Partie 6 Calculs d'apports d'azote
Cas d’école : calcul d’apports d’azote avec de la paille
Dans cet exemple, on prend un cas simple avec de la paille, en arrondissant les chiffres pour faciliter le raisonnement.
On part sur l’idée suivante :
- 1 tonne de paille = 1 tonne de matière sèche, même si ce n’est pas tout à fait exact ;
- 1 tonne de matière sèche contient environ 0,4 tonne de carbone.
L’intervenant rappelle que cette valeur de 0,4 est une moyenne pratique : selon les plantes, on peut être plutôt entre 0,32 et 0,48, voire 0,5, mais 0,4 permet de faire les calculs rapidement.
Calcul de l’azote contenu dans la paille
La paille est prise ici avec un rapport C/N d’environ 150 (ou 152 dans l’exemple de départ, puis simplifié).
Si 1 tonne de paille contient 400 kg de carbone, et que le rapport C/N est de 150, alors l’azote contenu dans cette tonne de paille est :
- 400 / 150 ≈ 2,7 kg d’azote
Donc :
- 1 tonne de paille = 400 kg de carbone
- 1 tonne de paille contient environ 2,7 unités d’azote
C’est l’azote déjà présent dans le matériau au départ.
Après digestion : passage vers un rapport C/N de 25
L’idée ensuite est que la paille, une fois digérée à la surface du sol, va évoluer vers une matière organique avec un rapport C/N d’environ 25.
On repart des mêmes 400 kg de carbone par tonne de paille.
Si ce carbone se retrouve dans un matériau à C/N 25, alors la quantité d’azote associée devient :
- 400 / 25 = 16 kg d’azote
On passe donc :
- d’environ 2,7 unités d’azote au départ dans la paille,
- à environ 16 unités d’azote après digestion.
La différence correspond à l’azote récupéré au cours du processus :
- 16 - 2,7 ≈ 13
Donc, pour chaque tonne de paille digérée à la surface du sol, on récupère environ :
- 13 unités d’azote venant de l’air
- auxquelles s’ajoutent les 2 à 3 unités déjà présentes dans la paille
L’intervenant simplifie alors le raisonnement en retenant :
- 1 tonne de paille digérée = Environ 15 à 16 unités d’azote entrées dans le système
Application à 25 tonnes de paille
Si l’on apporte 25 tonnes de paille, et que l’on retient environ 16 unités d’azote par tonne après digestion, on obtient :
- 25 × 16 = 400 unités d’azote
En simplifiant parfois à 15 pour raisonner plus vite, l’ordre de grandeur reste voisin.
L’idée principale est la suivante :
- avec une grosse quantité de paille apportée au sol,
- le système peut récupérer une grande quantité d’azote,
- au point que l’azote cesse d’être le facteur limitant.
Plus le carbone est stable, plus le système récupère de l’azote
Le raisonnement proposé est que :
- plus on apporte du carbone stable et dur ;
- plus longtemps on alimente la « machine » biologique du sol ;
- plus on récupère d’azote dans le système.
L’intervenant oppose cela à d’autres voies comme les engrais verts, qu’il considère ici comme beaucoup moins efficaces si l’objectif est uniquement de récupérer de l’azote.
Part de l’azote stockée dans l’humus
Une partie de ce qui entre dans le système ne reste pas immédiatement disponible pour la culture, car une fraction est stockée dans l’humus.
Pour simplifier, il propose de retenir la règle suivante :
- le stock d’humus représente environ 20 % du carbone entrant
Avec 25 tonnes de paille :
- 25 × 0,4 = 10 tonnes de carbone apportées
Si 20 % de ce carbone est stocké :
- 10 × 0,2 = 2 tonnes de carbone stockées dans l’humus
Ensuite, comme l’humus est pris avec un C/N de 10, cela signifie que ce stock de 2 tonnes de carbone immobilise :
- 2000 / 10 = 200 kg d’azote
Donc, sur les 400 unités d’azote récupérées dans l’exemple :
- environ 200 unités partent au stockage dans l’humus,
- il reste environ 200 unités réellement disponibles dans l’immédiat.
Bilan simplifié du cas présenté
L’intervenant résume alors le mécanisme ainsi :
Apport de carbone
- 25 tonnes de paille
- soit 10 tonnes de carbone
Gain d’azote
- environ 400 unités d’azote
Stockage dans l’humus
- environ 2 tonnes de carbone stockées
- soit environ 200 unités d’azote stockées avec cet humus
Azote disponible à court terme
- environ 200 unités d’azote
Avec 200 unités disponibles, on peut déjà faire fonctionner une culture productive, mais ce n’est pas tout : ensuite, l’humus va lui-même se minéraliser et relarguer de l’azote.
Minéralisation de l’humus du sol
L’humus stocké n’est pas perdu : il constitue une réserve. Cette réserve est ensuite consommée lentement par les bactéries et les micro-organismes, ce qui libère de l’azote.
Le point clé est le taux de minéralisation :
- en sol peu travaillé ou non travaillé, on retient environ 1 % ;
- en sol très travaillé, cela peut monter à 4 à 5 %.
L’intervenant insiste sur le fait que :
- plus on travaille le sol,
- plus on oxyde la matière organique,
- plus on libère rapidement de l’azote.
Mais cette libération se fait au prix d’une destruction du stock.
Exemple avec un sol à 2 % de matière organique
Pour faire le calcul, on considère :
- 1 hectare
- 30 cm de terre arable
- une densité apparente d’environ 1,35
Cela conduit à un ordre de grandeur de :
- 4000 tonnes de terre par hectare
Si le sol contient 2 % de matière organique :
- 4000 × 0,02 = 80 tonnes de matière organique
En simplifiant, on considère que la matière organique contient environ 50 % de carbone :
- 80 tonnes de MO ≈ 40 tonnes de carbone
Avec un C/N de 10 pour l’humus :
- 40 tonnes de carbone correspondent à 4 tonnes d’azote stockées
Si ce stock minéralise à 1 % par an :
- 4 tonnes × 1 % = 40 unités d’azote
Donc, en sol vivant avec très peu de travail du sol, un sol à 2 % de matière organique ne libère qu’environ :
- 40 unités d’azote
Ce n’est pas beaucoup.
Même sol, mais travaillé intensivement
Si le même stock est minéralisé à 4 % :
- 4 tonnes d’azote × 4 % = 160 unités d’azote
C’est là que l’intervenant souligne le contraste :
- en système conventionnel, on peut produire de l’azote en minéralisant fortement le sol ;
- en sol vivant, on cherche plutôt à faire digérer du carbone à la surface et à capter l’azote de l’air.
Hypothèse « sol vivant » dans cet exemple
Dans le raisonnement précédent :
- environ 200 unités d’azote restent disponibles après stockage dans l’humus,
- auxquelles s’ajoutent environ 40 unités venant de la minéralisation lente du sol à 2 % de MO.
Soit :
- 240 unités d’azote disponibles
C’est ce que l’intervenant appelle ici l’« hypothèse sol vivant ».
Intérêt d’un sol à 5 % de matière organique
Le raisonnement montre aussi l’intérêt d’augmenter le taux de matière organique du sol.
Avec toujours 4000 tonnes de terre par hectare, mais cette fois-ci à 5 % de matière organique :
- 4000 × 0,05 = 200 tonnes de matière organique
En simplifiant à 50 % de carbone :
- 100 tonnes de carbone
Avec un C/N de 10 :
- cela représente 10 tonnes d’azote stockées
Si 1 % de ce stock minéralise :
- 10 × 1 % = 100 unités d’azote
Donc un sol plus riche en matière organique peut alimenter beaucoup plus fortement la culture, même en gardant une minéralisation lente.
L’idée générale est qu’en augmentant fortement le stock de matière organique, on augmente aussi fortement la capacité du système à fournir de l’azote.
Règle importante : la paille doit rester sur le sol
L’intervenant insiste beaucoup sur ce point :
- la paille doit rester à la surface du sol
C’est là que la décomposition utile se produit, en lien avec l’air. Lorsque la paille reste en litière, elle noircit, se transforme, et atteint ce fameux état autour de C/N 25 qui devient une nourriture du sol.
Dans ce cas :
- on capte de l’azote via le fonctionnement biologique du système,
- et on évite la faim d’azote.
Incorporer la paille dans le sol provoque une faim d’azote
En revanche, si l’on enfouit ou mélange la paille au sol avec un outil :
- les micro-organismes mobilisent d’abord les nitrates du sol pour la décomposer ;
- on ne profite plus de la récupération d’azote depuis l’air de la même manière ;
- on crée donc une faim d’azote.
Autrement dit :
- tant que la paille reste en litière, il y a peu ou pas de faim d’azote ;
- dès qu’on l’incorpore, on déclenche une compétition pour l’azote du sol.
C’est présenté comme un point fondamental.
Cas particulier du BRF
Une question est posée sur le BRF.
La réponse donnée est que, dans certaines situations, on a quand même intérêt à incorporer une première fois un matériau ligneux comme le BRF. Pourquoi ?
Parce que cela permet :
- de créer rapidement de l’humification dans le premier horizon ;
- de stabiliser la structure du sol ;
- d’installer une base pour la suite.
Mais cela crée volontairement une faim d’azote. Il faut alors la contourner :
- soit avec de grosses quantités de compost,
- soit avec d’autres fertilisants,
- soit avec une légumineuse qui prend le relais.
Ensuite, une fois cette première étape passée, on peut évoluer vers un fonctionnement plus en surface, avec paillage et feuillage.
Conséquence pratique : plus le taux de matière organique est élevé, mieux le système fonctionne
Le message final est clair :
- plus le sol a un taux élevé de matière organique,
- plus il est capable de soutenir la productivité,
- plus il peut fournir de l’azote de manière autonome.
D’où l’idée qu’il peut être pertinent, au départ, de chercher à remonter rapidement le stock de carbone du sol.
Une ressource intéressante : les feuilles mortes
En fin de séquence, il est proposé de réfléchir à un matériau très peu valorisé : les feuilles mortes.
Elles sont présentées comme :
- un matériau organique très intéressant ;
- souvent disponible en quantité ;
- utile pour les jardiniers qui veulent augmenter leur stock de matière organique.
Il faut bien sûr faire attention aux pollutions éventuelles (déchets, exogènes, plastique, etc.), mais l’idée est que récupérer des sacs de feuilles mortes chez des particuliers peut être une stratégie très intéressante pour enrichir un sol.
Idées à retenir
- 1 tonne de matière sèche ≈ 0,4 tonne de carbone
- Une paille à C/N élevé contient peu d’azote au départ
- Une fois digérée jusqu’à un C/N de 25, elle a intégré beaucoup plus d’azote
- Cette différence correspond à une récupération d’azote dans le système, présentée ici comme venant de l’air
- Une partie importante de cet azote est ensuite stockée dans l’humus
- Plus le sol contient de matière organique, plus il peut ensuite minéraliser de l’azote
- Laisser la paille en surface évite la faim d’azote
- Incorporer la paille mobilise les nitrates du sol et provoque une faim d’azote
- Les feuilles mortes peuvent constituer une ressource organique très intéressante pour augmenter le stock de matière organique du sol.
