La gestion raisonne des cycles des lments nutritifs passe par le sol

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La gestion raisonnée des cycles des éléments
nutritifs passe par le sol

• Roland Poss
• Directeur de recherche
• Président de lAssociation Française pour
  lEtude du Sol

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Comment nourrir 9 milliards dhumains ?
daprès Griffon, 2006
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Engrais et amendements resteront indispensables
Daprès Stoorvogel Smaling (1990)
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Les problèmes selon les pays

• Pays développés coût et environnement
• Pays pauvres efficience maximale des apports
• Donc nécessité partout doptimiser les apports,
  ce qui nécessite de connaître la dynamique de
  ce qui est apporté.

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Objectifs des apports dengrais et damendements

• Améliorer la biodisponibilité des éléments
  nutritifs (engrais)
• Rendre le milieu favorable à la croissance des
  racines (amendements)
• Ne pas affecter les nappes phréatiques, les cours
  deau et les sols en aval
• Ne pas menacer les autres fonctions assurées par
  les sols (durabilité)

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Le potassium

• Elément le plus prélevé par les plantes avec
  lazote
• Cas simple car une seule forme chimique
• Gestion uniquement économique aucune menace
  sur lenvironnement

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Devenir dun engrais potassique
(Hinsinger, 2002)

• 90 à 99 est fixé ou adsorbé sur le sol (argiles
  et matière organique)
• Importance de la minéralogie des argiles

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Mécanismes dacquisition de K
Contribution des différents processus à la
nutrition dun maïs (Barber, 1995)

• Diffusion processus principal (idem P)
• Importance du flux de masse pour nitrate et
  calcium

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Profil de concentration

• Puits racinaire
• Transfert dans le sol (humidité, tortuosité)
• Equilibre sol/solution

Daprès Hinsinger (2004)
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Contribution de K non éch. au bilan
Libération de K non échangeable dans des
parcelles non fertilisées (INRA, daprès Bosc
1988)

• Contribution particulièrement importante
• mais qui ne peut pas durer

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Libération du K non échangeable

• La libération demande du temps

Daprès Springob Richter, 1998
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Courbe quantité - intensité
Relation théorique entre pool mobilisable de la
phase solide et concentration en solution
(daprès Hinsinger, 2005)

• Notion de pouvoir tampon
• La part non échangeable intervient toujours
• Effet variable sur C dun apport identique Qm
  selon létat des réserves

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Dynamique de lazote
Ruissellement

Organisation (immobilisation)
Lixiviation
Elément dont la dynamique est la plus liée au sol
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Action de la biologie
Azote minéral et azote organique
Emission de gaz à effet de serre
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Action de la physico-chimie
Climat
Phase aqueuse
NH4 aq
? NH3 aq
pH
CEC
Équilibre acido-basique
Équilibre dadsorption
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Irrégularité des phénomènes biologiques

• Problèmes de prédiction, donc de modélisation
• Impossibilité actuelle de contrôler les
  populations de bactéries du sol.

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Le phosphore

• Importance environnementale du P (Surtout
  transferts en surface)
• Excès en région délevage, carence absolue dans
  de nombreux pays
• Chimie complexe (organique, inorganique,
  nombreuses réactions)

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Devenir du P apporté

• La quasi-totalité du P apporté est adsorbé, fixé
  ou précipité
• Rôle de Fe et Al à faible pH, de Ca à pH élevé.
• Quantités très faibles dans la solution du sol 
  de 40 g à 1,6 kg P ha-1
• (Prélèvements des cultures 35 kg P ha-1)

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Du sol à la plante

• Prélèvement de H2PO4- ou HPO4 dans la solution
  du sol.
• Origine minérale ou organique
• Importance de la diffusion
• Développement de surfaces déchange (poils
  racinaires)
• Acidification de la rhizosphère comme réponse à
  une carence P

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Contribution des champignons mycorhiziens

• 80 des plantes sont mycorhizées
• augmentation de la surface déchange
• excrétion doxalate (solubilisation du combiné à
  Ca) et de phosphatases (dégradation des
  molécules organiques)

Pin maritime et Hebeloma cylindrosporum
(champignon ectomycorhizien) Photo C. Plassard
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Conclusion

• Optimisation connaître les mécanismes
• Les mécanismes dominants sont très différents
  selon les éléments
• Potassium échanges ioniques
• Azote microbiologie
• Phosphore fixation libération
• La biologie des sols intervient sur tous les
  cycles
• Vers une meilleure gestion des processus
  rhizosphériques et des communautés microbiennes ?