La fertilisation en agriculture biologique

Les systèmes de production en agriculture biologique (AB) tendent à se spécialiser. Ils s’éloignent ainsi des principes de l’AB plaidant pour une association polyculture-élevage. Parallèlement, les sources de matière organique utilisables en AB se diversifient. La gestion de la fertilisation est essentielle car elle concerne non seulement les préoccupations liées à la production mais aussi à la protection de l’environnement. L’enjeu est de construire un système de gestion de la fertilité du sol qui puisse subvenir aux besoins des cultures. Le programme "FERTIAGRIBIO" a intégré une large gamme de situations comportant ou non de l’élevage.

Quelques caractéristiques de la fertilisation en agriculture biologique

Une spécificité de l’Agriculture Biologique réside dans une complexité des systèmes très diversifiés de culture. Ainsi, une forte diversité des cultures génère des besoins et des restitutions très diversifiés en termes d’éléments minéraux.
Par ailleurs, l’interdiction d’apport d’engrais minéraux rend difficile la gestion de la fertilisation sur le court et le long terme, compte tenu d’une plus forte dépendance sur le fonctionnement du sol et des différences de besoins entre cultures.
En effet, ces cultures ont des positions et des durées variables. Concernant l’azote, une source importante peut être constituée par l’intégration d’engrais verts dans des successions : le trèfle, la luzerne et d'autres légumineuses sont cultivés puis détruits et enfouis pour enrichir le sol en azote.

Pour répondre aux questions des professionnels de l’agriculture biologique, les chercheurs de l’INRA avec la contribution d’un ensemble de partenaires* ont mené une étude visant à mieux connaître les pratiques et à acquérir des références pour différents systèmes de culture et diverses situations pédoclimatiques. Ce programme, réalisé en 2004 et 2005, avait également pour but de mettre au point des outils d’évaluation et de bilan, adaptés à l’agriculture biologique. Le travail de recherche a fait appel à des essais en champ sur des parcelles expérimentales, des enquêtes auprès d’agriculteurs dans différentes régions françaises et également des mesures en laboratoire.

Une meilleure connaissance des engrais et amendements organiques

Les engrais et amendements organiques les plus utilisés en AB ont été caractérisés au moyen de tests de laboratoire pour évaluer leur capacité à entretenir ou enrichir le stock en matière organique du sol et leur potentiel de fourniture en azote. Ces données ont contribué à alimenter une base de données nationale qui a servi de support à la définition d’un nouvel indice de stabilité des matières organiques (ISMO) et à l’établissement d’une classification des produits organiques par rapport à leur fourniture en azote. Ce travail contribuera à la révision de la norme «amendements organiques» (NFU 44-051). Par ailleurs, les données acquises sur les engrais et amendements ont permis de paramétrer des outils de modélisation (AZODYN-org et STICS) pour prédire ou simuler la fourniture en azote.

Gérer les ressources rares : disponibilité de l’azote en fonction de précédents légumineuses, de cultures intermédiaires et de fertilisants organiques

Pour connaître et prévoir la disponibilité en éléments minéraux, les chercheurs ont comparé la disponibilité en azote provenant de différentes sources organiques : minéralisation de la matière organique du sol, des résidus de récolte de légumineuse à graine (pois ou féverole par exemple), de culture intermédiaire, et d’engrais organiques.
Les résultats acquis sur la fourniture d’azote par différents produits organiques ont été incorporés dans des outils de modélisation de culture. Un logiciel développé par l’INRA (AZODYN-org) a été amélioré sur la culture de blé, en intégrant les effets du stress hydrique et de la volatilisation des produits organiques. Il a également été adapté à la culture du colza. La construction d’un outil d’aide à la décision à partir de ce modèle permettra de proposer des stratégies de fertilisation azotée en agriculture biologique. Ces stratégies visent par exemple à accroître les teneurs en protéines du blé, à optimiser la rentabilité économique des engrais apportés, à adapter la fertilisation azotée en fonction de la population de mauvaises herbes et à terme à gérer la fertilisation pour un couple de cultures.
Un autre résultat concerne l’intégration de légumineuses dans des successions à base de céréales et oléagineux. Le précédent cultural apparaît comme le principal levier vis-à-vis de la disponibilité en azote. La féverole d’hiver laisse des quantités d’azote dans le sol en entrée d’hiver bien supérieures au soja. Pour améliorer le rendement et la teneur en protéines des blés biologiques, la culture précédente est donc la plus importante à prendre en compte.
Les cultures intermédiaires entrent également en jeu dans la gestion des ressources en azote : en effet, elles permettent de limiter les pertes d’azote nitrique du sol durant l’hiver et de restituer à la culture suivante une partie de l’azote qu’elles ont immobilisé par minéralisation après destruction du couvert. Pour maximiser ces effets, leur gestion implique un choix adapté des espèces utilisées, des dates de semis et de destruction.

Des signaux d’alerte pour deux éléments majeurs : phosphore et potassium

La géochimie du phosphore est particulièrement complexe. Le phosphore apporté au sol peut subir de multiples transformations et transiter entre les différents compartiments (minéral, organique et microbien).

Les résultats ont permis de modéliser la dynamique des ions phosphates diffusibles à l’interface solide-solution du sol. Cette modélisation quantitative rend compte à la fois de la cinétique des réactions et des variations de la concentration dans la solution de sol. Différents indicateurs d’évaluation de la biodisponibilité du phosphore montrent des valeurs inférieures en AB, comparativement à des parcelles cultivées selon des pratiques conventionnelles. Dans les situations où la conversion à l’AB est ancienne, la situation est souvent plus critique : l’accumulation de bilans déficitaires a pour conséquence une diminution de la biodisponibilité en particulier lorsque des phosphates naturels sont employés et dans les exploitations sans élevage.

Concernant le potassium, des bilans ont été élaborés par les chercheurs de l’Institut de l’élevage à l’échelle d’exploitations d’élevage et sur prairies et à partir d’une bonne connaissance des pratiques de répartition des déjections animales. Les bilans sont satisfaisants au niveau des exploitations, mais parfois déficitaires, en particulier pour les prairies éloignées. Pour certaines parcelles éloignées qui ne reçoivent ni fumier ni restitution par les animaux, un apport de fumier ou de compost extérieur un an sur deux par exemple est indispensable.

*Institut de l’Elevage, CTIFL, ARVALIS-Institut du Végétal, INRA Bordeaux, INRA Grignon associé à l’ISARA Lyon, INRA Reims, INRA Toulouse associé au CREAB, ENITA Clermont-Ferrand

Rédacteur :  Service Presse INRA
Rubrique :  Laboratoires - résultats de recherche
Date de création : 28 Juin 2007
Date de dernière mise à jour : 16 Juillet 2007