Belgique

De l'humus? Oui, mais pourquoi faire?

La présence de matière organique dans les sols agricoles est indispensable pour en assurer une bonne fertilité. Or on assiste depuis plusieurs années à une lente mais certaine dégradation des teneurs dans les sols des grandes plaines agricoles. Faut-il s'en inquiéter? Peut-on cultiver de manière durable avec des taux d'humus de plus en plus faibles? Comment restaurer cette fertilité, et avec quelles matières organiques? Autant de questions auxquelles nous tentons de répondre dans cet article.

Qu'est-ce que l'humus?

En préliminaire, il n'est pas inutile de redéfinir les notions d'humus et de matières organiques, et de rappeler leurs effets sur les propriétés du sol.

Généralement, on confond les notions de matière organique et d'humus. La notion de "matière organique" dans un sol est très complexe, car les phénomènes de transformation de la matière organique dans les sols sont encore mal connus.

Schématiquement, on peut distinguer trois fractions de matière organique : les matières organiques fraîches, les matières en cours de transformation et la matière organique stable. Les matières organiques fraîches (MOF) sont les résidus de culture, les fertilisants organiques récemment appliqués, ainsi que la faune du sol. Les MOF ne représentent qu'une dizaine de pour cents du stock de matière organique totale. La biomasse microbienne (bactéries, champignons, algues microscopiques) constitue également de la matière organique fraîche.

La matière organique stable (MOS) représente quant à elle la fraction la plus importante, avec plus de 80%. C'est cette fraction que l'on dénomme plus Qu'est-ce que l'humus? humus matières organiques communément "humus". L'humus est donc le résultat de la transformation des matières organiques en une forme stable qui ne se dégradera que très lentement.

La mesure de la teneur en matière organique (MO) d'un sol est basée sur la détermination du carbone (C) organique. Il est admis que la teneur en MO égale la teneur en C organique multipliée par un coefficient de 1,72. Les laboratoires renseignent donc dans les bulletins d'analyses de sol la teneur en carbone organique et/ou celle en matière organique, mais jamais la teneur en humus. Vu que l'humus représente l'essentiel du stock de matière organique présent dans un sol, on parle plus généralement d'"humus" que de "matière organique stable".

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Rôles de la matière organique

La teneur en matière organique d'un sol influence l'ensemble de ses propriétés.

Les effets sur les propriétés physiques sont les mieux observés en sols limoneux et légers. La matière organique joue un rôle prépondérant dans la stabilité de la structure, en augmentant la cohésion des particules. Des sols limoneux avec des teneurs élevées en matière organique sont moins sensibles à la battance et au phénomène d'érosion. La stabilité de la matière organique permet de limiter le phénomène de tassement, et facilite le ressuyage des sols. La matière organique intervient par ailleurs dans la capacité de rétention en eau d'un sol. Elle peut être assimilée à une éponge qui retient l'eau et qui la restitue plus tard en conditions sèches. C'est donc sur sols sableux ou superficiels qu'on retrouve un des principaux intérêt des teneurs élevées en matière organique stable (humus).

Les propriétés chimiques d'un sol sont également influencées par la teneur en matière organique. Cette dernière intervient, avec l'argile, dans la constitution du complexe argilo-humique qui renferme des éléments nutritifs qui seront prélevés par les racines. Les teneurs en argile et en humus déterminent la capacité d'échange cationique (CEC) d'un sol. Plus cette capacité est élevée, plus le sol aura la possibilité de restituer aux plantes des éléments fertilisants tels que le magnésium, le calcium, le potassium ou encore le sodium. La matière organique a une CEC plus importante que celle de l'argile. Dans les sols argileux, la CEC sera naturellement plus élevée que dans les sols sablonneux pour lesquels la matière organique jouera un rôle plus important dans la disponibilité des éléments fertilisants. En sols sablonneux, la matière organique permet donc de freiner la perte d'éléments lessivables tels que le potassium ou le magnésium.

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Tableau 1 : Evaluation du temps nécessaire pour voir apparaître les effets attendus d'apports répétés d'amendements organiques en fonction de leur positionnement dans la couche arable.

Effets attendus Positionnement des amendements organiques
Mélange avec la couche arable Surface ou couche superficielle

Réduction des risques de croûtage de surface

Plusieurs décennies

Dans l'année suivant l'apport

Allongement du nombre de jours avec une consistance de sol friable

Plusieurs décennies

Plusieurs années

Accroissement de la fourniture potentielle d'éléments nutritifs par minéralisation

Plusieurs décennies

Plusieurs décennies

Amélioration de la rétention des ions minéraux ou organiques

Plusieurs décennies

Plusieurs années

Augmentation de la réceptivité des sols vis-à-vis des champignons parasites telluriques

Plusieurs décennies

Dans l'année suivant l'apport

Des effets sur les propriétés biologiques d'un sol sont également attribués à la matière organique. L'application de matières organiques stimule l'activité microbienne du sol et augmente la biomasse microbienne totale. Des recherches ont aussi mis en évidence des effets particuliers de la MO, comme le développement de la résistance à certaines maladies des plantes. On peut également citer la dégradation des pesticides.

Enfin, le rôle de la matière organique sur les propriétés mécaniques du sol ne sont pas négligeables. Un sol présentant une teneur en MO élevée exigera moins d'énergie pour son travail. En sol argileux, la MO permet de rendre la terre moins collante et plus friable, et donc accessible plus facilement. En ces temps où le prix de l'énergie compte de plus en plus dans le prix de revient des cultures, cette propriété de la MO n'est pas à négliger.

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Quelles teneurs souhaitables?

En fonction du contexte pédo-climatique, les teneurs souhaitables en matière organique vont donc différer. Sur sol limoneux, on admet que 2,2%constituent une teneur optimale. En sol sablonneux, pour pallier à la faiblesse de la capacité d'échange cationique, on veillera à atteindre un niveau optimal de 2,5 %. Sur sol argileux, 2% deMOpeuvent suffire. La teneur en calcium du sol va également déterminer l'importance des besoins en MO. Ainsi, un sol calcaire doit recevoir des apports plus réguliers de MO.

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Comment augmenter les taux d'humus?

De nombreuses exploitations agricoles sont confrontées à un manque d'humus dans leurs parcelles. Comme tout stock, le stock de matières organiques dans un sol ne peut augmenter que si on renforce les entrées. On peut également agir, mais dans une mesure beaucoup moins importante, sur la minéralisation.

1. Agir sur la formation d'humus

La quantité d'humus formée dépend de la quantité de matières organiques apportées au sol, mais aussi de la nature de celles-ci. Le rendement de la transformation de la matière organique en MO stable est évalué au moyen du coefficient isohumique K1. Celui-ci traduit le pourcentage de MO qui se transforme en MOstable sous l'effet de l'activité bactérienne. On trouve dans la littérature des valeurs de coefficient isohumique pour les résidus de culture, ainsi que les effluents de ferme et les principales matières organiques exogènes. Plus le coefficient est élevé, plus la proportion de matière organique qui se transforme en humus sera élevée. C'est le cas des composts de déchets verts qui présentent des coefficients K1 compris entre 0,5 et 0,7. De l'autre côté, se situent les lisiers et fientes dont la matière organique contribue très peu à la formation d'humus.

Outre les matières organiques apportées par l'agriculteur, la formation d'humus est également assurée par les restitutions obligées ou facultatives des résidus de cultures. Les quantités d'humus restituées au sol par les cultures sont très variables. Elles dépendent bien sûr du rendement de la culture, mais surtout de la composition de ces résidus de culture en éléments précurseurs de l'humus (lignine, cellulose, etc). Les cultures qui restituent peu d'humus sont les cultures de légumes et les pommes de terre. A l'inverse, les jachères, le colza ou encore le maïs grain sont les cultures qui restituent le plus de matière organique stable. Une culture qui permet également d'apporter des quantités importantes d'humus est la prairie temporaire. En conclusion, le type de cultures pratiquées sur l'exploitation joue un rôle important dans l'évolution des stocks d'humus.

Tableau 2 : Valeurs du coefficient isohumique K1

Fumier de bovins

0,3 à 0,5

Fientes de volailles 0,05 à 0,1
Fumier de volailles

0,1 à 0,15

Compost de déchets verts

0,5 à 0,7

Compost d'ordures ménagères

0,15 à 0,3

Boue d'épuration

0,15 à 0,2

Paille

0,15

Tableau 3 : Apport estimé en MO stable ("humus") de résidus de cultures

Culture Quantité de MO stable (en kg/ha)

Céréale d'hiver

550

Céréale paille enfouie

1050

Maïs ensilage

400

Maïs grain

1200

Betterave feuilles enfouies

600

Pomme de terre

150

2. Agir sur la minéralisation de l'humus

Le stock d'humus est soumis au phénomène de minéralisation qui, chaque année, détruit en moyenne 1 à 2% de la quantité totale d'humus. Contrairement à la formation d'humus, l'agriculteur dispose de peu de moyens pour influencer la minéralisation. La quantité d'humus minéralisée chaque année dépend surtout du type de sol et du climat.

La minéralisation est plus importante en sols sableux qu'en sols limoneux et argileux. Sur sols calcaires, la minéralisation est souvent inférieure à 1%. Le pH du sol joue aussi un rôle dans l'intensité de la minéralisation. Plus le sol est acide, plus la minéralisation est ralentie. Les techniques culturales peuvent exercer une influence sur la dégradation des stocks d'humus. Ainsi, un labour profond aura pour conséquence une dilution du taux d'humus. Le travail du sol, en favorisant la fragmentation et l'aération du sol, accroît le phénomène de minéralisation. De fait, les techniques de non labour ou de travail simplifié du sol permettent de limiter la destruction d'humus.

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Etablir le bilan humique

En connaissant les quantités formées et minéralisées chaque année, il est possible d'établir le bilan humique. Ce bilan peut être dressé à l'échelle de l'exploitation comme à l'échelle de chaque parcelle. Cet exercice permettra de savoir si le bilan penche en faveur d'un relèvement du taux d'humus ou si l'évolution est plutôt à la baisse. Nous avons repris ci-après quelques exemples de calcul de bilan humique.

On peut aisément observer les situations dans lesquelles le taux d'humus évoluera à la hausse, et celles où une baisse est inéluctable.

De plus, des analyses régulières de la teneur en MO des parcelles constituent un excellent indicateur de l'évolution de la fertilité.

Calcul du bilan humique d'une parcelle à l'échelle d'une rotation triennale betteravefroment- escourgeon

Comparaison de différents systèmes culturaux

Cas d'une parcelle limoneuse avec un taux deMO de 2%, et un taux de minéralisation annuel de 1,5% (la densité du sol est de 1,4%).

Stock d'humus présent dans les 25 premiers cm de sol : 70 T/ha (10000 m² * 0,25 m * 1,4 * 2%)

Minéralisation (ou perte) annuelle : 1050 kg/ha (70000 kg * 1,5%)

1. Avec exportation des pailles et sans apport deMO

Betterave feuilles enfouies

600

Froment

550

Escourgeon

550

Humus formé sur 3 ans

1700

Minéralisation sur 3 ans

-3150

Bilan : 1700 - 3 x 1050

-1450

2. Avec restitution des pailles et sans apport deMO

Betterave feuilles enfouies

600

Froment

1050

Escourgeon

1050

Humus formé sur 3 ans

2700

Minéralisation sur 3 ans

-3150

Bilan : 2700 - 3 x 1050

-450

3. Avec exportation des pailles, 40 T/ha de fumier de bovins et une moutarde

Betterave feuilles enfouies

600

Froment

550

Escourgeon + moutarde

1100

40 T/ha fumier (20 % MS)

3200

Humus formé sur 3 ans

5450

Minéralisation sur 3 ans

-3150

Bilan : 5450 - 3 x 1050

2300

4. Avec exportation des pailles, un apport de compost de déchets verts (20 T/ha) et une moutarde

Betterave feuilles enfouies

600

Froment

550

Escourgeon + moutarde

1100

20 T/ha de compost DV

3900

Humus formé sur 3 ans

6150

Minéralisation sur 3 ans

-3150

Bilan : 6150 - 3 x 1050

3000

De ces tableaux, il ressort que seules, les restitutions de paille ne suffisent pas à entretenir le taux d'humus. Si l'on exporte les pailles, un apport de matière organique (fumier de bovins ou compost) est nécessaire pour obtenir un bilan humique positif.

Conclusion

De toutes ces considérations, il ne faut pas oublier que les évolutions des stocks de matière organique, tant à la hausse qu'à la baisse, sont toujours très lentes. La recherche d'un taux d'humus élevé ne constitue pas une fin en soi. En effet, un sol peut présenter un taux de matière organique élevé avec une minéralisation difficile. Il est préférable d'adopter une politique de restitutions régulières de matière organiques opérées dans des conditions favorables (enfouissement superficiel) et respectueuses de l'activité microbienne du sol.

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