vendredi 8 avril 2016

54- La matière organique du sol



LA MATIÈRE ORGANIQUE DU SOL

Début septembre, pour des besoins professionnels, j’ai dû préparer un document technique, pour l’inclure dans un dossier présenté à l’administration andalouse. Il s’agit d’une explication simple de la justification du broyage du bois dans des vergers de tous types, afin que le fonctionnaire assigné, qui n’est pas forcément un agronome, comprenne facilement les motivations techniques et environnementales. Ça m’a paru une excellente base pour rédiger cet article du blog.

Les plantes s’alimentent du sol, sous forme d’éléments nutritifs libérés dans la solution du sol, c’est-à-dire dans l’eau disponible pour les plantes. Ces éléments, constitutifs des plantes, son l’azote, le potassium, le phosphore, le calcium, le soufre, le magnésium, et de nombreux oligo-éléments, en général des métaux. Seules quelques plantes peuvent extraire l’azote de l’air, les légumineuses, et d’autres comme les orchidées extraient la quasi-totalité de leurs aliments de l’air (c’est pour ça qu’il ne faut jamais couper les racines aériennes des orchidées, sinon elles meurent).
Les éléments nutritionnels naturellement disponibles (c’est-à-dire sans compter les apports de fertilisants chimiques et biologiques) pour la plante dans le sol, proviennent dans leur grande majorité de la décomposition de la matière organique.
La matière organique, elle, provient du cycle de vie des plantes qui vivent sur place. Dans une forêt naturelle, les plantes ou parties de plantes qui meurent, tombent au sol, et commence alors un long processus de décomposition qui débouchera sur les mêmes éléments, à nouveau mis à disposition des plantes du lieu. Une forêt naturelle sans nettoyage, ni exploitation, ni entretien humain, n’a pas besoin de fertilisation, bien qu’elle produise une énorme quantité de matériel végétal, sous forme de pousses, de bois, de feuilles et de fruits de tous les types présents.
Ce qui est produit provient de ce qu’absorbent les plantes.
Ce qu’absorbent les plantes provient de la décomposition des organismes, végétaux et animaux qui vivent et meurent sur place.
Ce qui meurt sur place, sauf quelques animaux et microorganismes qui peuvent venir de l’extérieur, provient de plantes et animaux autochtones.
C’est le cycle de la vie. Rien ne se crée ni ne disparait, ou presque, au moins dans ce lieu précis.

Le bois est formé par une structure spécifique et dure, qui lui confère sa rigidité et sa résistance, la lignine. C’est un problème dans le processus de décomposition car, à part des animaux comme les rongeurs ou certains insectes, seuls les champignons peuvent l’attaquer. Ceux-ci s’installent sur le bois mort, et y déroulent leur cycle en s’alimentant de la lignine. Ces champignons, spécifiques pour cette fonction, ont besoin de beaucoup d’humidité, d’air et de lumière pour vivre. Ils se maintiennent en surface du sol, dans les premiers centimètres (de 0 à 10 centimètres de profondeur à peu près). C’est la raison pour laquelle les bateaux coulés, ou les restes de bois enterrés sous plusieurs mètres de terre, peuvent être découverts en très bon état de conservation après plusieurs siècles. Les champignons, incapables de vivre dans ces conditions de manque d’air et/ou de lumière, ne se développent pas et n’attaquent pas le bois. Pour cette même raison, une ville comme Venise, dont les édifices reposent sur des poteaux de bois, est toujours debout bien qu’elle soit sur une grande lagune, baignée par l’eau en permanence.
Une fois décomposée la lignine, la matière organique va pouvoir commencer son processus d’humification (transformation en humus), avec la participation active d’un grand nombre d’organismes vivants du sol, en particulier les bactéries et les lombrics. C’est un processus aérobie, donc qui ne peut se dérouler qu’en présence d’une quantité suffisante d’air, donc seulement dans les couches superficielles du sol (de 0 à 40 centimètres environ).

En agriculture, nous extrayons les récoltes pour la production d’aliments, de paille, de bois, de fibres textiles ou de matériaux pour biomasse ou pour l’industrie. Le résultat, c’est que peu à peu, le sol s’appauvrit si les extractions ne sont pas totalement restituées.
Pour maintenir le sol dans son même état de fertilité, il est indispensable de compenser ces extractions par des apports de fertilisants. Ceux-ci compensent seulement la perte d’éléments nutritifs, pas la perte de matière organique ni la fertilité.
La fertilité du sol doit être maintenue à long terme par des apports de matière organique, de manière à compenser les extractions qui tendent à appauvrir le sol, non seulement en termes de fertilité, mais aussi en termes de vie du sol.

Sur les cultures ligneuses (les arbres et les arbustes), la taille consiste en une sélection des organes productifs pour améliorer la qualité de production. Le bois éliminé peut être recyclé (biomasse, compost, cellulose, bois de chauffage, etc.), brûlé ou restitué au sol.
Le bois envoyé au recyclage peut présenter un intérêt économique, puisqu’en général il est vendu, ou en tire un bénéfice d’un autre ordre.


Un tracteur équipé d'un broyeur, c'est le moyen le plus habituel pour tirer parti du bois de taille, en été comme en hiver.

Le brûlage doit être réservé à des cas très peu communs de problèmes phytosanitaires graves, puisque c’est une perte pure et dure, avec des effets polluants, accompagnés de la destruction, par le feu et la chaleur, de la vie superficielle du sol. Beaucoup d’agriculteurs sont très réticents à laisser le bois broyé, d peur de propager des maladies. Pourtant il faut indiquer qu’il existe une alternative au brûlage, le compostage, puisque, au cours de son processus naturel, la température peut atteindre 70 degrés durant de nombreuses heures, ce qui est un excellent stérilisant qui élimine bactéries, champignons, insectes, et même les semences de mauvaises herbes.


Le broyage représente la manière la plus efficace pour combiner les exigences de l’agriculture (pouvoir marcher et circuler dans le verger), avec le comportement naturel du cycle du bois dans une forêt. C’est un processus, pour utiliser un mot très à la mode, totalement durable.
Au cas où on extrait ou on brûle le bois de taille, il faut compenser ces extractions par des apports de fertilisants. Pourtant, les engrais sans matière organique (chimiques ou biologiques) compensent uniquement l’extraction des éléments, mais ne sont pas capables d’entretenir l’activité de la vie du sol. Peu à peu, le sol perd sa structure et sa fertilité. Les conditions de culture sont toujours plus difficiles, et les résultats productifs de pire en pire. Il est indispensable d’apporter de la matière organique d’une manière ou d’une autre, par exemple sous forme de compost ou de fumier composté.
Les extractions d’éléments nutritifs que représente une récolte sont en général très limitées, et faciles à compenser grâce à une fertilisation modérée. Si on y ajoute les extractions du bois, ce sont des quantités infiniment plus élevées. C’est là qu’apparait le vrai risque de destruction de la structure du sol, de perte de fertilité, et de pollution environnementale à cause des quantités d’engrais à apporter.  
Après la taille d'hiver, marcher ou circuler peut être un problème.

Maintenir ou enrichir le sol en matière organique présente des avantages agronomiques importants :
-       La vie du sol est beaucoup plus importante et active, ce qui favorise sa fertilité, son aération et sa capacité à stocker l’eau de pluie ou d’irrigation.
-       La matière organique joue un rôle fondamental dans le complexe argilo-humique, c’est-à-dire sur la capacité d’échange des éléments nutritifs pour la plante. L’efficacité de la nutrition végétale en dépend directement.
-       En vergers, et combinée avec une couverture végétale, c’est-à-dire avec la présence d’herbe entre les rangées d’arbres, cette technique favorise la multiplication des lombrics, favorise le drainage et limite son compactage.
-       Dans beaucoup de cas, le bénéfice le plus visuel est une augmentation de l’homogénéité des cultures, qui se traduit par une augmentation de la productivité, sans besoin d’augmenter les apports de fertilisants ni d’eau d’irrigation. Les irrégularités naturelles de la texture du sol, combinées avec le travail de l’agriculteur, font qu’une plantation, homogène au départ, se transforme en hétérogène avec le temps, avec des arbres puissants et productifs, et d’autres plus faibles et peu productifs. Gagner en homogénéité, c’est faire en sorte que les arbres soient tous puissants et productifs.
Là ce n'est plus un problème.

Les bénéfices environnementaux d’une bonne gestion de la matière organique sont encore plus nombreux :
-       Une vie active importante du sol favorise la biodiversité. Par exemple, l’augmentation des populations de lombrics favorise les populations de taupes et d’oiseaux qui s’en nourrissent, ce qui favorise la multiplication des serpents et des oiseaux prédateurs, etc.
-       L’augmentation de la fertilité naturelle du sol permet de réduire la consommation de fertilisants, puisqu’une grande partie des besoins des cultures sont fournies naturellement par le sol lui-même.
-       L’amélioration de l’aération du sol permet une meilleure pénétration de l’eau de pluie, et une réduction des besoins en eau d’irrigation.
-       L’amélioration de l’aération du sol permet aussi un meilleur drainage, ce qui réduit le risque d’asphyxie des cultures, ainsi que les pertes d’eau de pluie par écoulement de surface, et améliore les possibilités de recharge des nappes phréatiques.
-       Comme dans le cas de la technique de semis direct pour les cultures annuelles, le fait de maintenir le sol sans labour, avec les restes de taille broyés en surface, surtout si c’est combiné avec une couverture végétale, réduit beaucoup la perte de sol agricole par l’érosion due à la pluie te au vent.
-       L’amélioration de l’homogénéité des parcelles de culture permet une meilleure productivité. Au niveau local, c’est un meilleur revenu pour l’agriculteur. Au niveau global, c’est une garantie de pouvoir continuer à croitre en productivité, c’est-à-dire à produire plus, sans besoin de conquérir de nouvelles terres, pour faire face à l’augmentation de la population mondiale. C’est un avantage environnemental évident, bien que difficile à apprécier localement.
-       Le non-labour réduit nettement la libération de CO2 à l’atmosphère, ce qui participe directement à la lutte con le réchauffement climatique.
-       Il existe un effet, peu connu des agriculteurs eux-mêmes, mais potentiellement très important, qui est l’amélioration de la capacité de la plante à s’auto-défendre en raison de la richesse du sol en microorganismes bénéfiques. Ce point demande un article à lui seul.
-       Pour terminer, il est démontré qu’une vie microbienne plus active du sol améliore beaucoup sa capacité à décomposer les résidus de pesticides, chimiques et biologiques, réduisant le risque de pollution des eaux souterraines.
Au printemps suivant, l'herbe a poussé et on ne voit plus le bois de taille. Pourtant il est sur le sol.

Le broyage du bois de taille pour sa restitution au sol est une pratique totalement durable, puisqu’elle participe activement au maintien de la fertilité du sol, à sa conservation, à sa capacité de drainage et à sa capacité à produire, sur le long terme, des récoltes importantes en quantité et en qualité. Dans les cas de sols dégradés ou très pauvres en matière organique, des apports extérieurs en forme de compost sont indispensables pour leur rendre une vie active suffisante. C’est un processus long qui peut demander plusieurs années.
Mais attention, pour être efficace, un enrichissement en matière organique demande de très grosses quantités. Un exemple :
Pour augmenter le pourcentage en matière organique de 1%, sur les 30 centimètres superficiels du sol, il faut prendre en compte que 30 centimètres de sol sont 300 litres de terre par mètre carré, ou 450 kilos, et qu’un compost contient en général autour de 40% de matière organique.
Donc pour un potager de 100 m2, il faudra apporter plus de 1 tonne de compost de bonne qualité, et un agriculteur devra prévoir plus de 100 tonnes par hectare.
Ce petit calcul abrégé est destiné à vous faire comprendre que la restitution annuelle des restes végétaux est une technique facile, économique et très efficace pour maintenir un sol dans de bonnes conditions. Il est intéressant, spécialement pour le jardinier, de faire son propre compost avec tous les restes végétaux qu’il génère, par exemple en provenance des plantes décoratives, de taille de haies, de restes de fruits et légumes abimés ou d’épluchures, de gazon tondu. C’est facile, ça ne sent pas mauvais et c’est un complément nutritionnel excellent. Ça exige juste d’être retourné de temps en temps, et d’être maintenu humide. Je vais préparer un article sur le compostage.
Ce calcul est aussi pour vous prévenir que les engrais organiques habituels sont trompeurs. C’est une bonne source nutritionnelle, mais pas un enrichissement du sol. Pour ça, il faudrait en apporter des quantités gigantesques.


A la fin d'un été très sec, l'herbe a séché, mélangée avec les restes de bois de taille broyés, formant une bonne couche de matière organique, prête à être décomposée quand arriveront les premières pluies d'automne. L'herbe germera de nouveau, et au printemps prochain, nous aurons de nouveau une couverture végétale verte, fine et très active.
Sans plantes, il n’y aurait pas de vie sur la Terre, mais sans sols fertiles, les plantes ne pousseraient pas.
Le sol, c’est la vie des plantes, donc celle des humains. Plus simplement, le sol c’est la vie. Nous devons en prendre soin, autant si nous sommes agriculteurs, que jardinier, ou simple propriétaire d’un jardin.
Pour en prendre soin, il faut d’abord le connaitre, et comprendre les processus très complexes qui se déroulent de manière permanente sous nos pieds, et en silence. Nous n’y faisons pas attention. Pourtant notre vie en dépend.

6 commentaires:

  1. Deux précisions.
    Si le semis direct réduit les rejets de CO2 dans l'atmosphère, il les augmente dans le sol. Or, le CO2 produit par la respiration microbienne et racinaire se dissout dans l'eau pour former l'acide carbonique H2CO3. Ce dernier est actif dans l'altération et l'évolution minéralogique des sols par acidolyse. Les éléments minéraux tels que Ca, Mg, K, Na, Al, etc. passent en solution et sont en partie absorbés par les plantes et en partie lessivés vers les eaux souterraines. L'aluminium remplace quant à lui progressivement les cations de bases sur le complexe adsorbant où il peut atteindre des concentrations toxiques pour de nombreuses espèces. C'est un phénomène très lent mais continu qui caractérise la pédogenèse acide des sols bien drainés sous climat humide (et chaud). Il conduit donc à la longue à une érosion chimique accentuée telle qu'observée sous forêt tropicale ou tempérée dans des reliefs déjà anciens.
    Pour l'incinération de la matière organique, elle provoque une perte sèche de l'azote et du carbone qui sont évacués avec les gaz de combustion. Par contre, les éléments comme le Ca, Mg ou K restent dans les cendres sous forme d'oxydes et peuvent alors neutraliser l'acidité du sol en surface pendant quelques petites années. C'est ce qui justifie et explique l'agriculture itinérante sur brûlis en zone tropicale humide ainsi que la pratique de l'écobuage pour les prairies naturelles.

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    1. Merci Luc pour ces intéressantes précisions. Je vais sans doute les traduire pour les inclure dans les versions en espagnol et en anglais.

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  2. Luc bonjour, j'ai une question par rapport au premier point. Si ce processus d'acidification et de substitution des cations par l'Al est continu, représente-t-il un danger potentiel réel en agriculture? Et si c'est le cas, comment peut-on combiner la préservation des ressources en matière organique et la préservation des caractéristiques du sol, en évitant autant que possible l'acidolyse? Est-il envisageable de pratiquer le semis direct, et d'intégrer une phase de labours tous les 4 ou 5 ans par exemple?
    Merci

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    1. Il n'y a pas de danger pour l'agriculture qui adapte ses espèces cultuvées aux sols qui lui conviennent, les entretient par chaulage et fertilisation minérale et laisse les autres sols aux forestiers (voir 2ème référence) ou aux pâturages extensifs.
      Il n'y a pas moyen de bloquer l'acidolyse comme il n'y a pas moyen d'arrêter de respirer.
      Il n'y a pas de relation univoque entre l'acidité et la teneur en carbone organique des sols, à ma connaissance.
      La pratique du non-labour et semis direct est controversée quant à son effet sur la teneur en carbone organique des sols.

      Références:
      Baker J.M., Ochsner T.E., Rodney T. Venterea R.T, Timothy J., Griffis T.J.; 2007: Tillage and soil carbon sequestration—What do we really know? Agriculture, Ecosystems and Environment 118, 1–5. Disponible en pdf à l'adresse:

      Brunner I. and C. Sperisen; 2013: Aluminum exclusion and aluminum tolerance in woody plants. Frontiers in plant science, vol.4, article 172. Disponible en pdf à l'adresse:

      Luo, Z., Wang, E., and Sun, O. J.; 2010: Can no-tillage stimulate carbon sequestration in agricultural soils? A meta-analysis of paired experiments, Agr. Ecosyst. Environ., 139, 224–231

      Dimassi, B., Cohan, J.-P., Labreuche, J., and Mary, B.; 2013: Changes in soil carbon and nitrogen following tillage conversion in a long-term experiment in Northern France, Agr. Ecosyst. Environ., 169, 12–20

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  3. Merci Luc pour tes commentaires, ainsi que pour les références que tu me donnes.

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