Impact agronomique et environnemental d'une fertilisation long terme - mixte minérale et organique - sous prairies tropicales le long d'un gradient altitudinal

Edouard Rambaut Louis-Axel. 2022. Impact agronomique et environnemental d'une fertilisation long terme - mixte minérale et organique - sous prairies tropicales le long d'un gradient altitudinal. Montpellier : Université de Montpellier, 156 p. Thèse de doctorat : Biologie intégrative des plantes : Université de Montpellier

Encadrement : Salgado, Paulo

Résumé : Les écosystèmes des prairies occupent plus de 40% des terres émergées de la Terre, et ce dans des contextes édapho-climatiques variés. Leur fonctionnement et leur compréhension sont essentiels dans le contexte du changement climatique et de l'augmentation de la demande mondiale en produits alimentaires d'origine animale. De précédentes expérimentations à long terme menées sur plus de 10 ans ont montré que l'application répétée sur plusieurs années d'engrais organiques et minéraux avait un impact sur les performances agronomiques et environnementales des prairies. Ces effets long-termes ne sont pas suffisamment documentés en ce qui concerne les prairies tropicales. Ainsi, pour évaluer les effets agronomiques et environnementaux à long terme de différents types de fertilisation organique et/ou minérale des prairies tropicales de l'île de la Réunion, un dispositif expérimental de fertilisation a été réalisé sur une période de 15 années sur des prairies tropicales composées majoritairement de graminées tropicales sur des sols sableux et des prairies tempérées d'altitudes composées majoritairement graminées tempérées sur des sols volcaniques. Cependant, les expérimentations aux champs montrent leurs limites dans leur singularité, en particulier les expériences à long terme. Ainsi, complémentairement l'utilisation de modèles mécanistes et leur paramétrage sont importants pour étudier le fonctionnement des écosystèmes dans un contexte plus large. Nous avons donc utilisé les données de l'expérience in-situ pour paramétrer le modèle tempéré PASIM aux conditions tropicales observées à la Réunion. Le dispositif expérimental a montré les effets in-situ de ces fertilisations sur le statut nutritif et le carbone organique du sol. La fertilisation minérale montre une partie de ses limites sur la production fourragère et le stockage du carbone, en considérant son application sur le long terme, les bénéfices agronomiques s'estompant et les bénéfices environnementaux restant limités. Alors que la fertilisation organique montre des effets positifs forts à long terme tant sur les performances agronomiques par amélioration du statut nutritif du sol qu'en termes de stockages du carbone. Le modèle a lui montré un bon niveau de production tant sur les productions fourragères que sur la dynamique de la teneur du sol en carbone, tout en mettant en évidence certaines limites du modèle, en particulier en ce qui concerne les effets à long terme de certaines fertilisations et certaines caractéristiques spécifiques de sols tropicaux. Ces limites posant la question de la possible complexification de ces modèles. Ainsi, cette étude montre tout l'intérêt et le besoin d'expériences à long terme spécifiques au contexte tropical, complété de modèles de simulations intégrant le maximum de spécificités du contexte tropical, en termes de représentation des mécanismes de photosynthèses ou de phénologie.

Résumé (autre langue) : Grassland ecosystems occupy more than 40% of the Earth's land area in a variety of edapho-climatic contexts. Their functioning and understanding are essential in the context of climate change and the increasing global demand for animal-based food products. Previous long-term experiments conducted over more than 10 years have shown that the repeated application of organic and mineral fertilisers over several years has an impact on the agronomic and environmental performance of grasslands. These long-term effects are not sufficiently documented for tropical grasslands. Thus, to assess the long-term agronomic and environmental effects of different types of organic and/or mineral fertilisation on tropical grasslands in Réunion Island, an experimental fertilisation scheme was carried out over a period of 15 years on tropical grasslands composed mainly of tropical grasses on sandy soils and temperate grasslands composed mainly of temperate grasses on volcanic soils. However, field experiments show their limits in their singularity, especially long-term experiments. Thus, the use of mechanistic models and their parameterisation are important to study the functioning of ecosystems in a broader context. We therefore used the data from the in-situ experiment to parameterise the temperate PASIM model to the tropical conditions observed in Réunion. The experimental set-up showed the in-situ effects of these fertilisations on the nutrient status and organic carbon of the soil. Mineral fertilisation shows some of its limitations on forage production and carbon storage, considering its long-term application, with agronomic benefits fading and environmental benefits limited. Whereas organic fertilisation shows strong positive effects in the long term both on agronomic performance by improving soil nutrient status and in terms of carbon storage. The model showed a good level of production both in terms of forage production and soil carbon dynamics, while highlighting certain limitations of the model, in particular with regard to the long-term effects of certain fertilisation and certain specific characteristics of tropical soils. These limitations raise the question of the possible complexification of these models. Thus, this study shows the interest and the need for long-term experiments specific to the tropical context, completed by simulation models integrating the maximum of specificities of the tropical context, in terms of photosynthesis or phenology mechanism representation.

Auteurs et affiliations

• Edouard Rambaut Louis-Axel, Université de Montpellier (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/608884/)

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