FICHE SERVICE : Améliorer son taux de matière organique grâce aux couverts d'interculture

ENJEUX

Les services rendus par la matière organique du sol

Les matières organiques jouent plusieurs rôles dans le fonctionnement du sol et de l’agrosystème :

  • Fourniture d’éléments minéraux
  • Amélioration des propriétés physiques du sol (travaillabilité)
  • Réchauffement du sol au printemps
  • Amélioration de la capacité de rétention en eau du sol
  • Accroissement de la stabilité structurale
  • Atténuation du changement climatique
  • Alimentation de la biodiversité

Les matières organiques du sol ne constituent pas un compartiment fermé mais sont au contraire pour la plupart l’objet de transformations importantes. D’ailleurs la plupart des services rendus sont liés à sa transformation (stabilité structurale, fourniture d’éléments minéraux par la minéralisation). Ainsi il existe des flux d’entrées et de sorties de carbone organique du sol.

Entrées et sorties de C : le bilan humique

La quantité de matière organique humifiée présente dans le sol est le résultat du bilan entre les entrées de carbone (influencées par les pratiques culturales : choix des cultures, biomasses restituées, apports de produits organiques et le sol) et les sorties de carbone (selon le climat, le contexte pédologique et le stock de carbone humifié). Les biomasses fraîches restituées au sol subissent une transformation biochimique appelée humification et finissent par alimenter le stock de matière organique humifié. Au cours du procédé tout le carbone n’est pas conservé. Une partie de celui-ci est consommée par les micro-organismes et restituée sous la forme de CO2. Le rendement de l’humification (gramme de carbone humifié par gramme de carbone restitué) est appelé coefficient isohumique ou k1. Il varie selon les caractéristiques de la matière organique restituée (C/N).

Une fois contenu dans la matière organique humifiée, le carbone va subir une seconde minéralisation, plus lente mais constante au cours de l’année. Les quantités de carbone ainsi destockées sont dépendantes de la vitesse de minéralisation (dépendante du contexte pédologique et du climat) et du stock de carbone humifié. Plus ce dernier est élevé plus la minéralisation est importante.

Modèle de bilan humique AMG d après [Bouthier et al. 2014](https://www6.inrae.fr/ciag/content/download/5229/40877/file/Vol34-9-Bouthier.pdf){target="_blank"}

Figure 1: Modèle de bilan humique AMG d après Bouthier et al. 2014

La teneur en carbone organique du sol évolue jusqu’à un équilibre lorsque les flux d’entrées de carbone sont égaux aux sorties.

EFFET DES COUVERTS SUR LE STOCK DE MATIERE ORGANIQUE DU SOL

Stockage annuel de carbone sous l'effet des cultures intermédiaires d'après [Poeplau et al. 2015]((https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167880914004873?via%3Dihub))

Figure 2: Stockage annuel de carbone sous l’effet des cultures intermédiaires d’après Poeplau et al. 2015

Les couverts contribuent à stocker de 100 à 500 kg de carbone organique par hectare et par an.

LES COUVERTS, UNE BONNE OPPORTUNITE D’ACCROITRE LE STOCK DE MATIERE ORGANIQUE

Un k1 parmi les plus élevés

Figure 3: Relation entre C/N du couvert et le coefficient isohumique k1 d’après Justes et al. 2009

Lorsqu’une biomasse quelque soit son origine (produits organiques, résidus de cultures) est restituée au sol une partie du carbone qu’elle contient est directement minéralisée et le CO2 produit retourne dans l’atmosphère. Le reste est stocké dans le sol sous forme de matière organique plus ou moins labile. Cette proportion est déterminée par le coefficient isohumique.

Le k1, ou coefficient isohumique, représente donc la proportion du carbone issu des résidus de culture qui alimentera le stock de matière organique du sol.

Exemple : Pour une tonne de carbone contenu dans des pailles de blé, le flux de carbone humifié représente environ 220 kg.

Ce coefficient est différent pour chaque résidu de culture. Il dépend de sa nature et plus particulièrement de sa richesse en azote (ratio C/N). Plus il est riche en azote plus son coefficient isohumique est élevé.

Les couverts d’interculture sont parmi les résidus de cultures ceux qui ont le k1 le plus élevé.

Restituer plus de carbone sans modifier l’assolement

Les couverts constituent un levier puissant pour accroître le stock de matière organique. En effet, il permettent d’accroître les restitutions de carbone sans bouleverser le système de culture notamment ceux comprenant des cultures à faibles restitutions (pomme de terre, betterave, lin textile).

UN EXEMPLE

Flux de carbone humifié par rotation (Source des données : [projet ABC Terre 2A](http://www.agro-transfert-rt.org/abcterre-2a/demarche-abcterre/){target="_blank"} )

Figure 4: Flux de carbone humifié par rotation (Source des données : projet ABC Terre 2A )

Dans le cadre du projet ABC’Terre 2A des bilans humiques ont été réalisés à l’échelle du territoire à l’aide du modèle AMG. Ils permettent de connaitre les flux de carbone humifiés par système de culture. La figure précédente représente les flux de carbone humifiés moyens (en tonnes de carbone par hectare et par an) pour six rotations types du Vermandois et du Saint-Quentinois.

Même si les couverts ne sont présents qu’en moyenne un an sur quatre à un an sur deux et que la biomasse restituée est plutôt faible (1,8 tonnes en moyenne), ils contribuent à accroître les quantités de carbone restituées au sol.

Si on simule un changement de pratique en faveur de couverts plus performants en (1,85 ⏫ 3 tonnes de MS) et plus fréquents (1/4 à 2/5), on observe une augmentation du flux de carbone humifié à l’échelle du système de culture.

Flux de carbone humifié par rotation (Source des données : [projet ABC Terre 2A](http://www.agro-transfert-rt.org/abcterre-2a/demarche-abcterre/){target="_blank"} )

Figure 5: Flux de carbone humifié par rotation (Source des données : projet ABC Terre 2A )

DES PISTES POUR MAXIMISER LES RESTITUTIONS DE CARBONE AU SOL

Pour accroître la quantité de carbone resitué au sol, plusieurs leviers peuvent être mis en place

  • Choisir les bonnes espèces
    • Choix des espèces

Tableau 5 : Vitesse de croissance de différentes espèces de couverts en conditions non limitantes d’eau et d’azote

  • Recours aux mélanges

Le recours aux mélanges permet en tendance d’améliorer la productivité des couverts. Au-delà du nombre, il importe de choisir des espèces qui soient suffisamment différentes les unes des autres (diversité fonctionnelle) pour utiliser au mieux leur complémentarité pour l’utilisation des ressources du milieu (lumière, eau, éléments nutritifs).

Lien entre biomasse produite par le couvert, richesse spécifique et diversité fonctionnelle (Florence et al. 2016)

Figure 6: Lien entre biomasse produite par le couvert, richesse spécifique et diversité fonctionnelle (Florence et al. 2016)

  • Date de semis

Pour maximiser la durée de végétation du couvert et la biomasse produite, le moyen le plus efficace est d’obtenir un établissement rapide du couvert après la culture précédente (1 jour d’aout = 4 jours de décembre). La biomasse produite par le couvert décroit très rapidement avec le recul de la date de semis ainsi que le panel des espèces les plus intéressantes (légumineuses).

Biomasse produite selon la date de levée pour trois couverts de non légumineuses (données issues de simulations STICS)

Figure 7: Biomasse produite selon la date de levée pour trois couverts de non légumineuses (données issues de simulations STICS)

  • Date de destruction

Pour viser des dates de destruction tardives (sortie hiver), il est impératif que le mélange comporte des espèces capables de se développer durant et après l’hiver. Choisir des espèces de couverts ayant des croissances en relai

Evolution de la biomasse du couvert au cours de l'interculture (Essai Maintien de légumineuses - Verneuil sur Serre 2018-2019)

Figure 8: Evolution de la biomasse du couvert au cours de l’interculture (Essai Maintien de légumineuses - Verneuil sur Serre 2018-2019)

  • Choix de l’itinéraire technique

Le choix de l’itinéraire technique d’implantation influence la productivité du couvert : (Voir Dossier technique : Réussite des couverts d’interculture : sous quelles conditions ?)

Pour stocker du carbone, il faut stocker de l’azote

En effet, la matière organique du sol n’est pas constituée exclusivement de carbone. Elle possède un C/N de 10 en moyenne. Ainsi 1 kilogramme d’azote est stocké pour 10 kilogrammes de C. Pour reprendre les exemples précédents, cela représente 70 unités par interculture longue qui seront “emprisonnées” à moyen terme dans le sol. Une partie de cette quantité correspond à l’azote qui aurait été lixiviée en l’absence de couvert (Voir la fiche service Limiter les pertes d’azote grâce à l’implantation de couverts d’interculture ).

L’autre partie est prélevée sur le stock d’azote qui n’aurait pas été lixivié et donc aurait été disponible pour la culture suivante. Pour éviter de pénaliser les cultures suivantes ou avoir à augmenter la fertilisation, il est nécessaire de faire appel à une autre source d’azote qu’est la fixation symbiotique par les légumineuses en interculture.

Relation entre biomasse aérienne et quantité d azote fixée pour plusieurs espèces de légumineuses en interculture d après [Ramseier et al. 2013](https://www.researchgate.net/publication/256438043_Screening_of_legumes_as_cover_crops_Nitrogen_and_weeds){target="_blank"}

Figure 9: Relation entre biomasse aérienne et quantité d azote fixée pour plusieurs espèces de légumineuses en interculture d après Ramseier et al. 2013

Elles permettent de fixer en moyenne 22 kilogrammes d’azote par tonne de MS selon les auteurs. Cette valeur est établie à une moyenne de plusieurs essais de screening de couverts de légumineuses menés par Ramseier et al. (2013). Le choix de l’espèce semble également influencer la capacité du couvert à fixer l’azote atmosphérique. Les vesces apparaissent dans ces essais comme plus performantes.

Effet de l espèce sur le taux de fixation symbiotique d après les données de [Ramseier et al. 2013](https://www.researchgate.net/publication/256438043_Screening_of_legumes_as_cover_crops_Nitrogen_and_weeds){target="_blank"}

Figure 10: Effet de l espèce sur le taux de fixation symbiotique d après les données de Ramseier et al. 2013

Même le stockage de matière organique tend à immobiliser des éléments nutritifs (N) dans le sol, ceux-ci seront restitués au cours de la minéralisation de la matière organique participant aux effets cumulatifs des couverts d’interculture. Pour plus d’infos voir la fiche service Accroître la disponibilité en azote.

A vos claviers !