Matière Organique du Sol et OSU SOM Calculateur Vinayak Shedekar, Ph.D. Soil, Water and Bioenergy Resources The Ohio State University South Centers, Piketon OH
Traduit de l’anglais par Ulrich Schreier, Association Soin de la Terre - Mars 2017
C’est quoi la matière organique du sol ?
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La matière organique du sol (SOM)
C’est la fraction du sol composée de tous ce qui est vivant ou était vivant auparavant.
Il s’agit de toutes les substances organiques présentes dans le sol, dont notamment les plantes et les algues bleue-verte (producteurs primaires), vivant ou mort, fraiches ou décomposées. Elles font toutes partie de la SOM.
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Dioxide de carbone (MOS)
Dioxide de carbo ne
OM
= sous-produit des cycles C and N 4
Synthèse de la SOM Glucose + nutriments
Composants structurants Glucides (Carbohydrates) Acides aminés/protéines Lipides (graisses) Lignine Composants non-structurants
Enzymes Hormones Phénoliques Vitamines
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Dioxide de carbone 60-80 g Energie + Nutriments
Pour 100 g de rĂŠsidus organiques
3-8 g
3-8 g
10-30 g
Composants Composants Microorganismes non-humiques
DĂŠcomposition de la SOM
humiques
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Pourquoi la SOM est importante ?
Réserve et fourniture de nutriments Capacité d’emmaganiser de l’eau Agrégation du sol et structure du sol Contrôler l’érosion Rétention de carbone Améliorer la résiliance du sol face à Sécheresse et excès d’eau Compaction, tassement Maladies 7
Pourquoi la SOM est importante ? “…La SOM est l’indicateur composite de la qualité globale d’un sol…”
Islam et al. (2015) – Unpublished data
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Pourquoi la SOM est importante ?
“…La fraction active de SOM est l’indicateur de base de la qualité globale du sol et de sa productivité… ”
Islam et al. (2015) – Unpublished data
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Une parcelle a 1% SOM :
Combien de _____kg/t de SOM dans le sol ? Combien de _____kg/t de sol dans la parcelle ? Combien de _____kg/t de sol dans zone racinaire ? Combien de _____kg/t de sol dans l’horizon labouré ? Densité = __________ kg/m3 (_______ g/cm3) Profondeur du labour = _______ ; Superficie = _______ Poids du sol = ___________kg/ha Poids d’OM (1%) = ________ kg (_____ tons/ha) 10
Une parcelle a 1% SOM : 1. 2. 3. 4.
Combien de ___kg/tons de SOM contient le sol ? Combien de ___kg/tons de sol dans la parcelle ? Combien de ___kg/tons de sol dans la zone racinaire ? Combien de ___kg/tons de sol dans l’horizon labouré ?
.Pas assez d’information… .Densité = 1200 kg/m3 (1.2 g/cm3) .Profondeur labour = 20 cm ; surface 1 ha. .Poids du sol = @ 2.4 Million kg/ha .Pour 15 cm @2 Million kg/ha
1 ha = 10,000 m2
20 cm
2,000 m3/ha X 1200 kg/m3 2,400,000 kg
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Une parcelle a 1% a SOM : combien de kg de SOM ? Densité = 1200 kg/m3 (1.2 g/cm3) Profondeur du labour = 20 cm; Superficie = 1 ha. Poids du sol = @ 2.4 Million kg/ha Poids du SOM (1%) 0.01 X 2,400,000 kg/ha = 24,000 kg/ha = (24 tons/ha) de SOM 1 ha
SOM = 24,000 kg/ha 20 cm
Poids du sol = 2,400,000 kg/ha
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Une parcelle a 1% de SOM : combien de kg de SOC ?
Densité = 1200 kg/m3 (1.2 g/cm3) Profondeur labour = 20 cm; Area = 1 ha. Poids du sol = @ 2,400,000 kg/ha Poids du SOM (1%) = @ 24,000 kg/ha. (24 tons/ha)
Combien de___kg/t de carbone contient ce sol ? SOC = 58% de SOM SOC = 0.58 X 24,000 SOC = 13,900 kg/ha (~14 t/ha) 1 ha
2,000 m3/ha X 1200 kg/m3 13 2,400,000 kg/ha
20 cm
Si 58% de la SOM sont du C, quels sont les 42% restants ?
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SOM formula C349H40N26O173PS 58% C,
<4% H,
<4% N,
34% O,
<0.5% P, S
Schulten and Schnitzer (1997) 15
Composition de la matière organique du sol Résidus à la surface du sol Résidus enfouis > 2 mm
Particules de OM 2 mm – 0.05 mm
Humus < 0.05 mm
Résistant/recalcitrant OM Microbes C:N = 3 à10: 1 Protozaires et nematodes Sources: Brady & Weil (2003), Wall et al. (2010)
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Composition de la matière organique du sol
-------- 20 – 100:1 Mois à années----------
Années à décades -------
2 mm – 0.05 mm
Humus
Décades to siècles ------
< 0.05 mm
OM résistante/recalcitrante
-------- 15 – 60 : 1
C:N ratio ------- 10 – 22 : 1
Densité Densité de de nutriments nutriments
> 2 mm
OM particulaire
Vitesse Vitesse de de décomposition décomposition
Résidus à la surface Résidus enfouis
C :N
Siècles à millénaires----
------- 5 – 10 : 1
-------- 5 – 10 : 1
Microbes du sol C:N = 3 à 10: 1 Protozoaires et nematodes
Combien y a-t-il de chacun dans 100 kg de SOM ?
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Composition de la matière organique du sol (%) Pâtures
CSIRO. Soil carbon modelling workshop Adelaide 25-26/06/2008
Champs cultivé
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Comment maintenir/améliorer la SOM? Alternatives:
Rotations qui fournissent suffisamment de residues Semis direct (NT) / TCS (No tillage (NT)/reduced tillage (RT)) Introduire des couverts Ajouter du fumier / amendments organiques
La clé : gains de SOM = ou > pertes de SOM Comment estimer/prévoir les changements de SOM liés à des pratiques de gestion ? 19
Comment éstimer/prévoir la SOM? Utiliser un modèle de prévision COMET Farm (http://cometfarm.nrel.colostate.edu) Comptabilité sur la quantité globale de carbone et de gaz à effets de serre pour l’ensemble de la ferme
Farm Carbone Calculateur (www.cffcarboncalculator.org.uk/carboncalc) Développé par des agriculteurs pour des agriculteurs (carbon footprint ou emprinte carbone)
CQESTR, CENTURY, ROTH-C… OSU SOM Calculateur 20
OSU SOM Calculator Ver. 2.0
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Réservoirs de matières organiques - simplifié
1. Nouvelle OM
2-Modélisation de la décomposition pour PRE (dévoppé par Dr. Lucas)
2. Vieille OM
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Est-ce que tous les résidus se décomposent à la même vitesse?
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Data Entry Form â&#x20AC;&#x201C; Page 3
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Printable Report
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Est-ce que le calculateur est précis ? Parcelles Morrow – Maïs sur maïs (North-C) 1913-55
2.21 to 1.58 (in 42 years)
1955-90 (Maïs hybrides)
1.58 to 1.4 (in 35 years) 30
Evaluation de la précision
Données de 11 essais différents du Ohio, du Michigan et de l’Illinois.
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Utiliser les predictions de SOM comme aide Ă la decision ď ą Plan pour le future
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Soil O rgan ic M atter (% )
SensibilitĂŠ du SOM Calculateur 2.5 2.4 2.3
o Till N + crop r e v o +c
oval m e r cover crop e + l u a v d o i m s e r sidue + Re Base + Re Base -S, Tillage) Base Scenario (C
2.2 2.1
Base Scenario + Res
2.0 1.9
Base + Re sidue rem Base Scenario (C-S, Tillage)
1.8
Base + Residue removal
1.7
Base + Residue Removal + Erosion
1.6
idue removal
oval + Ero s
ion
Base + Residue Removal + Cover crop Base+Residue Removal+ Cover Crop + No Till
1.5 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 Year
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Combien de biomasse retourne au champs [En surface + et enfouite] Céréales Maïs, sojà Seigle, orge
boneyardcamo.com/
static.wixstatic.com/
cornandsoybeandigest.com/
Couverts Cultures légumières
Tomates Choux Pois, haricots Pommes de ter.
R. Islam
R. Islam
Arboriculture c.stocksy.com
http://cache2.asset-cache.net/
dreamstime.com
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Changements du C du sol pour différents rendements [Modèle C de Roth – simulation longue durée]
CSIRO. Soil carbon modelling workshop Adelaide 25-26/06/2008
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Modèle C de Roth – simulation courte durée
CSIRO. Soil carbon modelling workshop Adelaide 25-26/06/2008
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Est-ce que nous gagnons ou perdons des nutriments avec la SOM ?
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Azote lié à la SOM Ratio C:N = 10:1
@1000 kg-N en 30 ans = 33.3 kg/ha per year
Profondeur= 15 cm; Poids = @2000 t/ha 38
Phosphore lié à la SOM C:P ratio = 120 : 1
@ 60 kg-P in 30 years = 2 kg/ha per year
Profondeur = 15 cm; Poids = @2M kg/ha 39
Séquestration/émission de CO2 liées au changement de SOM
Pour 44 t de séquestration de CO2 en 30 ans
44 t/ha X $30/t* = $1320/30 Years = $44/ha par an 44 t/ha X $50/t* = $2200/30 Years = $73.33/ha par an
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*Price Based on Synapse 2015 CO 2 Price Report
Que signifie 1% de Matière Organique (SOM)
Hypothèses : 2,400,000 kg de sol sur premiers 20 cm 1% matière organique = 24,000 kg/ha Augmentation du rendement : ?? Séquestration de C: Carbone (58%):
15,000 kg/ha (~ 15 t/ha deCO2)
Nutriments (ratio Carbone : Nutriments):
Azote (10:1): 1,400 kg/ha Phosphore (100:1): 140 kg/ha Potasse (100:1): 140 kg/ha Soufre (100:1): 140 kg/ha
Capacité de stockage d’eau: Eau disponible (+2cm):
+200,000 litre/ha
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Combien vaut 1% de SOM
Hypothèse : 2,400,000 kg soil dans premiers 20 cm 1% matière organique = 24,000 kg/ha Augmentation de rendement : $ _____ par ha Séquestration de C: Carbone (15 t CO2/ha):
$ 600 à $1000 par ha
Nutriments (Ratio Carbone : Nutriment) :
Azote(1400 kg/ha): $ _1543_ par ha ($2.20 / kg N) Phosphore (140 kg/ha): $ __216_ par ha ($1.50/kg P) Potasse (140 kg/ha): $ __154_ par ha ($1.10/kg K) Soufre (140 kg/ha): $ __154_ par ha ($1.10/kg S)
Capacité de stockage d’eau : Eau disponible (+200,000 liters/ha): $ _____ per ha Prices from: Hoorman and Islam (2010)
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Combien vaut 1% SOM ? Autres bénéfices : Économies carburant (__ Liters/ha) : $ ___ per ha Improved NU efficiency: $ _____ per ha Pesticide savings: $ _____ per ha
Gain net : $ _2667_ per ha Economies totales: $ ______ per ha Gain brut : $ _2667_ per ha
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Combien de résidus faut-il pour maintenir le taux de SOM ?
Hypothèses : 2,400,000 kg de sol dans 1ier 20 cm 2% matières organiques = 48,000 kg/ha Dont 85% de fraction passive = 40,800 kg/ha Et 10% de fraction active = 7,200 kg/ha 7200/0.66 = 10,910 kg/ha (PRE) A la surface = ~7000 kg/ha
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Message pour la route Le SOM est composé d’une diversité de matériaux Différents types de sol contiennent différentes quantités de Ç Ca dépend du substrat minéral, de la profondeur, de la densité Ca dépend aussi du climat
Les options pour augmenter la SOM peuvent être adapté au lieu et aux conditions Utiliser des outils de prévision de SOM pour décider du chemin à suivre Tenir compte des aspects économiques liés aux résidus et à la biomasse Tenir compte des aspects économiques liés au SOM/Carbone
Agir AUJOURD’HUI pour construire un meilleur DEMAIN
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Vinayak Shedekar, Ph.D. Soil, Water and Bioeergy Resources The Ohio State University South Centers Piketon OH
shedekar.1@osu.edu www.southcenters.osu.edu/soil
OSU SOM Calculateur – à télécharger gratuitement • •
http://go.osu.edu/SOMCalculator Vinayak Shedekar <shedekar.1@osu.edu>
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