Le statut organique du sol

Le sol est un écosystème vivant qui a la fonction de pouvoir dégrader puis recycler toutes les matières organiques mortes venant des plantes et des animaux. Le statut organique du sol comporte deux aspects :

Un aspect quantitatif par le rôle de la matière organique mesurée par sa teneur dans l'horizon de surface
Un aspect qualitatif par l'activité des racines, des microorganismes et de tous les êtres vivants dans le sol et des fonctions qu'ils exercent.

Les rôles des matières organiques du sol (MOS)

Les matières organiques du sol ont des rôles multiples dans le fonctionnement complexe de l'écosystème du sol.

Interaction avec les propriétés PHYSIQUES du sol

La quantité de matières organiques dans l'horizon de surface se calcule en multipliant la teneur en MO par le volume de terre fine dans l'horizon 0-25 cm et la densitédensitéDéfinition: La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les liquides et les solides. La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s'exprime sans unité de mesure.Très souvent, le terme de densité est utilisé improprement à la place de masse volumique...
apparente du sol. Il faut déduire du volume de terre le volume occupé par les cailloux et éléments grossiers.

Les MOS agissent sur la structuration du sol par l'agrégation des argiles et de l'humus. Elles contribuent aussi à conférer aux agrégats et aux mottes une plus grande résistance à la dégradation sous l'effet de la pluie (résistance à la battance et à l'érosion). Par cette action, les matières organiques améliorent la perméabilité de la surface du sol, l'infiltration de l'eau et le ressuyage après une pluie. Un autre effet des MOS est l'augmentation du volume d'eau retenue par la réserve utile du sol (RU).

Interaction avec les propriétés CHIMIQUES du sol

Les matières organiques du sol constituent un stock pour le carbone mais également pour l'azote et le soufre qui entrent dans leur constitution. Chaque année 1 à 2% de ces matières organiques du sol se minéralisent et libèrent de l'azote, du soufre et du phosphore sous forme d'éléments minéraux solubles disponibles pour les plantes. Les MOS font donc office de réserve à long terme pour ces éléments dans le sol. Les MOS participent avec les argiles à la formation de la capacité d'échange cationique CEC, principal réservoir pour les cations calcium, magnésium, potassium et ammonium dans le sol. Enfin les matières organiques tamponnent également une partie de l'acidité produite chaque année dans un sol. A l'inverse, la minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
de la matière organique par les microorganismes libère des protons H⁺ qui génère de l'acidité.

Interaction avec l'activité BIOLOGIQUE du sol

Les matières organiques du sol mais aussi les matières organiques « fraîches » venant de la décomposition des racines mortes, des résidus de culture laissés au champ et des apports d'amendements et d'engrais organiques fournissent la nourriture aux organismes vivants du sol. Le carbone organique constitue la source d'énergie pour la plupart des microorganismes du sol : champignons et bactéries.

Chaque année, une petite part du stock de matières organiques disparait du fait de cette activité biologique et des apports sont nécessaires pour maintenir le stock des MOS voire pour l'augmenter. L'évolution est lente, la durée de vie de la matière organique stable ou humus dépasse souvent le siècle. Pour simuler les évolutions à long terme, il faut estimer toutes les entrées de matière organique dans le système sol. C'est ce que réalise le modèle SIMEOS-AMG (chapitre 2) pour le conseil aux agriculteurs portant sur des systèmes de culture avec des calculs simulant l'évolution à 20 ou 30 ans.

Les apports sont évalués d'après leur teneur en carbone organique. Des estimations sont nécessaires sur les quantités de racines et de résidus laissés au champ. Ces quantités sont considérées comme proportionnelles au rendement. L'introduction de couverts végétaux en interculture contribue de façon significative à l'apport de matière organique fraîche et de carbone organique dans les sols. Enfin les amendements organiques, fumiers, composts et tout produit organique contribuent également à l'entrée de matières organiques dans le sol.

L'ensemble de ces apports (racines, résidus, couverts végétaux et amendements) peut conduire à une augmentation du stock des MOS selon l'importance des quantités apportées et leur fréquence dans une succession de cultures.

L'aptitude d'un amendement organique à produire des matières organiques stables dans le sol dépend de son indice de stabilité de la matière organique (ISMO, méthode normalisée). Une valeur élevée de l'ISMO correspond généralement à une matière organique évoluée ayant un rapport C/N supérieur à 10 en moyenne.

Chapitre II Le Sol sur les propriétés du sol ▶ À lire aussi

Fiche FERTI-pratiques N° 18 : Valoriser les produits organiques issus des élevages ▶ Télécharger

Le modèle SIMEOS-AMG et le mémento Sols et matière organique ▶ À lire aussi

Les fonctions exercées par l'activité biologique du sol

Accroître l'activité biologique d'un sol ou de certaines de ses fonctions apporte des bénéfices. S'il est utile d'améliorer l'activité biologique, il est aussi nécessaire de considérer les interactions avec les autres composantes physico-chimiques de la fertilité du sol.

Les organismes vivants du sol ont besoin de matière organique qu'ils décomposent et minéralisent progressivement. Ils redoutent l'acidité, ainsi l'augmentation de la valeur du pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
en sols acides est le premier moyen de stimuler leur activité. Ils remplissent quatre grandes fonctions :

La régulation du stockage-déstockage du carbone de la matière organique, principale source d'énergie pour l'écosystème vivant du sol
Le recyclage des éléments nutritifs par la minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
d'une fraction des matières organiques chaque année (azote, soufre, phosphore...)
La structuration du sol et l'agrégation des particules (effet court terme)
La nutrition des plantes par l'action des microorganismes dans la rhizosphère qui facilite l'absorption de l'eau et de certains éléments nutritifs par les racines

Ils interviennent également sur le cycle de l'azote :

la minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
de l'azote organique en azote ammoniacal
la nitrification NH₄⁺ -> NO₃^- en conditions favorables de sol aéré et de température >10-15°
à l'inverse la dénitrification NO₃ -> N₂O -> N₂ par différentes populations bactériennes dans les sols
la fixation libre dans le sol et la fixation symbiotiquefixation symbiotiqueDéfinition: Phénomène biologique dû à des bactéries (Rhizobium) vivant en symbiose sur les racines des légumineuses, ayant pour conséquence la transformation de l’azote de l’air en azote organique utilisable par la plante....
d'azote de l'air N₂ par des bactéries spécifiques (Rhizobia) associées aux légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s

Les fonctions exercées par les organismes vivants sont très importantes. Des analyses permettent de mesurer soit la quantité, soit l'activité des microorganismes par de nouvelles méthodes moléculaires ou chimiques.

Pour améliorer l'activité biologique d'un sol, il faut privilégier les conditions favorables à la faune et aux microorganismes en général

Protéger les sols contre l'érosion, disposer d'un couvert végétal ou d'un mulch de résidus en surface du sol et éviter les périodes où le sol reste nu
Préserver la structure du sol, favoriser l'aération et drainer l'excès d'eau
Fournir au sol du carbone organique et des éléments nutritifs (résidus de culture, engrais vert, fumier, compost...)
Pratiquer une succession de cultures plus longue pour favoriser la biodiversité des organismes vivants dans le sol
Corriger régulièrement l'acidité excessive dans les sols.

Certaines recherches visent à introduire dans le sol une souche sélectionnée de population microbienne exerçant une fonction recherchée au bénéfice des plantes. Selon la culture présente et la fonction que l'on cherche à renforcer, il existe une offre encore limitée de préparations microbiennes pour le sol. Elles doivent nécessairement disposer d'une autorisation de vente ou homologation délivrée par le ministère de l'agriculture.

On est en droit de placer d'immenses espoirs sur la recherche en microbiologie des sols. Il reste cependant à préciser les multiples interactions existant entre les plantes et les organismes vivants ainsi qu'entre les communautés microbiennes elles mêmes dans l'écosystème très complexe du sol. Aujourd'hui, il est encore difficile d'orienter et de maitriser durablement l'activité biologique dans un sol dont les conditions varient en permanence. Les préparations microbiennes constituent une stratégie possible pour améliorer l'efficacité de la fertilisation mais elles n'apportent pas par elles mêmes d'éléments nutritifs et ne remplacent pas les engrais.