La fertilité d'un sol, définie comme son aptitude à produire, est le résultat d'une interaction complexe entre les pratiques agricoles humaines, le climat et les propriétés intrinsèques de l'écosystème pédologique. Depuis les débuts de la sédentarisation, les agriculteurs ont dû relever le défi de maintenir cette productivité après le défrichement initial. Aujourd'hui, la gestion de la fertilité des sols ne se limite plus à l'apport d'intrants, mais repose sur une vision holistique intégrant la biologie, la chimie et la physique du sol.
Les piliers de la fertilité : facteurs techniques et écologiques
Les facteurs naturels qui influencent la culture sont soumis, plus ou moins, à la maîtrise de l'homme. Ils se rapportent soit au milieu écologique, soit à la plante elle-même. L'état chimique du sol est en général aisément modifiable, surtout lorsqu'il s'agit de corriger des déficiences en éléments nutritifs. Par l'emploi judicieux des engrais, on parvient à une augmentation de la fertilité si sensible que le langage courant lui a consacré le terme de fertilisation et que les substances nutritives apportées par les engrais sont qualifiées d'éléments fertilisants.
Cependant, l'agriculteur est pratiquement impuissant face à certains caractères chimiques tels que l'excès de calcaire. Sur les caractères physiques du sol, l'homme ne peut efficacement intervenir qu'en surface et, d'une manière limitée, au niveau du proche sous-sol. Il le fait surtout en pratiquant des façons culturales destinées à améliorer ou à entretenir la structure du sol.
L'état biologique du sol est également soumis à l'influence humaine par la quantité et la nature des résidus et restitutions organiques. La matière organique (MO) du sol, notamment sa fraction humifiée, exerce des effets multiples et interdépendants aussi bien sur les propriétés chimiques et physiques que biologiques. Elle favorise une structure motteuse et aérée, accroît la réserve utile en eau et augmente la capacité d'échange cationique, qui est la mesure chimique destinée à approcher la capacité d'un sol à stocker de façon réversible des éléments minéraux échangeables.
La gestion de la matière organique et l'activité biologique
La matière organique constitue une nourriture pour la vie du sol. Les plantes laissent au sol après récolte des racines, des tiges et des feuilles qui constituent une source de MO pour les organismes vivants qui s'en nourrissent. La MO est en partie décomposée puis minéralisée, tandis qu'une autre partie est transformée en humus stable.
Il est crucial de dissiper une idée fausse largement répandue : les engrais minéraux n'entraînent pas, par eux-mêmes, une diminution du stock de MO. Cette confusion tient au rôle du système de culture. Un système qui ne restitue pas au sol assez de matière organique issue de la photosynthèse entraîne une diminution du stock. Les engrais contribuent à augmenter la production végétale, mais il faut laisser au sol une part de résidus suffisante pour nourrir la vie du sol.
L'effet favorable des amendements organiques et minéraux basiques sur la fertilité peut être mesuré par des indicateurs tels que la quantité de biomasse microbienne vivante ou l'activité des microorganismes. Une bonne activité biologique est indispensable en agriculture biologique pour améliorer les rendements, car elle entraîne une minéralisation efficace de la matière organique.
Techniques de correction et d'entretien structural
Le fonctionnement optimal des interactions entre le sol et la plante est permis grâce à un bon état structural. Un travail du sol trop fréquent et trop « énergique », entraînant la pulvérisation des mottes de terre et des agrégats, a un effet négatif sur l'état structural à moyen et long terme.
Il est parfois conseillé d'utiliser ponctuellement des outils de décompaction ou de fissuration pour corriger mécaniquement l'état structural si le sol est tassé. Cette correction permet aux organismes vivants, comme les racines et les vers de terre, de se développer et d'assurer ensuite leur service d'entretien de la structure du sol sur le long terme.
Une règle fondamentale pour la fourniture en nutriments est de limiter l'acidité du sol. Le pH souhaitable en grandes cultures est compris entre 6.0 et 6.5. Une acidité trop forte (pH < 6) peut avoir des impacts négatifs sur les différentes composantes de la fertilité. Aussi, il est recommandé d'apporter régulièrement des amendements calco-magnésiens dans les sols à tendance acide.
Innovations technologiques et pilotage de la fertilisation
La gestion de la fertilité des sols s'appuie sur l'usage de la fumure organique (fumier, déchets compostés) et une diversification aussi large que possible des cultures. Dans le cas de la fertilisation azotée, les innovations actuelles concernent en premier lieu la précision de la méthode du bilan prévisionnel, incluant le poste de minéralisation des MO, le besoin des cultures selon leur objectif de production et la prévision des pertes.
La gestion de l'azote bénéficie aussi des apports technologiques liés aux modèles de culture et aux capteurs. Pour la fertilisation phosphore (P) et potassium (K), les travaux récents concernent principalement les indicateurs à l'analyse de terre, ainsi que l'étude de la valorisation de nouvelles sources de P issues du recyclage.
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Il est possible de piloter les apports au plus près des besoins en tenant compte des stocks de nutriments disponibles dans le sol. Pour cela, il est recommandé de réaliser régulièrement des analyses de terre et de s'appuyer sur les brochures éditées par le Comifer, issues de groupes de travail nationaux sur la fertilisation.
Sécurité sanitaire et contrôle des flux
L'utilisation de matières fertilisantes, qu'elles soient minérales ou organiques, impose une vigilance particulière concernant les éléments traces, improprement appelés « métaux lourds ». Des flux annuels réglementaires à ne pas dépasser ont été définis. De même, les composés traces organiques (CTO), comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), et les micro-organismes pathogènes présents dans les déchets d'origine animale ou humaine doivent être maîtrisés.
Les producteurs de matières fertilisantes contrôlent leur production en pratiquant des analyses régulières sur leurs matières premières et en favorisant la diminution du potentiel pathogène au cours des traitements comme l'hygiénisation ou le compostage. Ce dernier, procédé biologique de dégradation naturelle, reste un levier majeur pour valoriser les matières organiques tout en garantissant la sécurité de la chaîne alimentaire.
L'influence du choix des cultures et des rotations
L'agriculteur intervient de différentes manières pour modifier la fertilité du milieu géographique par le choix des rotations. Les résultats obtenus dans des dispositifs expérimentaux montrent clairement les conséquences sur l'économie de la fumure minérale azotée. En particulier pour les cultures pluri-annuelles, la fertilité dépend des modalités d'exploitation de la production. Les potentialités des plantes fourragères diminuent lorsque les impératifs d'ordre physiologique ne sont pas respectés, tout comme en l'absence de protection phytosanitaire.
Enfin, par la lutte contre les mauvaises herbes, l'homme est capable de réduire ou de supprimer directement la concurrence pour la lumière subie par l'espèce cultivée, et indirectement celle pour l'eau et les substances nutritives, garantissant ainsi une meilleure efficacité des apports fertilisants effectués.
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