Comment éviter le tassement des sols ?
Aujourd'hui, on vous propose de suivre pendant une semaine les interventions qui ont eu lieu lors de la journée technique betteraves de Pour une Agriculture du Vivant !
Présentation de l’intervenant
Vincent Thomis, de Gros Transfert, intervient sur la question du tassement des sols dans les systèmes avec betteraves. Il précise que Gros Transfert est une structure située à l’interface entre la recherche et le développement agricoles, avec pour objectif de valoriser les acquis de la recherche agronomique, notamment ceux de l’INRAE et d’autres instituts en France et à l’étranger, pour les vulgariser auprès des acteurs du développement.
Il travaille plus particulièrement sur la fertilité des sols, la structure des sols et leur état organique.
La betterave : une culture à double effet sur la structure du sol
La betterave est présentée comme une culture intéressante pour maintenir ou restructurer le sol en profondeur, car elle pompe beaucoup d’eau à une période où le sol est plutôt sec. Cela favorise la dessiccation du sol et donc sa fissuration.
Mais cette culture pose aussi un problème majeur : sa récolte, souvent réalisée avec des machines très lourdes, peut fortement dégrader la structure du sol. Les charges évoquées dépassent fréquemment 60 à 65 tonnes à pleine charge.
L’intervention vise donc à montrer :
- comment prévenir ces problèmes de tassement ;
- comment aider le sol à se régénérer lorsqu’ils se produisent.
Des dégâts possibles dès l’implantation
Avant même la récolte, les problèmes peuvent commencer à l’implantation. Celle-ci est normalement le moment où l’on met en place le potentiel initial de la culture. Pourtant, dans certains cas, on « se tire une balle dans le pied dès le départ » en créant un défaut de structure au moment de la préparation du sol.
Un exemple est donné lors d’une préparation de sol en mars 2018 : le tracteur est intervenu dans des conditions insuffisamment ressuyées, avec des pneumatiques mal adaptés. Le sol a été tassé, avec un impact direct observé ensuite sur le pivot de la betterave.
Des tassements profonds fréquemment observés
Les observations de profils de sol réalisées dans le nord du Bassin parisien ont mis en évidence un problème récurrent : des tassements profonds situés sous les horizons habituellement travaillés.
On observe souvent :
- un horizon travaillé en apparence correct ;
- juste en dessous, des semelles très marquées ;
- parfois même des tassements jusqu’à 45 à 50 cm de profondeur, dans les horizons pédologiques.
Ces situations sont fréquentes dans des systèmes où l’on retrouve régulièrement :
- la betterave ;
- la pomme de terre ;
- les légumes irrigués.
Le problème de ces tassements profonds est qu’ils sont très peu réversibles :
- le travail du sol n’intervient généralement pas à ces profondeurs ;
- les mécanismes naturels de régénération sont beaucoup moins actifs en profondeur qu’en surface.
Des conséquences fortes sur les cultures suivantes
Exemple sur pomme de terre
Des expérimentations ont été menées avec deux dates d’arrachage de betteraves sur une même parcelle, afin d’évaluer les conséquences sur la culture suivante, en l’occurrence la pomme de terre.
- Une partie des betteraves a été arrachée en bonnes conditions, début octobre.
- L’autre partie a été arrachée en conditions plus humides, en novembre.
Sur la partie arrachée en bonnes conditions, le profil racinaire de la pomme de terre montre très peu de zones tassées et un enracinement qui descend à plus de 60 cm.
En revanche, là où les betteraves ont été arrachées en mauvaises conditions, on observe beaucoup plus de tassement, et l’enracinement des pommes de terre est bloqué vers 35 cm de profondeur.
Vincent Thomis souligne qu’avoir un sol profond de plus de deux mètres ne sert à rien si les racines sont arrêtées à 35 cm.
Effet sur le rendement
Sur un réseau de parcelles comparant des arrachages en bonnes et mauvaises conditions, les rendements de pomme de terre varient d’environ 30 à 50 t/ha selon le niveau de tassement observé visuellement sur le profil.
Les pertes de rendement sont donc loin d’être négligeables sur des cultures sensibles comme la pomme de terre.
Exemple sur blé
Même une culture moins sensible que la pomme de terre peut être pénalisée. Un exemple est donné sur blé implanté sans labour après arrachage de betteraves.
On retrouve sur le blé les traces du chantier précédent : des vagues correspondant aux passages de roues lors de la récolte des betteraves. Des rendements par placettes ont montré environ 20 % de rendement en moins au niveau des passages de roues par rapport aux zones non roulées.
Les conséquences du tassement se ressentent surtout les années extrêmes :
- les années très sèches, car les racines ne peuvent pas aller chercher l’eau en profondeur ;
- les années très humides, à cause des phénomènes d’asphyxie racinaire.
Le tassement nuit aussi aux vers de terre
Il est rappelé que l’on évoque souvent les effets négatifs du travail du sol sur les vers de terre, mais qu’il ne faut pas oublier que le tassement leur est lui aussi très néfaste.
Lors de l’observation de chantiers lourds, il est fréquent de voir des vers de terre écrasés sous les passages de roues. Cela concerne particulièrement les vers endogés, qui vivent surtout dans les 25 premiers centimètres et sont très sensibles au tassement.
Les anéciques, qui réalisent des galeries verticales et vivent plus profondément, sont un peu moins sensibles.
Comprendre le tassement : pressions exercées et résistance du sol
Le tassement résulte de l’équilibre entre :
- les pressions exercées sur le sol ;
- la résistance du sol.
Si les pressions exercées sont supérieures à la résistance du sol, il y a tassement. Si elles lui sont inférieures, le sol résiste.
La résistance du sol dépend notamment :
- de son humidité ;
- du type de porosité présent.
Un sol humide est plus sensible au tassement. Les pressions exercées sur le sol dépendent quant à elles :
- de la charge à l’essieu ;
- de la surface de contact entre le pneu et le sol.
Pour limiter les pressions exercées au sol, il faut donc :
- soit diminuer la charge à l’essieu ;
- soit augmenter la surface de contact, en jouant sur le type de pneumatique ou sur la pression de gonflage.
Le rôle déterminant de la charge à l’essieu
Un essai mené lors d’un chantier d’arrachage de betteraves a permis de comparer :
- une arracheuse intégrale à vide ;
- la même intégrale à pleine trémie ;
- une benne accompagnatrice.
Les résultats, exprimés par des mesures pénétrométriques, montrent que :
- avec l’intégrale à vide, le tassement atteint environ 25 cm de profondeur ;
- avec l’intégrale à pleine trémie, le tassement descend à 35-40 cm ;
- avec la benne, le tassement est marqué en surface, mais ne descend pas au-delà d’environ 25 cm.
L’explication est la suivante :
- l’intégrale passe une seule fois, mais avec une charge à l’essieu très élevée, surtout à pleine trémie ;
- la benne effectue plusieurs passages de roues successifs, ce qui accentue le tassement de surface ;
- en revanche, son poids par essieu reste plus raisonnable, autour de 8 à 9 tonnes, ce qui limite le tassement profond.
Le message principal est clair : en profondeur, c’est la charge à l’essieu qui est déterminante.
Autrement dit, pour limiter le tassement profond, il vaut mieux plusieurs passages avec de faibles charges qu’un seul passage avec des charges élevées.
Intégrale ou chantier décomposé
Deux types de chantiers d’arrachage de betteraves de capacité totale équivalente, autour de 50 tonnes, sont comparés :
- à droite, un chantier avec intégrale, où le poids est concentré sur deux essieux ;
- à gauche, un chantier décomposé, où le poids est réparti sur huit essieux.
Dans le second cas, le poids par essieu est divisé par quatre, ce qui limite fortement le tassement profond, même si le trafic de surface est plus important.
L’idée générale est donc de préférer, à capacité égale, les solutions qui répartissent la charge sur davantage d’essieux.
L’intérêt des chantiers à plusieurs essieux et du 12 rangs
Augmenter le nombre d’essieux peut être une solution, mais il est précisé que dans le cas des intégrales, cela ne résout pas toujours le problème si l’augmentation du nombre d’essieux s’accompagne d’une augmentation équivalente de la capacité de trémie.
En revanche, dans des chantiers décomposés, notamment en 12 rangs, l’intérêt est réel :
- diminution de la surface affectée par le tassement ;
- réduction de la charge par essieu ;
- meilleure adaptation aux enjeux de préservation de la structure.
Un exemple d’un chantier 12 rangs décomposé importé et adapté aux conditions françaises est cité.
Le rôle des pneumatiques sur le tassement de surface
Pour limiter le tassement en surface, le pneumatique joue un rôle majeur, surtout via la pression de gonflage.
Un exemple est montré avec des pneus de 900 mm :
- à gauche, gonflés à 1,5 bar ;
- à droite, gonflés à 0,8 bar.
En diminuant la pression de gonflage, la longueur de l’empreinte au sol augmente, avec environ un crampon de plus en contact avec le sol. Cela augmente la surface de contact et réduit donc les pressions exercées au sol.
Les pneumatiques influencent fortement le tassement sur les 25 premiers centimètres.
Le type de porosité conditionne la résistance au tassement
Trois types de porosité sont distingués dans le sol :
- la porosité d’assemblage, liée au travail du sol ;
- la porosité fissurale, liée aux alternances humidification-dessiccation ;
- la porosité tubulaire, liée à la biologie du sol, notamment aux galeries de vers de terre et aux anciens passages racinaires.
Une expérimentation menée avec l’INRA de Rennes, lors d’un chantier de récolte de maïs, a montré que le passage de la machine détruit surtout la porosité d’assemblage créée par le travail du sol.
En revanche :
- la porosité fissurale résiste mieux ;
- la porosité tubulaire résiste également mieux, même si elle peut être partiellement affectée.
Cela montre que la porosité naturelle, surtout verticale, résiste mieux au tassement que la porosité créée mécaniquement par le travail du sol.
Il est donc important de ne pas fragiliser excessivement la structure par des travaux du sol trop intensifs, car cela rend le sol plus sensible aux tassements futurs.
Attention aux effets du travail du sol
Le travail du sol peut aider à régénérer le sol s’il est réalisé dans de bonnes conditions. Il peut donner un « petit coup de pouce », mais il faut être très vigilant.
Un exemple de décompactage réalisé en conditions trop humides montre un résultat très défavorable : les passages des dents sont visibles, comme si l’on avait passé « une lame de couteau dans du beurre ». Le travail du sol n’a rien amélioré.
Il faut donc faire très attention :
- aux conditions d’intervention ;
- au risque de créer trop de porosité artificielle.
Trop de porosité peut aussi être un problème
Une expérimentation menée avec Arvalis sur lin, culture sensible au tassement, a comparé plusieurs modalités :
- non-labour tassé ;
- non-labour non tassé ;
- labour tassé ;
- labour non tassé.
Les résultats montrent que la situation la plus pénalisante est le labour tassé. Le labour avait créé beaucoup de porosité, mais celle-ci a ensuite été complètement détruite par un tassement artificiel réalisé en sortie d’hiver.
Dans la modalité labour non tassé, les performances restent également inférieures au non-labour non tassé. En observant les profils, on comprend qu’il y avait un excès de porosité : beaucoup de macropores créés par le travail du sol, mais peu fonctionnels en conditions de printemps et d’été secs.
Les racines ont besoin d’être au contact des particules du sol pour puiser l’eau et les éléments minéraux. Si elles se retrouvent « à l’air libre » dans des macropores trop importants, cela fonctionne mal.
À l’inverse, le profil non-labour non tassé présente :
- beaucoup de microporosité ;
- des fissures ;
- des galeries de vers de terre.
C’est ce type de structure, sans excès de porosité mais bien organisée, qui a permis la meilleure biomasse de lin.
La régénération naturelle du sol
Si l’on veut réduire le travail du sol, il faut optimiser les mécanismes naturels de restructuration.
Les vers de terre
Les vers de terre peuvent régénérer des zones tassées. Ils ingèrent la terre, la rejettent sous forme de déjections, et participent ainsi à la formation d’agrégats biologiques.
Dans les sols biologiquement actifs, ils peuvent ingérer jusqu’à environ 300 tonnes de terre par hectare et par an, soit l’équivalent d’environ un dixième de la couche arable.
Le climat
Les alternances :
- humidification-dessiccation ;
- gel-dégel ;
participent aussi à la régénération structurale, à condition qu’il y ait un minimum d’argile dans le sol. Ces phénomènes sont surtout actifs en surface.
Le rôle des racines et des couverts végétaux
Une expérimentation a été mise en place pour savoir si les racines de couverts végétaux pouvaient régénérer un sol tassé.
Trois modalités ont été comparées sur une parcelle volontairement choisie pour son état tassé :
Colonisation du profil par les racines
Les résultats montrent que le facteur le plus important pour coloniser le profil n’est pas tant l’espèce choisie que la durée de végétation.
Entre 500 et 1000 degrés-jours, la colonisation racinaire augmente fortement. Cela conduit à une conclusion pratique simple : si l’on veut optimiser la colonisation racinaire du sol par les couverts, il faut semer le plus tôt possible.
Un exemple est donné pour la Picardie :
- semis début août : 1000 degrés-jours atteints vers le 20 octobre ;
- semis au 15 août : atteints vers le 10 octobre ;
- semis début septembre : les 1000 degrés-jours ne sont plus atteints avant l’hiver.
Les racines ne sont pas des marteaux-piqueurs
Quand elles rencontrent une zone tassée, les racines ne la traversent pas de force. Elles la contournent et cherchent les voies de passage existantes, notamment :
- les fissures ;
- les galeries de vers de terre.
Un profil montre ainsi une zone tassée que les racines ne traversent presque pas, sauf à un endroit précis où se trouve une galerie de ver de terre. Toutes les racines se concentrent à cet endroit.
Le message est explicite : les racines ne sont pas capables de percer un horizon tassé comme un marteau-piqueur. Elles exploitent la porosité déjà présente.
Les couverts peuvent néanmoins améliorer la structure
Même si elles ne décompactent pas directement, les racines des couverts peuvent améliorer la structure indirectement.
Dans l’essai, entre septembre et fin novembre :
- la proportion de zones très tassées diminue ;
- la proportion de zones tassées mais fissurées augmente.
L’explication est que la culture intermédiaire pompe de l’eau, favorise la dessiccation du sol et donc la formation de fissures. Le sol n’est pas encore redevenu totalement favorable, mais il est passé d’un état tassé à un état tassé-fissuré, ce qui est déjà un progrès important :
- les racines de la culture suivante peuvent mieux circuler ;
- l’activité biologique devient plus efficace ;
- la régénération s’enclenche.
Des mesures d’infiltration de l’eau et de perméabilité à l’air montrent également une amélioration en présence de couverts par rapport au sol nu.
L’état organique du sol : une condition essentielle
Pour que les galeries de vers de terre et les anciens passages racinaires restent fonctionnels, il faut aussi maintenir un bon état organique du sol.
Sur des sols limoneux, il est fréquent d’observer des galeries de vers de terre complètement colmatées par du limon. Cela traduit un défaut de stabilité structurale lié à un manque de matière organique.
Sans suffisamment de matière organique, les agrégats sont moins stables, les particules de limon sont entraînées par la pluie, et elles viennent boucher la porosité.
Un autre exemple montre l’effet de l’entretien organique sur deux zones d’une même parcelle de blé issue d’un remembrement :
- à droite, une ancienne parcelle d’éleveur, avec apports réguliers de fumier, travail moins profond, et 2,2 % de matière organique ;
- à gauche, une ancienne parcelle en système betteraves-pommes de terre-légumes, avec peu de restitutions organiques, travail plus profond, et 1,4 % de matière organique.
Après une forte pluie, la différence de comportement du sol est très nette.
Faire un bilan humique
Pour savoir si les pratiques permettent de maintenir ou d’améliorer l’état organique du sol, il faut faire un bilan humique, c’est-à-dire comparer :
- les entrées de carbone ;
- les pertes de carbone.
Les entrées de carbone
Elles proviennent principalement :
- des résidus de culture ;
- des racines ;
- des exsudats racinaires ;
- des cultures intermédiaires ;
- des apports organiques éventuels.
Il est rappelé qu’il ne faut pas oublier les racines, souvent moins visibles mais importantes.
Les pertes de carbone
Elles proviennent de la minéralisation de la matière organique par les micro-organismes. Cette minéralisation dépend :
- du climat ;
- du type de sol ;
- du mode de travail du sol.
Le travail du sol accélère légèrement ces processus, notamment :
- en réchauffant le sol ;
- en stimulant l’activité microbienne ;
- en diluant la matière organique dans le profil.
Interprétation du bilan
- Si les entrées de carbone sont supérieures aux pertes, le sol stocke du carbone.
- Si elles sont inférieures, le sol déstocke et son état organique se dégrade.
Les leviers disponibles sont :
- la gestion des résidus de culture ;
- les cultures intermédiaires ;
- les apports organiques ;
- le travail du sol, en particulier sa profondeur.
L’outil SIMEOS-AMG
Gros Transfert a développé un outil appelé SIMEOS-AMG, accessible en version de démonstration sur internet. Il permet de simuler l’évolution des teneurs et des stocks de matière organique du sol à partir de données simples :
- type de sol ;
- poste climatique ;
- rotation ;
- pratiques culturales.
Un exemple est présenté avec une rotation potentiellement problématique :
- betteraves ;
- pommes de terre ;
- légumes ;
- labour régulier ;
- engrais vert une année sur trois.
Dans ce cas, la matière organique du sol diminue.
Différents scénarios sont ensuite testés :
- augmentation des restitutions organiques par compost ou couverts plus fréquents ;
- réduction de l’intensité et de la profondeur du travail du sol ;
- combinaison des deux.
La combinaison de davantage de restitutions et d’un travail du sol réduit permet d’améliorer les teneurs en matière organique.
Les cultures n’ont pas toutes le même effet sur le bilan organique
Les cultures les plus favorables aux restitutions organiques sont celles qui produisent le plus de biomasse, comme :
- le colza ;
- le maïs grain ;
- le blé avec restitution des pailles.
À l’inverse, les cultures les plus défavorables sont celles qui restituent peu, comme :
- les cultures légumières ;
- le lin ;
- la pomme de terre ;
- le blé avec exportation des pailles ;
- la betterave.
Un seuil de perte naturelle de carbone par minéralisation est évoqué, de l’ordre de 650 kg de carbone par hectare et par an pour un limon à 2 % de matière organique.
Ainsi :
- les cultures situées au-dessus de ce seuil contribuent globalement à stocker du carbone ;
- celles situées en dessous nécessitent d’être compensées par des couverts, des apports organiques ou d’autres leviers pour équilibrer le bilan humique.
Points de conclusion
Vincent Thomis insiste sur plusieurs messages essentiels :
- le tassement peut avoir des conséquences importantes sur le fonctionnement du sol et sur le rendement des cultures ;
- ces effets sont particulièrement marqués les années très sèches et les années très humides ;
- les pneumatiques jouent un rôle majeur pour préserver la structure de surface ;
- en profondeur, le facteur déterminant est la charge à l’essieu, couplée à l’humidité du sol ;
- au-delà de 15 à 16 tonnes par essieu sur sol humide, le risque de tassement profond devient très important ;
- ces tassements profonds sont durables, car les mécanismes naturels de régénération y sont peu actifs ;
- il faut donc être particulièrement vigilant sur les chantiers de récolte lorsque le sol est limite en humidité, notamment en vidant plus régulièrement les trémies.
Questions-réponses
Le semis direct améliore-t-il la résistance du sol ?
À la question de savoir si la résistance du sol s’améliore avec le semis direct ou les techniques culturales simplifiées, Vincent Thomis répond que oui, globalement.
En semis direct, on retrouve moins de porosité d’assemblage liée au travail du sol, et davantage de porosité naturelle :
- galeries de vers de terre ;
- passages racinaires ;
- fissures.
Cette porosité naturelle résiste mieux au tassement que celle créée mécaniquement par le travail du sol. Les parcelles en semis direct résistent donc mieux, même si cela ne signifie pas qu’on peut y intervenir dans n’importe quelles conditions.
Existe-t-il une comparaison entre betteraves en semis direct et en labour ?
Aucune comparaison directe n’est encore disponible dans l’exposé, notamment parce que les parcelles de betteraves en semis direct restent rares. Mais ce sujet fait partie des pistes de travail à venir.
Comment savoir s’il faut régénérer ou retravailler le sol ?
La meilleure méthode est l’observation.
Le pénétromètre peut donner une valeur chiffrée, et dans la littérature on considère souvent qu’au-delà de 2 MPa de résistance à la pénétration, les cultures ont du mal à s’enraciner. Mais cette valeur ne suffit pas, car si une fissure ou une galerie de ver de terre est présente à côté, la racine pourra malgré tout passer.
C’est pourquoi l’observation visuelle d’un profil reste la meilleure approche pour décider :
- s’il faut intervenir ;
- s’il faut décompacter ;
- et à quelle profondeur.
L’idéal est d’observer le comportement racinaire d’un couvert végétal en place. Les racines du couvert sont un très bon révélateur de l’état structural :
- si elles sont bloquées, la culture suivante le sera probablement aussi ;
- si elles circulent correctement, les cultures suivantes devraient pouvoir s’enraciner convenablement.
