Qu'il s'agisse d'un être humain, d'un animal, d'une plante ou d'un microbe, le constat est le même pour tous les êtres vivants : le niveau d'énergie et le degré de santé peuvent être facilement établis en combinant deux mesures : le potentiel d'oxydoréduction Eh (mesuré en millivolts mV et également appelé "redox") et la valeur pH. Ces deux paramètres ne sont pas seulement des indicateurs de l'état actuel d'un système, ils sont les moteurs qui régulent les échanges fondamentaux dans le sol, les plantes et les processus de fermentation que nous appelons compostage.
L'interdépendance du pH et du potentiel redox
Il est très important de noter que le potentiel RedOx et le pH sont dépendants l'un de l'autre, et qu'une valeur de potentiel RedOx n'a de sens que si elle est accompagnée de la valeur de pH du milieu où elle a été mesurée. L'essentiel des réactions dans une cellule vivante est acide/base (pH) et/ou oxydo/réduction (Eh), et les deux sont interdépendants. Dans les réactions acide/base, des protons sont échangés alors que dans les réactions d'oxydoréduction ce sont les électrons qui sont échangés. Ces protons et électrons, qui constituent l'énergie, sont contenus dans l'hydrogène.
Lors de la photosynthèse, l'eau est hydrolysée, ce qui signifie que l'hydrogène (énergie) est récupéré pour être fixé au carbone. Si l'on regarde le schéma de la "croix RedOx", on observe qu'en bas à gauche se trouve une forte densité énergétique, tandis qu'en haut à droite, elle est quasi nulle. Il faut un équilibre entre l'hydrogène (carburant) et l'oxygène (comburant) pour que le système fonctionne. Les chimistes et les biologistes n’ont pas la même définition du RedOx, mais elles sont correctes toutes les deux : tout dépend du point de vue. Dans le sol, cette dynamique est cruciale : une plante et son sol ont besoin d'un bon équilibre RedOx pour se développer et résister aux agressions.
Le sol comme réservoir d'électrons
Le sol fonctionne comme un véritable réservoir d'électrons. Par réduction, c'est-à-dire par le gain d'hydrogène grâce à l'hydrolyse de l'eau, la photosynthèse permet aux plantes de fixer l'énergie solaire. Cette énergie est ensuite stockée sous forme de matière dans la biomasse vivante et morte du sol. Plus il y aura de végétation en bonne santé, plus il y aura de photosynthèse et donc d'énergie stockée. Par exsudation racinaire, les plantes nourrissent les microorganismes du sol, libérant de l'énergie qui adapte localement le pH et l'Eh aux besoins de la plante. Dans certains cas, ces dépenses représentent jusqu'à 80% de l'énergie produite par la photosynthèse.
Les conditions réductrices sont particulièrement limitantes, à l'exception de plantes comme le riz qui peuvent se développer dans des conditions très réductrices (l'Eh d'un sol immergé de rizière peut atteindre -200mV). Le dioxygène étant un très bon oxydant, le niveau d'oxydation du sol dépend fortement de son oxygénation, de sa porosité et de sa teneur en eau. La matière organique fraîche, étant réduite, constitue une source importante d'électrons et un excellent tampon qui évite l'hyper-oxydation comme l'hyper-réduction.
Dynamique du compostage : un processus de fermentation contrôlé
Le compostage est un processus biologique appelé fermentation. Pour obtenir un produit de la qualité requise, ce processus nécessite une surveillance et un contrôle optimaux, notamment via des paramètres de compostage significatifs. Le laboratoire de sol et de compost CMC est un outil adapté aux tests rapides sur le terrain ou sur le site de compostage, permettant de vérifier la qualité de la décomposition et les conditions de fermentation.
La valeur du pH est un facteur décisif pour le compostage, le chaulage et le travail du sol. Afin d'éviter les valeurs erronées, la valeur du pH doit être mesurée sur le terrain dans la mesure du possible ou directement après l'extraction de l'échantillon. Le processus de compostage transforme des matières organiques diverses (déchets verts, matières riches en azote ou en carbone) grâce à l'activité de micro-organismes tels que les champignons, les protozoaires et les bactéries.
Fabrication de compost, à l'échelle locale !
Les phases de transformation du compost
Le compostage suit une évolution thermique et chimique précise :
- Phase de montée en température : L'activité des micro-organismes est la cause de l'élévation de température. La fermentation produit des acides et un dégagement de gaz carbonique.
- Phase thermophile : Les organismes thermophiles peuvent atteindre 70°C. Cette chaleur est le résultat d'une activité métabolique intense. Une partie de cette énergie est utilisée pour évaporer l'eau, tandis que l'excédent est perdu vers l'extérieur.
- Phase de refroidissement et maturation : Après la diminution de l'activité, on enregistre une baisse progressive de la température. Le substrat entre en phase mésophile.
La mesure de l'Eh et du pH tout au long de ce processus permet d'évaluer la maturité du compost. Un compost immature, caractérisé par une décomposition trop rapide, peut créer un milieu anaérobie et fortement réducteur dans le sol, entraînant une inhibition de la germination des graines. La maturité est souvent corrélée à un rapport C/N proche de 15 et un pH stabilisé entre 7 et 8.
Impacts des pratiques agricoles sur l'Eh/pH
Les pratiques agricoles courantes, telles que le travail mécanique des sols, l'utilisation de produits phytosanitaires et d'engrais synthétiques, ou le maintien de sols à nu, perturbent énormément les valeurs Eh/pH. Ces pratiques constituent des "facteurs de stress" qui provoquent une oxydation des sols, nuisent à leur fertilité et fragilisent les cultures. Il est scientifiquement démontré que les ravageurs s'attaquent systématiquement aux plantes présentant des valeurs Eh/pH déséquilibrées.
À l'inverse, les biostimulants, comme le thé de compost, favorisent l'activité photosynthétique et contribuent à une réduction du redox de la plante. Le thé de compost, en raison de son processus de brassage aérobie, présente souvent un Eh plus élevé, ce qui peut provoquer un stress oxydatif initial. Ce stress place la plante dans un état d'alerte, stimulant ses défenses immunitaires et la production de molécules réductrices. En fin de compte, la plante baisse ses valeurs redox, se rendant moins vulnérable aux pathogènes.
Vers une gestion intégrée de la fertilité électrique
La prise de conscience de l'impact de nos pratiques agricoles sur le "paysage redox" nous permet d'évaluer et d'adapter nos méthodes. Un sol non perturbé et couvert de végétation est approvisionné régulièrement en électrons, créant un gradient de potentiel redox bénéfique entre la surface et les couches inférieures.
L'utilisation de méthodes modernes, comme la spectrométrie proche infrarouge couplée à l'intelligence artificielle, permet désormais d'évaluer l'état des sols et des cultures par un simple scan sur le terrain. Ces outils fournissent des indicateurs précis sur la santé et la nutrition des plantes, en interprétant les données biochimiques liées aux niveaux de nutriments et aux marqueurs de stress. En stabilisant les valeurs Eh/pH autour de taux optimaux, nous renforçons la capacité tampon des systèmes agricoles, les rendant plus stables face aux variations climatiques et aux pressions biotiques. La maîtrise du potentiel redox n'est pas seulement une question de chimie du sol, c'est une stratégie globale pour restaurer le vivant et assurer la pérennité de la fertilité de nos terres.