Le « bois raméal fragmenté », un outil pour doper les sols en matières organiques

Matthieu Archambeaud, TCS n°37 - Mars / avril / mai 2006 -



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Stabilité structurale des sols, rétention en eau, stockage de nutriments, activation biologique… Les matières organiques, et tout particulièrement l’humus, sont un pilier majeur des systèmes de production durables. Le manque de matières organiques stables dans les sols, ou plutôt leur disparition progressive, est au coeur de la problématique économique et environnementale de l’agriculture, mais également l’un des principaux freins à la réussite des techniques de conservation des sols. Bien sûr, la simplification, en réduisant la fragmentation et l’oxygénation de la couche arable, est un moyen direct d’éviter une consommation excessive de matières organiques. Cependant réduire leur consommation n’est pas synonyme de croissance. De plus, même si la pratique des couverts végétaux en interculture ou encore la diversification des rotations permet d’augmenter et de diversifier la biomasse produite sur l’année, les taux de matières organiques progressent parfois trop peu ou trop lentement. En réponse à cette problématique, une technique canadienne, faisant appel aux ressources forestières et bocagères, pourrait apporter des solutions.

Au Canada, l’abondance des déchets issus de l’industrie forestière a suscité des recherches sur leur utilisation en agriculture comme amendement organique, et a donné des résultats intéressants tant en termes de structure des sols que de fertilisation, et plus récemment encore en termes de lutte intégrée. Le principe est simple : un broyat de branches d’arbres de faible diamètre (bois raméal fragmenté ou BRF) est épandu frais, puis incorporé aux premiers centimètres de sol. Depuis 2002, en Belgique, des essais [1] sont réalisés au Centre des technologies agronomiques de Strée, et concernent sept hectares. Dans ce cadre, le BRF a montré un intérêt tant agronomique qu’environnemental. Il apparaît comme un outil essentiel dans la gestion des problématiques actuelles que sont la lutte contre l’érosion, la rétention des nitrates, la biodiversité et la fertilité biologique des sols. Cette solution simple a également l’avantage d’être économique, puisque la matière première peut être produite sur l’exploitation ou récupérée dans l’environnement proche.

Stimuler la vie du sol

En stimulant fortement la vie du sol, le BRF joue un rôle essentiel dans son amélioration et la lutte contre son érosion. Après incorporation, le BRF est rapidement colonisé par les micro-organismes du sol. Les pionniers sont les champignons qui se nourrissent de la cellulose et de l’hémicellulose. Grâce aux enzymes puissants qu’ils sécrètent dans la solution du sol, ils sont les seuls capables de dégrader la lignine. Le résultat est une structuration rapide et efficace de l’horizon de surface par les champignons  : tissage du sol par les hyphes (filaments blancs qui constituent le corps des champignons et peuvent représenter 50 % à 60 % de la biomasse vivante dans le sol hors racines) mais également production de substances collantes telles que la glomaline. Au-delà d’une simple activité fongique, le processus de décomposition des BRF profite à l’ensemble de la vie du sol et stimule ainsi tous les réseaux alimentaires, depuis les bactéries jusqu’aux plantes en passant par les vers de terre et les insectes. L’accroissement de l’activité biologique permet une structuration active du sol. On estime que 80 à 90% de l’effet des matières organiques sur la structure des sols est lié à la biostimulation, et cet effet est d’autant plus fort que l’on apporte des matières organiques fraîches telles que les BRF.

Outre les champignons dont l’action est effective sur plusieurs années, au cours des six premiers mois les bactéries et actinomycètes (champignons primitifs) produisent des substances collantes qui améliorent la structure du sol. La pédofaune joue ensuite un rôle important en broutant les champignons et en triturant le sol et la matière organique. Parmi ces organismes, les lombrics participent grandement à la création d’une macroporosité dans le sol et à l’infiltration de l’eau.

La synthèse d’humus

Dans un deuxième temps, la digestion du BRF par la vie du sol engendre la formation d’humus en grandes quantités. Le rôle de l’humus dans la formation d’agrégats stables est bien connu, il est un facteur essentiel de la stabilité des sols à long terme, de leur fertilité et de leur capacité à stocker l’eau et les nutriments. Les essais réalisés en grandes cultures en Belgique ont montré que 1m3 de BRF produisait 75 kg d’humus, soit 7,5 t/ha d’humus pour un apport de 100m3, qui se formera dans un délai de deux ans après incorporation ! On estime qu’un tel volume correspond à dix ans d’apport de fumier. Cette croissance d’humus peut également être réalisée par un apport de compost de déchets verts, mais on profite avec le BRF d’une stimulation plus forte de l’activité biologique dans le sol.

Nutrition des plantes

Du point de vue de la nutrition du sol et des plantes, le BRF possède des atouts et peut s’associer à d’autres types de fertilisations. En complément des épandages d’effluents animaux, le BRF est un moyen intéressant pour compenser le faible C/N de certains produits. En outre, l’une des principales qualités du BRF, dans un contexte de carences avérées de beaucoup de sols en éléments minéraux dits « mineurs », est d’apporter un complément alimentaire économique. Les arbres dont ils sont issus sont allés chercher dans les couches profondes du sol l’ensemble des éléments qui sont remis à disposition des plantes et de l’activité biologique. On estime que 75 % des nutriments de l’arbre se trouvent dans les branches de moins de 7 cm de diamètre.

D’autre part, si ce matériau est très riche en carbone, c’est principalement de molécule facilement dégradable : de lignine relativement peu polymérisée, cellulose et hémicellulose. Avec 75 kg de carbone par m3 (ou 225 kg/t), le BRF présente un C/N de 50, alors que le bois de tronc présente un C/N de 500. Schématiquement, on pourrait dire que le BRF est dix fois plus riche en azote que le bois de tronc, et cette propriété le rend très accessible pour les micro-organismes décomposeurs. Cela explique l’augmentation rapide de la température (jusqu’à 70 °C à 80 °C) quelques jours après la mise en tas des copeaux. Si cet azote n’est pas directement disponible pour les cultures, il représente tout de même 180 unités pour un apport de 100 m3 qui seront capitalisées dans le sol et remises à disposition des cultures au fil des années.

Gérer la fertilisation azotée suite aux épandages de BRF

L’épandage de matière riche en carbone peut faire craindre une faim d’azote pénalisant durablement les cultures. En effet, malgré un C/N modéré de 50, le BRF immobilise puissamment l’azote en raison du développement très intense de l’activité biologique. Ce phénomène d’immobilisation dure environ un an après l’incorporation du BRF. Ensuite, malgré des reliquats réduits au minimum (10 à 30 UN sur 90 cm), l’azote est fourni aux plantes par des canaux biologiques. Rappelons que les 7,5 t/ha d’humus formés grâce à un apport de 100 m3 de BRF contiennent environ 300 unités d’azote, dont 180 unités proviennent directement du BRF ! L’azote organique contenu dans l’humus n’est pas lessivable, ce qui diminue grandement les pertes et les pollutions.

En ce qui concerne les 120 unités restantes, elles sont issues de la préemption d’une partie de l’azote du sol. Ce prélèvement d’azote est calculable. On peut donc bénéficier des multiples avantages du BRF sans compromettre ses rendements. En effet, dans le cadre des expériences réalisées en Belgique, a été établie une loi qui permet de prévoir de façon précise l’immobilisation de l’azote. Au cours de la première année après incorporation, les champignons immobilisent une part de l’azote minéral disponible (engrais, reliquats, minéralisation des matières organiques et des effluents d’élevage). Cette proportion équivaut à 25 % de base + 8 % par dose de 100 m3/ha de BRF : si l’on incorpore 100 m3/ha de BRF, on doit donc s’attendre à une immobilisation de 33 % de l’azote minéral présent ou apporté, et de 41 % pour 200 m3/ha de BRF. De manière plus simple, et pour de faibles apports en interculture, on peut calculer l’immobilisation en fonction de l’humus formé : 1 unité d’azote est prélevée par l’humification de 1 m3 de BRF.

BRF et légumineuses, le tandem gagnant

Afin d’éviter la surfertilisation de la première année, un itinéraire prometteur est l’incorporation de BRF avant légumineuse, sans ajout d’azote. Des essais réalisés en Belgique ont montré qu’en une seule année, un trèfle avait apporté suffisamment d’azote pour compléter l’apport du BRF et profiter à la culture suivante. Le système est d’autant plus efficace que les légumineuses n’apportent de l’azote gratuitement que si elles y sont contraintes : soit par les prélèvements azotés d’une culture associée, soit par un apport de carbone dans le sol (cas du BRF). De plus, un autre essai belge sur luzerne a montré que le BRF défavorisait les adventices nitrophiles (chénopodes, camomilles…) tout en augmentant les rendements et les prélèvements en azote de la culture.

Le BRF, une ouverture vers la lutte intégrée

Au-delà de la simple structuration et de la nutrition des cultures, de nouveaux résultats semblent particulièrement intéressants pour les systèmes en agriculture durable, notamment en ce qui concerne la gestion des maladies fongiques et des adventices. Pour les maladies, il semble que le développement massif de champignons décomposeurs assure un meilleur équilibre des espèces présentes et permet une régulation naturelle des champignons pathogènes.

BRF, mode d’emploi

Suite aux recherches canadiennes, on sait que le BRF idéal est issu de branches de moins de 7 cm de diamètre, d’essences de feuillus, broyées fin et épandues directement. Toutefois, dans le contexte des grandes cultures, les essais réalisés en Belgique montrent que les mécanismes demeurent identiques pour différents mélanges d’essences, broyées plus ou moins grossièrement et comprenant des branches de calibre plus important. Ce matériau moyen, qui est celui dont les fermiers peuvent disposer, peut être stocké en tas, de quelques jours à quelques mois. Ces résultats montrent qu’il y a bien une continuité entre BRF et composts de déchets verts. De plus, cette phase de précompostage permet l’ensemencement en organismes décomposeurs.

Épandage et incorporation

Comme pour toute intervention avec du matériel lourd, il est préférable d’épandre sur sol portant afin de limiter le tassement : soit après récolte directement sur les chaumes, soit en hiver sur sol gelé. L’épandage doit être régulier pour éviter un cumul de copeaux qui immobiliserait localement l’azote. À ce titre, un épandeur à fumier avec répartiteur à plateaux convient très bien. Une astuce : lorsque l’on tourne en bout de champ, arrêter le tapis en laissant les disques tourner permet d’éviter de casser le boulon de sécurité si un morceau de bois est coincé. L’incorporation peut se faire juste après l’épandage ou lors des préparations de surface classiques avant implantation. Parmi les outils testés, le rotalabour combiné à un décompacteur « pattes d’oies » fonctionne bien. Avec une intervention perpendiculaire à l’épandage, un tel combiné permet de décompacter les traces de l’épandeur et d’incorporer parfaitement en un seul passage. Avec un outil à dents il faut généralement plusieurs passages pour achever le travail. L’incorporation à 10 cm est recommandée dans les itinéraires classiques et permet de « booster » la vie du sol et d’accélérer l’humification du BRF, induisant par conséquent une forte immobilisation d’azote. Avec la simplification du travail du sol, l’incorporation est moins profonde voire absente, ce qui retarde ou diminue l’activation biologique mais réduit la faim d’azote dans les mêmes proportions. C’est pourquoi, dans les situations de transition où l’activité biologique est faible et le sol pas encore réorganisé, il est préférable de procéder à une incorporation profonde (10 cm) la première année avant de réduire ou de supprimer le travail du sol. Pour ceux qui désirent uniquement réduire les reliquats d’azote, un itinéraire particulièrement efficace et simple consiste à épandre le BRF à la dose de 1m3/unité de reliquat. On profitera alors des déchaumages pour l’incorporation du BRF sans opérations supplémentaires. Le BRF permettra ensuite de fixer dans l’humus les grandes quantités d’azote qui se minéralisent suite au travail du sol et aux conditions climatiques en fin d’été. Cette méthode limite les pertes d’azote qui se retrouvent séquestrées dans l’humus.

Semis

Le semis, après une incorporation correcte du BRF ne pose aucun problème particulier, y compris le jour même, et peut être réalisé avec un semoir ordinaire. D’autre part, aucune phytotoxicité n’a été constatée pour aucune culture. Dans les situations de semis direct, si l’activité biologique est dynamique et le sol organisé, le BRF pourrait sans doute être apporté en surface sans incorporation.

Face à la raréfaction des matières organiques et à la diminution de l’activité biologique, l’épandage de BRF, ou autres broyats de déchets verts ligneux, est une piste intéressante et économique de valorisation du carbone organique de proximité. L’outil est d’autant plus intéressant que l’inévitable faim d’azote liée au carbone est mesurable et prévisible et n’est plus un obstacle à la réussite. La rapidité d’action est également un aspect très positif pour réorganiser rapidement les sols au niveau physique, chimique et biologique, afin de passer sereinement aux TCS et au semis direct. Le seul bémol que l’on puisse apporter à cette technique est qu’elle arrive aujourd’hui presque trop tard : dans les années à venir, avec la raréfaction du pétrole et la recherche d’autres sources d’énergie, il pourrait exister une concurrence entre le « carbone amendement  » et le « carbone énergie ». Un seul conseil : dopez vos sols maintenant et plantez des haies !

[1Essais soutenus par la Direction générale de l’agriculture, ministère de la région wallonne.

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