Ce ‘démontage’, qui libère de l’azote sous forme disponible pour les plantes, c’est ça la minéralisation.

 

Les plantes mangent des nitrates

En dehors des légumineuses (pois, fèves etc.) qui mangent le gaz azote contenu dans l’air, les plantes se ravitaillent en azote en puisant les ions nitrates du sol. Les autres ions du sol  (l’ion ammonium, l’ion nitrite) ne sont pas directement ‘comestibles’ pas plus que l’azote contenu dans les MO. Heureusement  les composés azotés que la plante ne peut pas consommer directement  (car pas adaptés à leur physiologie) sont transformés en nitrates par certaines bactéries naturellement  présentes dans le sol. Le petit nom de ces bactéries, c’est « bactéries nitrificatrices »

Au printemps et en automne, on assiste à la libération d’un bon azote pas cher

Schema

Au printemps et en automne, les conditions climatiques sont optimales et favorisent une intense activité microbienne (si le sol n’est pas acide). C’est donc au cours de ces deux saisons que l’on assiste à d’importantes arrivées d’azote nitrique dans le sol. Sous notre climat océanique, une légère minéralisation peut aussi avoir lieu aux autres saisons. C’est le cas en hiver s’il est doux et en été s’il est humide.

Un peu de français, ça fait pas d’mal

L’azote, c’est toujours de l’azote (N). Cependant, on qualifie l’azote de différentes façons en fonction de la substance dans laquelle il se trouve.
De l’azote emprisonné dans un ion ammonium (NH4+) est qualifié d’ammoniacal tandis que de l’azote enfermé dans un ion nitrate (NO3-) est qualifié de ‘nitrique’. Enfin quand il batifole avec du carbone, on le qualifie d’’organique’. C’est le cas dans l’humus, dans les fumiers et lisiers, dans les résidus de récolte, dans l’urée.

Quelle est la meilleure température pour le travail bactérien ?

La température optimale pour la minéralisation semble être de 30°C. En dessous de 5°C , il n’y aurait presque plus de  formation de nitrates.

(source : Minéralisation de l’azote et du phosphore dans les sols organiques cultivés du sud-ouest du Québec – Frédérique Duguet – 2005)

 

Et l’irrigation ?

Une irrigation en plein est certainement un facteur d’intensification de la minéralisation. En revanche, l’irrigation localisée surtout sous abri va créer une hétérogénéité de la minéralisation (plus intense là ou c’est irrigué, moins intense ailleurs)

Quelle est la quantité d’azote libéré ?

Ca, ma brave dame, ça dépend…. De nombreux facteurs vont impacter la quantité d’azote libérée :  richesse du sol en humus, conditions climatiques, type de sol… Les chiffres donnés ici ne sont donc que des ordres de grandeur qui méritent d’être affinés au cas par cas.

Que faut-il comptabiliser ?

        L’azote provenant de la minéralisation de l’humus est l’un des plus gros poste. La quantité d’azote libéré dépend bien sûr de la richesse du sol en humus, mais aussi de la texture du sol (plus il est sableux et plus la minéralisation est intense) et du climat (la minéralisation est plus intense dans la Baie du Mont St Michel que dans le Val de Saire). La minéralisation de l’humus, au printemps c’est au moins 100kg d’azote nitrique pour les plantes (de l’ordre de 5 kg par semaine et par hectare).

        La quantité d’azote provenant des engrais verts dépend de l’espèce d’engrais vert qui a été incorporée au sol et du volume produit. On peut compter sur 60 U/ha pour 3 tonnes de matière sèche produite, à quoi il faut ajouter 50U si l’engrais vert comporte des légumineuses. L’azote des engrais verts est libéré dans les 8 à 10 semaines qui suivent l’incorporation de l’engrais.

Dans les zones vulnérables, le préfet chiffre les apports d’azote fournis par les engrais verts. Voici à titre d’exemple, ce qu’il a retenu pour le département de la Manche.

Espèce Développement
observé ou escompté
Date de destruction
  en tonne de MS/ha avant le 1er
janvier
après le 1er
janvier
Avoine, seigle,
phacélie
moins de 1 tonne (faible à moyen)  0 kg N/ha
5 kg N/ha
de 1 à 3 (fort) 5 10
plus de 3 (très fort)  10  15
Ray grass moins de 1 tonne (faible à moyen)  5  10
de 1 à 3 (fort)  10  15
plus de 3 (très fort)  15  20
Crucifères moins de 1 tonne (faible à moyen)  5  10
de 1 à 3 (fort)  10  15
plus de 3 (très fort)  15  20
Mélange avec
légumineuse
moins de 1 tonne (faible à moyen)  5  15
de 1 à 3 (fort)  15  20
plus de 3 (très fort)  20  30
Légumineuses (pour
les situations où elles
sont autorisées en pur)
moins de 1 tonne (faible à moyen)  10  20
de 1 à 3 (fort)  20  30
plus de 3 (très fort)  30  40
Autres cultures
intermèdiaires
moins de 1 tonne (faible à moyen)  5  10
de 1 à 3 (fort)  10  15
plus de 3 (très fort)  15  20

La quantité d’azote provenant de la minéralisation des résidus de la culture précédente qui sont laissés sur place n’est pas à négliger mais peu de références existent sur ces apports.

L'Institut de recherche suisse de l'agriculture biologique (FiBL) estime que 10t de MO fraîche provenant des résidus contiennent au moins 20U d’azote disponible et libéré en 8 semaines.

Cultures N dispo en U/ha en 2 mois
(pour 10 tonnes de résidus de culture)
Chou blanc et rouge 80-100
Chou-fleur/brocoli 60-80
Haricot, céleri, carotte 40-60
Poireau, épinard, laitue 20-40

(FIBL)

Un retournement de prairie ayant eu lieu dans un passé récent augmente la quantité d’azote libéré par minéralisation. En effet les prairies retournées larguent de l’azote dans le sol pendant plusieurs années après leur retournement. Si vous vous êtes installé récemment sur des terres qui étaient en prairie ou si vous avez assez de surface pour enherber longuement certaines de vos parcelles, cet effet ne doit pas être négligé.

Les chiffres donnés dans le tableau suivant sont issu de l’arrêté préfectoral ‘directive nitrates’.

Minéralisation d'un retournement de prairie
Ce tableau cumule l'effet directement lié au retournement et l'effet de diminution progressif
du taux de matière organique (=libération d'azote, simulé pour un sol de limon.
1° La quantité d'azote annuelle dans le sol est déterminée en croisant l'âge de la prairie et du
délai écoulé depuis sa destruction.
2° Cette valeur est ensuite à multiplier par le coefficient de temps de présence de la culture.
Nb d'années écoulées
depuis la destruction
Ancienneté de la prairie
  <18 mois 2 à 3 ans 4 à 6 ans 7 à 9 ans 10 ans et +
1 35 kg N/ha 100 150 200 230
2 5 10 60 70 100
3 0 5 25 25 25
4à 6 0 0 10 10 25
6 et plus 0 0 0 0 0

Unité, unité, ... c'est quoi ?

En agriculture on utilise des engrais dans lesquels on trouve des éléments intéressants pour les plantes comme l’azote,  le phosphore et bien d’autres encore. Mais il y a risque de confusion : quand on parle d’apport aux plantes, parle-t-on de l’engrais ou des éléments qui sont dedans ?

Pour éviter cette confusion, on utilise le kg ( ou la tonne ou n’importe quoi de classique…) pour exprimer les quantités d’engrais. Mais pour exprimer les quantités d’éléments dans l’engrais, on utilise le mot « unité » qui vaut toujours 1kg (1U = 1kg).

On a le droit de dire « dans le guano, il y a 4 unités d’azote pour 100 kg de guano» mais la phrase « je vais acheter  500 unités de guano chez mon fournisseur » n’est pas correcte.

 Alors faisons les comptes, 100kg pour la minéralisation de l’humus, 50kg venant des engrais verts et 20 kg d’azote grâce aux résidus de culture : on frise les 200U d’azote à l’hectare soit environ 200€ d’azote gratuit.

Et dans les tunnels ?

Théoriquement, la minéralisation est intensifiée dans les tunnels grâce à la température moyenne qui est plus élevée. Cependant d’autres facteurs peuvent freiner la minéralisation : l’irrigation en localisation ne permet pas aux bactéries d’être dans de bonnes conditions si elles habitent sur les parties non irriguées : elles ont soif ! C’est la même chose si les apports de matière organique (compost, fumier, engrais verts) ne se font qu’au pied des plantes ou pire ne se font pas. Dans ce cas les microbes de la serre n’auront rien à minéraliser !!

Que peut faire le maraîcher pour favoriser une minéralisation intense et durable ?

 Pour que la minéralisation se passe bien, il faut deux choses : un matériau à minéraliser et des ouvriers.

Bien entretenir le taux d’humus du sol : si les apports de produits organiques et en particulier les amendements organiques, sont négligés, le stock d’humus chute et la minéralisation s’en trouve réduite. Certains maraîchers n’ont pas suffisamment en tête que leur stock d’humus doit être entretenu. Ils sont partis au début de leur activité avec un confortable capital hérité des terres qu’ils exploitent et qui souvent, auparavant étaient dédiées à l’élevage. Grâce aux déjections des animaux, aux prairies, les taux d’humus dans ces parcelles étaient très bons. Mais sans entretien, ce bon état organique ne dure pas.

Avoir un bon état physique du sol : les bactéries respirent, elles respirent même beaucoup quand elles travaillent beaucoup. Il faut que le sol soit capable de leur apporter tout ce gaz oxygène dont elles ont besoin. C’est au maraîcher à tout mettre en œuvre pour éviter les tassements de son sol, voire pour régénérer une bonne structure du sol et donc une bonne aération.  Décompactage, binages réguliers sont des facteurs qui augmentent la minéralisation. Notons que cette aération accélèrera aussi le réchauffement du sol.

Avoir un bon état calcique du sol : même si le sol est riche en matière organique et bien aéré, l’activité microbienne est restreinte voire nulle si le sol est acide. Qui voudrait travailler les deux pieds plongés dans une bassine d’acide ? L’entretien calcique est donc primordial dans les sols qui ne sont pas naturellement calcaires.

Influence du pH sur les populations de bactéries nitrificatrices

pH Bactéries nitrificatrices par g de terre
6,2 1000
6,4 3500
6,6 6000
6,8 25000
7,0 55000

 


 

Dans les mois à venir les sujets traités dans le "Dossier du mois" seront :
- l'intérêt des mycorhizes en maraîchage,

- l'irrigation.