Indicateur de la composante chimique de la fertilité (Rfert-c)

La composante chimique de la fertilité correspond à la capacité du milieu à fournir à la plante des éléments minéraux. Il est reconnu que cette capacité du sol est intimement liée à la matière organique qu’il contient (Feller 1995). Elle joue un rôle énergétique et nutritionnel primordial (Leclerc 2001) en plus d’un rôle sur le contrôle de la structure du sol, avec le renforcement des structures légères et l’allégement des structures lourdes (Guérif 1982) ainsi que sur la formation d’agrégats de sol (Soltner 1987). Elle intervient à travers quatre fonctions principales :

• en tant que substrat carboné, elle constitue une source trophique pour les organismes (et notamment les micro-organismes) vivant dans le sol,

• elle détermine les propriétés d’échange et de sorption liées aux propriétés de surface des constituants organiques et organo-minéraux du sol. Les réserves en bases échangeables (Ca, Mg, K, Na), le pouvoir fixateur du sol vis-à-vis des ions

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Rfert-p (note)

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phosphate, les phénomènes d’adsorption et de désorption de molécules organiques telles que les produits phytosanitaires sont le reflet de ces propriétés,

• elle permet le stockage à long terme d’éléments tels que le phosphore ou les cations majeurs (K, Ca, Mg) (Russell,1973 ; Woomer et Ingram, 1990). La libération de ces éléments est liée à la dynamique de minéralisation de la matière organique,

• elle joue un rôle important sur l’agrégation des constituants du sol et sur des propriétés physiques telles que la porosité, la stabilité de la structure, la conductivité hydraulique, l’aération, la capacité de stockage de l’eau et ainsi que la sensibilité du sol au ruissellement et à l’érosion.

Les systèmes de culture sont susceptibles de modifier le statut organique des sols tropicaux à travers :

• la dynamique, la quantité, la composition et la localisation des résidus de culture (Mellilo et al., 1982 ; Cuevas et Medina, 1988 ; Palm et Sanchez, 1991),

• le travail du sol et diverses pratiques de gestion des couverts végétaux (Ayanaba et al., 1976 ; Ayodele, 1986 ; Follett et Schimel, 1989 ; Subbian et al., 2000),

• les apports de produits phytosanitaires et leur effet sur l’activité biologique du sol. Des travaux réalisés en Guadeloupe, ont montré l’effet de l’introduction de la canne à sucre dans les systèmes de culture bananiers et de la mécanisation de la culture sur les caractéristiques de la MOS et notamment sur l’importance de la biomasse microbienne (Lombard, 2003). Les travaux de Feller (1994) sur la matière organique des sols tropicaux donnent la base méthodologique d’une approche de la matière organique du sol reposant sur le fractionnement granulométrique.

Les différentes fractions de la matière organique des sols (litière pouvant être métabolisée et MOS structurale, microbienne, labile et liée) ne sont pas concernées par les mêmes processus

D’autres modèles plus complexes tels que CENTURY (Parton et al., 1989) nécessitent une calibration plus poussée mais offrent des sorties plus précises (caractérisation des différentes fractions pour le carbone, l’azote et le phosphore) et prennent en compte de manière plus précise le climat avec un pas de temps mensuel. Il existe d’autres modèles, mensuels tel que RothC (Jenkinson et al. 1990) et journaliers tel que CERES-NCSOIL (Molina et al., 1983). Malgré ces acquis il n’existe pas de modèle calibré pour la situation des andosol de la Guadeloupe. Il est donc intéressant d’évaluer cette composante de la fertilité par le biais d’un indicateur intégré.

La Fig. III-7. présente une version simplifiée des cycles couplés du carbone et de l’azote dans le sol. Cette figure met en évidence les flux d’entrée et de sortie de ces deux cycles ainsi que les phénomènes impliqués par les actions culturales labours et apports (organiques et azotés). La bonne fourniture de la plante en azote dépend des apports d’azote et de carbone en quantité totale et relative et de la capacité du sol à les conserver.

Pour évaluer le rapport entrées / sorties du système, il semble intéressant de regarder le ratio

(Azote apporté / Azote exporté). Ce même ratio est difficilement appréciable pour le

carbone du fait qu’il dépend principalement de la fixation photosynthétique et de la minéralisation : 2 termes difficilement estimables. Pour le ratio azote seul la lixiviation et l’humification sont des termes difficilement appréciables.

Le nombre annuel de labours est à priori la principale action culturale qui influe sur

l’intensité des phénomènes de minéralisation.

Les deux variables retenues pour l’estimation de la fertilité chimique du sol sont donc le ratio Napporté/Nexporté et le nombre annuel de labours. La Fig. III-8. présente le tableau des deux variables de Rfert-c et les seuils à partir desquels elles sont considérées comme favorables et défavorables ainsi que l’arbre de décision permettant de calculer une note pour l’indicateur Rfert-c d’estimation de la fertilité chimique du sol par méthode SELF.

Fig. III-7. Schéma simplifié des cycles couplés du carbone et de l’azote dans le

sol ainsi que les principaux impacts potentiels des pratiques culturales . Biomasse microbienne MO morte non fixée MO fixée Azote minéral Ammonium Nitrates EXPORTATIONS APPORTS R RReeessstttiiitttuuutttiiiooonnn H HHuuummmiiifffiiicccaaatttiiiooonnn MMMooobbbiiillliiisssaaatttiiiooonnn MMMiiinnnééérrraaallliiisssaaatttiiiooonnn

C

CCOOO222

C

CCOOO222

Fig. III-8. Seuil des classes favorables et défavorables pour le calcul de l’indicateur de

fertilité chimique Rfert-c ainsi que l’arbre de décision associé pour le calcul d’une note selon la méthode SELF.

Seuil Favorable Seuil Défavorable

Ratio Napp/Nexp 1.2 0.8

Nb. labours/an 0.1 0.3

Entre les limites des seuils favorables et défavorables une classe floue est définie selon une loi sigmoïdale.

La Fig. III-9. présente le tableau des deux variables de Rfert-c et les seuils à partir desquels elles sont considérées comme favorables et défavorables ainsi que L’arbre de décision permettant de calculer une note d’estimation de la fertilité biologique du sol par la méthode SELF.