2.1 Dispositifs expérimentaux
2.1.1 Site expérimental
2 Matériel et méthodes
60 2.1.1.2 Couverture pédologique
Le substrat géologique est à rattacher à une formation de gneiss et de micaschiste faisant partie du dôme magmatique de saint Malo.
Un profil de ce sol a été décrit par Walter et al., (2000) à quelques mètres du dispositif expérimental. Le développement du profil est de type L/Sg/Cgx/R. Le sol peut être qualifié de Brunisol rédoxique (Référentiel pédologique - Baize, 1995)12. Le tableau 4 présente les principales caractéristiques analytiques du sol. L'horizon labouré (0-30 cm) est un horizon brun de texture limono-sableuse et de structure grumeleuse fine (< 0,5 cm de diamètre) présentant une faible teneur en cailloux et graviers.
% argile % limon % Sable pH CaCO3 total (g.kg-1)
CEC Metson (cmol.kg-1)
CEC cobhex (cmol.kg-1)
9.5 51.8 38.7 7.7 3 7.0 8.3
Corg (g.kg-1)
Norg (g.kg-1)
P2O5
(g.kg-1)
Ca (g.kg-1)
Mg (g.kg-1)
K (g.kg-1)
Fe EDTA (g.kg-1)
10.85 1.02 0.54 1.96 0.096 0.183 171.4
Tableau 4 : Caractéristiques granulométriques et chimiques du sol étudié
Le chaulage est une pratique courante en culture légumière de plein champ, car des pH supérieurs à 7 protègent les plantes de certaines maladies. Ceci explique la valeur de pH et la teneur en CaCO3 mesurées
A l'état initial, la densité apparente du sol était de 1.1. La teneur en azote minéral (NH4+ et NO3-) était de 16 mg.kg-1 sol sec. Les humidités caractéristiques ont été mesurées par De Lavaissière (2002) (humidité pondérale) : Humidité au point de flétrissement permanent = 7.41 % ; Humidité à la capacité au champ = 18.32 % ; Humidité à saturation = 53.78 %. Ces humidités ont été mesurées sur des échantillons remaniés.
12 Sol Brun (C.P.C.S., 1967), F4C3 (Rivière et al., 1992)
2.1.1.3 Description du dispositif 2.1.1.3.1 Localisation de l'essai
Le dispositif a été mis en place dans le cadre de cette étude. La topographie générale de la parcelle est peu marquée et orientée de l'ouest vers l'est dans le sens de la pente. Une première zone de 85 sur 50 mètres a été prédéfinie sur les indications des techniciens de la station expérimentale, évitant ainsi une zone de faible profondeur de sol en haut de la parcelle et une zone hétérogène en bas de parcelle. Dans cette zone, 50 mesures de pH régulièrement réparties dans l'espace ont permis de délimiter quatre zones homogènes de 16 x 10 mètres correspondant aux quatre blocs du dispositif.
Le tableau 5 récapitule les précédents culturaux sur cette parcelle. Un mois et demi avant la mise en place de l'essai, l'orge de printemps préalablement installée a été détruite par un désherbant total. La biomasse végétale totale de cette céréale au moment de sa destruction a été évaluée à une quantité de carbone de l'ordre de 0.1 g C.kg-1 de sol sec.
1996 1997 1998 1999 2000 2001
Ray Grass Italien
Pommes de terre
Maïs Pommes de
terre
Choux-fleurs puis poireaux
Choux-fleurs
Tableau 5 : Successions culturales sur la parcelle de l'étude
2.1.1.3.2 Organisation de l'essai
La figure 11 présente l'organisation générale du dispositif. Il s'agit d'un dispositif en blocs (Petersen, 1994), composé de 4 blocs et 8 modalités. Les modalités correspondent à 7 types de matières organiques différentes et à une modalité contrôle restée en sol nu sans apport pendant toute la durée de l'expérience. Chaque micro-parcelle mesure 1.5 x 7 mètres et est espacée de 2 mètres de la micro-parcelle voisine. La disposition des modalités a été assignée au hasard pour chaque bloc.
Un premier apport a été effectué le 12 juin 2002. En mai 2003, toutes les parcelles ont été divisées en deux dans le sens de la largeur. Le 22 mai 2003, un second apport de la même matière organique a été effectuée sur la partie inférieure (est) de chaque micro-parcelle. La partie supérieure (ouest) n'a pas reçu de nouvel apport.
62
Figure 11 : Organisation du dispositif expérimental
Te : Contrôle T1, TI : CF T2, TII : Pa T3, TIII : FB T4, TIV : Co FB T5, TV : Co DV T6, TVI : Co Ec T7, TVII : CF x FB
C
T7 T5 T1
Te
T2 T6 T4 T3
T7 T3 T4 T1
T2
Te
T6 T5
T4 T3
Te
T2
T1 T6 T7 T5
T5 T2 T7 T4
T1 T3 T6
Te
TVII TV TI
TII
TVI TIV TIII
TVII TV
TI
TIV
TIV TIII
TIII TII
TII
TI
TI
TVI
TVI TVII
TVII
TV
TV
TVI TIV TIII
TII
Localisation du second apport : Chiffres arabes : sans deuxième apport Chiffres romains : avec un deuxième apport
A
B
D
N
2.1.1.3.3 Produits organiques utilisés et modalité de l'apport
6 types de matières organiques et un mélange de deux de ces produits ont été apportées au sol :
• Des résidus de choux-fleurs (modalité T1 - CF), composés des parties aériennes (feuilles et tronc) de plantes juste après récolte (matériel végétal vert). Les résidus de choux-fleurs ont été prélevés quelques jours avant l'apport chez des agriculteurs du Finistère pour les deux années.
• De la paille de blé (modalité T2 - Pa), provenant du domaine expérimental INRA de Méjussaume.
• Un fumier de Bovin (modalité T3 - FB), provenant du domaine expérimental INRA de Méjussaume. Il s'agit d'un fumier de génisses en stalle prélevé 3 semaines avant l'apport.
• Un compost de fumier de Bovin (modalité T4 – Co FB), provenant du domaine expérimental INRA de Méjussaume. La maturation du compost s'est effectuée en extérieur 4 mois après la sortie de stalle. Il n'a pas subi de retournement.
• Un compost de déchets verts et de fientes de volailles (modalité T5 – Co DV), provenant de la plate-forme de compostage du CAT des Quatre Vaux (Ille-et-Vilaine).
• Un compost d'écorces de peuplier et de fientes de volailles (modalité T6 – Co Ec), provenant de la plate-forme de compostage du CAT des Quatre Vaux (Ille-et-Vilaine).
• La modalité T7 correspond à un mélange des résidus de choux-fleurs et du fumier de Bovin dans une proportion de 1/1 de quantité de carbone (CF x FB).
Les produits CF, Pa, FB et Co Ec correspondent respectivement aux quatre groupes de produits définis page 33. Les résidus de chou-fleur se décomposent très rapidement et ont un C/N faible (Akkal et al., en préparation) Ils correspondent au groupe 1. La paille de blé représente le groupe 2 (pailles et résidus de culture moins labiles). Le fumier de bovin correspond au groupe 3 et le compost d'écorce de peuplier et de fientes de volailles au groupe 4 (compost mûr et débris de bois à priori riche en lignine (Tissaux, 1996)). Ces quatre produits correspondent à des matières organiques aux caractéristiques initiales et aux
64 comportements au cours de la décomposition supposés très différents par hypothèse (figure 12). Les autres produits (Co DV, Co FB, CF x FB et CF x Pa13) correspondent à des situations intermédiaires entre ces situations caractéristiques. Ces produits sont aussi des matières organiques qui sont actuellement utilisées ou qui étaient utilisées dans les systèmes de culture légumiers (CF, FB, Co FB) ou qui pourraient être utilisés, car existant proches des bassins de production (Pa, Co Ec, Co DV).
Figure 12 : Hypothèses pour la classification des produits
Une quantité de produit équivalente à 4 g C.kg-1 de sol sec de chaque produit a été apportée sur chaque micro-parcelle. Le tableau 6 donne la correspondance en tonne par hectare de la dose des produits utilisés. Cette dose correspond environ à 3 fois la dose agronomique utilisée pour un fumier de bovin et de 3 à 7 fois la quantité de résidus de chou- fleur présents en culture. Avant leur apport, les produits ont été broyés à 5 cm pour homogénéiser les tailles des particules. Ce broyage n'a pas été possible pour la paille (brins de 10 à 20 cm).
CF Pa FB Co FB Co DV Co Ec
225 (31) 35 (29) 85 (34) 110 (33) 120 (83) 50 (42)
Tableau 6 : Equivalence en tonnes de matière fraîche par hectare correspondant à 4 g C.kg-1 sol sec pour les différents produits (matière sèche entre parenthèses)
13 La modalité CF x Pa est étudiée au laboratoire.
C/N Labile / Récalcitrant CF
Pa
FB
Co Ec Co DV
CF x FB
Co FB
CF x Pa
Les matières organiques ont été incorporées par un travail du sol au rotavator sur les 18 premiers centimètres. Le même volume de sol a été retravaillé lors du premier et du second apport (même dilution de la matière organique). La seconde année d'étude, la partie des micro-parcelles n'ayant pas reçu de second apport a été retravaillée de la même façon que la partie ayant reçu un second apport. Le sol est resté nu pendant les deux années d'étude (contrôle des adventices par désherbage chimique).
Un désherbant chimique total a été utilisé régulièrement pour conserver nu le sol au cours des deux années d'étude.
2.1.1.3.4 Dates et modalités de prélèvement des échantillons
Des échantillons de sols ont été collectés à 6 dates au cours des deux années d'étude : un état initial avant le travail du sol (12 juin 2002) ; un mois après l'apport (10 juillet 2002) ; cinq mois après l'apport (13 novembre 2002) ; un an après l'apport (14 mai 2003) ; un mois et demi après le second apport (15 juillet 2003) ; un an après le second apport (10 mai 2004 – Etat final). A chaque date, deux types d'échantillons ont été prélevés : un échantillon composite d'une dizaine de carottes de terre prélevées sur chaque micro-parcelle à la tarière sur la profondeur du travail du sol et un prélèvement à la bêche pour la mesure de la stabilité structurale dans les conditions préconisées et décrites par Le Bissonnais et Souder (1995).
Pour les 6 campagnes de prélèvement, l'humidité du sol était proche de l'humidité à la capacité au champ (figure 69).