Mise au point d'outils de prévision de l’évolution de la stabilité de la structure de sols sous l'effet de la gestion organique des sols

La stabilite structurale est une propriete physique des sols importante, indicatrice de leur sensibilite a la battance et a l’erosion. Les sols limoneux, qui couvrent des surfaces importantes en France et dans le Nord de l’Europe ont, du fait de leur texture et de leur faible teneur en matieres organiques, une stabilite structurale faible. Dans un contexte ou l’on se preoccupe de la diminution de la teneur en matiere organique des sols, ou se developpe l’apport de produits residuaires organiques au sol et ou se diversifient les pratiques culturales et les systemes de culture, il apparait necessaire de developper des outils de prediction de la stabilite structurale en fonction de la quantite et de la qualite des matieres organiques. Nous avons developpe une relation statistique qui relie la stabilite de la structure a la constitution des sols, en particulier a leur teneur en carbone organique (C), a partir d’une base de donnees AGRESTA de 480 sols assemblee pendant cette etude. Cependant sa faible capacite predictive ne permet pas de l’utiliser comme fonction de pedotransfert. L’examen de 7 essais de longue duree ou reseaux de parcelles sur sols limoneux a montre des ameliorations de la stabilite de la structure en quelques annees avec des pratiques qui permettent une augmentation de la teneur en C dans l’horizon de surface (non labour, prairies temporaires, semis direct sous couvert vegetal (SCV), apports repetes de composts). La teneur en C totale de l’horizon est souvent un meilleur predicteur de la stabilite structurale que des fractions organiques (carbohydrates solubles a l’eau chaude, matieres organiques particulaires) ou que la biomasse des microorganismes. Des experimentations realisees en laboratoire d’apport de matieres organiques (residus de culture, composts) a des sols limoneux, nous ont permis de confirmer que le role de ces apports etait essentiellement indirect, par la stimulation des microorganismes du sol que leur decomposition entraine. Les microorganismes agregent les particules de sols par leur secretions ou mecaniquement. Nous avons propose un modele predictif de la stabilite structurale suite a des apports organiques dont on connait la qualite biochimique : CANTIS-STAB, qui couple un modele de decomposition des matieres organiques a une fonction statistique. Comme la gestion des matieres organiques constitue un volant d’action majeur pour agir sur la sensibilite de sols limoneux a la battance et a l’erosion, les outils proposes doivent etre developpes, afin de servir de base a des preconisations agronomiques ou a l’apport raisonne de produits residuaires organiques au sol. Aggregate stability is a major soil physical property, which is a good indicator of the sensitivity of soils to crusting and erosion. Silty soils, which cover large surface areas in France and Northern Europe, have a low aggregate stability, because of their texture and of their frequent low organic matter contents. In the present context of (i) soil organic matter content depletion, (ii) development of organic wastes application to soils and (iii) diversification of cropping systems, it is necessary to have tools to predict changes in soil aggregate stability with changes in soil organic matter content and quality. Using a data base of 480 soils, established during this study, we developed a statistical relationship which relates soil aggregate stability with soil characteristics, in particular with its organic carbon (C) content. However, its low predictive capacity does not allow to use it as a pedotransfer function. Based on 7 in situ long term experiments or cultivated plots series, we found rapid increased of soil aggregate stability when practices that increases the soil C content in the surface layer are implemented (no till, rotations with leys, permanent coverage of soil with plants, repeated compost additions). The total C content of soil was often better correlated to aggregate stability than other organic variables, such as hot water soluble polysaccharides, particulate organic matter contents, or microbial biomass C. Laboratory experiments, in which a wide range of organic materials (crop residues, composts) were added to soil showed that the effect of the organic materials was indirect, through the stimulation of the microbial decomposers, which aggregated the soil. We proposed a new model to simulate the temporal changes in aggregate stability after organic matter additions of given biochemical qualities and in controlled amounts. “CANTIS-STAB” couples a decomposition model with a statistical function. Managing organic matter in soils is a powerful option to decrease the sensitivity of silty cultivated soils to crusting and erosion. The different tools proposed in this program will be developed further, to serve as a basis to optimize agronomic practices and organic wastes addition in this perspective.