Dynamiques de transformation des fertilisants organiques, hors-sol et dans les sols : outils et modèles pour mieux les appréhender

Thuriès Laurent. 2014. Dynamiques de transformation des fertilisants organiques, hors-sol et dans les sols : outils et modèles pour mieux les appréhender. Saint-Denis : Université de la Réunion, 174 p. Habilitation à diriger des recherches : Université de la Réunion

Résumé : La problématique de la méconnaissance des transformations des apports organiques au(x) sol(s) est identifiée comme un des principaux freins au développement de la pratique de la fertilisation organique, et plus généralement au recyclage agricole de différents matériaux organiques (effluents d'élevage, sous-produits d'industries agro-alimentaires, déchets urbains). Les principaux objectifs de mes travaux de recherche ont toujours été la quantification, la qualification et la compréhension des relations pouvant exister entre quantité/qualité des apports de matière organique et nature et amplitude des effets de ces apports transformés dans les sols sur les principales propriétés édaphiques. La question de recherche à laquelle je tente de répondre est la suivante : peut-on caractériser les apports organiques plus finement que par les mesures des teneurs en carbone et en azote, leurs constituants majeurs, et ces caractérisations permettent-elles de comprendre les éventuelles relations qui pourraient exister entre nature et fonctions des apports organiques ? La question sous-jacente est : peut-on se passer d'essais de terrain, longs, coûteux, et dont les résultats, liés au contexte pédo-climatique dans lequel ils ont été mesurés, souffrent souvent d'un manque de généricité ? A cette fin, j'ai mis en oeuvre plusieurs approches méthodologiques complémentaires, au laboratoire, souvent en collaboration avec des équipes de recherche hors des organismes pour lesquels j'ai travaillé (entreprise, instituts de recherche). J'ai exploré plusieurs voies de caractérisation de la matière organique du sol avant de concentrer mes efforts sur les caractérisations des matériaux organiques avant leur apport au sol. Ma démarche était guidée par la volonté de test et l'hypothèse qu'une connaissance fine de la matière organique avant apport permettrait de prévoir son potentiel de transformation dans les sols. Pour cela, j'ai développé des outils analytiques (méthodes d'incubations en conditions contrôlées et fractionnement de la matière organique) et co-élaboré un modèle de simulation pour se dispenser des évaluations ex-post (ex. les essais de terrain) en explorant la possibilité de réaliser des évaluations ex-ante. Calibré sur un jeu de matériaux organiques utilisés dans l'industrie de la fertilisation organique incubés pendant 6 mois, j'ai proposé différentes versions de ce modèle, TAO (Transformation des Apports Organiques), robuste, car depuis lors validé sur des matériaux très différents. Toutes les versions ont représenté à la fois des progrès cognitifs dans la représentation des processus de transformation de la matière organique, ainsi que des améliorations pratiques significatives en termes d'accès aux données prédites. A ce titre, et sans dégrader la qualité des prédictions, on a pu passer d'une version nécessitant des données d'entrée issues d'expérimentation de 6 mois à une version dont les données d'entrée pouvaient être obtenues en une semaine, et donc bien moins coûteuses. Enrichi d'expériences de collègues d'autres disciplines, j'ai pu tirer profit d'une autre méthodologie, la Spectroscopie dans le Proche Infrarouge (SPIR). Par l'élaboration de modèles d'étalonnage SPIR, j'ai exploité le grand pouvoir démultiplicateur de cette technique non destructive pour réaliser du criblage de teneurs en composés d'intérêt pour le modèle TAO, sur de nombreux matériaux organiques. Dernièrement, en encadrant une doctorante malgache (co-tutelle Université d'Antananarivo et Université de la Réunion), nous avons pu mettre en évidence que l'utilisation de la SPIR était non seulement intéressante pour qualifier de très nombreux (1998) matériaux organiques d'origines variées (agricoles, agro-industrielles et urbaines) de la Réunion et de Madagascar, mais aussi pour élaborer des typologies d'usages en recyclage agricole et en recyclage énergétique. Les sorties pourraient constituer une base pour l'évaluation environnementale de ces scénarios d'usages concurrents de la biomasse. Grâce à des collaborations au niveau national, nous avons élaboré des typologies de potentiel de transformation en matière organique stable (humus) et une classification des matières organiques quant à leur potentiel de transformation de l'azote. L'objectif particulier était de dispenser les prescripteurs de ces matériaux en recyclage agricole d'utiliser les résultats des incubations en conditions contrôlées, assez délicats à interpréter, et de n'avoir à manipuler que de simples indices. Ce fut un réel progrès, et l'utilisation de ces indices s'est largement répandue. De nouveaux matériaux organiques susceptibles d'être recyclés en agriculture ont émergé dernièrement avec l'avènement des filières de recyclage énergétique de la biomasse (ex. les digestats de méthanisation ; les issues de processus industriels de fabrication du bioéthanol etc.). Il parait donc nécessaire de revisiter les typologies "potentiel de transformation en humus" et "classes de minéralisation de l'azote". C'est ce que je me propose d'aborder dans mes perspectives de recherche, toujours en collaboration, et au même titre que les deux inflexions suivantes de mes travaux : 1) Tout d'abord, explorer de nouvelles voies pour établir les liens entre caractérisations des potentiels de transformation au laboratoire et expression de ces potentiels sur le terrain. Cela nécessite d'identifier, pour mieux les corriger, les biais de ces caractérisations de laboratoire. 2) Ensuite, développer des méthodologies innovantes, autour de la SPIR, pour qualifier l'état organique des sols de la Réunion et comprendre les processus de stockage du carbone ou d'émissions de gaz à effet de serre, que les sols soient amendés ou non avec des matériaux organiques. C'est ce continuum de mes travaux de recherche autour de la qualification des matériaux organiques et la compréhension de leurs transformations dans les sols et ces inflexions envisagées à court-terme que je me propose de présenter dans mon document de synthèse.

Mots-clés Agrovoc : engrais organique, fertilisation, matière organique, matière organique du sol, recyclage des déchets, recyclage des matières organiques, effluent, sous-produit de canne à sucre, déchet urbain, déchet agricole, teneur en azote, teneur en glucides, analyse de sol, méthodologie, technique analytique, spectroscopie infrarouge, propriété physicochimique du sol, testage non destructif

Mots-clés géographiques Agrovoc : La Réunion, Madagascar, France

Classification Agris : P33 - Chimie et physique du sol
U30 - Méthodes de recherche
F04 - Fertilisation
Q70 - Traitement des déchets agricoles
000 - Autres thèmes

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2014-2018) - Agriculture écologiquement intensive

Auteurs et affiliations

• Thuriès Laurent, CIRAD-PERSYST-UPR Recyclage et risque (REU) ORCID: 0000-0002-1365-7891

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/578513/)

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