LCA analyses de sol Mode d'emploi

L’ACTUALITÉ DU MONDE AGRONOMIQUE VUE PAR NOS SPÉCIALISTES LCA
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ET BIOLOGIE DES SOLS
Page 1
VIGNE ET VIN
Page 54
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION
VEGETALE
Page 67
AMENDEMENTS ORGANIQUES
ET SUPPORTS DE CULTURE
Page 77
METHANISATION
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EAUX ET DECHETS
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QUALITE SANITAIRE
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TECHNIQUE DE
LABORATOIRE
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RELATION CLIENT
AU LABORATOIRE LCA
Page 158
EDITION
COMPLETE
SOMMAIRE > ÉDITION COMPLÈTE
PRINCIPES AGRONOMIQUES ET
BIOLOGIE DES SOLS
1.1 MILIEU PHYSIQUE : TEXTURE, STRUCTURE,
PIERROSITÉ
•
•
•
•
Toucher terre ...................................................P1
Pierres qui roulent ........... ...............................P5
Le fer à dix sous ...............................................P8
Un minimum d’aluminium .............................P10
1.2 FERTILITÉ CHIMIQUE, ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT
•
•
•
•
•
•
•
L’azote : la zone ? ...........................................P13
Les reliques de l’azote ....................................P15
La méthode du bilan azoté ............................P17
L’agronome et le phosphore ..........................P22
Un K particulier .............................................P25
Magnétique magnésium ...............................P27
Chronique calcique ........................................P30
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
• Fertiplante : un nouvel outil d’interprétation du végétal ...P67
• La mise en réserve : Apoptose automnale ..............P68
• Interprétation de l’analyse foliaire : Prends
garde à la couleur des feuilles.......................................P70
• Engrais foliaires : mythe ou réalité .........................P72
• Nutrition, les macro et micro éléments :.................P73
nutrition il n’y a pas de second rôle
AMENDEMENT ORGANIQUES
ET SUPPORTS DE CULTURE
1.3 STATUT ACIDO-BASIQUE
• Chronique basique ...........................................P31
• Duo de pH au menu .........................................P33
• Vers de nouvelles bases ....................................P35
1.4 MATIÈRE ORGANIQUE DES SOLS ET FERTILITÉ
BIOLOGIQUE
•
•
•
•
•
•
Le poids des M.O............................................P36
L'histoire du sol en quelques MO...................P38
Qu’il est bio mon indice d’activité biologiqueP40
La biomasse microbienne ..............................P41
Quand la biomasse s’éveillera........................P42
Que faire de la Rhizosphere ? ........................P43
1.5 LECTURE TRANSVERSALE D’UN RAPPORT
D’ANALYSE DE TERRE
• Lire dans les lignes de la terre .......................P45
1.6 THÉMATIQUES SPÉCIALES
• Sols salés, sécheresse et irrigation :
‐ Les sols salés....................................P47
‐ Sécheresse : quelques pistes pour ...P48
réduire son impact en agriculture
‐ Irrigation en clef de sel ....................P49
• Trufficulture : Subtile et capricieuse la truffe P51
• Espaces verts : L’en vert du décor ..................P52
• Bananier : tout a une fin sauf la banane qui en a
deux...............................................................P53
VIGNE ET VIN
4. 1
RÉGIME DES ICPE : DÉCLARATION,
ENREGISTREMENT, AUTORISATION
• Qu’avez‐vous à déclarer ? ......................................P77
• Vol ICPE 2780 : enregistrement en cours ...............P79
4.2 AMENDEMENTS ORGANIQUES : VALEUR
AGRONOMIQUE ET INNOCUITÉ
• Matière organique : La matière organique .............P81
ne fait pas (toujours) l’amendement
• Actualité Phosphore des composts de miates .........P82
• Stabilité de la matière organique :
‐ Mesure de l’ISMO : ISMO good ................P83
‐ Cinétique de minéralisation : Les PRO
font leur CINEma .....................................................P85
• Eléments inertes et indésirables :
‐ Analyse : Inerte et indésirable ..................P88
‐ Matières organiques non synthétiques : ..P89
MONS, ou comment séparer le bon grain de l'ivraie
• Eléments traces :
‐ ETM : Compost vert : j’ETM,un peu...........P90
‐ Micro polluants organiques : la traque aux
traces organiques..........................................................P93
4.3 SUPPORTS DE CULTURE
• pH et conductivité électrique.....................................P96
• Caractérisation physique : Le poinçonneur des substratsP97
• Fertilisation organique des substrats.........................P99
4.4 ECHANTILLONNAGE
• Bonne pioche...........................................................P101
METHANISATION
•
•
•
•
•
•
•
Intro : Le vin est la réponse de la terre au soleil ...P54
Prélèvement : Gros plan sur le prélèvement en vigne .....P55
Millesime 2013 : faits d’hivers et de printemps.....P57
L’azote et la vigne « VIE + N = VIN ........................P58
Choix du porte greffe : un art et des méthodes ....P62
Composition du moût : Coup de moût .................P63
Réglementation applicable aux effluents vinicoles :
De l’eau dans le vin ...............................................P65
• Pépinière viticole : Recherche virus ...................................P66
• LCA, partenaire impliqué dans la méthanisation ..P103
• Evolution de la réglementation ICPE : installations de
méthanisation.............................................................P104
• Mesure du potentiel méthanogène.......................P105
• Acides gras volatils : Digérer c’est prévoir............P107
SOMMAIRE > ÉDITION COMPLÈTE
EAU ET DECHETS
6.1 EAUX
• Format d’échanges SANDRE : Edilabo ou la pêche
au SANDRE ............................................................P109
• Pratique du prélèvement des eaux :
‐ Rob’eaux scope .................................P110
‐ Le débit de l’eau.................................P111
• Eaux des plateformes de compostage :
‐ RSDE : plateformes de compostage ..P113
‐ ô rage , eaux compostage .................P113
• Potabilisation et eaux d’abreuvement:
‐ Désinfection de l’eau : Histoire d’Eau P114
‐ Qualité des eaux d’abreuvement : Le bec
dans l’eau ..............................................................P116
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
8.1 ANALYSE DES ÉLÉMENTS MINÉRAUX TOTAUX
(ETM, …)
• Les particules élémentaires ................................P148
• Spécial technique analytique : les atomes à la masse ..P149
8.2 ANALYSE DES COMPOSÉS ORGANIQUES (HAP,
PCB, …)
• Le dosage MPO : qui fait quoi ? ..........................P150
• Composés organohalogénés :
‐ Dossier classé X ...................................P151
• Hydrocarbures : le vrai visage des fossiles ..........P153
8.3 LA COLORIMÉTRIE
• Procédés de traitement des eaux résiduaires :
‐Productiondeboues:LesbouesSTEPbySTEP....P117
‐ Filtres plantés de roseaux : Roseausphère.P119
‐ Technologie membranaire...........................P120
6.2 DÉCHETS
• Boues non épandables : Boue taboue ...............P122
• Tri mécano‐biologique des déchets : TMB
Le mécano des temps modernes ..........................P124
• Sédiments : Dragage et après ?.............................P125
• Déchets : conseil de classe et d’orientation......P127
• Technique de laboratoire : la colorimétrie ..........P155
8.4 MÉTROLOGIE
• Mesurer c’est comparer ......................................P156
8.5 COMPARAISON INTER-LABORATOIRES
• Comparaison inter‐laboratoires ........................ .P157
RELATION CLIENT AU LCA
QUALITE SANITAIRE
9.1 LOGISTIQUE, FOURNITURES
• In the box ...........................................................P158
7.1 MICROBIOLOGIE
• Introduction : Le microbe n’est rien, le terrain est
tout (Louis Pasteur) ..........................................................P130
• Germes indicateurs de traitement : Les bactéries
nous parlent ........................................................................P131
• Microorganismes pathogènes
‐ Salmonella et Listeria : Les bactéries
dans le Petri ..................................................................P132
‐ Œufs d’helminthes : La chasse aux oeufs.............P133
• Recherche et dénombrement : microbiologie le
compte est bon....................................................................P134
• Resistance des microorganismes dans l’environne‐
ment : microbes l’été meurtrier....................................P135
7.2 PHYTODIAGNOSTIC
• Introduction : Organismes pathogènes des plantes .P136
• Technique ELISA : ELISA ...................................P138
• Virose de la vigne, Elisa mène l’enquête..........P139
• Maladies virales des plantes : Des phytovirus
au Louvre ..............................................................P140
• Virus et sélection clonale : Vitis vitifera, ou l'effet
papillon..................................................................P141
• PCR : le gène de la PCR.....................................P143
7.3 RÉSIDUS DE PRODUITS PHYTOSANITAIRES
• Introduction : Phytoreporter ...........................P145
• Définitions : LMR, ARjD, DJA et les autres ......P147
9.2 REVUE DE CONTRATS ET DES DEMANDES
• Ad Libidum « conformément à la volonté de la personne » ....................................................................P159
9.3 RAPPORT D’ANALYSES ET WIKI REPORT LCA
• Bien rapporter ...................................................P160
9.4 NORMALISATION FRANÇAISE
• AFNOR mode d’emploi ......................................P161
9.5 GESTION DES RÉCLAMATIONS
• Dans Réclamation il y’a Relation .......................P162
9.6 SERVICES
• Le Crédit impôt recherche .................................P163
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ET BIOLOGIE DES SOLS
EDITION COMPLETE
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
TOUCHER TERRE
Publié le 16 février 2012
Il peut paraître paradoxal de parler de fertilité « physique ». Elle est
pourtant, avec les composantes chimique et biologique, l’une des bases
du triptyque sur lequel repose la fertilité des sols. Comment des composants,
minéraux et supposés inertes par nature, peuvent‐ils conditionner le potentiel
agricole d’une parcelle ?
Ne pas confondre texture et structure
Les propriétés physiques des sols dépendent naturellement des proportions
relatives des éléments les constituant, mais aussi de la façon dont ces
éléments sont associés entre eux pour former des unités structurales.
On appelle texture la composition d’un sol en sables, limons et argile.
Elle permet de positionner les sols dans des « classes », dans lesquelles
on associe parfois la matière organique et le calcaire lorsque leur présence
est supérieure à 4 ou 5 %. La texture du sol classe donc les éléments
constitutifs du sol selon leur dimension. Elle se distingue de la structure
qui qualifie la disposition de ces éléments, en agrégats ou en unités
structurales. Ces deux notions, texture et structure, commandent la totalité
des caractéristiques physiques des sols, entre autres la porosité et le
comportement des sols vis‐à‐vis de l’eau et de l’air.
Appréciation et mesure de la texture d’un sol
Sur le terrain, lors de l’examen du profil cultural par exemple, on peut,
avec un peu d’expérience, apprécier la texture au toucher. Appliquée
avec rigueur et méthode, elle permet d’aboutir à une véritable classification
des sols.
Les constituants minéraux de la terre fine sont groupés par classes de
dimensions selon les limites conventionnelles suivantes :
‐ Argile : 0 à 2 micromètres (soit moins de 0,002 mm)
‐ Limon fin : 2 à 20 micromètres (soit 0,002 à 0,02 mm)
‐ Limon grossier : 20 à 50 micromètres (soit 0,02 à 0,05 mm)
‐ Sable fin : 50 à 200 micromètres (soit 0,05 à 0,2 mm)
‐ Sable grossier : 200 à 2 000 micromètres (soit 0,2 à 2 mm)
Selon les nomenclatures, les limons fins sont parfois appelés « limons»,
et les limons grossiers qualifiés de « sables très fins ». Dans le système
international, on ne trouve que 4 classes (0 – 2 – 20 – 200 – 2000
micromètres), les sables fins correspondant à 20 – 200 micromètres.
L’ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE
AU LABORATOIRE
La méthode la plus fréquemment utilisée en France est la méthode normalisée
NF X31‐107. Après destruction de la matière organique en milieu
liquide, qui aura été préalablement quantifiée, on laisse l’échantillon
se « sédimenter ». Selon le principe de la Loi de Stokes, la vitesse de
chute des particules dépend de leur taille. Les fractions fines sont
déterminées après pipetages effectués à des profondeurs et des temps
donnés dans l’échantillon, tandis que les fractions grossières sont
obtenues après tamisage. Comme l’exige la norme NF X31‐107, les résultats
d’analyses sont exprimés de telle façon que la somme des fractions minérales
soit égale à 1000.
ARGILE VRAIE OU
ARGILE GRANULOMÉTRIQUE
Selon les laboratoires, l’analyse granulométrique peut être effectuée
avec ou sans décarbonatation préalable. Derrière ce qui peut passer
pour un détail technique, se cache la plupart du temps le souci d’accéder,
par l’analyse granulométrique aux argiles « vraies » ou minéralogiques,
dont le rôle est fondamental dans les propriétés physiques, chimiques
et biologiques du sol.
Malgré tout, on comprend que la perception manuelle pourra être différente
d’une personne à l’autre. L’appréciation texturale est donc le plus souvent
le résultat d’une mesure en laboratoire, plus reproductible et plus
discriminante, par l’analyse granulométrique, une fois les graviers et
cailloux éliminés par un tamisage à 2 mm. La totalité des analyses est
effectuée, normativement, sur la « terre fine », dont les éléments ont
moins de 2 mm de diamètre.
Pour les sols caillouteux, il est utile de demander au laboratoire de mesurer
le « refus à 2 mm », afin d’apprécier la représentativité de la mesure
sur la terre fine par rapport au volume total de sol exploitable ! En effet,
sur certains sols viticoles par exemple, la terre fine peut représenter
moins de 20% du volume du sol exploité par les racines. De la même
façon que la bonne interprétation d’une analyse de sol nécessite la
connaissance de la profondeur de la couche arable (sol utile), la prise
en compte des refus (mais aussi du pourcentage de cailloux non mis
dans l’échantillon à analyser, mais à indiquer sur la fiche de renseignements)
est indispensable. Les éléments grossiers interviennent directement sur
la porosité, la capacité de rétention hydrique et minérale, la vitesse de
réchauffement et la résistance au tassement des sols.
Or la méthode d’analyse de la granulométrie étant basée sur la taille
des particules constitutives, la classe des argiles va rassembler tous les
éléments d’un diamètre inférieur à 2 micromètres : il s’agit d’argiles
granulométriques. On y trouve les argiles minéralogiques (issues de
l’altération des silicates), mais aussi : des débris de quartz très fins (1 à
2 micromètres), de la silice plus ou moins hydratée, des oxydes de fer
et d’aluminium et des cristaux de calcaire très fins (moins de 2 micromètres).
L’étape préalable de décarbonatation, lorsqu’elle est réalisée par le laboratoire,
aboutit à l’élimination du calcaire. De ce fait elle permet de se rapprocher
de la proportion d’argile minéralogique dans la fraction inférieure à 2
micromètres, mais elle ne suffit pas à déterminer uniquement les argiles «
vraies » : le quartz, la silice, les oxydes restent comptabilisés avec les
argiles.
D’autre part, en fonction du type de sol, les carbonates peuvent aussi
se trouver dans les fractions plus grossières. L’ensemble des résultats
de l’analyse granulométrique peut donc être modifiée par la décarbonatation,
sans qu’il soit possible d’en prévoir l’effet sur chaque fraction granulo‐
métrique prise séparément. En fait, la granulométrie après décarbona‐
tation présente un intérêt dans deux cas particuliers précis :
> pour résoudre certains problèmes de filiation pédogénétique entre
horizons, qui intéressent les pédologues ;
[...]
P.1
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
> pour connaître la répartition granulométrique des carbonates dans
un horizon calcaire (à condition d’avoir aussi réalisé l’analyse sans
décarbonatation). Cette approche peut intéresser les agronomes qui
cherchent à évaluer la « réactivité » du calcaire, notamment dans des
situations de risque de chlorose ou de choix de porte‐greffe. Il faut
souligner que le dosage du calcaire actif semble bien corrélé aux taux
de carbonates des fractions granulométriques inférieures à 20
micromètres (argiles et limons fins), sauf pour les sols crayeux.
Ce dosage complète utilement l’analyse granulométrique en l’absence
de décarbonatation, pour les sols calcaires. C’est l’approche retenue
par le LCA.
Comme la quantité et la nature des argiles minéralogiques jouent un
rôle important dans la capacité d’échange des sols, la mesure de la Capacité
d’Echange Cationique (CEC) est une détermination complémentaire
particulièrement importante pour l’interprétation de l’analyse chimique
de sol (bilan de fertilité). Deux sols ayant la même proportion d’argile
granulométrique et de matières organiques peuvent en effet présenter
des CEC très différentes selon la nature et la qualité de ces argiles et
matières organiques.
DE L’ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE
À LA TEXTURE
La proportion relative des différentes classes granulométriques définit
la texture du sol. Les classes de texture sont généralement données
dans des diagrammes triangulaires, équilatéraux ou rectangles, divisés
en zones de texture déterminée. Différents diagrammes ont été propo‐
sés. Ils réduisent les compositions granulométriques à trois fractions
(argile, limon, sable) dont la somme fait 100 %. Le principe est toujours
le même : on positionne la composition granulométrique selon 2 des 3
fractions. La troisième est forcément égale au complément de la
somme des deux premières à 100 %. Par exemple, pour un sol à 35 %
d’argile et à 50 % de limon, la proportion de sable est égale à 15 % car
[100 – (35 + 50] = 15.
Parmi les référentiels existants, on peut citer le diagramme USDA (12
classes), le diagramme FAO‐UNESCO (3 classes), le diagramme belge (7
classes), ainsi que les triangles anglais (11 classes), suisse (10 classes),
néerlandais (10 classes), ISSS (12 classes), etc.
EN FRANCE, DEUX DIAGRAMMES
SONT COURAMMENT UTILISÉS
‐ celui du Service de la carte des sols de l’Aisne, qui comporte au‐
jourd’hui 15 classes. A l’origine il ne comportait « que » 14 classes, les
limons sableux et les limons moyens sableux n’étant pas distingués. Des
versions simplifiées ont été proposées pour les « séries de sols » (9
classes) et les « familles de sols » (6 classes).
‐ celui du GEPPA (1963), qui comporte 17 classes. Elaboré par un groupe
de pédologues à partir des sensations tactiles ressenties sur des prélè‐
vements en provenance de tout le territoire métropolitain, il est devenu
le standard français car reconnu comme le seul à émaner d’un travail
collectif. C’est le triangle utilisé au LCA.
Il ne faut pas perdre de vue l’objectif recherché par les concepteurs de
ces triangles, et le contexte dans lequel ils sont apparus. Ainsi, le diagramme
de la FAO, est en fait un référentiel d’aptitude à la création d’étangs piscicoles,
ce qui explique qu’il puisse se satisfaire de « seulement » trois classes.
Dans d’autres situations, les triangles cherchent à apprécier les aptitudes à
l’irrigation, servent de base au raisonnement du chaulage (USA, UK), à
l’évaluation de la réserve utile ou en hydrologie.
P.10
Certains triangles développent plus ou moins les textures de sols les
plus répandus dans leur région d’origine (pour mieux distinguer les séries
de sols) : c’est le cas du triangle roumain qui présente une forte différenciation
des classes vers le pôle sableux. De même, on comprend la difficulté
pour les agronomes des pays d’Afrique du Nord aux sols souvent extrêmes
(très argileux ou très sableux) de travailler avec un triangle de texture
européen, centré sur les sols limoneux.
Pour aller plus loin sur ce sujet, nous vous recommandons la lecture de
l’article de A. Richer de Forges (Perdus dans le triangle des textures, 2008).
Finalement, sauf exigence de normalisation, que l’on utilise un triangle
de textures existant ou que l’on en crée un autre pour ses propres besoins
n’a guère d’importance. L’essentiel est de travailler avec un outil
correspondant à ses objectifs. Il est assez fréquent, par exemple, que
certaines structures ou organisations demandent au laboratoire de
construire pour elles des diagrammes de textures spécifiques, centrés
sur leurs sols dominants, pour mieux caractériser leurs parcelles.
En revanche, du fait des nombreux diagrammes existants, et du risque
d’erreur lors du passage d’un référentiel à l’autre, il faut bien préciser
la source utilisée : triangle référencé ou triangle spécifique.
La texture issue des diagrammes est une première classification des
sols. Elle est forcément un peu réductrice par rapport à l’information
obtenue par l’analyse granulométrique, qui comporte cinq classes de
fractions, la matière organique et éventuellement le calcaire. Ces informations
sont valorisables autrement, par le calcul de divers indices qui permettent
d’évaluer la porosité, le risque de battance, etc.
ET LA STRUCTURE ?
Les éléments constituants du sol sont, sur le terrain, plus ou moins intimement
associés pour former des agrégats, dans la composition desquels entre
également une partie de la matière organique. Ces agrégats peuvent
eux‐mêmes être associés en unités structurales de plus grande taille
pour constituer la structure du sol. De cette organisation va dépendre
la circulation de l’eau et de l’air dans le sol et donc la vie végétale.
La structure n’est pas une constante : elle varie dans le temps, avec les
saisons, les conditions climatiques et hydriques et sous l’effet de la culture.
Le principal facteur de destructuration des sols est l’eau. Selon sa résistance
à ces différents paramètres, le sol est qualifié de « stable » ou « instable ».
Cette stabilité est liée à de nombreux paramètres, dont :
‐ la présence de colloïdes et leur cimentation, dans lesquels l’argile, la
matière organique et les oxydes de fer et d’aluminium jouent un rôle
important ;
‐ la quantité, la fonctionnalité et le type de matière organique du sol ;
[...]
P.2
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
‐ la « couverture cationique » du sol, et notamment la présence excessive
de sodium, magnésium ou potassium (facteurs d’instabilité sur les sols
sensibles). A contrario, le calcium a un effet stabilisant (les sols basiques
sont toujours plus stables que les sols acides) ;
‐ la mise en culture du sol, qui a souvent tendance à dégrader la structure
du sol si les techniques choisies ne sont pas appropriées : choix des outils
de travail du sol, gestion des amendements calciques ou organiques,
type d’engrais… C’est à ce niveau qu’intervient, en grandes cultures, le
choix de techniques cultures simplifiées (TCS), de non labour ou de
semis direct.
La structure n’est pas une valeur mesurable mais s’apprécie, sur le terrain,
par l’observation des profils culturaux ou pédologiques. On distingue plusieurs
types de structure (particulaire, massive, fragmentaire…) selon la dimension
des unités structurales, leur forme, leur cohésion…
> Stabilité structurale. La « cimentation » des agrégats du sol est assurée
en partie par les argiles (mais surtout par la matière organique : cf Toucher
Terre Partie 2/3). La présence d’argile aura donc tendance à augmenter
la stabilité structurale. Mais la relation entre texture et stabilité est complexe :
les sols les plus stables sont les sols très argileux, ou au contraire très
sableux (insensibles à l’action de l’eau). A l’inverse, la prédominance
des limons est facteur d’instabilité.
> Risque d’asphyxie. Il est lié à la porosité du sol, ces espaces non
occupés par les particules solides du sol, qui permettent l’aération du
sol, la circulation de l’eau et régulent l’intensité du lessivage. La texture,
qui influence la microporosité, a un rôle à jouer. Ainsi les sols de texture
fine présentent‐ils un risque d’asphyxie supérieur aux sols plus grossiers.
Le « poids » de la texture est modulé par la structure du sol (dont
dépend la macroporosité) et par l’humidité du sol.
Sur les sols qui présentent des risques d’asphyxie élevés, toute intervention
visant à lutter contre l’excès d’eau ou à améliorer la structure (drainage,
apport d’amendements calciques et organiques, nature du travail mécanique
…) aura un effet bénéfique.
L’échantillon de terre transmis au laboratoire, remanié, est par nature
déstructuré et ne permet donc pas de déterminer la structure du sol.
Par contre, de nombreux outils analytiques ou critères permettent d’en
estimer la stabilité et d’apprécier les risques d’accidents ou de difficultés
(contraintes) agronomiques.
Le comportement agronomique d’un sol dépend en grande partie de
sa texture, selon des relations complexes car liées à de nombreux
paramètres (composition, climat, nature du végétal cultivé, mode de
conduite…). C’est le rêve de tout « agronome – chercheur » de modéliser
les relations entre la granulométrie et le comportement global du sol
(réserve en eau, battance, aptitude à la fissuration…).
La connaissance des trois grandes classes granulométriques permet
d’accéder à certains comportements d’un sol :
> Capacité de rétention en eau des sols. Dans les régions qui connaissent
des épisodes de sécheresse prolongée, l’eau constitue rapidement le
premier facteur limitant de la production et il est impératif de pouvoir
estimer la réserve en eau des sols. Des relations entre les propriétés
hydriques des sols et leurs caractéristiques physiques ont pu être
décrites et différents modèles, ou « fonctions de pédo‐transfert », sont
disponibles. La capacité de rétention en eau des sols, déduite de la
forme des courbes de pFI d’échantillons de terre, est ainsi dépendante
à la fois de leur texture et de leur structure. Il faut souligner que l’utili‐
sation d’échantillons remaniés par les laboratoires, qui travaillent le plus
souvent sur des terres tamisées à 2 mm et donc déstructurées, modifie
l’allure de ces courbes. Ces fonctions de pédo‐transfert présentent un
grand intérêt, à condition de les utiliser dans les régions dans lesquelles
elles ont été établies, surtout si elles ont pu être établies sur des sols
non remaniés, à l’image des travaux récents menés en Algérie par Dridi
et Dilmi (2011).
> Aptitude à la fissuration. Indicatrice de la capacité d’un sol à se
restructurer naturellement sous l’effet du climat, elle traduit l’intensité
des mécanismes de division du sol par des alternances de phases de
gonflement et de retrait sous l’effet de variations d’humidité (humectation
et dessiccation). L’aptitude à la fissuration dépend en particulier des teneurs
en argile et en matière organique (MO). L’argile augmente l’aptitude à
la fissuration, mais la MO modifie les propriétés du sol : si le ratio
MO/Argile est supérieur à 7%, on considère l’aptitude à la fissuration
comme diminuée.
[...]
De telles relations se présentent le plus souvent sous la forme d’équations
de régressions multiples. Heureusement leur utilisation est facilitée par une
représentation graphique, prenant généralement la forme de triangles
dont les sommets sont formés par les argiles, limons et sables. Ces
triangles ou ces équations servent de base pour interpréter les résultats
d’analyses granulométriques de terre et apporter des informations sur
la fertilité physique des sols à partir d’une analyse de laboratoire.
DES TRIANGLES…
P.3
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
QUELQUES INDICES
PRINCIPE DE RELATIVITÉ
La détermination des cinq classes granulométriques permet d’aller en‐
core plus loin dans l’utilisation des résultats d’analyses par le calcul de
divers indices.
D’une façon générale, il ne faut pas se fier à un seul indice ou ratio, for‐
cément réducteur, mais les confronter entre eux. Garder présents à l’es‐
prit les quelques points suivants permettra de conserver le recul
nécessaire à l’interprétation des résultats d’analyses :
Ainsi l’indice d’instabilité structurale des agrégats de Hénin est établi à
partir des teneurs en argile, limons fins, sables grossiers et en agrégats :
Is = [Argile + Limon fin] / [Agrégats – 0,9 * Sable grossier]
Cet indice varie globalement de 0,1 à 100, ce qui correspond à des sta‐
bilités structurales respectivement très élevées et très faibles. Plus l’in‐
dice d’instabilité est élevé et plus le sol a tendance à se désagréger et
à se colmater sous l’effet de la circulation de l’eau, ce qui réduit la vi‐
tesse d’infiltration, si bien que ces deux paramètres varient en sens in‐
verse l’un de l’autre. Néanmoins, l’appréciation des quantités d’agrégats
n’est pas une analyse de routine dans les laboratoires agronomiques.
Ainsi, en pratique, cet indice est rarement utilisé pour les analyses agri‐
coles, qui s’appuient davantage sur l’indice de battance.
La formule d’estimation des risques de battance, proposée initialement
par Rémy et Marin‐Laflèche en 1974, est bien corrélée avec les résultats
des tests de stabilité de Hénin. Dans sa dernière version, utilisée au
LCA, elle s’écrit : IB = [1,5 * Limon fin + 0,75 * Limon grossier] / [Argile
+ 10 * Matière organique] – CII
L’indice de battance (IB) s’applique aux horizons de surface. Plus la va‐
leur de l’IB est élevée, plus le risque de battance est important. Les sols
sont considérés comme peu ou non battants pour des valeurs d’IB in‐
férieures à 1,4 à 1,6 et battants à très battants si cet indice est supérieur
à 1,6 ou 1,8.
On comprend bien que, pour un sol de composition granulométrique
donnée, l’indice de battance diminue avec une augmentation de la teneur
en matière organique de la couche de sol travaillée. De fait, les techniques
qui conduisent à un enrichissement relatif de la couche superficielle du
sol en matière organique (non labour, maintien des résidus de cultures
en surface, engrais verts, …) peuvent contribuer à limiter la sensibilité
du sol à la battance. Comme l’illustre la figure suivante, une différence
sur la teneur en MO du sol de 0,5%, pour une composition granulométrique
donnée, suffit à faire passer un sol limoneux de « peu battant » à «
assez battant ». Ainsi l’entretien organique des sols revêt une importante
particulière lorsqu’on observe que le risque de battance devient
problématique à moins de 2% de MO sur ces mêmes sols.
> La nature minéralogique des argiles présentes dans le sol est un fac‐
teur essentiel de son aptitude à la fissuration ; par exemple, la mont‐
morillonite a un fort pouvoir de gonflement, contrairement à la
kaolinite. A ce niveau intervient aussi la différence entre les argiles gra‐
nulométriques et les argiles « vraies »
> La répartition des éléments dans les classes granulométriques n’est
pas forcément linéaire. La classe des « sables fins » est à ce niveau par‐
ticulièrement délicate. Ces particules se comportent souvent plus
comme des limons, avec des risques de compactage et tassements, que
comme des sables grossiers à forte porosité. C’est pour cela que cer‐
tains modèles agronomiques peuvent distinguer plusieurs groupes dans
cette classe.
> De même, la qualité et la fonctionnalité des matières organiques in‐
terviennent de façon prépondérante sur le comportement physique du
sol. Les analyses spécifiques des matières organiques des sols, qui se‐
ront développées dans un prochain article, sont une des évolutions ré‐
centes de l’agronomie.
> Les comportements théoriques des sols s’exprimeront plus ou moins
selon la quantité d’éléments grossiers dans le sol (graviers, cailloux). Il
faut se souvenir que l’analyse de terre se fait après élimination des élé‐
ments supérieurs à 2 mm ! Ainsi, un sol très asphyxiant sur la terre fine
peut être très drainant s’il possède 50% de refus.
> Un sol très asphyxiant par l’analyse peut être agronomiquement très
intéressant s’il repose sur un sous‐sol très drainant. A l’inverse un sol
sableux, sans risque d’asphyxie a priori, peut être très difficile s’il est
suivi d’une couche d’argile imperméable. La connaissance de la texture
du sol, mais aussi du sous‐sol, est essentielle pour le choix du porte
greffe dans les cultures pérennes.
De nouveau, l’analyse de sol ne peut être pleinement valorisée que si
elle est accompagnée d’une bonne connaissance de la parcelle.
Bibliographie :
‐ Agro‐Transfert R&T, Chambres d’Agriculture de Picardie, 2007. Mémento Sols et Matières Organiques. 50 p.
‐ D. Baize, 2000. Guide des analyses en pédologie. INRA Editions, 257 p.
‐ B. Dridi et A. Dilmi, 2011. Poids des différentes caractéristiques des sols dans l’estimation de leur rétention en eau. Etude et Gestion des Sols, 18, 4, 2011.
‐ Ministère de la Coopération, 1993. Mémento de l’Agronome, 4ème Edition. Collection « Techniques rurales en Afrique ». 1635 p.
‐ A.C. Richer de Forges et al, 2008. Perdus dans le triangle des textures. Etudes et Gestion des Sols, 15, 2, 2008.
‐ D. Soltner, 2003. Les bases de la production végétale. Tome 1 : le sol et son amélioration. Collection Sciences et Techniques Agricoles. 472 p.
I‐ Les courbes de pF sont des courbes d’humidité pondérale en fonction du potentiel matriciel de l’eau. Elles traduisent la force avec laquelle la terre ou le substrat
retiennent l’eau lorsqu’ils sont soumis à des dépressions (succions) de plus en plus fortes.
II‐ « C » est un terme correctif à soustraire lorsque le pH est supérieur à 7, sous certaines conditions d’utilisation.
P.12
P.4
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
PIERRES QUI ROULENT (PARTIE 1/2)
Publication du 31 janvier 2013
D’un côté, les sols caillouteux représentent environ 40% des sols français. D’un autre côté, les analyses de sols en laboratoire s’effectuent normativement
sur la terre fine (1) (c’est‐à‐dire sur les particules inférieures à 2mm , après préparation et broyage selon les normes NF X 31‐101 et NF EN ISO 11464), et
ignorent ces pierres, graviers et autres cailloux fantômes. Néanmoins, comme la profondeur de sol utile ou la nature du sous‐sol, la connaissance de la pierrosité
d’une parcelle est indispensable au conseiller pour interpréter et utiliser l’analyse. Intuitivement, on peut penser que, par exemple, un sol ayant 50% en volume
d’éléments grossiers (supérieurs à 2mm) a un potentiel minéral et nutritif équivalent à un sol non caillouteux moitié moins profond. Pratiquement, l’approche
est plus complexe, la présence de cailloux modifiant et, parfois, améliorant le fonctionnement du sol. Partant dans un premier temps des outils d’appréciation
de la charge en cailloux, l’Agro Reporter va s’intéresser aux effets négatifs ou positifs de la pierrosité sur les sols et les plantes.
POURQUOI ÉTUDIER LES ÉLÉMENTS
GROSSIERS D’UN SOL ?
Dès que leur présence dans un sol est significative, les éléments grossiers
vont avoir des effets agronomiques qu’il faudra prendre en compte :
> diminution de la réserve utile en eau du sol ou, au contraire, stockage d’eau,
> protection contre l’évapotranspiration,
> stockage d’énergie et réchauffement du sol,
> obstacle au développement racinaire,
> évolution plus rapide des matières organiques,
> maintien de la porosité du sol et protection contre le tassement…
Techniquement, une charge trop
importante en cailloux va entraîner
des difficultés de semis et de récolte,
elle va être un obstacle à la mécani‐
sation et pour certaines cultures,
obliger à un choix de matériel spécifique
ou de méthodes culturales appropriées.
APPRÉCIATION DE LA PIERROSITÉ
Plusieurs méthodes ont été décrites pour apprécier la pierrosité globale
d’un sol, en volume ou en masse.
• La pesée au champ : cette méthode laborieuse consiste, à l’aide de
tamis et de balance, et selon un plan statistique précis, à peser les éléments
grossiers du sol et à ramener leur masse au poids total de la terre.
• La pesée des refus au laboratoire : cette mesure, qui consiste à peser
les particules supérieures à 2mm de l’échantillon, se fait le plus souvent
sur demande explicite et doit être complétée par l’estimation (en masse)
des éléments les plus volumineux non prélevés. Il paraît nécessaire d’avoir
cette information, invariante, au moins une fois dans l’historique analytique
d’une parcelle. La seule connaissance des refus est déjà une information
importante (surtout s’ils sont élevés) mais n’est pas suffisante en soi pour
apprécier la pierrosité, dans la mesure où la répartition des cailloux ne
suit pas forcément une loi statistique normale.
• Le comptage par points : on compte le nombre d’éléments grossiers à
l’aide de grilles (proches de celles utilisées pour un comptage floristique)
et on mesure leur taille. Il existe, là aussi, des méthodes statistiques
spécifiques. On est ici sur une approche en volume.
• L’estimation visuelle : cette méthode, la plus fréquente, utilise des
grilles d’estimation de la pierrosité du sol (identiques à celles utilisées pour
l’appréciation de la couleur). On est là, également, sur une approche en
volume. Ces grilles sont utilisables pour une étude de surface ou de profondeur
(profil cultural). Sur le graphique ci‐dessous chaque quart de carré a la
même proportion, en surface, de cailloux mais pas le même nombre.
L’appréciation de la taille des éléments grossiers est donc également
importante pour le comportement du sol et des racines.
En volume, expression recommandée par le GEPPA (Groupe d’Etude
des Problèmes de Pédologie Appliquée), la quantité d’éléments grossiers est
généralement décrite de
la façon suivante :
Cette information doit
être complétée par une estimation de la taille des éléments grossiers,
pour des conseils de mécanisation, par
exemple. Plusieurs classifications exis‐
tent. La plus courante (AFNOR X 31‐
003 1998) utilise la grille suivante :
Dans l’étude du profil d’un sol, la description de la quantité et de la taille
des éléments grossiers est effectuée pour chaque horizon. Deux sols
identiques sur les 40 premiers centimètres n’auront en effet pas le
même comportement s’ils reposent l’un sur un sous‐sol de graviers et
l’autre sur une couche argileuse.
ESTIMATION DE LA DENSITÉ DES ÉLÉMENTS
GROSSIERS
La densité apparente d’un sol varie de 1,0 à 1,6 g/cm3. Les cailloux ont
une densité globalement comprise entre 2 et 3. La proportion de
cailloux intervient donc directement sur les conseils ou les résultats
d’analyses utilisant la densité, par exemple pour les reliquats azotés en
grandes cultures.
Pour des études précises, notamment en horticulture et maraîchage ou
en cas d’irrigation fertilisante, il sera nécessaire d’avoir une estimation
de la charge en cailloux en masse et non plus seulement en volume,
pour estimer cette densité.
NATURE DES ÉLÉMENTS GROSSIERS
ET COMPORTEMENT VIS-À-VIS DE L’EAU
Généralement, les éléments grossiers diminuent le potentiel hydrique
du sol et limitent, en proportion de leur présence en volume, la réserve
en eau, du fait de leur absence de porosité. Il y a, par contre, des ex‐
ceptions, comme les craies ou des grès altérés qui possèdent une po‐
rosité parfois importante et « stockent » de l’eau. Dans les régions
concernées (Vallée du Rhône, Champagne…), les Réserves Utiles d’un
sol caillouteux peuvent être plus élevées que celles des sols non caillou‐
teux. Certaines études ont enfin pu montrer que les cailloux poreux
pouvaient jouer un rôle « tampon » en restituant de l’eau dans les
phases de dessiccation du sol (Coutadeur et al, 2000).
La connaissance de la nature des cailloux présents dans un sol est donc
également nécessaire à l’agronome.
AUTRES INFORMATIONS UTILES
Le niveau d’évolution des cailloux, leur forme, leur dureté, la présence
d’éclats coupants, leur sensibilité au gel, leur localisation en surface et
en profondeur sont également des informations à collecter, pour une
nouvelle parcelle ou l’implantation d’une culture de longue durée.
On voit que l’étude des éléments grossiers du sol est à la frontière entre l’agronomie, la pédologie et la géologie.
P.5
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
PIERRES QUI ROULENT (PARTIE 2/2)
Publication du 7 février 2013
L’article du 31 janvier 2013 de l’Agro Reporter décrivait les outils d’appréciation de la charge en cailloux d’un sol. Une approche basée uniquement sur la
terre fine apparaît en effet insuffisante et l’agronome et le technicien doivent tenir compte de la présence de cailloux pour apprécier un sol dans sa relation
avec le climat et la plante.
Nous nous intéressons maintenant aux conséquences de la pierrosité. Si l’on perçoit bien les effets négatifs des cailloux, leurs éventuels effets positifs apparaissent
moins évidents. Pourtant, déjà, Pline l’Ancien raconte qu’un laboureur de Syracuse ayant enlevé les pierres de son champ et, que rien ne pouvant plus y
pousser, fut obligé de les remettre en place…
CAILLOUX ET RENDEMENTS DES CULTURES
Il existe peu de comparaisons fiables entre les résultats d’une culture
en sol caillouteux ou non caillouteux du fait des difficultés d’expérimentation
sur site. Cette comparaison est d’autant plus difficile qu’elle va varier
selon les espèces. D’une façon générale, les plantes pérennes sont
beaucoup moins sensibles aux sols caillouteux (surtout si elles sont
irriguées) que les prairies. Les plantes annuelles sont les plus sensibles
du fait de difficultés d’installation. On comprend que, physiquement,
une forte pierrosité est problématique pour des cultures de betteraves
ou de carottes. De même, la présence d’éléments grossiers au sol peut
rendre impossible la récolte mécanique (pomme de terre par exemple).
La figure ci‐dessous fait la synthèse d’un certain nombre d’essais sur le
sujet (d’après R. GRAS ‐pub. INRA 1994).
CAILLOUX ET TEMPÉRATURE DU SOL
Les propriétés thermiques des
cailloux sont différentes de celles
de la terre fine. Il faut distinguer ici
la conductivité thermique (capacité
à conduire la chaleur), de la capacité
thermique (capacité à accumuler
la chaleur). Ces deux propriétés
sont regroupées sous le terme de
diffusivité thermique et vont varier
en fonction de la nature des cailloux en place. Ainsi, en sol sec, une pierrosité
élevée va augmenter les réactions thermiques du sol : plus forte sensibilité
au réchauffement (dans la journée ou dans la saison) mais, à l’inverse, plus
grande sensibilité au refroidissement (nocturne ou dans la saison). Cela
constitue une des difficultés supplémentaires à la culture dans des zones
désertiques ou semi désertiques où les amplitudes thermiques sont souvent
très élevées, mais caractérise aussi certains terroirs viticoles.
Ce phénomène est beaucoup moins présent quand les pierres sont poreuses
d’où l’importance, dans une étude de sol, de définir la nature des cailloux.
Par ailleurs, il est atténué en sol faiblement ou normalement humide mais
accentué en sol saturé en eau. Ainsi une étude précise de l’effet de la pier‐
rosité sur le réchauffement du sol devient vite complexe puisqu’il faut tenir
compte de la nature et proportion de cailloux, de la terre fine mais aussi
de son niveau d’humidité.
A noter également que la présence de cailloux en surface du sol va changer
les conditions de l’ambiance externe dans lesquelles va fonctionner la
plante (températures, humidité, réverbérations…). Ce phénomène, caractérisant
certains terroirs, est très connu et utilisé en plantes pérennes, avec une
maturation différente des baies de raisin ou des écarts de précocité de
coloration des pommes.
mais constitue une difficulté supplémentaire dans les sols grossiers à
faible pouvoir tampon. De même, cet effet sera souvent positif en saisons
humides mais négatif en périodes sèches. Ce critère sera important à
prendre en compte pour le choix d’un système d’irrigation.
Les cailloux limitent aussi les flux d’eau capillaires dans le sol et il en résulte
souvent, en été, une augmentation du niveau d’humidité de la terre
fine en sol caillouteux. Pratiquement, il y a moins d’évaporation de surface
en sol caillouteux du fait d’une meilleure infiltration de l’eau et de la
couverture du sol par les cailloux. Par exemple, SAINI et Mc LEAN (1967)
ont constaté que l’épierrage d’un sol à 8 % de pente diminue l’humidité
du sol (voir graphique ci‐dessous).
Les cailloux poreux se
comportent différemment
dans le sol puisque leur
capacité à stocker une
certaine quantité d’eau va
influencer leur impact
hydrique.
On est ici sur des problèmes
d’hydraulique,
très
complexes à analyser sur
un milieu aussi hétérogène
qu’un sol. Il est difficile
d’apprécier, a priori, l’effet positif ou négatif des cailloux sur l’humidité
d’un sol.
CAILLOUX ET STRUCTURE DU SOL
L’effet positif ou négatif des cailloux sur l’amélioration de la structure
du sol va dépendre de la proportion de cailloux et de la nature de la
terre fine. Le comportement d’un sol à risques de faible porosité (possibilité
de battance, de tassements, ….) sera amélioré par un certain niveau de
pierrosité, via ses effets sur l’aération mécanique, la protection de la
surface etc. On estime que, dans ce type de sol, hors espèces très sensibles
aux cailloux, le rendement en culture non irriguée peut être amélioré
jusqu’à 30 à 40% de cailloux et graviers puis diminue quand la pierrosité
augmente. En cultures arbustives ferti‐irriguées, on peut arriver à des
valeurs très supérieures. Certaines zones (dans les Costières de Nîmes,
par exemple) ne sont cultivables que grâce aux cailloux. Bien évidemment,
la profondeur du sol, la richesse en matières organiques et la nature du
sous‐sol interviennent également.
La présence de cailloux protège également contre l’érosion et un épierrage
intensif ou mal raisonné, dans les pays à forte pluviométrie ou dans les
régions pentues, est un facteur de dégradation plus rapide des sols. De
même, ce critère intervient dans le choix du type d’irrigation, les éléments
grossiers en surface limitant l’impact, parfois violent et compactant,
des gouttes d’eau sur le sol.
CAILLOUX ET TRAVAIL DU SOL
CAILLOUX ET EAU DANS LE SOL
La pierrosité d’un sol améliore sa perméabilité et permet une meilleure
pénétration de l’eau mais avec, en cas d’une forte présence superficielle
de cailloux, une diminution de la surface utile d’humectation.
Le drainage est également augmenté ce qui, là aussi, peut être un atout
dans les sols à risque de saturation en eau (base argileuse ou limoneuse)
P.14
La quantité de cailloux et leur agressivité obligent à adapter le travail
du sol et les outils utilisés. L’épierrage ou le broyage, s’il est possible
(pour les pierres tendres calcaires, mais avec le risque d’assécher le sol)
sont fréquemment utilisés, mais représentent un coût significatif en
cultures annuelles.
[...]
P.6
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
CAILLOUX ET RACINES
L’impact des éléments grossiers sur les racines va être direct (lésions,
obstacle au développement…) ou indirect (modification du contexte du
sol). Les légumes tige, comme l’asperge, les bulbes, les légumes racines
et les tubercules seront naturellement les plus sensibles aux agressions
directes.
En plus du risque de non contact de la graine avec la terre fine, les
cailloux peuvent pénaliser le développement des organes fragiles
comme les coléoptiles et les racines séminales des céréales.
D’une façon générale, tout travail profond est à éviter (surtout de type
sous‐solage). On préfèrera les socs à lame et les outils à dents verticales
(sauf pour l’enfouissement des pailles où les outils à disque semblent
préférables). L’adaptation des semoirs est également nécessaire. La li‐
mite sera cependant l’usure du matériel (abrasion) et les coûts supplé‐
mentaires de protection du matériel.
CAILLOUX ET MATIÈRES ORGANIQUES DU SOL
La pierrosité entraîne une dilution de la terre fine diminuant le potentiel
minéral, hydrique mais aussi organique du sol, en termes de stock. Là
aussi, les analyses de caractérisation du niveau et de l’état organique seront
à moduler et interpréter en fonction de la proportion de cailloux.
Par ailleurs, l’influence de la charge en pierres sur les caractéristiques
hydriques, thermiques et mécaniques du sol va également jouer sur le
comportement de la faune et flore et sur la vitesse de dégradation des
végétaux, des pailles notamment.
Le changement des conditions hydriques, d’aération et de température
lié à la charge en cailloux influe également sur le développement et le
fonctionnement radiculaire, de façon positive ou négative selon les cas.
Un autre effet évident, mais plus difficile à appréhender, est la consom‐
mation supplémentaire d’énergie par le végétal pour le développement
des racines dans un sol comportant beaucoup d’obstacles physiques,
au détriment de l’axe végétatif et de la production. Des racines plus «
torturées » sont également moins performantes. Cet effet négatif sera
d’autant plus important que le cycle de la culture est court.
Les éléments les plus grossiers du sol participent donc à la nutrition
minérale et hydrique de la plante, parfois directement mais surtout
indirectement en modifiant les conditions de milieu. La pierrosité est,
comme la profondeur du sol ou la nature du sous‐sol, un élément le
plus souvent invariant de la parcelle cultivée et sa prise en compte, s’il
y a lieu, est nécessaire pour bien valoriser les analyses de sol.
L’équipe d’agronomes de LCA est à votre disposition pour répondre à
vos questions et échanger sur ces problématiques.
A niveau de terre fine équivalente, un éventuel apport de produits
organiques sera donc à raisonner différemment sur sol caillouteux ou
non (niveau, nature, fréquence…).
P.7
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LE FER À DIX SOUS
Publié le 24 novembre 2011
On admet que les minéraux riches en fer doivent
subir une décomposition complète en leurs
différents constituants pour passer à l’état
d’ions avant de se recombiner pour donner
naissance aux minéraux du sol. L’eau est un
agent primordial de ces opérations qui permettent
le passage du fer à l’état de minéral au fer
constituant du sol.
> Une forme soluble et échangeable : en milieu
réducteur pauvre en oxygène, le fer prend la
forme bivalente ou ferreuse. L’acidité favorise
cette réduction. Bien que le fer soit assimilable
sous cette forme, le milieu réducteur est défa‐
vorable à l’activité des racines et des microor‐
ganismes et l’excès de fer peut même devenir
toxique. En outre, l’abondance des ions Fe++
contribue à maintenir l’acidité du sol :
INDICATEUR COLORÉ
La mythologie grecque ne se trompe pas quand
elle réunit dans la figure divine d’Héphaïstos, le
feu, la forge et les volcans. Le fer, cet élément
courant de notre vie quotidienne, vient du cœur
de la terre. Nous lui devons des découvertes
capitales à l’origine de grandes avancées dans
l’histoire humaine. Au Xème siècle avant notre
ère, en Europe, l’ « âge de fer » permet ainsi un
développement de l'agriculture grâce à des
techniques nouvelles : l'araire à soc de fer
remplace l'araire en bois et permet de labourer
plus profondément.
Nous le connaissons aussi comme oligo‐élément,
classé parmi les sels minéraux indispensables à
notre alimentation (contre l’anémie par exem‐
ple). Mais il peut se révéler toxique sous cer‐
taines formes. On le voit, le fer est étroitement
lié à la physiologie animale et végétale : on le
retrouve aussi bien au centre du noyau de notre
hémoglobine qu’au cœur du fonctionnement
de la photosynthèse.
C’est enfin un excellent indicateur coloré utilisé
par les pédologues pour apprécier l’état
d’oxydation des sols. Ces nombreuses facettes
du fer justifiaient bien deux numéros de l’Agro
Reporter ! Dans cette première partie, nous
nous intéresserons à la genèse du fer dans les
sols agricoles.
DUR COMME FER
Le fer est l’oligo‐élément le plus abondant dans
les sols. Quatrième élément en poids de
l’écorce terrestre (environ 5 %), il vient après
l’oxygène, le silicium et l’aluminium. Présent
dans presque toutes les roches de surface, dans
tous les sols, il constitue en grande partie le
centre de la terre.En tant que minéral, le fer
doit subir un ensemble complexe de processus
(échange, hydrolyse, mise en solution, oxydation
et réduction, absorption, chélation …) pour
aboutir à la formation d’un sol.
P.16
Les modifications de l’état du fer, et notamment
les teintes du sol induites par la présence de fer,
constituent pour les agronomes et les pédologues
un excellent indicateur de l’état d’aération du milieu.
En milieu réducteur et pauvre en oxygène, le fer
est bivalent (Fe++) sous la forme d’oxyde ferreux,
d’hydroxyde ferreux, de carbonate ferreux ou
de sulfure de fer.
Dans ces sols généralement asphyxiants par
excès d’eau (sols hydromorphes), les oxydes ferreux
se déposent en taches de gley caractéristiques de
couleur gris vert ou gris bleuté.
On comprend que les sols qui souffrent d’un
excès d’eau soient aussi fréquemment des sols
trop acides…
> Une forme cristalline : l’oxyde ferrique peut
se cristalliser et former, autour des grains de
sable, soit un simple film, soit un véritable ci‐
ment qui réunit ces grains en concrétions
jusqu’à former, dans certaines conditions, de
véritables bancs rocheux. Dans les régions ar‐
rosées, après migration des différentes formes
de fer, la cristallisation peut conduire à la for‐
mation d’alios (véritable cuirasse de grès ferru‐
gineux) fréquente dans les sols podzoliques
installés sur roche mère sableuse.
En milieu aéré, le fer est trivalent (Fe+++) et
prend la forme d’oxyde ferrique ou d’hydroxyde
ferrique. Les colorations caractéristiques de ces
milieux sont des teintes rouille du fer oxydé
Fe2O3.
LE FER SOUS TOUTES
SES FORMES
Dans le sol, le fer peut se présenter sous diffé‐
rentes formes :
> Une forme colloïdale dans laquelle l’hydroxyde
ferrique(Fe(OH)3 ou Fe(OH)2+ ou Fe(OH)++)
peut être combiné au complexe argilo‐humique.
C’est surtout cette forme du fer qui donne à l’argile
sa couleur : soit brune si l’oxyde est très hydraté
(sous climats humides), soit brun‐rouge à rouge
si l’oxyde est peu hydraté ou même déshydraté
(sous climats méditerranéens et tropicaux).
C’est également sous cette forme d’oxyde ferreux
que peuvent se fixer les anions phosphates. Le
fer ainsi combiné est insoluble, et donc non échangeable.
> Une forme pseudo‐soluble : le fer à l'état fer‐
reux, ou ferrique, peut s'associer à la silice ainsi
qu'à divers produits organiques, comme des
protéines (caséine, gélatine, …), des acides mi‐
néraux (acide phosphorique, …), des amino‐
acides (acide aspartique, …), des hydroxyacides
(acide lactique, malonique, …), et en particulier
les acides humiques et fulviques. Il forme ainsi
des complexes pseudo‐solubles, c'est‐à‐dire
que le fer est sous une forme colloïdale disper‐
sée, et donc mobile. Parmi tous ces produits,
certains sont susceptibles de former des com‐
plexes, d’autres des chélates avec Fe. C’est sous
cette forme que le fer est généralement assi‐
milé par les plantes et qu’il peut migrer soit vers
le bas pour les sols bruns lessivés, soit vers le
haut dans les sols rouges. En sols acides et
riches en matières organiques solubles, il se
forme des complexes ferro‐humiques migrant
facilement en profondeur, caractéristiques des
sols podzoliques.
Ces phénomènes de chélation sont particuliè‐
rement importants : c’est l’oligo‐élément le plus
susceptible de se trouver en concentration im‐
portante sous forme chélatée.
[...]
P.8
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
A contrario, certains facteurs peuvent augmenter
la solubilité Fe telles que les conditions d’oxydo‐
réduction et la présence de chélatants.
Enfin, l’exsudation d’agents complexants par les
plantes dans la zone racinaire est susceptible
d’augmenter la solubilité totale du fer dans les
sols. Les différences variétales peuvent être
importantes à cet égard.
Nous avons décrit les différents états du Fer
dans les sols. Connaître la forme sous laquelle
cet élément se trouve dans le sol présente pour
principal intérêt de nous renseigner sur son
assimilabilité pour les plantes. Nous allons
nous intéresser à ces aspects ainsi qu’aux signes
de carence.
L’ASSIMILABILITÉ DU FER
Dans les sols normalement aérés, le fer se retrouve
essentiellement à l’état le plus oxydé, c'est‐à‐dire
à l’état ferrique Fe+++. La solubilité de Fe dans
les sols dépend donc surtout de la solubilité des
oxydes ferriques, elle‐même fortement influencée
par le pH des sols.
Solubilité de Fe inorganique en fonction du pH et du niveau
ABSORPTION DU FER
L’absorption du fer sous forme Fe++ ou dans un
certaine mesure sous forme chélatée est liée à
la capacité qu’ont les racines d’abaisser le pH et
de réduire Fe+++ en Fe++ dans la rhizosphère.
Certaines plantes et prioritairement les dicotylédones
réagissent en induisant des réactions de solubilisa‐
tion de Fe à la surface racinaire en :
> libérant des ions H+ (entraînant une baisse de pH),
> émettant des substances réductrices dans le
milieu pour permettre l’accroissement du
rythme de réduction de Fe+++ à Fe++ ,
> augmentant la production d’acide organique
(citrique en particulier) et d’autres substances,
ayant des propriétés de chélation du fer, alors
que les graminées vont réagir en :
> produisant des phytosidérophores. (2)
LES RÉPONSES AU STRESS
Les variétés diffèrent quant à leur aptitude à
absorber le fer notamment en situation de stress.
Les espèces efficaces pour absorber cet élément
répondent à une trop faible assimilabilité du fer
en développant des réactions qui permettent
d’en augmenter l’absorption. Les espèces inefficaces
n’ont pas cette faculté d’induire une réponse au
stress.
critique Fe pour les plantes (d’après Lindsay, 1984)
Dans les conditions de sol réductrices, le fer se
trouve essentiellement à l’état ferreux Fe++. La
solubilité du fer est donc accrue ainsi que sa dis‐
ponibilité. Toutefois, lorsque les conditions de
sols deviennent asphyxiantes, par exemple dans
les zones tassées des parcelles, l’activité des racines
est perturbée et l’absorption du fer réduite.
D’autres facteurs augmentent les risques de
chlorose tels que l’accumulation de métaux
dans le sol comme le manganèse, le zinc ou le cuivre.
L’absorption du fer est aussi très sensible à
l’influence d’autres cations tels que le potassium,
le magnésium et le calcium.
En cas de chlorose ferrique en viticulture, on
observe une augmentation très significative de
la teneur en phosphore, potassium, magnésium
et une diminution du calcium dans les feuilles
atteintes de chlorose (1) par rapport aux autres
feuilles non chlorosées qui est attribuée à une
formation in suffisante de glucides.
Ces différences ont été largement utilisées par
les sélectionneurs en arboriculture fruitière et
en viticulture surtout : on va chercher à créer
des associations de porte‐greffes efficaces vis‐
à‐vis de l’absorption de Fe et de scions capables
de produire des fruits de la qualité recherchée.
LES RÔLES DU FER
Dans la plante, la majeure partie du fer se
trouve sous forme d’une phosphoprotéine
ferrique, la phytoferritine. Celle‐ci constitue
une réserve de fer dans les feuilles qui permet
d’assurer les besoins de la photosynthèse. Les
chloroplastes renferment une autre forme de
fer, la ferrédoxine. Cette ferroprotéine peut agir
comme transporteur d’électron et intervient
comme système rédox dans la photosynthèse,
dans la réduction des nitrites, des sulfates, dans
la fixation de l’azote atmosphérique (dans le cas
d’une carence en fer sur soja, on observe une
absence ou une raréfaction des nodules).
REPÉRER LES PRINCIPAUX
SYMPTÔMES FOLIAIRES
La déficience en fer est la plus facile à reconnaître.
Si la déficience est légère, une pâleur des
feuilles peut être confondue avec une faim
d’azote.
Au stade suivant, apparaît la chlorose internervaire,
le jaunissement évolue en une teinte blanc
ivoire. Puis les zones décolorées se nécrosent et
le bord des feuilles peut aller jusqu’au dessèchement.
Dans tous les cas, le fer migrant peu d’une partie
de la plante à une autre, sa réutilisation reste
localisée et sa carence affecte immédiatement
les organes en voie de croissance.
L’assimilation du fer est fortement influencée
par des facteurs externes, conditions d’oxydo‐
réductions, pH, associations cépages ‐ porte‐
greffes ou variétés – porte‐greffes (dans le cas
des plantes pérennes)... Aussi, l’analyse des
quantités de fer dans la partie végétale prend
tout son sens pour s’assurer que l’assimilation
en cet élément est à son optimum.
Bibliographie :
‐ Oligo‐éléments en agriculture, André Loué
‐ Les bases de la production végétale Tome 1 : Le sol
Dominique Soltner
‐ Le fer dans les sols, P Segalen, ORSTOM
(1) Chlorose : Carence en chlorophylle des plantes se
traduisant par la coloration jaune pâle des organes
qui devraient être verts (feuilles, tiges) et pouvant
avoir des causes diverses (anomalie génétique, ca‐
rence du sol en fer, infections parasitaires, etc.). Dic‐
tionnaire Larousse.
Parmi tous les oligo‐éléments, le fer est celui
dont les plantes ont le besoin quantitativement
le plus élevé. Il entre dans la composition de
plusieurs enzymes à hème (3) et sans hème,
notamment catalase, peroxydase et cytochrome
oxydase.
(2) Phytosidérophore : bio‐molécule présentant une
forte affinité pour les métaux, le fer en particulier. Les
phytosidérophores sont sécrétés par les Graminées et
mobilisent les métaux en formant avec eux des com‐
plexes stables et solubles. M.C Girard, C. Walter, J. Ber‐
thelin, J.C. Remy, JL Morel. 2005 ‐ Sols et
Environnement. Cours et Etudes de cas. Dunod, coll.
Sciences Sup. 832 p.
On retiendra que le fer joue un rôle essentiel
dans la respiration, la synthèse de chlorophylle
et la photosynthèse.
(3) Hème : structure aromatique contenant un atome
de fer
Par conséquent, les plantes souffrant de déficience
ferrique souffrent d’une inhibition de la respiration.
P.9
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
UN MINIMUM D’ALUMINIUM
Publié le 6 février 2014
L’aluminium, métal le plus présent dans l’écorce terrestre (8% de sa masse, derrière l’oxygène 47% et le silicium 28%, mais devant le fer 5% et le calcium 4%),
mérite bien un Agro Reporter. En agronomie, l’aluminium est surtout identifié pour la toxicité qu’il peut présenter en sols trop acides. Même si ce phénomène
est surtout connu en zones intertropicales, on peut parfois le rencontrer en France. Cette toxicité aluminique fait partie des grands problèmes agronomiques
mondiaux (en lien avec l’acidité et l’acidification), comme la salinité, les excès de magnésium ou l’érosion. Nous n’aborderons pas les problèmes que peut en‐
gendrer l’aluminium pour la santé humaine et animale (troubles neurologiques dans ses formes solubles ou pulmonaires dans ses formes pulvérulentes) ou
pour l’environnement, même s’ils deviennent de plus en plus préoccupants.
Effets de l’excès d’aluminium dans les sols
L’excès d’aluminium échangeable inhibe l’activité de la microflore et d’une
partie de la microfaune (champignons, bactéries) du sol, même s’il est diffi‐
cile de distinguer l’effet direct de l’aluminium de celui du pH trop acide.
L’aluminium présent sur le complexe absorbant du sol s’oppose, par un effet
« tampon », à tout relèvement du pH tant qu’il n’est pas complètement éli‐
miné du complexe. Ainsi, s’il n’est pas tenu compte de l’aluminium dans la
politique de chaulage, les apports d’amendement calciques sont souvent
très peu efficaces pour le redressement du pH.
Enfin, l’aluminium extrait le potassium des sites d’échange et « appauvrit »
ainsi le sol (il en est de même pour un amendement calco‐magnésien mal
géré). Il est par contre facilement déplacé par le calcium.
L’aluminium et la plante
L’aluminium dans les sols
Trop réactif, l’aluminium ne se trouve, dans la nature, qu’associé à d’autres
éléments. Plus de 250 minéraux en contiennent, le plus connu étant la
bauxite. Ce minerai provient de l'altération de roches contenant des miné‐
raux argileux (ou silicates d'alumine). Le climat tropical favorise cette dé‐
gradation (ce qui était le cas dans les Baux‐de‐Provence pendant le Crétacé,
d’où le nom de bauxite). Dans le sol, on peut trouver l’aluminium sous qua‐
tre formes principales : les constituants cristallisés (minéraux argileux), les
constituants amorphes (hydroxydes, oxydes, silicates alumineux), les consti‐
tuants incorporés ou chélatés dans la matière organique et les constituants
adsorbés plus ou moins fortement sur les complexes, (Al3+ , Al(OH)++,
Al(OH)2+). Ce dernier groupe, le plus mobile, va être en relation avec les
racines des plantes et intéresse donc l’agronome. On connaît depuis 1904
par les travaux de Veitch (cité par P. Segalen, 1973) la propriété de l’alumi‐
nium de se fixer sous forme ionique (Al3+) sur le complexe absorbant des
sols acides et son extraction possible par les sels neutres. Cet aluminium
est appelé parfois aluminium actif ou mobile, mais le plus souvent alumi‐
nium échangeable (Aléch), suivant la terminologie anglo‐saxonne.
L’aluminium échangeable n’existe que dans les sols acides et surtout forte‐
ment acides (J. Boyer, 1976). La lixiviation des cations, très importante en
zone subtropicale à forte pluviométrie, entraîne une désaturation du com‐
plexe d’échange et l’acidification du sol. Cette acidification provoque la dis‐
solution des minéraux et la libération des ions Al3+ qui se fixent alors sur
Si pour certains auteurs l’aluminium est indispensable aux plantes, à très
faible dose, il ne préoccupe que pour sa toxicité à forte dose. Cette toxicité
est directe (inhibition de la croissance des racines par blocage des divisions
cellulaire, voire des organes aériens) et surtout indirecte :
‐ Complexation du phosphore sous forme de phosphates d’alumine empê‐
chant sa migration dans la plante. Il semble que ce soit l’effet majeur des
toxicités aluminiques,
‐ Antagonisme avec le cuivre et surtout le calcium,
‐ Synergie avec le manganèse dont il favorise l’absorption, au risque de pro‐
voquer des intoxications manganiques. De plus, comme pour l’aluminium,
la solubilité du manganèse augmente en sols acides. Les toxicités manga‐
niques et aluminiques sont souvent conjointes et difficilement dissociables.
Il n’y a pas de symptômes globalement
spécifiques à la toxicité en aluminium : ra‐
lentissements de croissances, blocages,
atrophies végétatives (moindre potentiel
de production) et, dans les cas graves,
mortalité.
L’absorption d’aluminium par les racines
est, au départ, un phénomène passif. Puis,
au‐delà d’une certaine concentration dans la solution, l’absorption devient
proportionnelle à la quantité d’aluminium présent (G. Guerrier, 1978). Cer‐
tains végétaux, comme le théier, sont capables d’absorber, sans symptômes,
des quantités très importantes d’aluminium.
Il n’existe pas de plantes résistantes, au sens strict, à la toxicité de l’alumi‐
nium. Les plantes calcicoles sont souvent les plus sensibles à cette toxicité
alors que les plantes acidophiles sont plus tolérantes à l’aluminium. Il existe
une grande variabilité génétique sur cette tolérance pour une même es‐
pèce. Par exemple, les niveaux en aluminium tolérés entre les génotypes
de blé les plus sensibles et les génotypes les plus tolérants diffèrent d’un
facteur 10. Ces tolérances sont souvent à déterminisme monogénique (voir
plus loin).
L’aluminium au laboratoire
les sites vacants du complexe.
L’excès d’aluminium échangeable dans la solution du sol conduit à des toxi‐
cités aluminiques pour le végétal, surtout pour des pH eau inférieurs à 5. Si
ce risque concerne moins de 1% des sols français, il est présent sur près de
40% des sols agricoles dans le monde (85% pour un pays comme le Rwanda,
par exemple), en lien direct avec les niveaux d’acidité (source FAO).
• Dosage : Le laboratoire LCA réalise la mesure de la concentration en alu‐
minium échangeable par dosage après extraction au KCl 1M (10 g de terre
dans 50 ml de solution au KCl à 74.5 g/l) selon la méthode de Jackson. (...)
P.10
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
(...)
La mesure se fait au pH du sol. Dans ces conditions, seuls les ions Al3+ sont
extraits, à l’exclusion des hydroxydes. D’autres solutions d’extraction peu‐
vent être utilisées : acétate d’ammonium tamponné à pH 7, ou solution de
chlorure de baryum à pH 8.1 selon la méthode Mehlich. Dans ces cas, l’alu‐
minium extrait provient des ions Al3+ et des hydroxydes d’aluminium. Les
mesures issues de deux méthodes différentes ne sont donc pas compara‐
bles.
Les laboratoires français ne pratiquent pas en routine, sur les sols continen‐
taux, l’extraction et le dosage de l’aluminium échangeable. Cette mesure
sera réservée aux cas particuliers, principalement des sols très acides. La
mesure du pHeau, très liée à la teneur en aluminium échangeable permet,
dans la majorité des cas, d’anticiper les risques, mais seul le dosage permet
de les apprécier finement.
Le pH eau n’étant pas une donnée constante de la parcelle (variation sai‐
sonnière, fonction de l’humidité du sol, …), le pH KCl lui est souvent préféré
comme indicateur (IFDC, Catalist Project, Rwanda 2008) dans les régions ou
pays concernés par la toxicité aluminique. Le plus souvent, il s’agit de zones
climatiquement homogènes où la pluviométrie, directe ou indirecte par l’ir‐
rigation, est supérieure à l’évapotranspiration, avec un courant globalement
descendant de l’eau dans le sol (K. Frenken FAO 2012). Les figures 1 et 2 il‐
lustrent ce point avec un coefficient de détermination de 68% entre le pH
eau et l’aluminium échangeable, alors qu’il est de 82% pour le pH KCl sur la
même série de sols provenant de la région de Bururi au Burundi. La nature
et la composition des sols et leur richesse naturelle en aluminium expli‐
quent le manque de linéarité.
Interprétation de la mesure
La prise en compte de la teneur en aluminium échangeable discrimine
mieux les situations avec des risques de pertes de production que la mesure
du pH eau, mais avec des difficultés pour calculer un seuil précis.
Les travaux de Justes (1966) dans les sables des Landes ont fait ressortir un
seuil de toxicité de 50 mg/kg d’aluminium échangeable. En expérimenta‐
tion, des pertes de rendement supérieures à 10 % ont été observées pour
des teneurs en aluminium échangeable variant suivant les sites, de 30 à 100
mg/kg : ceci s’explique par l’interaction de l’aluminium avec la matière or‐
ganique, l’extraction au KCl qui extrait certaines formes non toxiques et l’in‐
teraction possible dans certains sols avec la toxicité manganique (non
mesurable). (A BOUTHIER, colloque INRA 2001).
En dehors de références plus précises, aujourd’hui la teneur en aluminium
échangeable s’apprécie par rapport au seuil de toxicité de 50 mg/kg. Ce
seuil est probablement plus élevé quand on a une teneur importante en
matière organique dans le sol.
Les agronomes travaillant dans les pays tropicaux préfèrent utiliser des va‐
leurs relatives tenant compte de l’environnement des autres cations. Par
exemple la relation du « m de Kamprath » (1970) exprimant la « saturation
par l’aluminium » :
m = (Aléch * 100) / (Aléch + S) avec S = somme des bases échangeables
(Ca, Mg, K et Na).
Les valeurs de m vont permettre de donner des seuils limite pour les cul‐
tures, comme l’indique le tableau ci‐dessous.
La qualité de la relation entre les teneurs en aluminium échangeable, pHeau
et pHKCl n’a pas été suffisamment étudiée sur les sols français pour pouvoir
privilégier telle ou telle mesure du pH, malgré de nombreuses études sur
les sols acides . Il n’en demeure pas moins qu’elle mériterait d’être appro‐
fondie sur les sols acides ultramarins et métropolitains, irrigués et non irri‐
gués.
On considère habituellement qu’il faut atteindre un pH eau supérieur à 5,5
pour que la quasi‐totalité de l’aluminium échangeable disparaisse.
Moyens d’action
Dans des situations très acides, différents moyens d’action sont envisagea‐
bles. Le choix de l’un ou l’autre d’entre eux dépasse parfois les simples cri‐
tères technico‐économiques :
•Les amendements minéraux basiques :
Le calcium agit à plusieurs niveaux : antagonisme avec l’aluminium, dépla‐
cement de celui‐ci du complexe et insolubilisation, remontée du pH, amé‐
lioration de l’assimilation du phosphore…
Une simple élimination de l’aluminium, dans la mesure où cela concerne
une acidité potentielle, ne relève pas, ou peu, le pH. Par contre, dès que
l’élimination de l’aluminium est complète, le pH augmente alors rapide‐
ment. Le phénomène étant complexe et difficilement modélisable (inter‐
vention du niveau et de la nature de la matière organique, nature des
argiles…), la méthode « expérimentale » (par tâtonnement) est la plus effi‐
cace pour déterminer la dose exacte d’amendements à utiliser (J. Boyer,
1976).
Par ailleurs, s’il est techniquement envisageable d’améliorer le sol, il est
beaucoup plus compliqué de le faire pour le sous‐sol.
La correction de l’acidité est difficile dans beaucoup de sols tropicaux (mais
aussi français) quand ils contiennent des argiles à charge variable (1) . La
nature de l’argile est un paramètre à prendre en compte avant tout inves‐
tissement de chaulage, notamment parce que certaines, comme les illites,
fournissent plus d’aluminium échangeable que d’autres : l’apport d’amen‐
dement augmente alors la capacité d’échange cationique (CEC), ce qui ac‐
croît les besoins en produits calciques et en engrais. Il est donc important
alors, dans une vision d’économie d’intrants, de viser un pH juste suffisant
pour la culture la plus sensible de la rotation, en général de 5,5.(...)
P.11
1.1 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
(...)
Le brûlis de la végétation, qui a une certaine efficacité neutralisante, n’est
envisageable qu’en agriculture de subsistance ou lors d’un défrichement.
Dans les régions tempérées, il y a peu de risques de sur‐chaulage (sauf sur
sols peu tamponnés, surtout s’ils sont irrigués). Ce n’est pas le cas dans la
plupart des régions tropicales où « il vaut mieux considérer le chaulage
comme une fertilisation en calcium plutôt qu’une modification du pH pour
éviter l’appauvrissement, à moyen terme, des sols, mais aussi une dégra‐
dation physique» ( Robert D. Harter, Ph.D., Les sols acides des Tropiques,
2007).
• La matière organique :
En complexant les ions aluminium, la matière organique peut diminuer les
toxicités aluminiques, à condition d’être raisonnée conjointement avec l’en‐
tretien calcique (des pH du sol trop faibles ne permettant pas aux micro‐
organismes d’être efficaces). Cette action désintoxiquante de la matière
organique vis‐à‐vis d’ Al3+ mais aussi du Mn2+ a souvent une efficacité ra‐
pide (Wouters, 1991).
• L’apport de phosphore :
Le phosphore précipite l’aluminium échangeable et réduit donc sa toxicité.
Du fait de son coût, cette technique est peu utilisée.
On voit donc que si le problème de la toxicité aluminique n’est pas primordial
en France (au moins pour les sols), il revêt une très grande importance mon‐
diale avec des implications qui dépassent de très loin le seul contexte agrono‐
mique. Le Service Agronomie du LCA est à votre disposition pour toute
information complémentaire. N’hésitez pas à nous contacter !
• Le choix des espèces :
Face au coût du chaulage pour la majorité des pays en voie de développe‐
ment (notamment du fait de la nature pondéreuse des produits calco‐ma‐
gnésiens), il est souvent conseillé de réfléchir plutôt aux espèces adaptées
à l’acidité et aux variétés les plus tolérantes.
(1) Charge variable : charge dépendante du pH, en lien avec la présence de
groupes fonctionnels en bordure des argiles (SiOH‐‐), et/ou sur la matière or‐
ganique (groupements –COOH, phénols), et/ou d’oxy‐hydroxydes. Le nombre
de charges variables augmente lorsque le pH augmente.
• Le progrès génétique :
Des chercheurs australiens et japonais ont découvert en 2006 un gène
(ALMT1) contrôlant la tolérance du blé pour l'aluminium (le même phéno‐
mène ayant été observé sur le maïs et le haricot). Cette tolérance est asso‐
ciée à l’induction par l’aluminium d’un efflux de malate ou de citrate
(composés organiques de charge négative) au niveau des apex racinaires.
Ces molécules complexent les cations Al3+ et les rendent inactifs. Il a été
ainsi possible de fortement améliorer la résistance à la toxicité aluminique
de l’avoine (naturellement très sensible) en le modifiant génétiquement.
Pour d’autres espèces, le mécanisme de tolérance apparaît beaucoup plus
complexe.
Face à l’enjeu mondial que représente la toxicité aluminique, en particulier
dans les zones subtropicales et à la quasi impossibilité qu’ont les agriculteurs
des pays concernés à pratiquer des amendements calco‐magnésiens, on
comprend pourquoi les semenciers internationaux s’intéressent beaucoup
à modifier génétiquement certaines cultures vivrières (manioc, mil, sor‐
gho…) sur le critère de résistance à l’aluminium. On imagine facilement aussi
toutes les questions que cela soulève.
P.12
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
L'AZOTE : LA ZONE ?
Publié le 13 octobre 2011
Azote organique, minéral, total, Kjeldahl…
comment s’y retrouver dans toutes ces
formes ? En partant du cas spécifique de
l’azote uréique, dernier venu des formes
à analyser dans les amendements norma‐
lisés, nous allons aborder les différentes
configurations d’azote rencontrées dans
les produits organiques.
« L’urée, nom que j’ai donné à une substance
différente de toute autre matière animale et
qui caractérise l’urine ». C’est ainsi que An‐
toine‐François Fourcroy baptise et décrit en
1797 (1). cette forme particulière d’azote,
découverte en 1773 par le chimiste français
Hilaire Rouelle. Si l’urée est présente à l’état naturel dans le règne animal, celle
que nous connaissons en agriculture est obtenue par synthèse (2) . Très riche en
azote (46%), c’est une molécule carbonée, donc organique, dont le comporte‐
ment agronomique s’apparente à celui des engrais minéraux, si les conditions
d’hydrolyse sont réunies.
LE POINT DE VUE D’UNE RACINE
L’azote utile et utilisable pour la plante, est avant tout l’azote minéral dissous
dans la solution du sol. L'azote est assimilé par les racines sous forme de
nitrates (NO3‐ ) ou, parfois, d'ions ammonium (NH4+). Alors pourquoi s’in‐
téresser aux autres formes de l’azote dans le sol ou dans les produits ferti‐
lisants ? L’explication vient des possibilités de modifications
biogéochimiques de cet élément dans l’environnement, connues sous le
terme de « cycle de l’azote ».
DE QUOI PARLE-T-ON ?
Dans les fertilisants organiques, les formes d’azote potentiellement présentes
sont nombreuses :
> L’azote organique : forme majoritaire, intégrée dans des molécules car‐
bonées, apportée par les matières premières et variable selon la nature de
celles‐ci. Dans le contrôle réglementaire des matières fertilisantes, deux ca‐
tégories sont distinguées :
> Azote organique non uréique : on peut citer l’azote contenu dans les
acides aminés, fibres organiques, corps microbiens, protéines de structure,
formes organiques de réserve des végétaux, polypeptides etc…
> Azote uréique : l’urée est une petite molécule organique dont la formule
chimique est CO(NH2)2. Produit naturellement par de nombreux animaux,
dont les mammifères, c’est un déchet issu du métabolisme des protéines
et des acides aminés, et excrété dans les urines. Il ne faut pas confondre
azote uréique, azote contenu dans une molécule d’urée, avec azote urique,
azote contenu dans une molécule d’acide urique (C5H4N4O3), présent dans
les selles des oiseaux ou des reptiles. Sauf adjonction d’urée, cette forme
est rarement présente en quantités significatives dans les produits organiques.
> L’azote minéral : dans les fertilisants, il peut se présenter sous deux formes (3).
> Azote ammoniacal, de formule chimique N‐NH4+ : forme souvent pré‐
sente mais en quantité beaucoup plus faible comparé à l’azote organique
dans les produits d’origine végétale. Dans les fientes et les lisiers, au
contraire, l’azote ammoniacal peut atteindre des valeurs égales voire supé‐
rieures à celles de l’azote organique.
> Azote nitrique, de formule chimique N‐NO3‐ : forme souvent minoritaire
dans les fertilisants organiques, de l’ordre de quelques grammes par
kilogramme de produit. La situation est bien évidemment très différentes
dans les engrais minéraux ou dans les amendements organiques avec
ajout l’engrais minéral
Les ions nitrate et ammonium proviennent de la décomposition de la ma‐
tière organique dans le sol. Les molécules organiques contenant de l'azote
se décomposent dans le sol sous l'action des décomposeurs (= des bactéries
du sol). Cette décomposition produit de l'azote sous forme minérale (= des
nitrates). Les plantes utilisent les nitrates puisés par leurs racines pour fa‐
briquer de la matière organique azotée. Et le cycle recommence.
Mais les différentes phases du cycle ne « tournent » pas toutes à la même
vitesse. Ainsi l'ammonification par minéralisation de la matière organique
peut être plus rapide que la phase de nitrification.
Et l’urée ? Les racines ne sont pas capables de l’absorber directement en
quantité significative. L’hydrolyse par les microorganismes du sol possédant
une uréase, qui permettra sa transformation en ammonium, demande une
journée à une semaine selon les conditions de température et d’humidité.
On comprend alors que mieux connaître les formes d’azote dans le sol, ou
dans les fertilisants épandus, permettra de mieux apprécier la dynamique
de la fourniture d’azote sous une forme utile pour la plante.
P.18
AU LABORATOIRE
Les méthodes de laboratoire ne permettent pas de séparer et de doser sim‐
plement les différentes formes. Il faut donc utiliser différentes techniques
pour mesurer ou calculer les formes recherchées.
[...]
P.13
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
Les résultats issus de dosage au laboratoire, toujours mesurés sur le produit
frais, sont :
> Azote Kjeldahl (NtK), qui quantifie de façon globale l’ensemble des
formes d’azote organique et l’azote ammoniacal. Le dosage Kjeldahl, très
répandu, ne permet pas de distinguer les différentes formes d’azotes
organiques, de synthèse ou non, de l’azote ammoniacal ou de l’azote
uréique.
> Azote ammoniacal
> Azote nitrique
> Azote uréique
Ces mesures permettent de calculer les formes suivantes :
>
Azote organique : N organique = NtK – NNH4
>
Azote organique non uréique : N organique non uréique = N organique
– N uréique> Azote total ou global (NTotal) : NTotal = NtK + NNO3
ADAPTER LA DEMANDE D’ANALYSE
EN FONCTION DU PRODUIT
Dans la majorité des produits organiques de type fumier, lisier, fientes,
boues ou composts non normalisés, le dosage de l’azote Kjeldahl, utilement
complété par l’azote ammoniacal, peut suffire. La quantité d’azote organique
peut ainsi être calculée, et le rapport C/N approximé.
Pour les amendements organiques normalisés, la situation est différente.
La réforme et la mise à jour de la norme NF U 44‐051 qui précise les déno‐
minations, spécifications, et marquage des amendements organiques, pu‐
bliée en avril 2006 par l’AFNOR, a introduit la différenciation des formes
uréiques des autres formes d’azote. Ainsi, l’évolution normative des 10 der‐
nières années conduit à rechercher toutes les formes d’azote dans les amen‐
dements organiques normalisés (NF U44‐051 et Classe B de la NF U44‐095).
Norganique, Norganique non uréique, NNH4, NNO3, doivent être déterminés,
et NTotal doit pouvoir être calculé, de façon à vérifier que les spécifications
des normes concernant l’azote sont bien satisfaites :
> NTotal < 3% du produit brut, pour tous les amendements organiques
> Rapport Matière Organique / Norganique < 40, pour les composts de
MIATE uniquement
> Rapport Carbone / NTotal > 8, pour les amendements NF U44‐051
uniquement
> Rapport (NNO3 + NNH4 + Nuréique) / NTotal ≤ 0,33, pour les
amendements NF U44‐051 sans ajout d’engrais uniquement.
La norme NF U44‐051 (2006) préconise l’application de la norme NF U42‐
191 (1988) pour le dosage de l’azote uréique.
Celle‐ci a été adaptée pour mieux répondre aux spécificités des amende‐
ments organiques.
Le laboratoire LCA propose une gamme d’analyses dédiées aux amende‐
ments organiques NF U44‐051, comportant l’analyse systématique de
l’azote uréique. N’hésitez pas à nous contacter pour choisir l’analyse adap‐
tée à votre produit.
(1) FOURCROY, Conn. Chim. T.1, p CLXIV
(2) La première synthèse chimique de l’urée a été réussie en 1828 par Friedrich
Wöhler
(3) Expression des résultats : l’azote ammoniacal exprimé sous la forme N‐NH4 repré‐
sente la part de l’élément azote N, contenu dans l’ammonium NH4+ . L’azote nitrique
N‐NO3‐ représente la part de l’élément azote N, contenu dans les nitrates NO3‐. Pour
additionner ou soustraire les différentes formes d’azote présentes dans un produit, il
est nécessaire de comparer les résultats exprimés en élément N.
P.14
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LES RELIQUES DE L’AZOTE
Publié le 8 décembre 2011
Après un automne marqué par la douceur des températures, on s’interroge
sur les quantités d’azote encore présentes dans le sol avant l’arrivée des pré‐
cipitations hivernales… Couplées au climat des prochaines semaines, elles vont
conditionner l’offre du sol en azote disponible à la reprise de la végétation, en
sortie d’hiver. Dans l’intervalle, l’azote non utilisé risque de se retrouver hors
d’atteinte des racines des cultures suivantes. Perdu pour les cultures, il peut
se retrouver dans les nappes phréatiques.
NE PAS CONFONDRE…
La quantité d'azote minéral disponible dans la couche de sol considé‐
rée, exprimée en kg/ha, est obtenue en additionnant N‐NH4 et N‐NO3
(3) et en tenant compte de la densité apparente du sol et de la profon‐
deur prélevée, selon la formule suivante :
Y *[poids de terre fine en T / ha] / 1000
Si le prélèvement comporte plusieurs horizons, le résultat de reliquat
azoté précise les quantités d’azote minéral par horizon et calcule la
somme sur l’ensemble des horizons.
PRÉLÈVEMENT À LA PARCELLE
Un sol agricole moyen contient de l’ordre de 2 à 10 tonnes d’azote total par hec‐
tare, dans son horizon de surface (1) . Ce chiffre ne doit pas être confondu avec
l’azote minéral, sous forme ammoniacale et nitrique, qui se situe plutôt entre 0
et 300 kg/ha. Seule la quantification de ces formes minérales, sur toute la pro‐
fondeur exploitable par les racines, permet d’évaluer l’offre du sol en azote dis‐
ponible pour les cultures (lorsqu’elles sont présentes) ou les risques de pollution
à un moment précis. Cette mesure, connue sous le nom de « reliquat azoté »
contribue à l’ajustement du niveau de fertilisation azotée sur les cultures d'hiver
et de printemps. Contrairement à la mesure de l’azote total du sol, qui évolue
lentement, la quantité d’azote minéral est susceptible de varier fortement dans
l’année pour un sol donné. Ainsi le reliquat azoté en sortie d’hiver va être sensible
au niveau des précipitations hivernales, aux pratiques de fertilisation organique
et minérale sur la parcelle, et à la présence ou non d’une culture intermédiaire.
Dans une même région et pour des itinéraires techniques identiques, il va varier
en fonction des types de sol.
LA MESURE DU RELIQUAT AZOTÉ
AU LABORATOIRE
Il est conseillé de réaliser 15 points de prélèvement, en décrivant un cercle
d’une dizaine de mètres de rayon, dans une zone représentative de la par‐
celle. En chaque point, le prélèvement s’effectue par horizon de 20 à 30 cm
d’épaisseur, selon la profondeur de travail du sol (il est important, pour l’ex‐
pression du résultat final en kg/ha, de préciser les profondeurs de prélève‐
ment, ainsi que l’état de pierrosité du sol). Pour chaque horizon, les
prélèvements des 15 points sont rassemblés et homogénéisés de façon à
constituer un échantillon moyen de l’horizon de 300 à 500 grammes pour
le laboratoire.
Il est impératif de conserver ces échantillons au froid (4 à 6°C) et de les en‐
voyer au laboratoire dans les meilleurs délais, en glacière réfrigérée. Si les
conditions de prélèvement ne permettent pas une réception de l’échantillon
sous 48 heures par le laboratoire, il est préférable de congeler l’échantillon.
RÉTABLIR L’ÉQUILIBRE
Une fois l’analyse terminée, comment utiliser le résultat de reliquat azoté ?
Que faire avec ces valeurs et quelle confiance leur apporter ? En effet,
comme le montre le schéma ci‐dessous, le chiffre ne fait pas tout, et il n’in‐
tervient que pour une part dans le bilan azoté :
Pour être valorisés, ces résultats sont soit intégrés à un logiciel de calcul de la
dose d’engrais à apporter, soit intégrés aux termes de la méthode des bilans..
La mesure du reliquat azoté d’un sol se fait en trois étapes. On commence par
déterminer l’humidité du sol sur un échantillon dédié, puis on dose séparément
l'azote nitrique et l'azote ammoniacal sur deux autres sous‐échantillons, selon
le schéma suivant :
‐ Homogénéisation de l'échantillon de sol frais.
‐ Mesure de l'humidité sur une partie séparée de l'échantillon.
‐ Extraction de l'azote minéral. Rapport d'extraction :
> 25 g de terre fraîche.
> 50 ml d'une solution de chlorure de potassium
‐ Agitation 1 heure.
EXPRESSION DES RÉSULTATS
La prévision de la fertilisation azotée repose sur un bilan prévisionnel de l’azote
minéral entre 2 dates : le semis de la culture (ou la mi‐février pour les cultures
de printemps) et la récolte. Auparavant, cette méthode était la base du modèle
AZOBIL®, utilisé à grande échelle en France pour la fertilisation des cultures an‐
nuelles de plein champ. D’autres organismes ont aussi élaboré leur propre outil
de raisonnement de la fertilisation (en général des logiciels), adapté à un type
de production ou à un contexte particulier (par exemple, petite région caracté‐
risée par un pédo‐climat), mais la plupart de ces outils s’inspirent du raisonne‐
ment par la méthode du bilan et des références d’AZOBIL®.
Les concentrations en azote ammoniacal et en azote nitrique sont exprimées :
En mg/kg de terre humide = "X" mg/kg
En mg/kg de terre sèche (2) =X/[1000 – H]/1000] = "Y" mg/kg
(avec H = Humidité en pour mille)
AZOBIL® a été testé dans l’Est de la France, puis généralisé à l’ensemble du
territoire : les situations réelles ne sont pas toujours adaptées, car les types
de sol et le climat diffèrent d’une région à l’autre.
[...]
‐ Décantation et centrifugation.
‐ Dosage par colorimétrie sur chaîne à flux continu.
Le laboratoire LCA, via son unité analytique Labgrisol, est agréé par le Mi‐
nistère de l’Agriculture pour la mesure des reliquats azotés.
P.20
UN PEU D’HISTOIRE
P.15
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[..]
ET AUJOURD’HUI
POUR MIEUX COMPRENDRE
Le conseil de fumure (5) ne se déduit donc pas si simplement qu’on pourrait
le penser et on doit parfois adapter le raisonnement en fonction des infor‐
mations dont on dispose. Au LCA, 2 types de conseils sont proposés, selon
le nombre d’horizons prélevés et le niveau d’information transmis :
> Interprétation FERTIAZOTE : la seule possible pour les reliquats azotés
réalisés sur un seul horizon, lorsque la nature du sol ne permet pas de pré‐
lever en profondeur (cas des terres superficielles de Charente‐Maritime par
exemple). Elle est souple et adaptée à toutes les situations. Basée sur un
système semi‐expert, seuls les principaux postes du bilan sont nécessaires
dans la formule de calcul. Les autres valeurs sont prises par défaut en cas
d’absence de renseignement. Le type de sol, le précédent cultural, ainsi que
la culture à fertiliser sont des informations obligatoires à fournir, sans quoi
l’interprétation ne peut se faire.
> Interprétation par AZOFERT® (possible à partir de 2 horizons) : développé
par l’INRA pour répondre à la demande croissante en matière de produc‐
tions de qualité et de protection de l’environnement (4), cet outil repose
sur un bilan dynamique, avec une prise en compte des réelles spécificités
pédo‐climatiques locales. Il simule au cours du temps la fourniture d’azote
par le sol et les différentes sources organiques (résidus de la culture précé‐
dente, résidus de cultures intermédiaires, produits organiques exogènes di‐
vers).
Le logiciel AZOFERT® est basé sur un bilan prévisionnel complet. On estime,
avant l’apport d’engrais, tous les termes d’un bilan de l’azote minéral du sol
sur la profondeur d’enracinement de la culture et sur une période couvrant
le cycle de développement de cette culture.
L’équation du bilan de masse s’écrit ainsi :
État final – État initial = Entrées – Sorties
Mais derrière cette formule simplifiée se cachent de nombreux paramètres,
appelés « postes » : le moteur d’interprétation en fait intervenir 19 (contre
12 dans le logiciel Azobil®).
Ce conseil, plus juste car il prend en compte un plus grand nombre de don‐
nées en entrée, nécessite en contrepartie une « rigueur » dans le renseigne‐
ment de la fiche accompagnant les échantillons.
Modèle évolutif, il autorise l’intégration de nouveaux fertilisants (produits
organiques ou engrais), des types de sols particuliers et bien connus, ou en‐
core des cultures, qui ne seraient pas au catalogue d’origine (à condition de
disposer des données nécessaires au paramétrage).
(1) Valeur moyenne pour un sol à 2% de matières organiques et 3000 t/ha de terre fine.
(2) C’est sous cette dernière expression que les résultats sont généralement don‐
nés séparément pour N‐NH4 et N‐NO3.
(3) N‐NH4 et N‐NO3 sont les abréviations conventionnelles des termes « azote
ammoniacal, exprimé en N » et « azote nitrique, exprimé en N ». Il ne s’agit pas
de formules chimiques.
(4) : De plus en plus de reliquats azotés sont pratiqués après récolte et, dans ce
cas, n’ont pas un but de conseil de fertilisation, mais sont plutôt réalisés dans un
cadre environnemental de contrôle des bonnes pratiques de fertilisation.
(5) : L’interprétation des reliquats et le calcul du conseil de fertilisation concernent
principalement la grande culture et le maraîchage. Nos logiciels d’interprétation
ne sont pas encore développés pour les cultures pérennes, et les travaux sont en
cours à l’INRA pour les intégrer dans Azofert®
P.16
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
METHODE DU BILAN AZOTE
Publié le 21 novembre 2013
« LES PRINCIPES »
Avec la parution il y a moins d’un mois des nouveaux arrêtés relatifs aux programmes d’actions « nitrate » 1, la gestion de l’azote à l’échelle de l’exploitation
agricole est plus que jamais un sujet d’actualité. La fertilisation azotée constitue un pilier fondamental de cette gestion, puisqu’elle est la seule variable d’ajus‐
tement maîtrisable par l’agriculteur, dans un objectif d’équilibre des fournitures d’azote et des besoins des cultures. Pour atteindre cet objectif, le calcul de la
dose prévisionnelle d’azote à apporter par les fertilisants peut s’appuyer sur la méthode du bilan. Cette méthode est retenue au niveau national dans le cadre
des programmes d’actions « nitrate » comme l’outil de référence pour garantir l’équilibre de la fertilisation azotée.
Cet article de l’AgroReporter est le premier d’une trilogie consacrée à la méthode du bilan prévisionnel d’azote. Il en explique le principe (contexte, bases
agronomiques et liste des postes) en grandes cultures. Les articles suivants s’intéresseront à deux postes en particulier, qui alimentent actuellement les débats
dans la communauté agronomique : la minéralisation de la matière organique du sol et la fourniture d’azote par les produits organiques.
L’azote : du grain à l’ozone
Le premier enjeu de la fertilisation est d’assurer la production agricole, aussi
bien en quantité qu’en qualité. C’est particulièrement vrai pour l’azote, qui
est très souvent le premier facteur limitant de production : un manque
d’azote empêche d’atteindre l’objectif de rendement. Mais un excès d’azote
n’est pas meilleur car il peut provoquer également des pertes de rendements
(cas de la verse sur céréales par exemple). Il en va de même pour la qualité
des productions, l’azote étant le principal constituant des protéines.
Source : AGRO‐Systèmes / SAS Laboratoire
Effet d’un excès ou d’un manque d’azote sur le rendement et la teneur en pro‐
téines du blé tendre (558 essais). Source: Laurent F et Makowski D (2007).
Dose optimale d’azote sur blé : quels sont les effets du prix du blé et de l’en‐
grais azoté ?, Perspectives Agricoles, n°339, p 46‐50
Le deuxième enjeu du raisonnement de la fertilisation azotée, qui n’est pas
des moindres, est l’optimisation de l’efficience énergétique et économique
des exploitations agricoles. Dans un contexte de hausse du prix des engrais,
il est nécessaire de raisonner la fertilisation pour atteindre l’optimum éco‐
nomique.
Limiter les atteintes à l’environnement constitue le troisième enjeu de la fer‐
tilisation azotée. En plus des conséquences sur la qualité de l’eau (contexte
nitrate), les fertilisants azotés peuvent également avoir un impact sur la qua‐
lité de l’air, par le biais de perte d’azote sous forme gazeuse. Ainsi l’oxyde ni‐
treux (N2O), issu de la dénitrification du nitrate, contribuerait à 20 % de l’effet
de serre global. Son effet est 300 fois supérieur à celui du CO2 ! Or l’agricul‐
ture et la sylviculture seraient responsables de plus de 80 % des émissions
de N2O (source CITEPA, 2008). Par ailleurs, l’utilisation dans de mauvaises
conditions d’engrais minéraux ou de produits organiques contenant de l’am‐
monium (NH4), peut conduire à la production d’ammoniac (NH3), qui est un
précurseur de particules fines dangereuses pour la santé.
L’azote vu du sol
La nécessité du raisonnement de la fertilisation azoté semble donc entendue,
mais il reste à choisir la méthode la plus adaptée. Pour ce faire, il faut se
baser sur les connaissances agronomiques, et entre autres sur ce qu’il est
convenu d’appeler « le cycle (biogéochimique) de l’azote », qui représente
les différentes formes d’azote et les transferts vus du point de vue du sol.
La plante assimile l’azote sous forme minérale dans la solution du sol, prin‐
cipalement l’ion nitrate (NO3‐). Ce nitrate provient de différentes sources :
•
Minéralisation de l’azote organique du sol, des résidus de récolte, des
cultures intermédiaires (CIPAN), des produits résiduaires organiques (PRO),
des retournements de prairies
•
Apports atmosphériques, irrigation
•
Fertilisants azotés
Citons également le cas particuliers de la fixation symbiotique d’azote atmo‐
sphérique par les légumineuses.
Le prélèvement par les plantes n’est pas le seul processus responsable de la
sortie d’azote du système sol. Des pertes sont possibles par entrainement
dans les eaux de drainage (lixiviation), lorsque le niveau des précipitations
est supérieur à la réserve utile du sol et à l’évapotranspiration, ainsi que les
pertes gazeuses dans certaines conditions (dénitrification / volatilisation).
Pour équilibrer la fertilisation azotée, il faut donc être capable d’estimer les
différents flux d’azote à l’échelle du cycle cultural. C’est un des sujets de pré‐
dilection de la recherche agronomique, passée et actuelle. Les résultats des
travaux ont permis de mieux comprendre ces phénomènes dynamiques,
pour les intégrer dans une méthode de calcul opérationnelle : le bilan azoté
prévisionnel.
La méthode du bilan azoté prévisionnel
Cette méthode de raisonnement est basée sur le principe du bilan de masse,
qui énonce que l’état final d’un système correspond à son état initial, addi‐
tionné de ce qui est entré et soustrait de ce qui est sorti.
état final = état initial + entrées – sorties
Le bilan se définit donc sur une période donnée, avec une date d’ouverture
et une date de fermeture du bilan.
Cette écriture a été adaptée au contexte de la fertilisation azotée :
•
État final : quantité d’azote à la fermeture du bilan (récolte)
•
Entrées : fournitures d’azote (engrais, minéralisation de la matière or‐
ganique (MO) du sol, PRO, résidus de cultures, CIPAN, apports atmosphé‐
riques, …)
•
Sorties : N absorbé par la culture, pertes d’azote (lixiviation, volatilisa‐
tion / dénitrification)
•
État initial : quantité d’azote à l’ouverture du bilan
P.17
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
La récolte est considérée comme l’état final (fermeture du bilan). L’état initial
(ouverture du bilan) est plus délicat à choisir. Si la date d’implantation de la
culture est le premier choix qui vient à l’esprit, il n’est pas forcément le plus
judicieux. En effet, tous les postes du bilan ne sont pas connus avec la même
précision.
Facilité croissante de mesure,
calcul ou estimation des différents postes du bilan
Si on considère que les apports atmosphériques compensent les pertes par
volatilisation et/ou dénitrification, le poste le plus problématique à estimer
est la perte d’azote dans les eaux de drainage (lixiviation) entre la récolte du
précédent et la fin de la période de drainage. Elle va dépendre en grande
partie du climat, du type de sol et du système de culture, et peut varier de 0
à plus de 60 kg/ha. De plus, même pour les cultures d’hiver, la majorité de
l’absorption d’azote a lieu au printemps. L’ouverture du bilan s’effectue donc
à la fin de la période de drainage, c’est‐à‐dire en sortie d’hiver.
L’optimisation de la fertilisation azotée consiste donc à équilibrer les entrées
et les sorties, afin que l’azote minéral restant dans le sol à la récolte soit le
plus faible possible. L’équation du bilan peut donc être écrite de manière à
calculer la dose prévisionnelle d’azote :
Dose d’engrais azoté (dose X) = besoin de la culture – fournitures en azote
La mesure du reliquat azoté (ou reliquat sortie hiver – Ri) permet de quanti‐
fier l’azote minéral à l’ouverture du bilan. Il s’agit du seul poste mesuré, tous
les autres postes sont estimés ou calculés à l’aide de tables de référence ou
de modèles. Ces postes dépendent des conditions pédoclimatiques et du sys‐
tème de culture. La collecte précise de ces informations est donc primordiale
pour obtenir un conseil de dose d’azote adapté à la situation.
De nombreux postes du bilan sont dépendants du climat et du développe‐
ment de la culture. La méthode du bilan délivre donc une dose prévision‐
nelle, qui ne constitue pas une garantie de rendement. Ce conseil pourra
donc être modulé en cours de culture à l’aide d’outils d’ajustement de la
dose, basés sur la mesure de l’état nutritionnel des plantes (par exemple
JUBIL, N tester ou Farmstar). Ces méthodes sont donc complémentaires à la
démarche du bilan, mais ne peuvent pas s’y substituer.
La description détaillée de tous les postes du bilan et des méthodes de calculs
pour les différentes cultures se trouve dans la brochure azote éditée par le
COMIFER. Les documents sont téléchargeables à l’adresse suivante :
http://www.comifer.asso.fr/index.php/bilan‐azote.html
1 Arrêté du 23 octobre 2013 relatif aux programmes d’actions régionaux en vue de la
protection des eaux contre la pollution par les nitrates d’origine agricole
Arrêté du 23 octobre 2013 modifiant l’arrêté du 19 décembre 2011 relatif au pro‐
gramme d’actions national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables afin de ré‐
duire la pollution
LA MINÉRALISATION NETTE DE L’AZOTE
ORGANIQUE DU SOL
De l’organique au minéral : quand les bactéries font place nette
Cette écriture simplifiée peut être détaillée avec les différents postes du bilan :
Dose X = ( Pf + Rf ) ‐ ( Pi + Ri + Mh + Mr + MrCi + Mpro + Mhp + Nirr )
Avec :
Pf : Quantité d’azote absorbé par la culture à la fermeture du bilan
Rf : Quantité d’azote minéral dans le sol à la fermeture du bilan (ou reliquat
post‐récolte)
Pi : Quantité d’azote absorbé par la culture à l’ouverture du bilan
Ri : Quantité d’azote minéral dans le sol à l’ouverture du bilan (ou reliquat
sortie hiver)
Mh : Minéralisation nette de l’humus du sol
Mr : Minéralisation nette des résidus de récolte
MrCi : Minéralisation nette des résidus de culture intermédiaire (CIPAN)
Mpro : Minéralisation nette de l’azote organique des produits organiques
Mhp : Minéralisation nette due à un retournement de prairie
Nirr : Azote apporté par l’eau d’irrigation
La minéralisation brute de l’azote est le passage de la forme organique à la forme
minérale. Cette transformation peut être d’origine physico‐chimique dans des
conditions extrêmes (pH très faible et fortes températures). Dans nos régions tem‐
pérées, la minéralisation brute de l’azote est principalement due à la dégradation
biologique (par les macro et micro‐organismes) de la matière organique du sol.
La première étape de ce processus, l’ammonification (ou protéolyse), concerne
la conversion de l’azote organique en ammonium (NH4+) sous l’action de micro‐
organismes hétérotrophes qui utilisent des substrats carbonés comme source
d’énergie. L’azote et le carbone sont également utilisés dans la constitution de la
biomasse microbienne et des métabolites microbiens. En conditions non limi‐
tantes (pH et humidité pas trop faibles ni trop élevés), l’ammonium est converti
en nitrate (NO3–) par des bactéries autotrophes lors de la seconde partie du pro‐
cessus : la nitrification.
La minéralisation brute est toujours associée au phénomène d’organisation de
l’azote minéral qui consiste à l’assimilation de l’azote minéral par les micro‐orga‐
nismes du sol pendant l’oxydation de substrats carbonés. Ce phénomène est aussi
appelé « immobilisation » car, les plantes étant moins bonnes compétitrices que
les micro‐organismes pour l’azote minéral, elles ne peuvent accéder à l’azote in‐
corporé dans la biomasse microbienne. Il peut engendrer un phénomène tem‐
poraire de "faim d'azote" pour la culture. Cet azote minéral immobilisé peut
ensuite être remis à disposition des plantes lors du renouvellement de la biomasse
microbienne du sol. Minéralisation brute et organisation sont étroitement liées
et donc difficilement dissociables en conditions de champ.
La minéralisation nette d’azote est la différence entre la minéralisation brute et
l’organisation, correspondant donc à la fourniture azotée du sol disponible pour
la culture. (...)
P.18
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
Facteurs pédoclimatiques : un limon de Beauce sinon rien ?
Comme tout processus microbien, la minéralisation nette de l’azote orga‐
nique est sous l’influence du climat (température et humidité). La minérali‐
sation est la plus élevée en conditions chaudes et humides. Les modèles
mécanistes utilisés aujourd’hui pour estimer cette minéralisation utilisent
des relations telles que celles décrites dans les graphiques suivants.
Plus que des différences entre les régions, c’est surtout la variation annuelle
de la minéralisation qui est à prendre en compte. Les effets température et
humidité se compensent en hiver (humidité élevée mais température faible)
et en été (température élevée mais humidité faible), ce qui limite la minéra‐
lisation sur ces périodes. Le printemps et surtout l’automne sont donc les
saisons les plus favorables à la minéralisation de l’azote organique. La miné‐
ralisation automnale peut représenter plus du tiers de la minéralisation an‐
nuelle, d’où l’intérêt d’avoir un couvert végétal à cette époque pour valoriser
ce flux d’azote.
Le potentiel de minéralisation nette d’azote est donc propre à chaque type
de sol et peu modifiable. Les pratiques culturales peuvent tout de même in‐
fluer sur la minéralisation nette de l’azote, par le biais des restitutions orga‐
niques. Ainsi, exporter ses pailles et ne faire aucun apport organique peut
réduire le potentiel de minéralisation de 20 %. A l’opposé, l’enfouissement
des résidus de récolte, l’implantation de couverts et des apports organiques
réguliers peuvent améliorer le potentiel de minéralisation de 20 %.
C'est la culture qui décide !
Dans le cadre de la méthode du bilan azoté, la minéralisation nette de l’azote
organique va donc se calculer en fonction du type de sol, du climat et de l’iti‐
néraire cultural. Mais comme tout poste du bilan, il se calcule de l’ouverture
(sortie hiver) à la fermeture du bilan (récolte). De plus, la période d’août à
novembre présente la minéralisation nette la plus importante. Donc les cul‐
tures récoltées à l’automne bénéficieront de cette forte minéralisation, par‐
fois au détriment de la maturation. Ce ne sera pas le cas pour les cultures
récoltées en été.
Exemple de poste Mh / Minéralisation nette d’azote organique du sol
(kg/ha) ‐ pour un reliquat au 15 février (climat Centre France)1
En plus du climat, les caractéristiques liées au type de sol vont fortement im‐
pacter sur la minéralisation nette d’azote (texture, statut acido‐basique, te‐
neur en azote organique).
L’argile forme des complexes avec la matière organique, ce qui a pour effet
de la protéger physiquement de la dégradation par les micro‐organismes. Il
en va de même pour le calcaire qui forme des sortes de gangues autour des
particules organiques. Ainsi les sols argileux et/ou calcaire possèdent natu‐
rellement des potentiels de minéralisation de l’azote organique plus faibles
que des sols limoneux ou sableux.
Un autre paramètre de sol agit fortement sur la minéralisation nette de
l’azote organique : le pH. En effet, la nitrification est très fortement inhibée
pour des pH inférieurs à 5,5 ou trop élevés. Corriger l’acidité de son sol est
ainsi un des leviers pour améliorer la dynamique des matières organiques.
La modélisation des effets de ces caractéristiques de sol a permis d’établir
l’équation du K2, qui est le taux de minéralisation annuelle de la matière or‐
ganique. Ce modèle, publié il y a près de 40 ans (Rémy et Marin‐Laflèche,
1974), a connu de nombreuses évolutions suite aux différents travaux de re‐
cherche menés depuis, dont certains sont encore à venir 2.
Mais attention, le potentiel n’est pas tout ! En effet, la minéralisation nette
de l’azote organique dépend également du stock d’azote organique à miné‐
raliser. Sur les 25 premiers centimètres de sol, ce stock peut varier de moins
de 4 t/ha pour des limons battants à plus de 8 t/ha pour des sables humi‐
fères. Par exemple, bien que son potentiel de minéralisation soit limité par
la forte teneur en calcaire, une craie pourra fournir presqu’autant d’azote mi‐
néralisé qu’un limon moyen car son stock d’azote organique est générale‐
ment plus important.
Exemple de poste Mh / Minéralisation nette d’azote organique du sol
(kg/ha) ‐ pour un reliquat au 15 février (limon moyen avec N org = 4.4
t/ha)1
Pour un même type de sol et un même climat, la minéralisation nette entre
le reliquat et la récolte peut varier du simple au double. La culture est donc
le facteur le plus important dans le calcul de ce poste!
Pour conclure sur un point réglementaire, dans le cadre du programme d’ac‐
tion national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables, afin de réduire
la pollution des eaux par les nitrates d'origine agricole, des Groupes Régio‐
naux d’Expertise Nitrates ont été créés par arrêtés préfectoraux. Ces GREN
étaient chargés de proposer à chaque préfet de région les références tech‐
niques nécessaires à la mise en œuvre opérationnelle des mesures du pro‐
gramme d’actions «nitrates » au niveau régional. Chaque référentiel GREN
peut ainsi présenter une variante plus ou moins importante du calcul du
poste « minéralisation nette de l’azote du sol » présenté dans cet article. Si
vous avez des questions à ce sujet, n’hésitez pas à nous contacter.
P.19
(...)
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LA MINÉRALISATION NETTE DE L’AZOTE ORGANIQUE D’UN PRODUIT ORGANIQUE
L’AgroReporter s’intéresse cette fois à un poste incontournable mais néanmoins difficile à mesurer : la fourniture d’azote minéral suite à l’apport d’un produit
résiduaire organique (PRO).
L’absorption d’azote par la plante exclusivement sous forme minérale, nécessite la transformation préalable de la fraction organique de l’azote des PRO en
azote minéral. Or cette minéralisation n’est pas complète à l’échelle du cycle de culture. Par conséquent, 1 kg d’azote organique apporté n’est pas égal à 1 kg
d’azote minéral vis‐à‐vis de l’assimilation par la culture, aussi bien en terme de quantité d’azote « utilisable », qu’en terme de dynamique de fourniture à la
plante. Pour raisonner la fertilisation azotée à l’aide de produits organiques, il est donc nécessaire d’estimer cette fourniture d’azote minéral à l’échelle de la
période du bilan d’azote, représentée par le terme « équivalent engrais minéral efficace, Xa » dans les écritures opérationnelles du bilan prévisionnel d’azote
du « Guide méthodologique du Comifer pour le calcul de la fertilisation azotée ».
CAU, CRU, Keq : la cuisine des coefficients
Avant d'aborder la question de l'efficacité de l'azote pour l'absorption par la
culture, quelle que soit la forme d'azote minérale ou organique apportée, il
est nécessaire de rappeler que plusieurs notions sont d'usage dans ce do‐
maine : CAU, CRU, Keq... Essayons de clarifier la situation, car il s'agit de ne
pas les confondre !
• Le Coefficient Apparent d’Utilisation de l’azote (CAU) correspond à la frac‐
tion de l’azote total d’un fertilisant (minéral ou organique) qui est absorbée
par les plantes jusqu’à la récolte. Ce coefficient s’obtient à partir d’essais au
champ ou en vases de végétation au laboratoire. Un témoin non fertilisé est
comparé à des modalités fertilisées avec l’engrais étudié à des doses crois‐
santes. La mesure de l’azote exporté par la culture dans chacune des moda‐
lités permet de calculer le coefficient apparent d’utilisation, qui est la pente
de la droite exprimant la variation de quantité d’azote absorbé par les plantes
en fonction de la quantité d’azote apporté. Le CAU d’un engrais comme l’am‐
monitrate peut varier de 50 à 95 % suivant les conditions d’applications.
•
Le Coefficient Réel d’Utilisation de l’azote (CRU) est une notion voisine
du CAU, la différence venant du mode d’obtention. Le CRU est obtenu à partir
d’essais utilisant des engrais (minéraux ou organiques) marqués par un iso‐
tope non radioactif de l’azote : 15N. Le CRU se calcule comme le rapport
entre la quantité azote marqué absorbé par les plantes et la quantité totale
d’azote marqué apporté au sol. Le CRU nécessitant des méthodes expéri‐
mentales complexes, l’utilisation du CAU est plus répandue.
•
Le Coefficient d’équivalence (engrais ammonitrate) de l’azote d’un PRO
(KeqN) est le rapport entre le CAU de l’azote du PRO et le CAU de l’azote de
l’ammonitrate. Ainsi, pour un produit organique donné :
KeqN = CAU N organique / CAU N ammonitrate (sans unité)
La méthode du bilan azoté utilise le KeqN car, le calcul du bilan prévisionnel
étant réalisé pour calculer une dose de fertilisant azoté minéral de référence
(l’ammonitrate), il est nécessaire d’exprimer l’efficacité d’un fertilisant orga‐
nique en comparaison à ce fertilisant minéral de référence. En pratique, le
coefficient d’équivalence (KeqN) correspond à la quantité d’azote de l’am‐
monitrate, apporté selon les modalités propres à la fertilisation minérale, qui
a le même effet sur l’alimentation azotée des plantes que 1 kg d’azote ap‐
porté par le produit organique.
L'effet direct des produits organiques est estimé en tenant compte de la
quantité de produit épandue, de la teneur en azote organique de ce produit
et du KeqN.
Ainsi, en reprenant l'écriture du guide méthodologique du Comifer, l'effet
direct du produit s'écrit : Xa = %Npro x Q x KeqN
Avec :
‐ %Npro : teneur en azote total du produit (en % par untité de volume ou
de masse)
‐ Q : volume ou masse épandue/ha
‐ KeqN : coefficient d'équivalence engrais N minéral efficace
Recette du Keq
Des valeurs de KeqN sont proposées pour un certain nombre de PRO dans le
guide méthodologique du Comifer (cliquer ici pour accéder aux KeqN de ce
Guide). Elles dépendent de la période d’épandage, des modalités d’apport,
du type de culture (printemps / hiver) et, bien sûr, du type de produit orga‐
nique. Deux types de KeqN sont proposés :
•
KeqN Cycle : c’est le KeqN le plus souvent référencé (à partir de mesures
réalisées au champ à la récolte de la culture). Il globalise l’effet azote à
l’échelle du cycle entier de la culture quelle que soit la période d’apport du
PRO. Ce KeqN est utilisé dans les méthodes de calcul basées sur l’écriture
CAU,
•
KeqN Bilan : c’est la part de l’effet azote du PRO pendant la période
du bilan, après la date d’ouverture. Ce KeqN est utilisé dans la méthode
du bilan prévisionnel.
Mais le référencement au champ des KeqN, lourd à mettre en œuvre, pré‐
sente quelques limites :
‐
il est difficile de référencer au champ tous les types de PRO,
‐
les KeqN ainsi référencés ne permettent pas d’estimer correctement
la fourniture d’azote par le PRO en cas d’épandage avant l’ouverture du bilan.
On fait alors appel à une méthode de laboratoire pour estimer la part de
l’azote organique d’un PRO qui sera disponible pour la culture sur une pé‐
riode donnée (bilan ou cycle) : la cinétique de minéralisation de l’azote. Cette
méthode normalisée1 consiste à mesurer, en conditions contrôlées de labo‐
ratoire, la minéralisation de l’azote organique d’un produit organique incor‐
poré à de la terre. Pour plus d’informations sur cette méthode, relire « Les
PRO font leur CINEma » du 24 mai 2013 de l’agroReporter.
Comme nous sommes en système clos sans plante, la variation de stock
d’azote minéral mesurée à différentes dates correspond à la minéralisation
/ immobilisation de l’azote organique.
Les résultats issus de ce test de laboratoire doivent cependant être maniés
avec précaution. Ils ne peuvent pas être utilisés « tels quels » pour estimer
le KeqN d’un PRO. Nous reviendrons sur ce sujet plus loin. De plus, les condi‐
tions expérimentales de ce test d’incubation diffèrent des conditions d’épan‐
dage et, pour certains PRO, la minéralisation n’est pas forcément terminée à
l’issue des 91 jours d’incubation de la norme utilisée par les laboratoires.
Les coefficients obtenus à partir d’essais au champ ou en incubation peuvent
varier de moins de 5 % à plus de 70 %. Pour certains produits, dont la miné‐
ralisation entraîne une immobilisation de l’azote du sol, la minéralisation
nette peut même être négative. La figure suivante illustre cette variabilité
des cinétiques de minéralisation de l’azote organique.
(...)
P.20
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
(...)
Ainsi « l’effet direct » d’un produit organique dans le bilan azoté dépend de
l’allure de la courbe, de la date d’apport mais également de la culture.
Le climat peut également avoir une influence sur cette minéralisation, mais
dans des proportions très modérées.
Le reste de l’azote organique n’est pas « perdu » pour autant, puisqu’il va
s’incorporer au stock d’azote organique du sol récepteur et ainsi augmenter
progressivement la fourniture d’azote par minéralisation de la matière orga‐
nique du sol. Cet effet est pris en compte dans la méthode du bilan azote par
l’effet système (arrière effet ou effet résiduel des apports organiques).
Ne pas oublier la fraction minérale
L’azote organique minéralisé estimé à partir de cinétiques mesurées au la‐
boratoire, auquel s’ajoute l’azote minéral initial du PRO, permettent d’estimer
la quantité d’azote du PRO disponible pour la culture. Toutefois il s’agira tou‐
jours d’une estimation par excès car une part de l’azote minéral peut être
perdue par voie gazeuse ou par lixiviation. Il est donc toujours utile de connaî‐
tre la répartition des différentes formes d’azote d’un PRO. Ainsi, même si
l’azote minéral représente moins de 10 % de l’azote total pour la majorité
des produits organiques, cette proportion peut dépasser les 50 % pour cer‐
tains produits comme les lisiers. Dans ce cas, l’azote minéral doit être pris en
compte dans la fourniture d’azote par le produit organique, uniquement pour
les apports post reliquats (sur culture de printemps).
Interprétation des cinétiques de laboratoire et Keq
L’utilisation de la cinétique de minéralisation d’azote permet de calculer la
quantité d’azote minéralisé au cours de la période bilan (KeqN Bilan). L’allure
de la cinétique sera donc primordiale. Par exemple, bien que le coefficient
de minéralisation d’une fiente (40‐45%) soit supérieur à celui d’un fumier de
bovin (25‐30 %), l’azote restant à minéraliser sur la période du bilan azoté
sera supérieur pour le fumier de bovin dans le cadre d’un apport d’automne.
La minéralisation de la fiente est certes plus importante en proportion mais
aussi plus rapide : tout se minéralise à l’automne, il ne reste donc quasiment
rien à minéraliser entre le reliquat et la récolte. Cet azote minéralisé à l’au‐
tomne peut soit :
•
se retrouver dans le reliquat
•
avoir été absorbé par la culture (dans le cas du colza ou du blé par
exemple)
•
avoir été absorbé par une culture intermédiaire (CIPAN)
•
être lessivé (surtout en l’absence de CIPAN)
Pour conclure sur un point réglementaire, la prise en compte de l’effet des
produits organiques dans le bilan azote peut différer assez fortement entre
les référentiels GREN, avec notamment des écarts sur les coefficients d’équi‐
valence. Si vous avez des questions à ce sujet, n’hésitez pas à nous contac‐
ter.
Pour aller plus loin :
‐
TROCHARD Robert, BOUTHIER Alain, MORVAN Thierry, Jean GRALL,
2011, Valeur azote à court, moyen et long terme des produits résiduaires or‐
ganiques issus d’élevage, Congrès COMIFER‐GEMAS ‐ 23 & 24 nov. 2011 ‐
Reims, France
‐
BOUTHIER Alain et TROCHARD Robert, 2012, Fertilisation azotée ‐
Mieux intégrer les apports organiques dans les calculs de doses, Perspectives
Agricoles n°386
1 XP U44‐163 (décembre 2009) Amendements organiques et supports de cul‐
ture ‐ Caractérisation de la matière organique par la minéralisation poten‐
tielle du carbone et de l’azote
XP U42‐163 (septembre 2012) Engrais ‐ Caractérisation d'un engrais orga‐
nique ou organo‐minéral par la minéralisation potentielle de l'azote
P.21
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
L’AGRONOME ET LE PHOSPHORE
Publié le 28 avril 2011
Les impasses en phosphore ne sont plus rares aujourd’hui en grande
culture. Elles ne sont pourtant pas toujours sans conséquence. Des
baisses de rendement, bien que non systématiques, peuvent être observées
après plusieurs années d’impasse. Pourtant cet élément est l’un des
constituants majeurs de la croûte terrestre. Les quantités totales de
phosphore des sols français sont de l’ordre de 10 000 kg/ha, soit en
moyenne 200 fois supérieures aux besoins des plantes cultivées. Malgré
tout, plus de la moitié des sols cultivés en France ont des réserves limitées
en phosphore dit assimilable (Figure 1). Pourquoi ce stock de phosphore
n’est‐il pas plus utilisable par les végétaux ? Partant du constat que dressait
Ph. Duchaufour en 1997 que «le problème de la nutrition en phosphore
est bien souvent lié à celui de la mobilisation des réserves », comment
mesurer la capacité d’un sol à subvenir aux besoins des cultures ? D’ailleurs,
disposons‐nous d’outils de mesure efficaces ?
UNE DYNAMIQUE COMPLEXE
Figure 1 : teneur en phosphore Joret‐Hérbert des sols français (en mg de P205/kg).
Source : Gls Sol (BDAT), période 00‐04
Le phosphore est indispensable à la vie végétale, surtout en début de
végétation et dans les organes jeunes.
Elément constitutif des tissus, il joue aussi un rôle important dans la synthèse et le métabolisme des glucides et se concentre dans les organes reproducteurs.
Il semble que la plante absorbe surtout le phosphore sous la forme monovalente de l’ion phosphate H2PO4‐, qui diminue lorsque le pH augmente ;
ceci explique les difficultés de nutrition en phosphore rencontrées en sol basique.
UNE DYNAMIQUE COMPLEXE
Le phosphore est indispensable à la vie végétale, surtout en début de végétation et dans les organes jeunes. Elément constitutif des tissus, il joue
aussi un rôle important dans la synthèse et le métabolisme des glucides et se concentre dans les organes reproducteurs. Il semble que la plante
absorbe surtout le phosphore sous la forme monovalente de l’ion phosphate H2PO4‐, qui diminue lorsque le pH augmente ; ceci explique les difficultés
de nutrition en phosphore rencontrées en sol basique.
Dans le sol, le phosphore a pour seule origine l’apatite, roche dans laquelle il se trouve associé au calcium. Au cours du processus d’altération et de
formation des sols, les ions phosphate des apatites sont libérés par dissolution et peuvent être :
‐ absorbés par les plantes ou des microorganismes et intégrés aux matrices organiques. A la mort de ces organismes, le phosphore est reminéralisé
et se trouve de nouveau sous des formes assimilables
‐ incorporés au complexe argilo‐humique, sous une forme plus ou moins assimilable
‐ rétrogradés en une nouvelle forme cristallisée et insoluble, dans les sols très acides (phosphate d’aluminium ou de fer) ou au contraire en milieu
calcaire (phosphates tricalciques associés au calcaire actif). Le pH optimum de mobilisation des réserves en phosphore se situerait entre 5,5 et 6.
La plante s’alimente à partir des ions phosphate dissous dans la phase liquide interstitielle du sol, ou solution du sol. En raison des phénomènes d’absorption
par les organismes vivants, de fixation sur le complexe argilo‐humique et de rétrogradation, associés à une faible mobilité des ions phosphate, le
phosphore se trouve en quantité relativement faible dans la solution du sol. Mais cette dernière est alimentée en permanence par la part fixée par le
sol à travers une cinétique complexe. Finalement, alors que la solution du sol ne contient que 0,1 à 0,4% du phosphore total du sol, elle fournit plus
de 80% du prélèvement de cet élément par les végétaux, grâce à la diffusion des ions phosphate présents sur la phase solide du sol (Fardeau et Conesa, 1994).
[...]
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P.22
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
MÉTHODES D’ANALYSES, AU SECOURS !
L’agronome ne s’intéresse pas au phosphore total du sol (qui se trouve à 95% sous des formes totalement inassimilables par les végétaux), mais essaye
d’approcher le phosphore disponible en utilisant des méthodes censées reproduire ce que la racine est capable de faire (et qui vont différer selon les
techniques d’extraction).
Différents réactifs d’extraction ont été proposés depuis la fin du 19è siècle. Ces différentes méthodes, encore utilisées aujourd’hui, tentent de répondre
aux besoins d’estimation du phosphore assimilable sur différents types de sols et pour différentes espèces végétales, essences forestières comprises
(Tableau 1).
Tableau 1 : présentation de quelques méthodes d’analyse du phosphore assimilable (Baize, 2000)
LE LABORATOIRE LCA PROPOSE
CINQ MÉTHODES DE DOSAGE
Phosphore Joret‐Hébert : pour tout type de sol, et utilisée par défaut,
lorsque aucune méthode de dosage n’est spécifiée. Très utilisée en
France, la plupart des références régionales utilisent cette méthode.
> Phosphore Dyer : uniquement pour les sols acides. Cette méthode
de dosage est utilisée pour les sols de Vendée, de Bretagne, de Corse…
> Phosphore Olsen : méthode la plus utilisée dans le monde, de plus
en plus pratiquée en France ; elle essaye d’approcher la part la plus
soluble du phosphore et apparaît la mieux adaptée aux sols alcalins.
Bien adaptée aussi aux sables humifères des Landes.
> Phosphore total (extrait aux acides forts) : pour les sols truffiers et
historiquement pour les sols viticoles.
> Phosphore de la solution du sol : de nombreux travaux (par exemple
à l’INRA de Bordeaux) essayent de mieux appréhender le phosphore
soluble ; pour l’instant, il s’agit d’un extrait à l’eau.
Selon le réactif d’extraction, les quantités de phosphore extraites varient.
Voici comment se classent les teneurs en phosphore mesurées dans les
sols avec ces différentes méthodes :
P soluble dans l’eau <<< P Olsen << P Joret‐Hébert < P Dyer <<< P total.
Il existe plusieurs autres méthodes, moins diffusées ou encore à l’étude.
En fait, cette multiplication des techniques met bien en évidence la difficulté
de compréhension des mécanismes d’assimilation du phosphore par la
plante. Contrairement au potassium ou à l’azote dont le passage dans
la racine est relativement passif, les prélèvements de phosphore nécessitent
une participation racinaire active et liée à la vie du sol (mycorhizes…).
La porosité du sol et sa qualité biologique, l’état du système racinaire,
sont autant d’éléments dont il faut tenir compte (avec le pH du sol) pour
interpréter les capacités de mobilisation du phosphore d’une parcelle.
COMMENT INTERPRÉTER LES RÉSULTATS ?
Etant donnée la dynamique du phosphore, l’interprétation des résultats
d’analyses n’est pas toujours évidente, mais elle est possible… à condi‐
tion de disposer d’informations complètes sur l’historique de la par‐
celle ! Le raisonnement de la fertilisation phosphatée au Laboratoire
LCA utilise le logiciel REGIFERT, développé par l’INRA, de type Comifer.
Il prend en compte le niveau d’exigence en phosphore de la culture. En
effet une teneur en phosphore assimilable dans le sol de 200 mg de
P2O5 Joret‐Hébert /kg peut être satisfaisante pour un blé tendre, mais
nécessitera un complément pour un colza.
L’interprétation du résultat d’analyse donne également une place
importante au sol, en intégrant l’appréciation du pouvoir fixateur du
sol vis à vis du phosphore, la capacité d’exploration du sol par les racines
et le passé récent de fertilisation (impasse ou non). Ce raisonnement
intègre également le devenir des résidus de cultures ainsi que le
prélèvement maximal de la plante pour pouvoir réaliser son cycle
complet de développement sans perte de rendement. Certains facteurs,
tels la mycorhization des racines, sont cependant ignorés, alors qu’ils
peuvent fortement contribuer à l’assimilation du phosphore, en augmentant
considérablement le volume de sol exploré et en optimisant l’absorption
d’éléments nutritifs. Selon les spécialistes, près de 95% des végétaux
bénéficient de cette association avec un champignon, dont les plantes
cultivées (vigne, grandes cultures, arboriculture). Le colza et la betterave
font partie des rares espèces non mycorhizées.
COMPLÉTER EFFICACEMENT L’OFFRE
EN PHOSPHORE DU SOL
Les engrais ont pour fonction principale d’apporter aux plantes des éléments
directement utiles à leur nutrition, quand le sol n’est pas capable de les
fournir au bon moment. En ce qui concerne le phosphore, on utilise
différentes solutions d’extraction pour apprécier sa solubilité dans les
engrais : eau, citrate d’ammonium neutre ou alcalin, acide formique.
La solubilité dans les réactifs d’extraction est utile pour adapter le type
d’engrais aux caractéristiques du sol et aux modalités d’apport :
Sols acides et très acides : engrais peu solubles (type phosphates
naturels) ; un complément sous forme très soluble peut cependant
être effectué au printemps pour soutenir la végétation
Sols basiques : engrais très solubles (type superphosphates triples,
MAP, DAP…) ; attention par contre à la forte salinité de ces produits
et à leur agressivité sur la flore végétale et animale du sol.
Autres sols : la plupart des engrais présents sur le marché sont
utilisables, sauf les moins solubles.
[...]
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1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
L’utilisation de produits résiduaires organiques (boues de stations d’épuration, composts, effluents d’élevage, …) est également une source phosphatée
qu’il ne faut pas négliger. Le dosage du phosphore total apporté par ces matières constitue une première information utile mais l’analyse chimique
simple ne suffit pas à évaluer la disponibilité du phosphore avec précision. D’autres approches complémentaires, comme les tests spécifiques
de biodisponibilité par exemple, peuvent alors être mises en œuvre en laboratoire.
EXIT L’EFFET « VIEILLE GRAISSE »
Cet effet, selon lequel les apports anciens d’engrais sont mieux utilisés par la culture que les apports récents, n’est observé que de façon exceptionnelle.
On conseille aujourd’hui, étant donnée la difficulté à mobiliser les réserves de phosphore du sol, d’apporter le phosphore au plus près des besoins et
au plus près des racines. Corollairement on considère qu’il n’est plus nécessaire d’entretenir des teneurs élevées en phosphore dans les sols, inutiles
et préjudiciables en terme environnemental (eutrophisation…).
Quant aux apports par voie foliaire, leur efficacité nutritionnelle est très discutée, en grande culture comme en viticulture, arboriculture ou maraîchage.
Ils doivent être considérés davantage comme des apports de correction, c'est‐à‐dire comme un complément des apports au sol dans des conditions
particulièrement défavorables (enracinement, concurrence … pouvant entraîner une déficience de l’absorption racinaire). Par contre ces
apports foliaires pourraient présenter une action mécanique, sur pommes notamment.
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1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
UN K PARTICULIER
Publié le 12 mai 2011
‐ Le potassium adsorbé : c’est la forme facilement utilisable, à l’état
d’ions K+ dans la solution du sol ou adsorbés sur le complexe argilo‐humique.
L’équilibre entre le potassium de la solution du sol et celui qui est ad‐
sorbé sur le complexe d’échange cationique constitue le potassium
échangeable ou assimilable.
‐ Le potassium renfermé dans les matières organiques : les plantes,
après avoir prélevé et absorbé le potassium pour leur maturation, excrètent
ensuite celui‐ci, contenu dans leurs sucs, par leurs racines et par leurs
feuilles. Après leur mort, la décomposition des résidus végétaux libère
encore des cations K+ : c’est la minéralisation primaire.
Figure 1 : Teneur en potassium échangeable (mg/kg) de l’horizon de surface
des sols agricoles Source : Gis Sol (BDAT), période début 2000 à fin 2004
Bien qu’il ne tienne pas souvent le devant de la scène, le potassium est
un acteur de premier plan. Seul élément majeur n’intervenant pas dans
les fonctions structurales ou plastiques du végétal, il est par contre
indispensable au fonctionnement même de la plante :
‐ maintien des équilibres électriques et de l’hydratation cellulaire :
alimentation en eau, migration des glucides issus de la photosynthèse,
régulation de l’azote…
‐ activation de la plupart des cycles enzymatiques : activation des
réactions chimiques
Cet élément indispensable à la croissance et au développement des
plantes, permet donc à la fois des synthèses dans les cellules, des transports
entre cellules végétales, la régulation de l’eau dans la plante, la résistance
au stress…
LE POTASSIUM DANS LE SOL
Dans le sol, le potassium se trouve sous quatre principaux états :
‐ Le potassium non échangeable : lié aux minéraux silicatés (de type
mica et feldspath), aux argiles proches des micas (argiles de type illite),
c’est la forme majoritaire. Cette forme constitue une réserve utilisable
à long terme ; le potassium est libéré progressivement par l’altération
des minéraux, sous l’effet de l’activité biologique des sols (« attaque »
des racines, de leurs sécrétions, de leurs mycorhizes, action du climat…
). Directement liées à la nature minéralogique des sols, les teneurs en
potassium non échangeable sont forcément très variables dans les sols
français. Par voie de conséquence, les teneurs en potassium échangeables
suivent aussi ces variations (Figure 1).
‐ Le potassium à l’intérieur des réseaux cristallins : les argiles dont les
feuillets ont la capacité de s’écarter et de se rétracter dans certaines
conditions (hydratation, apport de chaux…), permettent aux cations K+
situés à leur surface de se fixer à l’intérieur des feuillets, sous une forme
non échangeable. Ce phénomène, appelé « rétrogradation » est observé
pour les micas, illites, vermiculites, smectites, et est réversible. Ces argiles
présentent un fort pouvoir fixateur vis‐à‐vis du potassium, mais elles
peuvent aussi en restituer sous une forme échangeable.
Bien que présent dans le sol sous plusieurs formes, le potassium n’est
assimilé par les végétaux que sous la forme ionique K+. La proportion
de K+ échangeable est finalement infime (1 à 2 % du potassium total),
tant dans la solution du sol que sur le complexe argilo‐humique, par
rapport aux autres formes naturellement présentes dans le sol : plus
de 99 % de cette forme K+ est adsorbée sur le complexe, et une quantité
minime se trouve en solution.
Des échanges entre la phase solide et la phase liquide (solution) du sol
ont lieu en permanence, permettant le prélèvement de cet élément par
les racines. On estime que seulement 10 à 20% de la nutrition des cultures
est assurée à partir du K+ échangeable (en solution et adsorbé). Le reste
des besoins de la plante en potassium est donc assuré par les autres
sources disponibles (libération par les matières organiques, par l’écartement
des feuillets d’argile, par l’altération des minéraux silicatés potassiques).
L’ANALYSE DE TERRE ET SON INTERPRÉTATION
Tout comme pour le phosphore, la fertilisation potassique ne se raisonne
pas à partir de la teneur totale en potassium du sol, mais par une approche
d’élément disponible : ainsi, le potassium est dosé au laboratoire, après
une extraction par une solution d'acétate d'ammonium, par spectrométrie
(norme NF X31‐108). Cet extractif est censé reproduire le fonctionnement
des racines et représenter la part de potassium extractible par les
plantes.
Le principe de raisonnement de la fertilisation potassique est le même
que celui de la fertilisation phosphatée. Au LCA, partant d'une approche
de type Comifer, quatre critères principaux sont pris en compte pour le
calcul d’une dose d’apport, ou proposer un conseil d’impasse le cas échéant :
‐ L’exigence des cultures (définissant des seuils d’impasse) : les espèces
cultivées ont des sensibilités différentes à la carence en potassium : par
exemple, la betterave et la pomme de terre sont beaucoup plus exigeantes
en potassium que le blé ou l’orge. Ainsi, une teneur de potassium
échangeable dans un sol de 150 mg/kg peut être satisfaisante pour un
blé tendre, mais nécessitera un complément pour un colza
‐ La teneur du sol en potassium échangeable (mesurée par l’analyse
de terre)
‐ Le passé récent de fertilisation (impasses ou non pendant les 3 dernières
années)
‐ La gestion des résidus de culture du précédent (enfouis ou exportés)
Là encore, une place importante est donnée au sol, en intégrant l’ap‐
préciation du pouvoir fixateur du sol vis à vis du potassium, la capacité
d’exploration du sol par les racines et le passé récent de fertilisation.
[...]
P.25
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
Le potassium est un élément mobile, donc susceptible de migrer dans
les horizons plus profonds, ainsi que d’être entraîné en dehors de la
parcelle (pertes par lessivages importantes en sol sableux). Cet aspect,
lié à la texture du sol, est aussi pris en considération dans l’interprétation
de l’analyse.
COMPLÉTER EFFICACEMENT L’OFFRE
EN POTASSIUM DU SOL
BIEN CHOISIR SON ENGRAIS POTASSIQUE
Le choix de la dose et du fractionnement de la fertilisation potassique
doit tenir compte de quelques données agronomiques de base et du
climat :
Les engrais ont pour fonction principale d’apporter aux plantes des éléments
directement disponibles pour leur nutrition, quand le sol est déficient.
‐ la texture du sol : sur un sol filtrant, par exemple, les risques de lessivage
seront beaucoup plus importants et obligeront souvent à fractionner
les apports de potassium pour limiter les pertes et optimiser les apports.
Pour pouvoir être mis sur le marché, ils doivent répondre à une norme
française (par exemple NF U 42‐001 pour les engrais minéraux simples
et composés, engrais organiques simples et composés, engrais organo‐
minéraux composés) ou être conformes au règlement européen (CE) n°
2003/2003, et contenir plus de 3 % d’un élément majeur (N, P2O5 ou K2O).
‐ la richesse cationique du sol : les risques de moindre efficacité
du potassium apporté seront beaucoup plus élevés en sol saturés en
calcium ou magnésium.
‐ le niveau de fumure azoté : l’azote et le potassium ayant un rôle inverse
dans le végétal, le rapport N/K2O de la fertilisation (à moduler selon
les stades physiologiques) est à la base de la construction d’un plan de
fertilisation, surtout en maraîchage et arboriculture.
‐ la pluviométrie (ou la présence d’un système d’irrigation) : les prélèvements
nutritionnels et le transport des minéraux se faisant dans un milieu
aqueux, tous les éléments seront pénalisés par un manque d‘eau. Le
potassium, dont l’assimilation est dite passive (c’est à dire très liée au
niveau et à la régularité du flux hydrique dans le végétal) est particulièrement
pénalisé en sol sec. A l’inverse, dans les situations de pluviométrie élevée,
cet élément mobile peut se trouver entraîné en profondeur limitant
l’efficacité de l’apport.
Même si le potassium est indispensable au végétal, une surfertilisation
peut être néfaste pour la culture, par phénomènes d’antagonisme,
selon divers mécanismes :
‐ antagonisme par concurrence ionique : une augmentation de la
concentration de la solution du sol en potassium induit une augmentation
d’absorption de potassium par la racine au détriment du magnésium et
du calcium. De même, un excès de disponibilité en potassium accentue
les phénomènes chlorotiques en sols sensibles en limitant la disponibilité
du fer et manganèse.
Un certain nombre d’informations doit être précisé sur l’étiquette du
produit, comme la teneur en masse des différents éléments fertilisants
présents, les formes présentes et la solubilité associée.Les engrais po‐
tassiques sont de plusieurs natures (sels de potasse seuls ou en mélange
/ association engrais P naturels + solution K / Patenkali…) et on utilisera
l’engrais adapté aux besoins : engrais binaires P‐K, engrais ternaire N‐P‐K …
Parmi les engrais composés, il existe une multitude de dosages possibles,
selon les marques, et leur choix dépendra des usages prévus.
Les engrais potassiques ont tous la même efficacité du point de vue du
potassium : le choix s’effectuera plutôt selon la nature de l’anion associé
(sulfate ou chlorure par exemple) : pour les productions sensibles au
chlore (petits fruits rouges, fraisiers, haricots, melons...), la mention
“pauvre en chlore” (moins de 2% de chlore Cl) garantit l’absence de
chlorure de potassium.
En complément, la marque SK indique que le potassium est exclusivement
sous la forme de sulfate de potassium dans l’engrais composé et apporte
du soufre directement assimilable.
Le chlorure de potasse présente, par ailleurs, un indice de salinité 2 à 3
fois plus élevé que le nitrate ou le sulfate de potasse ; il sera donc à éviter
dans la majorité des sols à risque de salinité ou pour les cultures sensibles.
‐ appauvrissement du complexe par déplacement d’ions : les ions K+
en excès prennent la place des ions Ca2+ et Mg2+ sur le complexe argilo‐
humique. Ces derniers sont alors exposés au lessivage : c’est l’action
décalcifiante et antimagnésienne des engrais potassiques ;
L’utilisation de produits organiques (boues de stations d’épuration,
composts, effluents d’élevage, …) est également une source importante
de potassium à ne pas négliger. Contrairement à l’azote ou au phosphore
dosés dans ces produits organiques, la disponibilité en K2O est supposée
totale, le potassium ne passant pas par la phase organique du sol.
Il faut de plus noter le phénomène d’absorption sélective des ions par
les racines : les végétaux semblent « préférer » les ions K+ aux ions
Ca2+.
Certains produits résiduaires, comme les cendres, peuvent être
particulièrement riches en potasse. Elles lui ont même donné leur
nom : en allemand Pottasche vient de Pott (Pot) et de Asche (Cendre)…
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P.26
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
MAGNÉTIQUE MAGNÉSIUM
Publié le 26 janvier 2012
Le magnésium est un élément assez mystérieux. Adulé par les producteurs des « cul‐
tures spéciales », parfois jusqu’à l’excès en viticulture ou en agriculture biologique, il
est le plus souvent ignoré en grandes cultures. Pourtant, le magnésium fait partie de
la cour des « grands », classé comme élément majeur, avec des besoins magnésiens
des plantes sensiblement équivalents à ceux du phosphore, de 20 à 50 kg/ha de MgO
selon les espèces.
Indispensable à la vie végétale, il constitue, comme le phosphore et le soufre, environ
0,4% de la matière sèche des végétaux.
Le magnésium a, comme le calcium, la spécificité d’avoir des rôles fondamentaux pour
le végétal, mais aussi des effets sur le fonctionnement même du sol. Nous dévelop‐
perons ici quelques remarques sur le magnésium au sol.
FORMES DANS LE SOL
Dans le sol, l’essentiel du magnésium est absorbé sur le Complexe Argilo‐Humique ou incorporé aux silicates des argiles. Sa forme ionique, dans la
solution du sol, est positive et divalente (Mg++). Exprimée en MgO (oxyde de magnésium), la teneur totale en magnésium est de moins de 1% dans
les sols non calcaires et est souvent supérieure à 2% dans les sols calcaires. Pour un sol de densité apparente 1,3 et d’une profondeur de 50cm, cela
représente de 30 à 130 tonnes de MgO par hectare. Toutefois la fraction échangeable, plus ou moins disponible pour la plante, dosée au laboratoire
après extraction à l’acétate d’ammonium, ne va plus représenter que 0,5 à 10 t /ha dont à peine 10 kg dissous dans la solution du sol.
Le magnésium est peu retenu par le Complexe Argilo Humique et s’avère donc relativement lessivable. Les pertes annuelles représenteraient de 20 à
50 kg/ha de MgO.
On estime qu’un tiers des sols français est excédentaire en MgO (du fait de la nature de la roche mère) et qu’un sol sur six environ est déficitaire (il
s’agit le plus souvent de sols squelettiques).
ATTENTION AUX ANTAGONISMES
Comme les autres cations (c’est‐à‐dire les éléments minéraux à charge positive), le magnésium en excès va s’opposer au prélèvement par les plantes
de tous les autres éléments positifs :
calcium, potassium mais aussi tous les oligo‐éléments (sauf le molybdène). Ainsi l’excès de magnésie dans un sol est un facteur d’aggravation des phéno‐
mènes chlorotiques.
A l’inverse, tout excès de K2O ou CaO (voire Na2O) va limiter l’assimilabilité du magnésium. Les équilibres des cations sur la CEC et les rapports K/Mg et
Ca/Mg sont donc des éléments importants à prendre en compte dans l’interprétation d’une analyse de terre et la construction d’un plan de fertilisation.
Pour la majorité des espèces, un rapport K/Mg correct est compris entre 0,8 et 1,2.
PRINCIPAUX EFFETS SUR LE SOL
Effet sur le pH : la magnésie, c’est‐à‐dire l’oxyde de magnésium MgO, est particulièrement efficace pour redresser le pH d’un sol : 1,4 fois plus que
CaO. Ainsi, la Valeur Neutralisante (1) d’une dolomie (à 30% de CaO et 21% de MgO) est de 59, alors qu’elle ne serait que de 51 pour un carbonate
de calcium dosant 51% de CaO. Mais cette efficacité est souvent dangereuse. En effet, tout excès de MgO au sol va limiter la disponibilité du calcium,
par antagonisme. On rencontre assez fréquemment des sols à pH correct grâce à leur richesse magnésienne, mais où il est nécessaire de continuer à ap‐
porter du calcium, sous forme très soluble (pour ne pas augmenter le pH), l’excès de MgO bloquant le calcium pour la nutrition de la plante. L’amendement
avec des produits calco‐magnésiens est donc à utiliser avec précaution, sur la base d’une analyse de sol.
[...]
P.27
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
Effet sur la structure du sol : dans le même ordre d’idée, l’excès de MgO
participe à « défloculer » le sol, et donc à dégrader sa structure (moindre
prise en mottes). En effet, le magnésium prend la place du calcium sur
le complexe argilo‐humique, mais sans en avoir tous les rôles agglomérants.
DES RELATIONS ASSEZ PARTICULIÈRES
ENTRE LE MAGNÉSIUM,
LA PLANTE ET LE CLIMAT…
Effet sur la salinité : par ses caractéristiques ioniques et atomiques, le
magnésium augmente la salinité des sols. Si ce problème est encore
peu fréquent en France, tant que la pluviométrie reste suffisante (sauf
pour certains sols maraîchers ou en pépinières), il est particulièrement
grave en Afrique du Nord où l’excès de magnésium peut empêcher la
culture de certaines espèces. La mesure de la conductivité sur l’analyse
de sol est donc une donnée indispensable pour certains pays ou végétaux.
Rôles plastiques du magnésium dans la plante : Le rôle le plus connu
du magnésium est d’être un constituant direct de la chlorophylle, même
si cela représente en général moins de 10% du magnésium contenu
dans la plante. Un manque de magnésium, en tant que constituant
plastique, va se caractériser par des décolorations (internervaires, en
V…), des rougissements (vigne..) ou des nécroses brunâtres, commençant
toujours par les feuilles vieilles, ce qui est le seul critère fiable de
reconnaissance (confusion possible cependant avec le manganèse).
CONDITIONS D’ASSIMILATION
Rôles métaboliques du magnésium dans la plante : Les autres rôles du
magnésium sont essentiellement métaboliques. De façon réductrice,
on peut les classer en deux groupes distincts :
L’assimilation du magnésium par les racines est beaucoup moins sou‐
mise à une bonne porosité du sol que celle du phosphore. De même,
son passage dans le végétal est moins lié à la disponibilité hydrique que
celui du potassium.
Les contraintes majeures de l’assimilation du magnésium, s’il est pré‐
sent au sol, sont donc surtout les excès éventuels des autres cations,
potassium et calcium.
Mais le magnésium a la caractéristique d’être un élément « climatique ». Sa
migration interne dans le végétal est totalement sous la dépendance de la
régularité thermique. Ainsi, dans les périodes de forts écarts thermiques,
fréquents en fin de printemps, il n’est pas rare sur les espèces sensibles,
la vigne par exemple, d’observer des symptômes de carences magnésiennes,
sans que cela ne soit un problème de disponibilité au sol.
C’est une banalité de dire que le magnésium est indispensable à la vie
végétale. Quel élément minéral majeur ne l’est pas ? Comme pour tous
les autres éléments minéraux, la nutrition en magnésium d’une plante
résulte de la combinaison entre le fonctionnement et les équilibres du
sol, les conditions climatiques et la caractéristique du végétal concerné
Contrairement à l’azote et au potassium dont les besoins de la majorité
des cultures sont significatifs pondéralement, justifiant souvent un apport
annuel, les besoins en magnésium sont, dans la majorité des cas, assez
limités. La « fertilisation » en magnésium, s’il y a lieu, correspond le
plus souvent à une anticipation d’aléas climatiques ou de blocages au
sol avec un objectif de sécurisation plutôt que de réponse aux besoins
en tant que tels.
‐ Intervention dans des réactions enzymatiques : le magnésium est
indispensable à l’activation (ou accélération) d’un certain nombre de
réactions biochimiques en complément d’une enzyme. Beaucoup vont
concerner les processus chlorophylliens (et donc glucidiques). Un
manque de magnésium, dans ce rôle métabolique, va alors se caractériser
par un jaunissement des feuilles, sans distinction évidente de leur âge,
que l’on peut confondre avec un manque d’azote, de fer, de manganèse,
de soufre, voire de zinc (ou par des niveaux conjointement limités, sans
être déficitaires, de plusieurs de ces éléments). Dans les organes
d’accumulation, on pourra observer un manque de sucres.
‐ Relation avec les autres cations majeurs : le magnésium participe
directement aux équilibres cationiques dans le végétal, avec le calcium
et le potassium, et des propriétés sensiblement intermédiaires, notamment
en termes de solubilité.
Le rôle le plus connu, à ce niveau, du magnésium est le contrôle de
l’approvisionnement en eau des cellules. Un manque de magnésium
limite ainsi la résistance du végétal aux fortes températures ou au vent.
En cultures estivales (arboriculture, viticulture, maraichage, maïs…), il
est souvent utile de vérifier en fin de printemps le niveau de nutrition
en magnésium.
Le magnésium, en excès instantané, va prendre la place du potassium
ou du calcium, sans en avoir tous les rôles, l’inverse étant également
vrai. Cette balance cationique est à la base du fonctionnement d’un végétal
et donc de la fertilisation.
MAGNÉSIUM ET PHOSPHORE
Il s’agit là d’une application du rôle co‐enzymatique du magnésium. Que
ce soit directement (en activant les ATpases) ou indirectement, le ma‐
gnésium stimule la nutrition en phosphore du végétal, à la fois pour ses
prélèvements etson transport interne. Dans les sols où le phosphore
s’assimile mal (pH alcalin, manque de porosité, réchauffement difficile…
) le soutien en magnésium (dans ce cas de préférence par voie foliaire)
est très souvent plus efficace sur la nutrition en phosphore que l’apport
de phosphore lui‐même !
[...]
P.28
P.28
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
MAGNÉSIUM ET VALORISATION DE L’AZOTE
RAISONNEMENT DE L’APPORT MAGNÉSIEN
L’approche actuelle de la nutrition végétale est de raisonner l’élément
minéral dans ses relations avec les autres (équilibres, antagonismes,
synergies…) avec une vision globale et fonctionnelle (en extension de
la fameuse loi de Liebig, dite du facteur limitant, souvent illustrée par
une barrique dont l’une des douelles est plus basse que les autres).
La majorité des sols français est correctement pourvue en MgO : voir
Magnétique magnésium (Partie 1/2). Par conséquent la problématique
est beaucoup plus la disponibilité de ce magnésium, non assimilable du
fait des excès de calcium et potassium. Par ailleurs, le magnésium a la
caractéristique d’être un élément « climatique ». Sa migration interne
dans le végétal est totalement sous la dépendance de la régularité ther‐
mique. Dans les périodes ou dans les régions à forts écarts thermiques,
on peut observer des visualisations de carences magnésiennes, sans
que cela ne soit un problème de disponibilité aux racines. Dans ce cas,
l’apport au sol ne sert à rien.
Ainsi on a vu que la plupart des rôles plastiques et métaboliques du ma‐
gnésium interviennent sur les processus photosynthétiques et chloro‐
phylliens. Le magnésium est donc en relation directe avec l’azote
(comme le sont également le soufre, le fer, le manganèse et le zinc). On
peut alors présenter le magnésium comme indispensable pour valoriser
l’unité d’azote apportée. Sur certaines espèces maraîchères fragiles, on
estime qu’un manque de 20% de magnésium limite de 25% l’efficacité
de l’azote. Face à une plante visuellement peu végétative (ou « ne ré‐
pondant plus à l’azote ») ou face à la question d’un apport complémen‐
taire d’azote sur céréales, il est parfois plus efficace (mais aussi moins
onéreux et écologiquement plus responsable) de se poser d’abord la
question d’un éventuel soutien magnésien.
MAGNÉSIUM ET MISE EN RÉSERVE
De plus, l’excès de magnésium au sol devient vite un facteur de blocage
du potassium, du calcium mais aussi des oligo‐éléments (surtout du
manganèse). Un apport au sol n’est jamais systématiquement néces‐
saire a priori.
Ainsi, techniquement, le raisonnement de la fumure en magnésium de‐
vrait suivre le raisonnement suivant :
LE MAGNÉSIUM EST-IL PRÉSENT AU SOL ?
(voir analyses de sol)
Le magnésium est, avec l’azote, l’élément qui se met le plus en réserve
chez les plantes pérennes ou pluriannuelles, proportionnellement aux
besoins annuels (fraisiers par exemple). Ce mécanisme permet d’ « as‐
surer » la qualité de reprise végétative au printemps. Si on ajoute à cela
l’importance du magnésium sur le métabolisme glucidique (mise en ré‐
serve carbonée), on comprend la nécessité de prendre en compte cet
élément dans les objectifs de fertilisation visant la mise en réserve.
> si NON : apport au sol (cas a), sans dépasser 60 kg/ha/an de MgO,
sauf redressement éventuel du sol, qui est toujours une opération ris‐
quée
> si OUI : le magnésium est‐il disponible ? (voir analyses de sol et risques
de blocage, analyses de végétal, conditions climatiques et comporte‐
ment de la plante) :
> si OUI : pas d’apport
> si NON : apport par voie foliaire (cas b).
Par chance, le magnésium pénètre bien par voie foliaire et migre faci‐
lement dans le végétal, sous une forme simple comme les sulfates. Ce
soutien foliaire est d’autant plus efficace qu’il est fait en anticipation
des séquences climatiques difficiles. Du fait des risques d’antagonismes
(K, Ca, Mn…), il n’est jamais à systématiser. Il est nécessaire également
de faire attention aux risques de « sur‐pénétration », et donc de phyto‐
toxicité, avec certaines formes chélatées ou à support azoté.
P.29
1.2 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
CHRONIQUE CALCIQUE
Publié le 30 mars 2011
Le calcium occupe une place très particulière dans « l’imaginaire »
agronomique. Son rôle fondamental dans le modèle classique du
fonctionnement du sol (pH, complexe argilo‐humique, structure, vie
microbienne…) fait souvent oublier que le calcium est également un
élément indispensable à la vie des végétaux cultivés. Avoir un pH
« correct » dans un sol ne signifie pas forcément que la disponibilité
du calcium y soit suffisante pour la nutrition.
LE RAPPORT N / CA EST À LA BASE
DE LA NUTRITION VÉGÉTALE
Par ailleurs, tout excès de potassium, magnésium ou sodium (par présence
au sol ou apport) va pénaliser l’assimilation du calcium. Ainsi, en sol à
faible disponibilité calcique, des excès de fertilisation en K2O ou MgO
vont être facilement pénalisants, surtout si les épandages sont positionnés
trop proches des périodes de forts prélèvements en calcium.
LE CALCIUM PARTICIPE
À TROIS FONCTIONS FONDAMENTALES
‐ structurale : il participe à la croissance et à la résistance physique
des organes en intervenant dans la composition et la capacité d’élongation
des parois cellulaires,
‐ électro‐chimique : complexation de certains déchets cellulaires,
régulation de la perméabilité des cellules, catalytique : lien avec les
hormones auxiniques, composition d’enzymes …
Il est curieux de constater que beaucoup de tableaux de fertilisation
oublient les besoins annuels en calcium alors qu’ils sont souvent équivalents,
voire supérieurs, à ceux de l’azote. Dans la composition globale d’un
végétal, le calcium est plus présent que le potassium. Il ne s’agit surtout
pas de l’inclure systématiquement dans la fertilisation annuelle, mais il
est nécessaire de se demander si le calcium est suffisamment disponible
dans le sol.
L’analyse de sol va donner une première réponse (niveau en CaO échangeable,
pourcentage de calcium fixé sur la CEC, équilibre du calcium vis à vis du
potassium, magnésium et sodium, état organique…). L’interprétation
va aussi tenir compte de la texture du sol en termes de porosité. En
effet, tout manque d’oxygène (compactage, tassements, saturation en
eau…) va limiter l’assimilabilité du calcium. Il peut arriver ainsi, dans
certains cas, d’être obligé d’apporter du calcium sous forme très soluble
en sol basique, voire chlorosant (avec, dans ce cas, certaines précautions) ;
c’est une pratique assez courante en pomiculture par exemple.
Plus la croissance du végétal est forte ou plus le végétal est vigoureux,
et plus les besoins en calcium sont élevés. On observe ainsi souvent,
sur céréales, une crise calcique.
Ce stress est provoqué par des conditions climatiques très poussantes
ou un excès de disponibilité en azote ; cela conduit à une « sur‐assimilation »
azotée, alors que les prélèvements du calcium sont plus difficiles et
contrôlés.
En dehors des désordres bien identifiés (bitter‐pit sur pommes, coulures
accentuées en vigne, cœur brun de la pomme de terre, pourriture apicale
de la tomate…), le manque de calcium peut, plus insidieusement, être
un facteur limitant de la croissance.
Des indicateurs tels que le pH et/ou le ratio Ca/CEC nous permettent
de vérifier que nous avons des conditions agronomiques correctes, mais
l’idéal pour le sol ne correspond pas toujours aux conditions idéales de
fonctionnement du végétal. Si le sol n’est pas à même d’assurer la nutrition
en calcium du végétal, ou s’il n’y a pas d’entretien calcique régulier, des
amendements calciques sont à apporter au sol. Les produits à utiliser
vont se caractériser par leur solubilité élevée : sulfates de calcium (plâtre ou
gypse), carbonates de calcium à forte solubilité carbonique, lithothamne.
Faut‐il effectuer un entretien calcique de mon sol ou réfléchir plutôt à
la nutrition en calcium? Le manque de calcium dans mon végétal est‐il
lié au sol ou à d’autres facteurs ? L’équipe d’agronomes de LCA est à
votre disposition pour vous aider à répondre à ces questions.
P.30
P.30
1.3 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
CHRONIQUE BASIQUE
AMENDEMENT MINÉRAL BASIQUE
Publié le 17 mars 2011
Les amendements minéraux basiques doivent répondre à la norme NF
U44‐001 pour pouvoir être mis sur le marché. Il existe 6 classes, en fonction
de l’origine et de la composition de l’amendement. Tous les produits ne
rentrant pas dans le cadre de cette norme doivent avoir une homologation
spécifique demandée par le fabricant. On peut également citer des produits
répondant à d'autres normalisations ou réglementations, comme les
boues chaulées, les composts ou fumiers de champignonnière, ...
Il existe un certain nombre d’éléments de marquage obligatoire, selon
la classe du produit. En voici quelques‐uns :
∙ teneurs en CaO et MgO
∙ humidité
∙ valeur neutralisante
∙ finesse de mouture
∙ solubilité carbonique
Source : Gis Sol (BDAT),
période 2000‐2004
L’ÉTAT D’ACIDITÉ DES SOLS :
VARIABILITÉ HORIZONTALE ET VERTICALE
Les sols sont issus de phénomènes complexes, leurs caractéristiques
physiques et chimiques dépendant de l’origine du sous‐sol et des
antécédents climatiques. L’acidité d’un sol est fortement influencée
par la nature de la roche mère ; les granits bretons sont par exemple
responsables de la formation de terrains acides, alors que le calcaire et
la craie de la Champagne donnent des sols basiques (cf. carte de France
des pH). Le climat et les pratiques culturales vont également avoir une
action sur le statut acido‐basique d’un sol, une parcelle cultivée ayant
une tendance naturelle à l’acidification.
Le pH eau (1) d’un sol peut être le principal facteur limitant dans
un système de culture : risque de toxicité aluminique et/ou manganique,
vie biologique ralentie, problèmes de structure dans les terres limo‐
neuses, blocage des oligo‐éléments, … L’utilisation d’amendements minéraux
basiques (chaulage) permet d’intervenir sur le pH eau pour le maintenir
dans une fourchette comprise entre 5,6 et 6,5. Les préconisations d’apport
de ces produits dépendent des systèmes de culture et du statut acido‐
basique du sol (besoin en bases).
CALCUL DU BESOIN EN BASES
Le besoin en bases dépend de plusieurs facteurs, et nécessite une analyse
de terre récente :
∙ le pH eau et le taux de saturation S/CEC (2) permettent de choisir la
stratégie à adopter (redressement ou entretien) en fonction de l’optimum
agronomique visé ;
∙ le calcul du redressement se fait en prenant en compte le pouvoir tampon
du sol, estimé par la mesure de la Capacité d’Echange Cationique (CEC),
afin de ramener le sol à la valeur de S/CEC à l’optimum agronomique ;
∙ la stratégie et les formules de calcul dépendent d'un certain nombre
de scénarios (cas général, prairies, systèmes betteraviers et endiviers,
…) mis au point par le groupe « Chaulage » du Comité Français d’Etude
et de Développement de la Fertilisation Raisonnée (COMIFER) (3)
∙ Les apports de redressement peuvent être fractionnés, mais il faut
veiller à apporter malgré tout une quantité significative d'amendement
basique, surtout si le pH eau est inférieur à 5,5 : à dose trop faible, l'action
de l'amendement ne sera pas suffisant, en particulier si le pouvoir tampon
du sol est élevé.
CHOIX DE L’AMENDEMENT
Le choix de l’amendement se fait en fonction des caractéristiques de la
parcelle (CEC, pH eau, ...) et de la rapidité d’effet recherchée : par exemple,
si le pH eau est inférieur à 5,5, il est important de le remonter rapidement
pour s’affranchir du risque de toxicité aluminique.
Plus le pH eau de la parcelle est élevé, plus il faut choisir un amendement
réactif : en effet, le lessivage en CaO est important lorsque le pH du sol
est proche de la neutralité. Il faut donc tenir compte de ce lessivage et
pallier la perte de chaux lors de l’apport. De même, plus un produit est
fin, plus il réagit rapidement avec le sol. Et son action est d’autant plus
efficace qu’il est réparti de façon régulière dans le sol. Parmi les facteurs
indépendants du produit lui‐même, on comprend que la qualité de
l’épandage a aussi des conséquences non négligeables sur son efficacité.
Les indicateurs de marquage obligatoire de la norme NF U44‐001 sont
là pour nous aider dans le choix des amendements basiques.
. Teneurs en CaO et MgO : la concentration en calcium et en magnésium
est le premier critère de choix d’un amendement. Toutefois, ce n’est
pas parce qu’un produit contient du calcium et /ou du magnésium qu’il
a une action neutralisante. Le plâtre, le gypse, le sulfate de magnésie
par exemple n’agissent pas ou très peu sur le niveau du pH du sol. Ces
produits sont des sels d’acides forts et contiennent un radical acide qui
va contrecarrer leur action alcalinisante.
. D’où la notion de valeur neutralisante (VN) ; celle‐ci est mesurée
selon la norme NF U44‐173. La méthode consiste en la détermination
de la quantité de produit nécessaire à la neutralisation d’un acide (acide
chlorhydrique) exprimée en quantité équivalente d’oxyde de calcium
CaO. Ce critère permet de classe r les différents produits en fonction
de leur potentiel de neutralisation mais ne renseigne pas sur la rapidité
d’action sur le sol. Dans le cas des produits cuits, la dénomination seule
permet de préjuger de la rapidité d’action. Les chaux vives ont une action
rapide. Pour les amendements crus, la rapidité d’action dépend de l’origine
et de la finesse de broyage de la roche. Une craie ou un marbre peuvent
avoir des valeurs neutralisantes voisines mais des rapidités d’action très
différentes.
. La solubilité carbonique : en mesurant la vitesse d’attaque du produit
par un acide faible (solution saturée en gaz carbonique selon la norme
NF U44‐174), on simule le comportement du produit une fois incorporé
au sol. Plus le produit a une solubilité carbonique élevée, plus sa rapidité
d’action est importante.
. La finesse : elle est une indication obligatoire dans le cas des calcaires.
Plus le produit est fin, plus il permet un contact intime avec les particules
de terre. La finesse conditionne donc la rapidité d’action.
[...]
P.31
1.3 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
D’autre part, certains fournisseurs peuvent utiliser un référentiel commun pour comparer les amendements minéraux basiques. A chaque produit est
associé un indice, appelé IPA(4), dont l’échelle varie de 40 à 150. L’amendement adapté à chaque situation agronomique est déterminé en fonction
de son IPA et de l’objectif de saturation de la CEC du sol.
L’analyse de terre est un outil de diagnostic incontournable du statut acido‐basique des parcelles agricoles. Le LCA vous propose ces analyses de terre
avec ou sans interprétation des résultats. Dans le cas des analyses interprétées, nous avons intégré les dernières avancées en matière de raisonnement
du chaulage.
(1) pH eau : pH d’une suspension de terre dans de l’eau permettant d’apprécier le pH d’une parcelle au moment du prélèvement
(2) S/CEC : taux de saturation de la Capacité d’Echange Cationique (CEC) par les cations (K+, Mg2+, Na2+ et Ca2+), le complément quand il est inférieur à 100 étant
occupé par des protons H+
(3) Le Comifer Chaulage a édité en 2010 une seconde version de sa brochure « Le Chaulage, des bases pour le raisonner » clic
(4) IPA : Indice de Positionnement Agronomique, mis au point par l’UNIFA (Union des Industries de l Fertilisation), est un outil d’harmonisation dépendant des caractéris‐
tiques suivantes du produit :
‐ nature : carbonate dans les calcaires et dolomies, oxyde ou hydroxyde dans les chaux, silicate dans les amendements basiques sidérurgiques ;
‐ composition en pourcentage pour les amendements mixtes ;
‐ présentation : séché, humide, liquide ;
‐ pour les carbonates :
> Finesse ;
> Réactivité mesurée par la solubilité carbonique pour les carbonates fins, pulvérisés ou broyés, ou la dureté pour les carbonates grossiers concassés.
P.32
P.32
1.3 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
DUO DE PH AU MENU
Publication du 6 décembre 2012
Les clients de LCA ont remarqué que depuis quelques semaines, le dosage du pH KCl apparaissait systématiquement sur les bulletins d’analyse de sol.
Jusqu’à présent réalisé pour les sols acides ou voisins de la neutralité (pH eau < 7,0), il est maintenant réalisé systématiquement également pour les sols
alcalins. Cet AgroReporter se penche sur les raisons de cette évolution et rappelle les utilisations pratiques du pH KCl.
LES DIFFÉRENTES ACIDITÉS DU SOL
Mais il peut exister d’autres mesures du pH d’un sol. A titre d’exemple,
le pH CaCl2 notamment est très utilisé par les agronomes soviétiques.
Pour mesurer l’acidité, les laboratoires disposent d’un indicateur : le
potentiel hydrogène, ou pH.
On distingue trois types d’acidité dans les sols : active, échangeable et
résiduelle. A chaque type d’acidité à mesurer, va correspondre un réactif
d’extraction différent.
Il n’y a pas de lien ou d’extrapolation possible entre les différentes mesures
de pH. Chacune représente une approche différente et contribue à bâtir
un diagnostic du degré d’acidification d’un sol.
• L’acidité active est mesurée par le pH eau, ainsi appelé car la mesure
se fait après avoir placé l’échantillon de terre dans de l’eau désionisée,
selon une méthode normalisée (NF ISO 10390). Cette mesure, pratiquée
par tous les laboratoires, représente pour l’agronome le pH de la solution
du sol (lié aux ions H+ dissous). On parle également d’acidité actuelle.
Le pH eau est considéré comme celui que subissent les racines et les
micro‐organismes.
D’une façon générale, en France, lorsque l’on parle de pH du sol, il s’agit
du pH eau. Ce n’est pas le cas dans tous les pays, ce qui engendre souvent
des problèmes dans les traductions ou les échanges entre spécialistes !
• L’acidité échangeable (ou d’échange) s’estime par le pH KCl. L’eau
utilisée pour la mesure du pH eau est complétée par du chlorure
de potassium. Le potassium va prendre la place des ions aluminium
et hydrogène présents sur le complexe argilo‐humique et facilement
extractibles. Ces ions expulsés H+ vont être dosés, en plus de ceux déjà
présents dans la solution du sol. Le pH KCl est donc toujours plus acide
que le pH eau. On parle d’acidité potentielle, c’est‐à‐dire, plus ou moins,
le pH que peut atteindre un sol que l'on laisse évoluer sans chaulage.
Dans certains pays, germaniques notamment, seul le pH KCl est réalisé.
Les agronomes y estiment que le pH eau est trop variable selon les années
et les conditions de prélèvements, alors que le pH KCl est plus stable et
reflète mieux les échanges de la vie du sol.
• L’acidité résiduelle n’est pas mesurée ordinairement au laboratoire.
Elle prend en compte les ions hydrogène et aluminium , ainsi que les
DUO DE pH
Selon les agronomes, l’écart entre le pH eau et le pH KCl caractérise le
potentiel d’acidification du sol. Il renseigne sur les risques d’acidification
d’une parcelle, dont on connaît par ailleurs le pH eau.
• Ecart < 0,1 : pas de potentiel d’acidification. Très rarement rencontré
en climat tempéré, ce cas est malheureusement relativement fréquent
pour les sols tropicaux acides et exprime le fait que le stade ultime
d’acidification est atteint. On parle alors parfois de « sol mort ».
• Ecart compris entre 0,2 et 0,5 : faible potentiel d’acidification. Il faut
vérifier si cela correspond à la nature même du sol ou à une dégradation
de son état.
• Ecart compris entre 0,6 et 1 : acidité échangeable moyenne. La prise
en compte du pH KCl est nécessaire dans la gestion du chaulage.
• Ecart > 1 : fort potentiel d’acidification. Là aussi, il sera intéressant
de comprendre l’origine de cet écart (fort pouvoir tampon du sol, chaulage
récent…) pour le choix et la fréquence des produits calciques ou
calco‐magnésiens à apporter éventuellement.
Cette différence entre le pH eau et le pH KCl est liée au pouvoir tampon
du sol (complexe argilo‐humique), aux pratiques culturales mais aussi
aux conditions climatiques influant sur les transferts entre les différentes
composantes du sol.
Nous ne développerons pas ici les notions de variabilité des pH en fonction
de la profondeur, ni d’acidité de surface, pourtant essentielles. Cependant
pour un critère à variabilité intra parcellaire importante comme l’acidité
d’un sol, tout raisonnement doit obligatoirement se faire en fonction
aussi de la profondeur de prélèvement.
[...]
hydroxydes d’aluminium très fortement retenus par les argiles et matières
organiques.
P.33
1.3 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
pH KCl EN SOLO
On peut citer trois utilisations fréquentes du pH KCl : pour le suivi
pluriannuel de l’acidité d’une parcelle, pour gérer une acidification
volontaire du sol ou pour la gestion des amendements basiques.
Suivi pluriannuel :
Les variations saisonnières de pH eau sont assez élevées : classiquement
de +/‐ 0,5 unités, elles peuvent atteindre une unité de pH dans certaines
conditions spécifiques. Elles sont provoquées par les fluctuations des
concentrations en acide carbonique et en sels solubles de la solution
du sol. Même en prenant toutes les précautions nécessaires lors du
prélèvement (toujours à la même période, sur des zones repérées de
la parcelle, …), il n’y a que sur le long terme ou en multipliant les
analyses que l’on peut réellement apprécier une acidification ou
alcalinisation du sol.
Le pH KCl est une donnée qui, quoique soumise aux variations annuelles,
semble plus robuste : classiquement, sa variabilité saisonnière est de
+/‐ 0,3 et elle dépasse très rarement 0,5 (sauf en cas d’opérations
particulières identifiables).
Ainsi, un suivi pluriannuel de l’acidité d’un sol sera toujours plus fiable
s’il est effectué à partir du pH KCl. De l’objectif du chaulage (correction,
entretien, nutrition, ...) dépend le type de produit à utiliser et le pH KCl
est une aide supplémentaire à la décision.
Gestion de l’acidification :
« Comment acidifier un sol basique ? » Cette question, souvent posée
aux agronomes, peut trouver une réponse dans les sols nettement
alcalins (pH eau > 7,8) en adaptant le matériel végétal et les techniques.
Les acidifications restent malgré tout temporaires et locales. Dans les
sols légèrement alcalins (pH eau entre 7,2 et 7,8), il sera par contre
intéressant d’apprécier le potentiel d’acidification :
‐ s’il est faible, le sol est bien à dominante basique et, dans ce cas,
il faut le conduire comme tel;
‐ s’il est élevé (pH KCl très inférieur au pH eau), les modes de conduite
acidifiants (utilisation d’engrais acides, choix raisonné des matières
organiques, travail du sol approprié, …) permettront de ramener plus
ou moins progressivement le pH eau du sol à un niveau plus confortable
pour les racines.
Gestion du chaulage :
Le pH eau du sol est la base habituelle des appréciations, abaques et
calculs des besoins en amendement basique, associé à la CEC (Capacité
d’Échange en Cations), aux taux de saturation et souvent à la part occupée
par le calcium sur la CEC. Ce sujet a été développé dans un précédent
Agro Reporter, « Chronique basique » .
Il est important de comprendre que l’agronomie est basée sur des modèles
qui, même s’ils deviennent de plus en plus élaborés, ne peuvent refléter
que partiellement la réalité de fonctionnement d’un sol, tant elle est
complexe. Ainsi la notion de « vie du sol » (voir par exemple l’Agro Reporter
sur la Rhizosphère) n’intervient pas dans les modèles de chaulage qui
restent basés sur une approche très chimique du sol.
Ces modèles, bien que par nature « simplificateurs », sont néanmoins
des outils dignes de confiance. Mais étant donné le coût d’une opération
de chaulage et les risques agronomiques éventuels, le praticien doit
prendre du recul, avoir une approche sécuritaire en confrontant plusieurs
sources d’informations indépendantes (plusieurs données analytiques
non liées entre elles). Le pH KCl intervient à ce niveau, surtout pour les
sols au pH eau voisin de leur pH « idéal ».
Ainsi, la prise en compte du pH KCl permet d’avoir une vision plus dynamique de l’acidité du sol. Il est de plus en plus utilisé par les agronomes sur le
terrain en le confrontant aux autres données analytiques. L’analyse de sol n’est utile que si elle est génératrice de conseil et c’est en ce sens que
le laboratoire LCA a décidé de systématiser le dosage du pH KCl sur tous les types de sols.
L’équipe d’agronomes de LCA est à votre disposition pour répondre à vos questions et échanger sur ces problématiques.
P.34
P.34
1.3 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
VERS DE NOUVELLES BASES ?
Publié le 30 janvier 2014
Dans les métiers pragmatiques comme ceux de l’agriculture et de l’agroenvironnement, le partage des résultats de la recherche, des observations terrain et
des innovations technologiques avec les exploitants agricoles est à la base de la vulgarisation et du conseil technique. Il est donc important qu’il existe des
lieux où les différents intervenants d’une filière puissent échanger. Dans cette optique, l’AgroReporter s’intéresse cette semaine aux travaux d’un groupe
chargé du thème du chaulage au Comité Français d’Étude et de Développement de la Fertilisation Raisonnée (COMIFER).
Le groupe chaulage du COMIFER
Le groupe chaulage du COMIFER rassemble une vingtaine de membres actifs
et autant de membres associés, intéressés par la problématique du chau‐
lage. Ils viennent d'horizons très divers, INRA, instituts techniques, ensei‐
gnement, chambres d'agriculture, laboratoires d'analyses de terre, de
sociétés de fabrication et de commercialisation d'amendements.
Activité
Après avoir réactualisé en 2012 la brochure « Le Chaulage, des bases pour
le raisonner » (télécharger), le groupe chaulage continue ses travaux pour
proposer une méthode de raisonnement simple et fiable à mettre en place
sur le terrain.
Il travaille en parallèle sur l’évolution des méthodes d’analyses liées à son
champ d’action. Ainsi, la mise au point par des membres du groupe de la
norme TS 16375 (dosage des carbonates résiduels dans un sol) permet d’ob‐
tenir un résultat beaucoup plus précis que le simple dosage du calcaire total.
Cette méthode a permis de réaliser des suivis de dissolution des amende‐
ments minéraux basiques (AMB), après une incorporation jugée parfaite
(essais LDAR/MEAC), et en conditions agricoles par travail superficiel (essais
Arvalis). Une présentation des premiers résultats a été réalisée lors des
11èmes rencontres de la fertilisation raisonnée et de l'analyse de terre CO‐
MIFER/GEMAS (cliquer sur l’image).
Ces travaux permettent de mieux comprendre la dissolution au champ des
AMB, et donc leurs effets.
Actualité
Le groupe travaille également à la mise au point d'un bilan de protons en
remplacement du bilan calcique actuel, qui permettra d'avoir une approche
plus précise de l'évolution du statut acido‐basique des sols, et donc des
quantités d'AMB à apporter. Un poster a d’ailleurs été présenté lors des
11èmes rencontres de la fertilisation raisonnée et de l'analyse de terre CO‐
MIFER/GEMAS pour qualifier l’influence de certaines pratiques, comme la
fertilisation azotée ou la gestion de l’interculture, sur les postes du bilan de
protons.
•
les indicateurs pHeau et S/CEC sont bien corrélés mais peuvent
présenter des discordances : il faut intégrer dans le diagnostic la date de
prélèvement et l'historique des apports d'AMB,
•
sur les sols à faible capacité d'échange cationique (CEC) (sable,
sable limoneux) le S/CEC présente une précision médiocre et il est conseillé
de préférer l'indicateur pHeau,
•
en sol très acide (pHeau < 5,5) la mesure de l'aluminium échan‐
geable permet d'ajuster le calcul de la dose d'AMB à apporter,
•
s'il y a discordance entre les indicateurs pHeau et S/CEC, il est re‐
commandé d’adopter un conseil intermédiaire, compromis entre le coût
économique et le risque d’inefficacité
A venir ?
À noter également, pour en finir avec l'idée que c'est le calcium qui agit
dans les AMB, que la valeur neutralisante ne sera plus exprimée en CaO
mais en unités OH‐.
De même, à terme, le calcium mais aussi plus largement le phosphore, po‐
tassium, magnésium et soufre ne seraient plus exprimés dans les engrais
et amendements sous leur forme oxyde (CaO par exemple), mais sous leur
forme élémentaire : Ca, P, K, Mg et S. Bien évidemment un double étique‐
tage serait réalisé pendant un certain temps !
On voit donc que les connaissances agronomiques évoluent et permettent
de progresser dans les modes de raisonnement de la fertilisation et du
chaulage. Les nombreuses expérimentations conduites tous les ans per‐
mettent d’affiner nos connaissances sur le fonctionnement des sols, et
donc les conséquences des pratiques de fertilisation, chaulage, … Les
modes de raisonnement sont régulièrement ajustés à la lumière de ces ré‐
sultats. Les agronomes de différents laboratoires participent aux réunions
du COMIFER dans la mesure où l’analyse de sol est l’instrument de gestion
du chaulage et donc un outil de transfert de connaissances vers les pro‐
ducteurs. Les agronomes du LCA sont à votre disposition pour plus d’in‐
formations.
Le groupe continue sa réflexion sur les indicateurs analytiques du statut
acido‐basique, suscitée par la mise à jour de sa brochure. Une présentation
a été réalisée lors des 11èmes rencontres de la fertilisation raisonnée et de
l'analyse de terre COMIFER/GEMAS : Il en ressort que :
•
en sols acides (pHeau < 5,8) les indicateurs pHeau et taux de sa‐
turation S/CEC vont dans le même sens,
P.35
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LE POIDS DES M.O.
Publication du 18 janvier 2013
La teneur totale en matière organique (MO) d’un sol est un premier indicateur de sa fertilité, mais il est loin d’être suffisant
pour en apprécier le fonctionnement. La valeur totale mesurée va indiquer la dimension du « stock » de carbone organique,
qui résulte du bilan des « entrées » de MO et de ses « sorties » par minéralisation. A l’image d’une balance, la masse de MO
contenue dans un sol résulte de différents facteurs, parmi lesquels : la gestion des résidus de culture, le mode de travail et la
couverture du sol, la présence de légumineuses, la pratique ou non d’apports organiques exogènes et leur nature, la nature
du sol, le climat, le niveau d’activité microbienne…
Une analyse plus fine, compartimentale, des MO du sol permet une meilleure visualisation de leur qualité. A cette notion de
« type de MO » sont associées celles de stabilité et de fonctions particulières dans le sol. Cette semaine, l’AgroReporter se
penche sur le fractionnement granulométrique de la matière organique de la terre, une approche du sol qui intéresse chaque
jour davantage les agronomes.
LIMITES DU FRACTIONNEMENT CHIMIQUE
Les premières approches fines de la matière organique des sols (MOS)
ont consisté, il y a plus de deux siècles, à des fractionnements chimiques
à base de solutions alcalines et acides. Ils ont conduit à la détermination
de différentes molécules plus ou moins complexes appelées composés
humiques ou humus au sens large. On s’est lentement rendu compte
que le fractionnement chimique avait deux grands défauts :
• d’une part il est fortement dénaturant, d’où une multitude de complexes
moléculaires et un questionnement persistant à l’égard de la
représentativité des molécules extraites par rapport à la fraction
d’origine in situ;
• d’autre part, il ne répondait pas aux interrogations sur le turn over
rapide de la MO (quelques mois à une dizaine d’années). Or, ce sont
ces processus, tels que la minéralisation, les variations saisonnières
de la structure, etc.… pour lesquels le rôle de la MO est considéré
comme essentiel, en particulier dans les agro‐systèmes.
D’autres approches ont donc été explorées.
PRINCIPE DU FRACTIONNEMENT
GRANULOMÉTRIQUE DES MOS
L’ère des fractionnements physiques (ou granulométriques) n’a démarré
véritablement qu’aux débuts des années 1960 (1). L’objectif de la
méthode est de séparer les matières organiques en fractions de tailles
différentes et ayant de ce fait des comportements et donc des fonctions
différentes. Plusieurs niveaux de coupures granulométriques peuvent
être faits en fonction de la sensibilité recherchée.
Pour déterminer ces fractions au
laboratoire, les terres subissent une
dispersion poussée avant d’être tamisées
à l’eau. L'analyse les sépare en deux
parties, en précisant le rapport C/N de
chacune. D’un point de vue agronomique,
un consensus semble se dégager sur
l’intérêt d’étudier deux types de fractions :
les fractions de tailles supérieures à 50
µm, dites fractions « libres » ou « MO libre », et les fractions dites «
liées » ou « MO liée » aux limons et argiles, de tailles inférieures à 50
µm. Une méthode normalisée existe depuis 2007 (3) (NF X31‐516).
UNE FRACTION = UNE FONCTION
Les matières organiques les plus grossières (MO libre, visible à la loupe),
constituent le support de l'activité biologique du sol. Elles «nourrissent»
la biomasse animale et microbienne du sol qui elles‐mêmes participent
à la nutrition des plantes notamment pour l'azote, le phosphore, le soufre,
voire le calcium pour les sols les plus acides... Les matières les plus fines
(MO liée, invisibles à la loupe), constituent les MO stables du sol et sont
impliquées surtout dans les propriétés physiques des sols (stabilisation)
et d'échange (capacité d'échange cationique). La connaissance des deux
fractions et de leur rapport C/N permet donc de mieux caractériser la
fertilité biologique du sol. Ainsi, pour un même type de sol et de culture,
plus il y a de matière organique libre, plus l'activité biologique du sol
est importante, plus le potentiel de fourniture en azote est élevé. La capacité
d'échange cationique (CEC) du sol sera à l'opposée d'autant plus élevée
qu'il y a de matière organique liée. Enfin si la matière organique libre
permet une stabilisation éphémère des macroagrégats (>250 µm) par
sa composante racinaire ou fongique, la matière organique liée permet
de lier les microagrégats (<250 µm) de façon transitoire ou durable.
L’âge moyen du carbone a été mesuré dans les différentes fractions,
pour des sols cultivés tempérés (2) :
> fraction supérieure à 2 mm : moins de 1 an ;
> 0,2 mm à 2 mm : 2 ans à 5 ans ;
> 0,05 mm à 0,2 mm : 10 ans à 20 ans ;
> 0 mm à 0,05 mm : plus de 50 ans ;
> hydrosoluble : 5 ans à 10 ans.
[...]
P.36
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
APPLICATION : AFFINER LE RAISONNEMENT
ACTUEL DE LA MOS
Les analyses physico‐chimiques classiques précisent généralement la
teneur « souhaitable » en MOS, estimée en fonction de la texture du
sol, la teneur en calcaire, le pH du sol et le système de culture (céréale,
vigne, etc…). A partir de cette valeur peut être calculée une quantité
de MO à apporter pour « redresser » ou « entretenir » la teneur en
MOS. En précisant si le déficit concerne le stock de MO facilement
minéralisable (MO libre), ou le stock de MO stabilisée (MO liée), le
fractionnement granulométrique de la MO permet d’affiner le
diagnostic de gestion de la MOS. Il permet de savoir si, en terme
d’apport organique, on doit privilégier la part stable de l’amendement,
ou la part instable (= minéralisable), faisant le lien direct avec le type
d’amendement organique à apporter. Ainsi, on préfèrera des produits
très stabilisés et riches en MO stable, comme des composts de matière
végétale, des fumiers compostés etc., si le déficit touche principalement
la teneur en MO liée. Inversement, un déficit en MO libre, MO réservoir
d’énergie, peut orienter vers des apports plus modérés mais plus
fréquents en amendement organique ayant une stabilité faible à
moyenne, mais riches en hémicellulose et cellulose, comme des fumiers
frais, des matières végétales non compostées, des résidus de culture
etc. A noter que ces caractéristiques des amendements sont très bien
décrites par des analyses comme le fractionnement biochimique des
amendements organiques (relire à ce sujet l’article ISMO GOOD ) et les
potentiels de minéralisations du carbone et de l’azote .
D’autres informations dynamiques sont apportées par le fractionne‐
ment granulométrique de la MOS. Ainsi, pour un même type de sol, les
proportions de chacune des fractions permettent de mettre en évidence
une dynamique d’appauvrissement ou d’enrichissement en MOS plus
finement que l’évolution de la MOS totale.
Les rapports C/N de chacune des fractions permettent également
d’avoir une vision plus fine de l’évolution de la MOS du sol que le rapport
C/N global. Ils permettent de distinguer la part d’héritage pédologique
de la MOS de la partie liée aux pratiques agronomiques plus récentes.
1
2
Répartition granulométrique de la matière organique dans les sols français en fonction
de la culture (Source Celesta‐lab) :(1) quantité des différentes fractions,(2) proportion
relative de chacune des fractions
Le fractionnement de la MO permet aussi de mettre en lumière les
effets des pratiques d’entretien du sol comme le labour, le désherbage,
l’enherbement permanent ou maîtrisé sur le stock de MOS et leur
répartition. Par exemple, sous certaines conditions, les techniques de
travail simplifié ont pu augmenter à la fois la teneur en MOS du sol dans
les 10 premiers centimètres et celles de MO libre, tandis que le travail
du sol tendait à augmenter la consommation de la matière organique
et proportionnellement la part de MO liée du sol.
Cette analyse permet donc d’améliorer le conseil sur la gestion des apports organiques, tant en quantité qu’en qualité, la disponibilité
de l’azote, les pratiques culturales (travail du sol, enherbement etc…). D’une manière générale, elle permet de mieux apprécier le po‐
tentiel organique du sol en lien avec la fertilité biologique.
P.37
P.36
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
L'HISTOIRE DU SOL EN QUELQUES MO (PARTIE 1/2)
Publication du 22 mars 2013
Aborder la problématique de la matière organique du sol est un exercice difficile. Thème très étudié, très documenté, mais aussi très polémique, il était
néanmoins incontournable pour l’AgroReporter ! Même s’il les rappelle, cet article ne développera pas les rôles de la matière organique dans les sols. Ceux‐ci
ont été largement et très bien expliqués par d’illustres agronomes et pédologues.
En revanche, il va tenter de montrer comment, à partir d’une simple analyse de terre et de sa teneur en matière organique, il est possible d’identifier et de
remédier à certains dysfonctionnements du sol.
RAPPELS SUR LA NATURE ET LES FONCTIONS
DES MO DU SOL
Pour restituer le contexte, rappelons que le sol, défini(1) comme la «
formation naturelle de surface, à structure meuble et d’épaisseur variable,
résultat de la transformation de la roche‐mère sous‐jacente sous
l’influence de divers processus, physiques, chimiques et biologiques,
au contact de l’atmosphère et des êtres vivants » par le pédologue Albert
Demolon, ne prend naissance que lorsque, à ses constituants minéraux
s’ajoutent des constituants organiques. Ceux‐ci, encore appelés
MATIERES ORGANIQUES (MO), peuvent provenir des organismes végétaux
et animaux du sol, ou apportés au sol. Ainsi, les matières organiques
du sol sont communément réparties en quatre groupes :
• Les végétaux et animaux vivants : bactéries, champignons, racines
des végétaux supérieurs, vers, protozoaires, acariens, etc.
• Les déjections animales et les végétaux et animaux morts mais pas
encore décomposés, formant les « matières organiques fraîches »
• Les matières organiques en cours de décomposition, parfois appelées
« produits transitoires »
nutriments (mycorhizes, rhizobium par exemple). Pour plus d’informations,
(re)lire l’article d’AgroReporter « Que faire de la rhizosphère ?». Ils peuvent
également intervenir dans la dégradation de certains micro‐polluants
organiques (pesticides, hydrocarbures...), avant que ceux‐ci n’atteignent
les eaux de surface ou les eaux souterraines. Les composés organiques
interviennent également dans l’inhibition de certains organismes
phytopathogènes (effet suppresseur).
• En outre, la MO du sol représente un réservoir important dans le
cycle du carbone. Des études récentes (notamment celle de L Ragot et
K Schubert en 2007) ont démontré l’importance de la séquestration du
CO2 atmosphérique dans ce réservoir.
FACTEURS DE VARIATION DES TENEURS EN MO
La concentration en MO dans les sols dépend à la fois de la restitution
de la biomasse au sol (prairie, culture, forêt), de l’apport de matières
exogènes (fumier, boues de stations d’épuration, compost, ...) et du taux
de minéralisation et d’humification de la MO, ces deux paramètres
étant fonction, entre autres, de la qualité du substrat organique,
de l’environnement physico‐chimique du sol (pH, texture, …) et du
climat (température, humidité, ...).
• Les matières organiques colloïdales, plus ou moins stabilisées par le
processus d’humification.
L’ensemble représente en moyenne 2% de la masse d’un sol agricole,
et 3% de son volume. Les différents types de MO ne sont pas quantita‐
tivement équivalents dans un sol (les MO les plus « évoluées » étant
généralement majoritaires). D’autre part, ils se caractérisent par des
temps de séjour différents, indissociables de la fonction jouée par les
MO.
Source : CNRS Sagascience : les bâtisseur du sol
Source : Chambre d’Agriculture du Languedoc‐Roussillon. Les produits organiques utilisables
en agriculture du Languedoc‐Roussillon ‐ Tome 1
Pour comprendre pourquoi cette MO, qui ne représente que quelques
pour‐cents d’un sol, passionne tant la communauté scientifique, il faut
s’intéresser à son importance fonctionnelle. On a coutume de dire
qu’elle améliore à la fois les propriétés physiques, chimiques et biologiques.
• Une des fonctions principales de la MO du sol est de stabiliser les
agrégats, ces derniers participant à la formation d'une porosité essentielle
au transport de l’eau et de l’air dans les sols. C’est surtout la fraction la
plus active de la MO (biomasse microbienne, polysaccharides …) qui
conditionne la stabilité des agrégats et indirectement, la structure du
sol (effet anti‐érosion et anti‐compaction). Pour plus d’informations,
(re)lire l’article d’AgroReporter « Le poids des MO ».
• La fraction organique du sol fournit aussi une grande diversité d’habitats
et une source d’énergie pour la faune (lombrics, acariens, nématodes...)
et la microflore (champignons, algues, micro‐organismes...) du sol. La
plupart de ces organismes décomposent la MO, maintiennent les propriétés
physiques du sol et facilitent, dans certains cas, l’accès des plantes aux
Il existe également une forte interaction entre les pratiques de travail
du sol et la dynamique des MO du sol. Le travail du sol (ou le non travail)
détermine les modalités d’incorporation et de décomposition des
MO fraîches retournant au sol. Ainsi la pratique de travail du sol va
influencer la localisation des MO dans le sol (dans les 10 premiers
centimètres en non labour, alors que le labour la répartit sur tout
l’horizon travaillé) mais aussi, leur vitesse de minéralisation. D’une
façon générale, le passage aux techniques simplifiées de travail du
sol s’accompagnerait d’une diminution de la vitesse de minéralisation
de la MO du sol, qui peut être expliquée par une protection de la MO
du sol dans les macro‐agrégats, plus stables dans les situations non
travaillées(2) . Les difficultés méthodologiques (modalités d’échan‐
tillonnage, effet des précédents ou des cultures intermédiaires, dé‐
finition de la masse ou du volume de sol considéré…) nous obligent
néanmoins à la plus grande prudence quand on interprète l’effet de
modalités de travail du sol (cf Constantin et al).
[...]
P.38
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
TENEUR « SOUHAITABLE » DU SOL EN MO
On peut chercher à définir une teneur en matière organique "souhaitable",
c'est‐à‐dire permettant d'obtenir des propriétés physiques, chimiques
et biologiques du sol acceptables. Rémy et Marin‐Laflèche (1974) ont
proposé un abaque permettant de qualifier l’état organique d’un sol
cultivé suivant sa teneur en matière organique et ses teneurs en argile
et en calcaire.
Très global, il n’a pas été rattaché par ses auteurs à des effets précisément
mesurés des matières organiques sur le comportement et les propriétés
du sol.
De ce fait, son utilisation est parfois remise en question. Plus récemment,
Loveland et Webb(3) ont étudié les relations entre le taux de matière
organique des sols et les rendements des cultures ou les comportements
de différents sols de régions tempérées. Cette étude montre qu’il est
très difficile de définir des teneurs satisfaisantes, même si l’on s’intéresse
à une catégorie de sols donnée et à un type de propriété précis de ces
sols. Dans les systèmes agricoles, les relations du sol avec le végétal cultivé
et les objectifs du producteur complexifient l’approche. En effet la richesse
en MO d’un sol doit aussi être raisonnée en fonction de l’espèce (voire
de la variété en plantes pérennes), et de l’itinéraire technique (en particulier
en Techniques Culturales Simplifiées ou en conduite biologique). De
même, on ne peut réfléchir à la teneur en MO « normale » ou souhaitable
d’un sol sans tenir compte des conditions climatiques qu’il subit (altitude,
régime pluviométrique, variations thermiques…). On comprend, par
exemple, qu’en termes de niveau et de fonctionnement, l’approche sera
différente pour une prairie d’altitude en Aveyron, dans la plaine de la
Crau, ou dans le moyen Atlas.
selon les cas, soit par une approche statistique descriptive de grands
types de sol fréquemment rencontrés (dans ce cas, pour un type de sol
donné, la teneur souhaitable correspond à la valeur moyenne observée),
soit par adoption des référentiels régionaux, départementaux ou au
niveau des terroirs (viticulture).
• La valeur calculée selon l’abaque de Rémy et Marin‐Laflèche.
Ces niveaux permettent une première interprétation des teneurs en MO,
issues directement de l’analyse. On a bien compris qu’il ne s’agit pas de
donner une « norme impérative » des teneurs en MO d’un sol, mais de
proposer un seuil permettant de réfléchir et de raisonner.
TENEUR OU STOCK ?
Le stock de MO correspond à la quantité totale de MO présente dans
un volume de sol. Il peut être exprimé en tonnes par hectare par exemple.
La teneur en MO représente, quant à elle, le contenu en MO d’une
quantité de terre fine (terre séchée à 38°C et tamisée à 2mm). Elle s’exprime
couramment en % ou en g de MO/kg de sol sec. Pour passer de la mesure
de la teneur à l’appréciation du stock de MO, il faut donc connaître la
profondeur du sol, sa teneur en cailloux et sa densité. Par conséquent,
une teneur en MO mesurée dans un sol peut correspondre à des stocks
différents, en fonction de l’épaisseur de sol, de sa densité et de sa pierrosité.
La distinction entre ces deux notions est importante lorsqu’on veut
réaliser un bilan humique. En effet, dans ce cas, on s’intéresse à la
quantité de MO qui va se minéraliser annuellement, pour la compenser
si nécessaire par d’autres apports de matière organique.
L’ANALYSE AU LABORATOIRE
Ce point est crucial lorsque l’on s’intéresse à la qualité de données
obtenues sur des suivis ou des évaluations à long terme. Le plus sou‐
vent, la mesure de la teneur en matière organique est en réalité une
mesure du carbone du sol, dont la valeur est multipliée par un coefficient
conventionnel de 1,72 (ou 1,724 selon les laboratoires).
Les méthodes de mesure dites de « combustion sèche » sont celles qui
sont réputées extraire la plus grande partie du carbone. Les méthodes
d’oxydation par voie humide comme celle de Walkley‐Black ou Anne,
extraient des quantités moindres qui varient selon des valeurs de 70 %
(principalement pour les sols tropicaux) à des valeurs très proches de
celles obtenues par combustion sèche pour les sols tempérés(4) . La
méthode Anne est très largement utilisée en France par les laboratoires
d’analyses de terre. Cette méthode normalisée (NF ISO 14235), utilisée
en routine au laboratoire LCA, est basée sur une oxydation sulfochromique
du carbone (le sol ne contenant pas d’autres corps oxydables que
le carbone), suivie d’un dosage par colorimétrie.
Appréciation de l’état organique du sol en fonction de sa teneur en argile et en calcaire
d’après l’abaque de Rémy et Marin Laflèche. Source : Rémy et Marin Laflèche, 1974.
Comme le carbone total des sols varie lentement, d’autres indicateurs
de l’évolution de compartiments plus sensibles peuvent être appliqués
pour détecter de façon précoce des tendances évolutives (i.e. matières
organiques particulaires, sucres, enzymes, biomasse microbienne,
carbone minéralisable). Ces indicateurs permettent une vision plus
précoce des tendances et renseignent sur la qualité des matières
organiques. On dépasse ainsi un simple raisonnement sur le niveau.
Dans la pratique, les laboratoires qui présentent des valeurs « souhaitables
» ou « optimales » en MO dans l’interprétation des analyses de terre,
s’appuient sur des valeurs standards. A la lumière des éclairages précédents,
on comprend que ces valeurs sont à considérer comme informatives et
peuvent être modulées en fonction des choix techniques ou de
contraintes environnementales spécifiques. De son côté, le laboratoire
LCA tient compte, pour fixer les teneurs dites « souhaitables » en MO
des sols, du type de production (plante pérenne, grande culture, truffe,
…), du type de sol (déterminé par l’analyse) et de la région. Le niveau
de MO souhaitable correspond alors, selon les situations à :
• La valeur considérée comme normale ou satisfaisante pour des couples
« type de sol x type de production » précis. Ces valeurs ont été fixées
P.38
P.39
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
QU'IL EST BIO MON INDICE D'ACTIVITE BIOLOGIQUE !
Publié le 27 octobre 2010
Le sol est un milieu vivant. Une bonne activité biologique du sol est un
préalable à une bonne fertilité générale. Sans cette vie, l’évolution des
éléments minéraux dans le sol et leur mise à disposition à la plante ne
sont pas possible. Plusieurs déterminations ou indices apportent des
éclairages sur cette vie du sol.
L’indice d’activité biologique rend compte des conditions de vie des
micro‐organismes du sol et de l’importance potentielle des minéralisations.
La mesure de la matière organique est quantitative. Encore faut‐il que
cette matière organique soit active ! L’indice va apporter cet éclairage.
Il est aussi à rapprocher de la notion de biomasse microbienne active.
IL EXISTE DIFFÉRENTS MOYENS D’ÉVALUER
CET INDICE :
‐ dosage direct de l'activité biologique par détermination du CO2 dégagé
ou de l’O2 absorbé
C’est cette dernière option qui a été choisie par le LCA sur ses rapports
d’analyses de terre pour évaluer l’indice d’activité biologique d’un sol.
L’interprétation de l’indice va permettre, par exemple, de moduler les
grilles régionales de minéralisation de l’azote pour un plan de fumure
plus précis et plus sûr.
Il va donner aussi de précieuses indications sur le bilan soufre du sol,
fortement tributaire des conditions de minéralisation.
A un moment où l’agriculteur, avec ses contraintes économiques,
cherche à pérenniser son potentiel de rendement sans appauvrir ses
sols, la prise en compte de leur activité va prendre une importance
considérable.
Le laboratoire LCA propose également, pour approfondir la connaissance
de vos terres, des mesures de biomasse microbienne et d’indice d’activité
hydrolytique, à travers son laboratoire partenaire Célesta Lab dont le
LCA est actionnaire.
‐ dosage d’activités enzymatiques spécifiques.
‐ modélisation par la prise en compte des paramètres déterminants
du sol.
P.40
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LA BIOMASSE MICROBIENNE
Publié le 29 juin 2011
Au cours des dernières décennies, le développement important de la fertilisation minérale a souvent conduit
à considérer la terre comme un simple support de culture. Dans ce mode de fonctionnement, l’objectif est de
nourrir la plante le plus directement possible. La terre est alors un support dont on analyse uniquement la
structure et le contenu en éléments nutritifs.
Dans cette approche la vie microbienne du sol est négligée, et par manque d’outil disponible, l’activité du sol
est appréciée uniquement au travers du rapport C/N. Pourtant la fertilité du sol ne se limite pas uniquement
aux composantes physiques et chimiques. L’importance des propriétés biologiques est largement reconnue
par les agronomes et les agriculteurs. Ce sont les interactions entre ces différentes propriétés qui donnent au
sol sa capacité à nourrir la plante sur le long terme. Le sol est une structure vivante et dynamique. En « nourrissant »
la terre, notamment avec les apports organiques, l’agriculteur favorise la vie des microorganismes, essentiellement
les bactéries et les champignons microscopiques. En retour, ces derniers permettent la transformation, le
stockage et la libération des éléments nécessaires à la plante. Depuis Pasteur, la « Microbiologie du Sol », une
science relativement jeune, a fait d’énormes progrès dans l’étude de ce monde invisible. Il en ressort une certitude :
sans ces microorganismes, les écosystèmes ne pourraient fonctionner et l’homme n’existerait pas.
BIOMASSE MICROBIENNE
A ce jour, de nombreuses méthodes existent pour quantifier et qualifier
la microflore du sol, mesurer ses activités, mais pour la plupart, restent
du domaine de la Recherche et rares sont celles qui peuvent être utilisées
en routine par des laboratoires de diagnostic des sols. Récemment, cependant,
une méthode de mesure de la biomasse microbienne (ensemble des
microorganismes du sol : bactéries, champignons, actinomycètes etc…
) d’un sol a été inventée par des chercheurs anglais, puis perfectionnée
et simplifiée par d’autres chercheurs[i]. Cette méthode fait l’objet
actuellement d’une norme expérimentale ISO (FD ISO 14240‐2, Dé‐
cembre 1997). En France, cette approche a été développée et vulgarisée
par M. Rémi Chaussod (INRA Dijon).
Elle consiste à fumiger un échantillon avec du chloroforme (ce qui a
pour effet de tuer les microorganismes vivants du sol), puis à extraire
immédiatement et doser le carbone des corps microbiens. Éventuellement
l’azote, le phosphore ou encore le soufre peuvent aussi être dosés. >
Plus d’informations sur la méthode de mesure de la biomasse microbienne sur WikiLCA.
La biomasse microbienne est donc une mesure globale, représentant
une quantité de carbone « vivant » dans le sol.
D’un point de vue agronomique, la biomasse microbienne est présentée
comme l’un des indicateurs biologiques les plus fiables et les plus sensibles
par de nombreux chercheurs nationaux et internationaux. Présentant
un taux de renouvellement de 6 à 18 mois, elle répond rapidement, de
manière très sensible, à de nombreux facteurs agro‐pédologiques.
La mesure de la biomasse (BM) peut servir à calculer d’autres indicateurs
comme le rendement microbien, défini comme le rapport BM / Corganique
et exprimé en %. C’est le pourcentage de biomasse microbienne par
rapport à la quantité globale de carbone du sol. Plus cette valeur est
forte et plus l’environnement physico‐chimique et la qualité de la matière
organique sont favorables à la production de biomasse microbienne.
En ce sens on peut parler d’indicateur d’efficacité de la matière organique
à produire de la biomasse microbienne.
POUR QUE LES MICROBES SOIENT
AU RENDEZ-VOUS…
Les prélèvements de sols pour analyse de la biomasse microbienne, et
plus généralement pour les mesures d’activités microbiennes sont
essentiellement faits dans l’horizon superficiel des sols, correspondant
à l’horizon travaillé ou modifié par les racines (0‐15 cm à 0‐30 cm). Les
périodes les plus favorables sont l’automne et le printemps, ainsi que
l’hiver pour le sud de la France. La sécheresse ou la présence de culture
limitent l’intérêt des prélèvements estivaux. Les prélèvements sont faits
par carottage et échantillonnage d’une placette considérée comme homogène
P.40
par rapport aux caractéristiques de sol, de culture, et du comportement
des plantes. Une fois prélevé, l’échantillon ne doit pas être exposé à des
températures extrêmes (congélation ou chaleur), et doit être expédié rapidement
au laboratoire par transport express (24 h à 48 h). En cas d’impossibilité
d’expédition, les échantillons peuvent être conservés au froid (4°C) et
en aérobiose plusieurs jours.
QUELQUES APPLICATIONS AGRONOMIQUES
La mesure de la biomasse microbienne a été utilisée avec succès dans
la mise en évidence de l’impact de différents facteurs culturaux ou
pédologiques sur la biologie du sol.
> Biomasse microbienne et pH des sols : effets positifs du chaulage.
L’apport de calcium à des sols non saturés comme l’effet neutralisant
des amendements calciques améliorent bien souvent la richesse microbienne
du sol, tous les autres paramètres étant égaux par ailleurs ;
> Biomasse microbienne et gestion des produits organiques : comme
tous les êtres vivants hétérotrophes, la BM a besoin de carbone et
d’énergie pour survivre et se développer. Toutes les matières organiques
ne sont pas aussi efficaces pour produire de la BM. Les matières organiques
les plus riches en matières facilement biodégradables, sucres solubles,
acides aminés, protéines, hémicellulose, cellulose seront naturellement
plus efficaces que les produits plus stables, ligneux ou compostés ;
> Biomasse microbienne et texture des sols : les textures grossières
sont moins aptes à héberger et à protéger la BM que les textures fines
qui offrent par leur agrégation naturelle une meilleure protection.
> Biomasse microbienne et état structural d’un sol (tassement, compaction) :
des travaux en viticulture menés par l’ITV de Nîmes Rodilhan (aujourd’hui
IFVV), ont montré que la BM était limitée par le tassement d’un sol,
estimé in situ par mesure de la densité apparente. On peut supposer
qu’en limitant la porosité, le nombre de sites pouvant héberger la vie
microbienne est diminué. Parallèlement les périodes hydromorphiques
de surface sont plus fréquentes, limitant également le développement microbien.
> Biomasse microbienne et fumures organiques vs minérales : les fumures
organiques, en apportant simultanément, le carbone, l’énergie et éventuellement
l’azote, stimulent fortement le développement microbien. Les fumures
minérales auront peu d’impact direct sur la BM. Seul l’apport d’azote
minéral, lorsqu’il est limitant, en particulier s’il y a un excès de carbone
assimilable au sol (restitution des pailles par exemple), aura un effet
bénéfique sur le développement de la BM.
> Biomasse microbienne et traitement des cultures : si, qualitativement,
il a été montré que les produits phytosanitaires affectent la biodiversité
et le fonctionnement de certaines populations microbiennes en fonction
du produit et de la dose utilisée, quantitativement, la biomasse microbienne
est généralement peu sensible aux traitements phytosanitaires appliqués à
des doses homologuées. En revanche, les effets dépressifs du cuivre sur
la microflore du sol, en particulier dans les systèmes viticoles ou arboricoles,
ont été largement étudiés en France.
P.41
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
QUAND LA BIOMASSE S’ÉVEILLERA…
Publié le 7 juillet 2011
La mesure de la biomasse microbienne constitue une première étape
dans la connaissance de l’activité biologique des sols. Cependant elle
n’est pas exhaustive. Quantifiant de façon globale le carbone « vivant »
du sol, d’origine microbienne, cette mesure devrait être systématiquement
associée à des mesures qualitatives de la biomasse. En effet à quantité
égale de microbes, i.e. à biomasse microbienne constante, ceux‐ci peuvent
être plus ou moins actifs. Les deux composantes, quantitatives et qualitatives,
sont donc capitales pour bien apprécier l’activité biologique d’un sol.
Intéressons‐nous à l’un des moyens à notre disposition pour évaluer
l’efficacité du travail des microbes : la mesure des activités FDA hydrolases.
AU LABORATOIRE
LA PREUVE PAR L’IMAGE
Il existe sans doute au niveau du sol des milliers d’activités microbiennes
sensu stricto. Les mesures d’activités enzymatiques constituent une approche
intéressante : elles sont directement reliées au métabolisme de la microflore
et faciles à mettre en œuvre au laboratoire. Les enzymes sont des
macromolécules, essentiellement des protéines, synthétisées par les
êtres vivants et qui catalysent des réactions chimiques. Parmi ces
réactions, on peut citer le réarrangement d’une molécule, l’ajout ou la
soustraction de composants. Les Fluorescéine Di‐Acétate (FDA) hydrolases,
utilisées pour la mesure de l’activité microbienne, présentent cette dernière
propriété. La FDA est utilisée comme un colorant vital des champignons,
bactéries et protistes depuis de nombreuses années (Guilbault et al,
1964). Le produit est transporté à l’intérieur des cellules vivantes où il
subit une hydrolyse par un très large spectre d’enzymes (acétyl‐estérases,
estérases, lipases, protéases). La réaction conduit à l’apparition de fluorescéine.
Compte tenu de sa polarité, la fluorescéine est stockée dans la cellule
microbienne. Elle n’est libérée dans l’environnement qu’une fois la capacité de
stockage de la cellule dépassée. La fluorescéine tient son nom de ses
propriétés fluorescentes ! Elle peut être repérée dans les cellules à l’aide
d’un microscope fluorescent et même quantifiée par spectrophotomé‐
trie à 490 nm (Schnurer et Rosswall, 1982). Visible dès de faibles
concentrations, la fluorescéine connaît d’ailleurs d’autres usages dans
le domaine environnemental et médical.
OBSERVER, COMPRENDRE ET MESURER
La méthode de mesure mise en place par Celesta‐lab s’appuie sur les
travaux de Schnurer et Rosswall (1982). Elle s’applique à des échantillons
de terre fraîche tamisés à 5 mm. L’équivalent de 3 g de terre sèche est
placé en contact avec une solution tamponnée à pH 7,6. L’ensemble est
mis en incubation à 28°C. La réaction est arrêtée au bout d’une heure
par l’ajout d’acétone. La quantité de fluorescéine libérée, qui traduit
l’activité de la microflore, est estimée par une mesure colorimétrique
à 490 nm. Le résultat est exprimé en u nité optique : Activité FDA hydrolase
= A490 / h
APPLICATIONS AGRONOMIQUES
L’interprétation est basée sur un principe simple : plus la quantité de
fluorescéine libérée par unité de temps est élevée, plus l’activité micro‐
bienne est élevée.
La gamme de valeur de l’activité FDA hydrolase s’étend de moins de
0,050 A490/h à plus de 0,600 A490/h. Les variations de l’activité FDA
ont pu être reliées, dans diverses expérimentations, à des variations de
la consommation d’oxygène (Schnurer et Rosswall, 1982), à des modifications
qualitative ou quantitative de la microflore, à des modifications du taux de
matière organique des sols, à des modifications de l’assolement ou des
techniques du travail du sol etc… (Schnurer et al, 1985 ; Burket et al,
1998 ; Haynes et Williams, 1999). Les activités FDA hydrolases répon‐
dent très sensiblement aux modifications de fertilisation. Les variations
des activités FDA reflètent également bien les variations qualitatives
(activités micro biennes, type de microflore) et quantitatives de la microflore
(biomasse microbienne) du sol.
La mesure de l’activité FDA hydrolase est intéressante à différents titres :
simple et rapide, elle donne une image objective de l’activité de la biomasse
microbienne à un instant donné. Elle fournit une information complémentaire
La microflore du sol est essentiellement hétérotrophe. Elle tire son
énergie et sa nourriture des substances organiques qui l’entourent. Ce
sont ces FDA hydrolases, dont elle est naturellement pourvue, qui lui
permettent de se nourrir et de se développer au quotidien en coupant
des liaisons Carbone ‐ Carbone. La quantité d’enzymes actives à un instant
donné dans la totalité de la microflore du sol est globalement proportionnelle
à l’activité biologique, c'est‐à‐dire à la minéralisation de la matière organique
du sol.
En ce sens, la mesure des FDA hydrolases peut remplir l’objectif d’avoir
un indicateur rapide et simple de l’activité totale de la microflore hétérotrophe
dans un sol.
à la mesure de biomasse microbienne, approche uniquement quantitative.
Biomasse microbienne et activité FDA hydrolase : ces premiers outils
nous permettent d’initier une approche de la composante biologique
du sol, élément indispensable et incontournable dans l’élaboration
d’une agriculture durable et responsable.
P.42
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
QUE FAIRE DE LA RHIZOSPHERE ?
Publié le 23 mai 2012
La plante cultivée est l’interface entre deux systèmes : l’atmosphère et le sol.
Le végétal est loin d’être passif dans son environnement. Si les échanges aé‐
riens, énergétique ou gazeux (eau, gaz carbonique…), sont assez bien décrits,
les échanges entre la plante et le sol restent peu connus, car, par nature, diffi‐
ciles à appréhender.
La constance de la circulation d’eau et de solutés (ions ou molécules) est à
la base de la vie du végétal ; elle est sous le contrôle de l’énergie reçue par
les feuilles et sous la dépendance du bon fonctionnement racinaire. Les
transferts sols / racines sont beaucoup plus complexes que les transferts
atmosphère / feuilles. Ils s’effectuent au niveau de la rhizosphère, lieu my‐
thique du physiologiste et de l’agronome.
RHIZOSPHÈRE ET « PRODUCTIONS »
RACINAIRES
La rhizosphère est le volume occupé par les racines d’une plante ou influencé
par elles. C’est la zone d’échange entre le végétal et le substrat, totalement co‐
lonisée par les micro‐organismes. Le terme d’échange est ici essentiel. Dès
qu’un végétal est capable de synthétiser des substances organiques, il en des‐
tine une partie à la croissance radiculaire mais aussi à la nutrition des micro‐
organismes, grâce aux « productions » racinaires (exsudats à diffusion passive,
sécrétions consommant de l’énergie, cellules mortes et lysats).
Ces émissions racinaires peuvent représenter jusqu’à 30% des produits de la
photosynthèse. La part énergétique utilisée par la « consommation racinaire
», regroupant les émissions racinaires et la croissance radiculaire, est même
parfois concurrente de la partie aérienne (cas de chute physiologique en ceri‐
siers par exemple).
Les exsudats et sécrétions sont constitués majoritairement de mucilages (mé‐
lange de sucres complexes et de protéines devenant visqueux au contact de
l’eau) mais aussi de sucres simples, d’acides aminés, d’enzymes, de phénols,
d’hormones, de vitamines….
Ils ont un rôle fondamental car :
‐ Ils protègent l’extrémité (méristème apical) de la racine permettant son
élongation (avec une grande analogie avec les méristème apicaux des organes
aériens, notamment en termes de régulation hormonale).
‐ Ils participent, par l’effet « colle » des mucilages, à la cohésion des particules
du sol en complément des substances émises par les micro‐organismes.
Cet effet, sur la porosité, souvent appelé « faux complexe », est pourtant,
dans certains types de sols ou climats, plus présent que celui lié au fameux
Complexe Argilo Humique.
‐ Ils augmentent les possibilités d’adaptation et de résistance des végétaux.
‐ Ils permettent la phytoremédiation (dépollution du sol ou de l’eau par les
plantes) notamment en complexant les Eléments Traces Métalliques.
Ils ont parfois un effet télétoxiques (émission, pour éviter la concurrence,
de substances toxiques aux autres espèces, voire aux graines ou plants de
la même espèce) et expliquent en partie les phénomènes de « fatigue des
sols ».
RHIZOSPHÈRE ET RHIZODÉPOSITION
Les caractéristiques et spécificités de la rhizosphère sont en grande partie
déterminées par la nature des productions racinaires, la plante essayant
ainsi d’adapter et de contrôler son environnement. Il a été observé, par
exemple, que la composition des exsudats varie en fonction de tel ou tel
stress subi par la partie aérienne du végétal. Cette injection directe de
carbone par les racines constitue la rhizodéposition. Ce phénomène, qui
pourrait représenter jusqu’à 40% des entrées de carbone au sol, est ra‐
rement pris en compte dans les calculs.
Les recherches sur la quantification et la modélisation de la rhizodéposi‐
tion, en lien avec l’architecture racinaire, ont une grande importance
pour comprendre la mise à disposition des éléments minéraux du sol à
la plante. A terme, peut‐on contrôler et stimuler la rhizodéposition ? Des
essais sur maïs ou plantes maraîchères semblent très prometteurs.
RHIZOSPHÈRE ET ACIDIFICATION
Avec l’action physique des racines et l’exsudation, le contrôle du pH est
la troisième action possible du végétal pour modifier son environnement
racinaire. Le pH de la rhizosphère est le plus souvent différent de celui
du sol ambiant, un écart de 2 points étant fréquent. Cela améliore la so‐
lubilité et la mise à disposition des éléments nutritifs.
L’intensité de la vie biologique dans la rhizosphère, la production d’acide
carbonique due à la respiration, expliquent cette variation de pH, mais
les cellules racinaires peuvent également excréter des protons ou des
acides organiques pour maintenir les équilibres ioniques. Le solde est
souvent une acidification, mais une alcalinisation du milieu est parfois
possible.
RHIZOSPHÈRE ET MICRO-ORGANISMES
Ce n’est pas l’objet de cet Agro‐Reporter, il en faudrait plusieurs, de lister
les organismes intervenant sur la rhizosphère souvent spécifiques à telle
ou telle espèce : bactéries, champignons,nématodes, protozoaires, col‐
lemboles… De même, leurs interventions sur le végétal sont nombreuses
: directes (solubilisations, synthèse de substances de croissance, protec‐
tion contre les pathogènes, fixation d’azote….) ou indirectes (sources de
composés carbonés facilement assimilables). Un prochain Agro‐Reporter
développera, du fait de son importance, la notion de mycorhizosphère.
A noter que la respiration des racines et des microorganismes de la rhi‐
zosphère consomme de l’oxygène et diminue le potentiel d’oxydo‐réduc‐
tion local, ce qui facilite l’absorption de certains cations, le fer
notamment.
[...]
‐ Ils assurent la fourniture énergétique de nombreux micro et macro organismes
du sol qui, en retour, favorisent la croissance et de développement de la
plante. L’activité et la biomasse microbienne sont toujours plus importantes
(on parle souvent d’un facteur 100) dans un sol avec racines que dans un
sol sans racines.
P.43
P.42
1.4 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
RHIZOSPHÈRE ET SOLUTION DU SOL
La solution du sol est l'eau contenant des éléments minéraux dissous et chargés électriquement qui circule dans les espaces libres ou pores du sol. C’est le lien
entre la terre au sens strict et la rhizosphère.
L’analyse de la solution du sol au laboratoire (qu’elle provienne d’un Extrait à l’Eau, d’une Pâte Saturée ou d’un prélèvement lysimétrique) donne un aperçu de
la mise à disposition minérale du sol en lien avec le Complexe Argilo Humique et les risques de blocage (pH…). Surtout utilisée en maraîchage et en grande
culture (les reliquats azotés étant des extraits à l’eau) et dans les sols à risque de salinité, l’analyse de la solution du sol apporte des informations pertinentes
sur la disponibilité de tel ou tel élément minéral et prend tout son intérêt quand on la compare à l’analyse de sol « classique » ( par extraction forte). Par
contre, elle reste très éloignée, dans sa composition, de « l’eau rhizosphérique ».
La prise en compte analytique de la rhizosphère est en effet techniquement difficile, voire impossible. Cela explique, par exemple, les difficultés d’approche analytique
du phosphore réellement disponible à la plante (le « Graal de tout agrochimiste ») tant les liens de cet élément avec la biologie du sol sont complexes.
QUE FAIRE DE LA RHIZOSPHÈRE ?
La rhizosphère est le point de rencontre entre le monde végétal, biologique et minéral. On comprend que l’on est face à de multiples phénomènes totalement
dynamiques et intimement liés entre eux, difficiles à appréhender.
Pour l’instant, les outils d’analyses utilisables en agronomie permettrent d’apprécier le potentiel (sol, extrait à l’eau) et le résultat (analyses de végétaux), mais
pas directement la rhizosphère. Les nouvelles approches, notamment les quantifications du niveau et de l’activité biologique apportent des informations ex‐
ploitables. On peut parler également de la distinction à faire entre le sol non rhizosphérique et le sol rhizosphérique, profondément modifié par les racines et
représentant de 1% à 100% (en prairie permanente) du sol superficiel.
Sur le terrain, le mieux est sans doute d’adopter à la fois une attitude de bon sens et d’ouverture : tout faire pour favoriser le développement, la colonisation
et l’activité radiculaire des plantes cultivées pour augmenter les surfaces d’échange du végétal avec le sol en restant ouvert aux méthodes « alternatives »
(probiotiques, mycorhizations…) qui commencent, dans certains cas, à donner des résultats intéressants.
P.44
1.5 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LIRE DANS LES LIGNES DE LA TERRE
Publication du 7 mars 2013
L'analyse de terre n’est souvent utilisée que pour apprécier la fertilisation à apporter aux cultures. Cet usage, certes essentiel, est cependant réducteur par
rapport aux informations qu’elle peut apporter.
Pour aller plus loin que le simple commentaire affiché sur les rapports d’analyses de terre, cet Agro Reporter montre que l’analyse de terre peut aussi aider
à choisir le type de travail du sol le mieux adapté à la parcelle, notamment en raisonnant sur les paramètres biologiques. Labour, Technique Culturale
Simplifiée (TCS)… ? Pour l’agronome, il n’y a pas de choix technique à favoriser a priori. Il y a par contre des méthodes plus adaptées à tel ou tel type de
parcelle, ou à tel ou tel objectif.
PLUS LOIN QUE LA TEXTURE : LA QUALITÉ
DU COMPLEXE ARGILO HUMIQUE
La texture d’un sol (proportion d’argile, de sables…) explique en grande
partie les conditions de développement et de fonctionnement radiculaire
(perméabilité, humidité, tassements, compactages…). Fondamentalement,
l’un des buts du travail du sol est de placer la graine et les racines dans
les meilleures conditions de fonctionnement (qualité du contact,
homogénéité…). Ce sujet a été développé dans une série précédente
d’articles de l’Agro Reporter (« Toucher terre »), dédiée à l’analyse
granulométrique et à son utilisation.
nature des argiles présentes dans un sol, mais à un coût très élevé. La
mesure de la Capacité d’Echange en Cations (CEC) est alors intéressante
à comparer au niveau en argiles et à teneur en matière organique. Un
écart entre la CEC mesurée au laboratoire et la CEC calculée (idéal
théorique), s’expliquera par la présence de « fausses » argiles ou d’argiles
de mauvaise qualité (l’argile expliquant environ 60% de la variabilité de
la CEC) ou de matières organiques peu actives. Cet écart entre CEC
dosée et CEC théorique idéale est un indicateur intéressant pour apprécier
la réalité du CAH dans un sol et, par extension, l’effet négatif ou positif
d’une opération culturale.
Une approche « physique » de la granulométrie, complétée par la
profondeur du sol et la proportion de cailloux, donne déjà des
informations intéressantes pour le choix d’une technique culturale
(voir le récent Agro Reporter « Pierres qui roulent»). Par exemple, les
risques de manque d’aération ne seront pas à prendre en compte dans
un sol riche en sables grossiers. De même, un sol argileux a souvent des
capacités de restructuration naturelle par les conditions climatiques.
Ce risque sera par contre évident en sol limoneux. C’est donc souvent
dans cette gamme de sol que se pose le problème du choix de la technique
culturale.
C’est aussi dans ces sols limoneux, surtout s’ils sont pauvres en argile,
qu’une vision agronomique trop basée sur une approche minérale du
Complexe Argilo Humique (CAH) atteint ses limites. Elle considère que
la liaison entre les argiles et l’humus, tous deux de charge négative, se
fait par des ions positifs (calcium mais aussi fer, manganèse, aluminium...)
et permet d’expliquer les notions de complexe adsorbant et de floculation
du sol.
Pour aller plus loin, une première étape plus « biologique » consiste à
montrer que ce complexe, parfois très fragile s’il n’est pas assez lié au
calcium (sols neutres ou acides), est protégé par une colle organique,
la glomaline, produite essentiellement par les champignons mycorhiziens.
Cette protection est surtout efficace contre la dégradation de la structure
du sol par l’action de l’eau.
Une deuxième étape consiste à réaliser que la structuration des particules
par le CAH n’est à l’origine que de 40 à 60% des agrégats du sol selon
les sources. Dans les autres cas, la cohésion des particules du sol est
réalisée par des exsudats racinaires (mucilages) ou par la glomaline.
Ainsi, dans un sol limoneux, où l’analyse montre un CAH peu présent,
les techniques culturales devront favoriser le maintien d’un structure
correcte par un entretien ou un regain de l’activité biologique (cultures
intercalaires amélioratrices, arrêt du labour…).
PLUS LOIN QUE LE PH ET L’ÉTAT CALCIQUE
La gestion des amendements minéraux basiques (chaulage) répond à
plusieurs objectifs :
• placer les racines de l’espèce concernée dans les meilleures conditions
de pH par rapport à ses exigences,
• assurer la nutrition en calcium,
• structurer le sol par le biais du complexe argilo‐humique,
• favoriser l’activité biologique des sols.
Ce dernier objectif, souvent oublié, participe pourtant à la réussite des
trois premiers… Ainsi, le fameux diagramme de TRUOG (1948) d’assimilabilité
des éléments en fonction du pH devrait être systématiquement complété
par l’effet de l’acidité ou de l’alcalinité du sol sur la vie biologique.
PLUS LOIN QUE LA CAPACITÉ D’ECHANGE
EN CATIONS (CEC)
Un précédent Agro Reporter avait montré la différence entre argiles
vraies et argiles granulométriques (relire Toucher terre ). De plus, même
si l’on est bien sur des argiles vraies, toutes les argiles n’ont pas la même
capacité à retenir et échanger les ions. Il est possible de déterminer la
P.44
Diagramme d’assimilabilité des éléments minéraux en fonction du pH du sol et niveau
des populations bactériennes (d’après Truog et Bachelier)
[...] P.45
1.5 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
Ainsi la vision uniquement physicochimique du sol évolue progressivement
vers une appréciation plus basée sur la vie du sol où une part importante
de la disponibilité minérale et de la structuration du sol est liée à l’état
biologique (biodisponibilité).
Cela nous rappelle également que la gestion du pH et de l’état calcique
est souvent prioritaire par rapport à des apports organiques. En effet,
à quoi sert d’apporter de la matière organique (ou d’enfouir les résidus
de récolte) si la faune et la flore du sol ne sont pas à même de l’utiliser
et de la transformer ?
Une prise en compte du pH du sol et du potentiel d’acidification (voir
Duo de pH au menu) est donc nécessaire dans toute approche de Technique
Culturale Simplifiée visant à favoriser la vie biologique.
QUID DES RÉSERVES ET DE LA DISPONIBILITÉ
MINÉRALE ?
La lecture du potentiel minéral du sol doit se faire en deux étapes :
• L’élément minéral est‐il suffisamment présent au sol ?
• L’élément minéral est‐il disponible ?
Le rapport d’analyse de terre donne directement la réponse à la première
question. La disponibilité minérale, très multifactorielle, est par contre
plus difficile à apprécier : état hydrique du sol, pH, état structural,
température du sol au moment des prélèvements par les racines, activité
biologique….
Ainsi, le choix de la technique culturale à effectuer doit se faire aussi
en fonction de la mise à disposition minérale qu’elle entraîne. Dans un
sol où la disponibilité en phosphore est limitante, un travail du sol trop
mécanique perturbant la vie biologique pourra être négatif à ce niveau.
L’effet pourra être contraire pour la mise à disposition du potassium,
plus lié à la qualité du flux hydrique dans le sol.
A noter que ce type d’approche montre également l’intérêt de l’analyse
de végétal, même en grande culture, une simple lecture de l’analyse de
sol ne permettant pas d’affirmer que l’élément minéral est bien « passé
» dans le végétal. Elle montre également qu’une analyse de terre limitée
à une appréciation des seules réserves chimiques n’est pas suffisante.
AUTRES INDICATEURS
D’autres indicateurs présents sur l’analyse de terre peuvent également
être des critères de choix d’une méthode culturale :
‐ le potentiel biologique du sol, estimé (voir « Qu’il est bio mon indice
d’activité biologique ! ») ou dosé (voir « Quand la biomasse s’éveillera »),
‐ l’état réducteur du sol (par exemple le niveau d’oxydo‐réduction du
manganèse),
‐ l’état de salinité (avec des risques d’agressions racinaires temporaires
s’il est trop élevé), apprécié par la conductivité,
‐ le rapport C / N,
‐ ...
La figure ci‐dessous illustre, pour le phosphore, cette complexité. La
présence de phosphore dans les organes du végétal est très peu corrélée
aux réserves du sol (leur appréciation reste cependant indispensable)
mais étroitement liée à la présence de mycorhizes. Les conditions de
pH du sol et de porosité, estimée par la texture, sont par ailleurs des
facteurs d’explication du bon développement des mycorhizes.
On voit que l’analyse de terre peut être une source d’information sur
le type du travail du sol le mieux adapté. Les agronomes de LCA travail‐
lent à des critères spécifiques pour faciliter ce choix. Bien évidemment,
cet outil sera toujours à compléter par une observation régulière du
sol, notamment pour apprécier l’effet des pratiques culturales sur la
structure, le développement racinaire, l’état hydrique…
Une prochaine étape, développée par LCA, permettra au producteur
d’apprécier, en termes de suivi instantané, l’effet de ses pratiques cul‐
turales sur la vie biologique du sol.
L’équipe d’agronomes de LCA est à votre disposition pour répondre à
vos questions et échanger sur ces problématiques.
P.46
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
LES SOLS SALÉS
Publié le 22 décembre 2010
Les sols des marais de l’Ouest (de Saint‐Nazaire au Médoc) représentent
une superficie de 250 000 ha. Ils trouvent leur origine dans des dépôts marins
dont la teneur en calcaire varie avec l’origine des sédiments : rivière, plateau
continental,…
Les caractéristiques de ces sols (teneurs élevées en argile et en matière
organique, calcaire, salinité, sodicité) rendent leur exploitation complexe.
En effet, bien que chimiquement fertiles, l’aptitude agronomique de ces
sols est principalement déterminée par leur stabilité structurale. Cette
dernière est fonction des teneurs en calcaire, matière organique et sodium.
Les deux premiers paramètres auront une action favorable sur la stabilité
structurale. A contrario, la sodicité entraînera des problèmes de structure
qui peuvent, s’ils sont mal maîtrisés, rendre un sol impropre à la culture,
en dehors de prairies peu productives.
La maîtrise de la salinité est l’autre problème majeur rencontré dans les marais
de l’Ouest. La salinité se traduit, au départ, par un rabougrissement du
végétal et une diminution des rendements, puis, dans les cas extrêmes, elle
conduit à des flétrissements, nécroses et mortalités. Dans un premier
temps, ce phénomène s’explique par une concurrence nutritionnelle entre
éléments minéraux au niveau de la rhizosphère (l’excès de sodium bloquant
le calcium par exemple) ; dans les cas graves les problèmes deviennent
hydriques, puis physiques (l’excès de concentration minérale de la solution
du sol ne permettant plus à l’eau d’entrer, par osmose, dans les racines et
allant même jusqu’à les dégrader).
La première opération à réaliser, indispensable à la valorisation de ce type
de sols, est la mise en place d’un drainage adapté. Ensuite, un gypsage
approprié, des modes de conduite adaptés (nature des engrais, fraction‐
nement...) et le choix d’espèces tolérantes contribuent à contrôler les pro‐
blèmes de sodicité.
L'INRA de Saint‐Laurent‐de‐la‐Prée a travaillé dans les années 70‐80 à la
mise en valeur agricole de ces terres, jusque là inexploitées.
Le laboratoire LCA a participé à ces travaux en mettant au point une mé‐
thode d'extraction spécifique. En effet la méthodologie classique pour l'ex‐
traction de bases échangeables ne peut être appliquée sur ce type de sol.
Notre protocole permet de caractériser ces terres salées (CEC dérivée de la
méthode Metson, sodium soluble et total, rapport Na/CEC, cations stricte‐
ment échangeables). Cette caractérisation précise permettra à l'agriculteur
d'adapter ses pratiques culturales aux spécificités de ses parcelles.
A noter également que l'excès de salinité est un des problèmes majeurs de
développement des cultures dans de nombreux pays (Magreb, par
exemple), soit en raison de sols naturellement salins, soit en conséquence
de cultures trop intensives sur des sol fragiles .
Définitions :
Salinité = présence de sels, en général sodium et chlorure, mais aussi magnésium et potassium, dans la solution du sol ; la salinité est évaluée au laboratoire par la conductivité élec‐
trique (extraction 1/5 selon NF ISO 11265) ; elle peut avoir pour origine une inondation par de l'eau salée, récente ou ancienne, ou une présence de dépôts salés fossiles.
Sodicité = fixation dominante de sodium sur le complexe argilo‐humique ; la sodicité est évaluée au laboratoire par le rapport Na échangeable / CEC ; elle est responsable sur le long
terme des problèmes de structures (dispersion des argiles, prise en masse du sol) ; on peut agir sur la sodicité par gypsage.
Gypsage = apport de gypse (sulfate de calcium) sur un marais sodique pour faire baisser la quantité de sodium fixée sur le complexe argilo‐humique ; le calcium apporté prendra
sur le complexe la place du sodium, qui, se retrouvant en solution, sera évacué grâce aux pluies par lessivage ou drainage (nécessité impérative d'être en période pluvieuse, automne
par exemple, et d'avoir une parcelle drainée).
P.47
P.46
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
SÉCHERESSE :
QUELQUES PISTES POUR RÉDUIRE SON IMPACT EN AGRICULTURE
Publié le 19 mai 2011
Beaucoup de régions françaises subissent actuelle‐
ment des manques d’eau importants avec de graves
conséquences sur le niveau des récoltes, voire sur la
survie de certaines plantes. En effet, la disponibilité
en eau est, avec l’oxygénation du système racinaire
et la présence de dioxyde de carbone pour la pho‐
tosynthèse, l’un des trois facteurs majeurs de fonc‐
tionnement et de développement des plantes
cultivées. C’est que l’eau, qui constitue de 75 à 95%
de la matière fraîche des organes végétaux, inter‐
vient dans la quasi totalité des fonctions vitales
(structure et rigidité des organes, hydratation des
cellules, transfert des éléments minéraux et des
substances élaborées, main
PEUT-ON DIMINUER LES
EFFETS DE LA SÉCHERESSE
SUR UNE CULTURE EN PLACE ?
Le manque d’eau va limiter le développement et
raccourcir la durée du cycle physiologique. Le
mode de conduite devra s’adapter pour ne pas ac‐
centuer cette tendance, sans s’y opposer toutefois.
Par exemple :
‐ L’excès d’azote, en favorisant les phases végéta‐
tives, va augmenter la sensibilité à la sécheresse ;
à l’inverse, le manque d’azote va accélérer la suc‐
cession des phases physiologiques. Un point im‐
portant à signaler est qu’il n’y a pas de rattrapage
possible ; ainsi, si le stade physiologique d’un ap‐
port d’azote est dépassé, il est inutile, voire dan‐
gereux, de l’effectuer. En conditions sèches, il est
également important de veiller à ce que les élé‐
ments minéraux qui permettent de valoriser l’effi‐
cacité de l’azote ne soient pas limitants
(magnésium, fer, manganèse, soufre…).
‐ Le potassium a un effet contraire à l’azote (ralen‐
tissement de l’axe végétatif quand il est en excès
et phases reproductives difficiles lorsqu’il est défi‐
citaire). Par exemple, une fumure de fond exces‐
sive en potassium va pénaliser les phases
végétatives ; à l’inverse, un déficit en potassium
augmente l’évaporation foliaire. Dans les pays
secs, la maîtrise du rapport N/K2O de la fertilisa‐
tion (en niveau, mais aussi en positionnement
dans le temps) est à la base de la nutrition.
‐ Les déficits nutritionnels en phosphore et cal‐
cium, en ne permettant pas une bonne activité ra‐
cinaire et une structuration correcte du végétal,
accentuent la sensibilité à la sécheresse. En condi‐
tions sèches, les rapports N/P2O5 et N/CaO de la
nutrition doivent être plus faibles.
‐ L’accompagnement foliaire à support azoté est
un moyen de maintenir une certaine activité vé‐
gétative quand le système radiculaire ne fonc‐
tionne plus. De même, certains produits foliaires
(à base de calcium notamment) semblent avoir un
effet physique intéressant sur la limitation de la
transpiration foliaire (en vigne par exemple).
‐ En conditions sèches, la plante sera d’autant plus
sensible à tout stress supplémentaire : attaque pa‐
rasitaire, utilisation de pesticides agressifs, concur‐
rence des adventices ….
‐ Il est également important de noter, pour les pro‐
ducteurs qui disposent d’un système d’irrigation,
que les manques d’eau les plus dangereux sont
ceux de début de cycle. Ils vont directement im‐
pacter la germination et l’implantation des racines
des plantes annuelles et, pour les plantes pé‐
rennes, la production de l’année mais aussi le po‐
tentiel des années suivantes.
Pour les cultures irriguées, l’excès d’eau peut aussi
être néfaste. En chassant l’oxygène du sol, l’eau ap‐
portée en excès va arrêter temporairement le
fonctionnement des racines, voire même les dé‐
grader. Ce phénomène est souvent un facteur ag‐
gravant les effets de la sécheresse. De toute façon,
si les températures sont trop élevées, l’air trop sec,
ou le vent soutenu, le flux hydrique dans le végétal
est arrêté par fermeture des stomates et celui‐ci
ne prélève plus d’eau.
COMMENT LIMITER, PAR
ANTICIPATION, LES EFFETS
D’UN MANQUE D’EAU
ÉVENTUEL ?
Le potentiel hydrique d’un sol est en grande partie
invariant, lié à sa texture et à sa pierrosité. On
parle en agronomie de Réserve Facilement Utilisa‐
ble. Le producteur peut agir sur ce paramètre, que
l'on peut doser ou estimer au laboratoire, par des
apports d’amendements organiques, qui augmen‐
tent la capacité de rétention en eau du sol. Il peut
aussi, si nécessaire, effectuer un entretien du sol
en calcium, cet élément étant indispensable pour
complexer la matière organique et améliorer ainsi
la stabilité structurale. Il faut vérifier également
que la matière organique présente au sol est bien
efficace et active.
La valorisation de ce potentiel hydrique peut être
affectée par des difficultés d’infiltration de l'eau
(travail et semis ou plantation dans le sens de la
pente, présence d’une croûte de battance..) ou
une mauvaise implantation racinaire. Elle peut
être améliorée par la gestion du désherbage, les
techniques de type binage ou mulching, la pré‐
sence de haies ou brise‐vent et, de façon générale,
par toutes les pratiques favorisant la profondeur
d’enracinement.
De ce potentiel hydrique du sol (à moduler égale‐
ment par la profondeur du sol et la nature du sous‐
sol) dépendra le choix des espèces et des
précocités des variétés cultivées.
Les prélèvements nutritionnels et le transport des
minéraux se faisant dans un milieu aqueux, tous
les éléments seront pénalisés par un manque
d’eau. Globalement, les éléments dont l’assimila‐
tion est dite passive (c’est à dire très liée au niveau
et à la régularité du flux hydrique dans le végétal)
seront les plus pénalisés : azote, potassium, bore,
manganèse et, à un moindre niveau, le fer. La ré‐
flexion devra donc surtout porter sur ces éléments :
fractionnement, solubilité de l’engrais, voie foliaire…
Par ailleurs, les périodes d’assimilation n’étant pas
les mêmes pour chaque élément minéral, tout dé‐
pend aussi du stade physiologique subissant le
manque d’eau : c’est le cas, par exemple, des ca‐
rences potassiques en vigne en cas de canicule en
été (période où les besoins en potassium sont les
plus élevées) alors que le sol est parfois saturé en
K2O, ou des déficits de mise en réserve du bore en
arboriculture après un été très sec. La connais‐
sance des relations entre les conditions clima‐
tiques et la nutrition minérale est un axe
important des recherches sur la fertilisation des
plantes.
P.48
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
IRRIGATION EN CLEF DE SEL
Publié le 27 avril 2012
L’eau, même douce, contient des sels
dissous, en quantité plus ou moins
importante. L’irrigation, année après
année, par une eau même très légè‐
rement salée, va augmenter la quan‐
tité de sels dans le sol : l’eau est en
effet absorbée par les plantes, ou
s’évapore, mais le sel, qui ne traverse
pas la barrière racinaire, est retenu
dans le sol. Le phénomène est accé‐
léré et amplifié lorsque cette eau est
plus chargée en sels. Or l’augmenta‐
tion de la teneur en sel des sols entraîne à terme une toxicité pour les vé‐
gétaux, ainsi qu’une dégradation des sols. En parallèle, l’eau devient de
moins en moins facilement absorbable par les plantes, qui doivent consa‐
crer une énergie croissante pour l’extraire du sol. Ainsi les conditions de
forte salinité provoquent une sécheresse physiologique et un flétrissement
des végétaux, car les racines ne sont plus capables d’extraire suffisamment
d’eau du sol, alors que le sol peut sembler encore très humide !
ZONES CONCERNÉES
Ces phénomènes sont encore plus marqués dans les zones semi arides ou
arides, plus exigeantes en irrigation : les quantités de sels accumulées sont
directement liées aux doses totales d’irrigation. Ces sels dissous sont es‐
sentiellement des ions sodium (Na+), dont l’accumulation va entraîner pro‐
gressivement la formation de sols sodiques, très peu fertiles. D’après la FAO,
la salinisation des sols due à l’irrigation réduit la surface des terres irriguées
de 1 à 2 % par an. Les terres semi arides et arides sont les plus touchées
(presque un quart d’entre elles). L’Afrique du Nord, le Moyen Orient et l’Inde
sont de plus en plus menacées. Si la France n’est pas touchée à grande
échelle par ce phénomène, la question de la possibilité d’irriguer avec des
eaux salées se pose dans certaines situations littorales, où l'infiltration d'eau
de mer induit un risque important de salinité de l'eau d'irrigation, aggravé
en cas de sécheresse.
CRITÈRES DE QUALITÉ DES EAUX D’IRRIGATION
Cinq critères permettent d’apprécier la qualité de l’eau d’irrigation. Ils sont
applicables à toutes les cultures :
SALINITÉ
Les principaux sels responsables de la salinité de l’eau sont le calcium, le
magnésium, le sodium, les chlorures, les sulfates et les bicarbonates. Une
valeur élevée de la salinité traduit une quantité importante d’ions en solu‐
tion et rend plus difficile l’absorption de l’eau et des éléments minéraux par
la plante. Une salinité trop élevée peut causer des brûlures racinaires.
La salinité est souvent évaluée par la mesure de la conductivité électrique (CE),
exprimée en mS/cm. 1 mS/cm correspond en moyenne à 640 ppm de sels.
En dessous de 0,70 mS/cm, le rendement des cultures annuelles n’est gé‐
néralement pas affecté par la salinité. Entre 0,70 et 3,0 mS/cm, le maintien
des rendements nécessite des façons culturales adéquates. Par exemple on
peut être amené à augmenter la dose d’irrigation en l’associant à du drai‐
nage, gypsage…).
Dans le cas particulier des gazons, une CE de 0,75 mS/cm est la limite ap‐
proximative pour la croissance, sans avoir à mettre en place des interven‐
tions en relation avec la salinité.
‐ Sous 0,40 mS/cm, la croissance de la plupart des gazons est bonne.
‐ Entre 0,25 et 0,75 mS/cm, l’eau peut être utilisée sur les sols présentant
un bon drainage et pour les gazons peu sensibles à la salinité (comme la
fétuque élevée).
‐ Entre 0,75 et 2,25 mS/cm, l’eau ne devrait pas être utilisée dans les sols
peu drainants. Cette eau ne peut pas être utilisée pour l’irrigation des végétaux
sensibles au sel (comme le pâturin des prés ou la fétuque rouge), même
sur les sols présentant un bon drainage.
‐ Au delà de 2,25 mS/cm, l’eau ne doit pas être utilisée en irrigation des gazons.
SODIUM ET SAR
Le sodium a un impact négatif sur la perméabilité du sol et sur l’infiltration de
l’eau. Il remplace le calcium et le magnésium adsorbés sur les feuillets d’argile et
provoque la dispersion des particules du sol. Les conséquences observées sont
la déstructuration des sols argileux, qui deviennent compacts et risquent une
prise en masse, et la réduction de leur perméabilité à l’origine de risques d’as‐
phyxie racinaire. La perméabilité des sols sableux peut ne pas se détériorer aussi
vite que celle des sols plus lourds lorsqu’ils sont irrigués avec une eau de forte
teneur en sodium, mais un risque potentiel existe.
Mais l’effet du sodium d’une eau d’irrigation dépend aussi de la concentra‐
tion en calcium et magnésium de celle‐ci. Le SAR permet de tenir compte
des effets mutuels du sodium, du calcium et du magnésium.
SAR = Na / √((Ca + Mg)/2)
Les éléments doivent être exprimés dans la même unité (meq/L en général).
‐ Lorsque le SAR est inférieur à 10, l’eau peut être utilisée pratiquement sur
tout type de sol, sans risque notable d’accumulation du sodium à un niveau
dommageable.
‐ Entre 10 et 18, les risques d’accumulation de sodium et de dommages sont
réels pour les sols de texture fine et de capacité d’échange cationique (CEC)
élevée. Mais l’eau peut être utilisée dans les sols sableux bien drainants.
‐ Entre 18 et 26, l’utilisation de l’eau peut aboutir à des niveaux dommageables
de sodium dans pratiquement tous les types de sols. Les interventions
telles que le gypsage et le drainage peuvent être nécessaires pour échanger
les ions sodium.
‐ Salinité : contenu total en sels solubles, apprécié par la conductivité électrique
‐ Sodium : proportion relative des cations sodium (Na+) par rapport au calcium
et magnésium, appréciée par le SAR1 (sodium adsorption ratio)
‐ Alcalinité et Dureté : concentration en carbonate (CO32‐) et en bicarbonate
(HCO3‐), en relation avec la concentration en calcium (Ca2+) et en magnésium (Mg2+)
‐ Concentration en éléments toxiques : sodium, chlore, bore par exemple
‐ pH de l’eau d’irrigation
P.48
‐ Lorsque le SAR est supérieur à 26, l’eau est généralement inadéquate pour
l’irrigation
[...]
P.49
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
[...]
ALCALINITÉ ET DURETÉ
Dans la plupart des cas, les carbonates sont présents dans les eaux sous forme de bicarbonates HCO3‐ en équilibre électrique avec des charges positives
: calcium ou magnésium.
Ces ions, au contact de l’atmosphère chargée en CO2 et en présence de calcium, précipitent sous forme de carbonates calciques CaCO3. Ils peuvent ainsi provoquer
le colmatage des circuits d’arrosage par entartrage..
CONCENTRATION EN ÉLÉMENTS TOXIQUES
Certains sels peuvent être gênants quand ils se trouvent naturellement en quantités supérieures aux exportations classiques des végétaux.
Le chlore par exemple n’est indispensable à la plante qu’en quantités infinitésimales. Il est rarement utile. Certaines plantes sont tolérantes au chlore
comme la betterave à sucre, la tomate, l’orge, l’épinard. Par contre d’autres plantes sont sensibles à sa présence comme la plupart des arbres fruitiers ; le tabac,
la pomme de terre, la laitue les haricots.
Globalement pour la plupart des espèces la teneur des chlorures dans l’eau ne doit pas dépasser 250 mg/l. Elle devra être inférieure à 35 mg/l pour des
plantes sensibles telles que le tabac, les fougères, les azalées…
PILOTAGE DÉLICAT DE L’IRRIGATION
Plus encore qu’avec des eaux douces, la gestion de l’irrigation avec des eaux salées devra tenir compte des caractéristiques du milieu. Si l’évaporation est im‐
portante, il faut éviter un trop faible apport en eau, car celle‐ci serait évaporée avant d’avoir pu irriguer complètement les plantes et le sol : les sels dissous
s’accumuleraient dans les premiers horizons.
A l’inverse, dans les situations où l’eau s’infiltre lentement et s’accumule en profondeur, on peut observer une remontée des eaux souterraines par capillarité.
Cette action capillaire ramène vers la surface les sels dissous situés en profondeur. Un phénomène comparable peut être observé avec les remontées de nappes
souterraines d’eau saumâtre. Les apports en eau pour l’irrigation doivent donc être calculés en fonction des taux d’évaporation, de la proximité et de la qualité
des eaux souterraines, et de la teneur en sels du sol et de l’eau.
L’analyse de l’eau est un préalable utile pour savoir si elle est adaptée à un usage en irrigation.
(1) SAR = Na / √((Ca + Mg)/2) les éléments étant exprimés dans la même unité (meq/L en général)
P.50
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
SUBTILE ET CAPRICIEUSE : LA TRUFFE
Publié le 1 septembre 2011
> une teneur en calcaire au moins égale à 1%, et un pH de l’ordre de
7,9 idéalement, mais au moins égal à 7,4 ; en effet Tuber Melanospo‐
rum (4) et Tuber Uncinatum (5) sont inféodés aux sols calcaires pour
fructifier,
> une matière organique :
‐ en quantité suffisante, l’idéal étant une teneur supérieure à 2%, et adap‐
tée à l’espèce de truffe en terme de qualité, appréciée par le C/N, l’idéal
étant entre 9 et 11 pour la truffe du Périgord et entre 7 et 15 pour la truffe
de Bourgogne.
Capricieuse la truffe ? Certes elle sait se faire attendre… Pour autant,
elle n’apparaît jamais au hasard : au LCA, depuis plus de 20 ans, nous
réalisons des analyses de terre afin de quantifier le potentiel écologique
d’un sol pour la production de ce champignon spécifique, bien connu des
gastronomes.
En effet, de même qu’en viticulture les analyses de terre permettent de
déterminer, en association avec d’autres facteurs le porte greffe le plus
adapté à une parcelle, elles permettent également de diagnostiquer le po‐
tentiel truffier d’un sol, de dire si la truffe peut y fructifier, et plus précisé‐
ment quelle espèce de truffe est adaptée.
Il est important de noter que les méthodes utilisées sont spécifiques pour
certaines et qu’une bonne interprétation des résultats est essentielle.
La truffe est un champignon hypogé (1) , qui accomplit une partie de
son cycle en symbiose avec un arbre (chêne, noisetier, pin noir, charme,
tilleul, etc..), mais qui devient autonome dès juin.
Il est donc essentiel qu’elle soit alors dans un milieu propice à son dé‐
veloppement pour que la truffette puisse s’alimenter et grossir afin
d’être cavée (2) entre la fin de l’automne et le milieu de l’hiver.
D’autres éléments jouent également un rôle important et sont sou‐
vent négligés à tort (phosphore, potassium, magnésium, capacité de ré‐
tention en eau, etc..).
Comme souvent en écologie, ces éléments doivent être appréhendés
dans leur globalité pour porter un diagnostic, et non isolément. Dans
certains cas il est possible de remédier à une caractéristique défec‐
tueuse, et dans d’autres cas il faut modifier le projet pour s’orienter
vers une autre espèce de truffe, un autre champignon, ou une autre pro‐
duction.
D’autres facteurs écologiques sont également importants : orientation
de la parcelle, climat (pluviométrie, température), passé cultural, en‐
tretien de la plantation, etc... Rien ne doit être négligé.
Il faut préciser que contrairement à beaucoup d’autres cultures, la truffi‐
culture n’a pas de résultat garanti ; au‐delà du délai de carence habituel
de 3 à 10 ans avant la première récolte, il arrive que la première truffe
se fasse attendre … indéfiniment. C’est pourquoi l’on parle encore du «
miracle du diamant noir ».
Pour mettre toutes les chances de son côté, une analyse de terre est
un outil précieux en trufficulture.
FRAGILE ÉQUILIBRE, DIVINE RÉCOMPENSE
Les éléments les plus importants pour que la truffe puisse fructifier et
produire cette rabasse (3) si prisée sont les suivants :
> une structure grumeleuse, aérée, facilitant la circulation de l’eau et
de l’air ; une structure compacte pourrait conduire à l’asphyxie du
champignon et à la pourriture du divin tubercule… Au laboratoire, cette
structure est appréciée directement par observation visuelle, ou indi‐
rectement à travers des résultats analytiques tels que la texture (te‐
neurs en argiles, limons et sables), les teneurs en calcaire, matière
organique et le C/N,
Le référentiel utilisé par LCA a été établi par l’INRA (INRA de Bordeaux
et de Clermont Ferrand). Il fait autorité dans le monde trufficole, et le
LCA reçoit des échantillons de terre de toute la France, mais aussi de
beaucoup d’autres régions du Monde (Amériques, Océanie, Europe de
l’Est, Asie, Afrique).
Le début de l’automne est la bonne période pour réaliser ces analyses.
N’hésitez pas à nous contacter !
Lexique
(1) Hypogé : Se dit des végétaux ou organes végétaux qui restent en permanence sous la surface du sol (cotylédons de nombreuses espèces, truffes, etc.). Dictionnaire Larousse
(2) Caver : action de rechercher les truffes. Vient du nom d’un instrument, le « cavadou », servant à déterrer les truffes.
(3) Rabasse : désigne la truffe en Provençal
(4) Tuber Melanosporum : dite du Périgord, du Tricastin, de Norcia, ou Rabasse en Provençal.
(5) Tuber Uncinatum : dite truffe de Bourgogne de Champagne, truffe grise ou truffe de Haute‐Marne
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1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
L'EN-VERT DU DÉCOR
Publié le 15 septembre 2011
Qu’y a‐t‐il de commun entre un parterre de fleurs sur un rond‐point ur‐
bain, et le Stade de France ?
Ce sont des espaces verts ! On comprend tout de suite la grande di‐
versité qu'il peut y avoir, tant en terme d'espèces cultivées, que de
conduite pour ces terrains aux usages différents.
Il faut également prendre en compte l'irrigation qui va souvent de pair avec
une pelouse verte toute l'année. Le positionnement et le fractionnement
de l’apport azoté est capital et doit être raisonné à partir de la dynamique
de l’azote dans le sol. Sur les pelouses irriguées, compte‐tenu des tontes et
du maintien de conditions favorables à la minéralisation dans le sol, cette
gestion est particulièrement délicate.
On distingue quatre grands types d'espaces verts :
‐
des terrains engazonnés, ou plantés d'arbres et/ou d'arbustes, conduits
de manière extensive, et se rapprochant un peu des prairies ou des forêts
(rough, parc et jardin, plaine de jeux, …)
‐
des terrains engazonnés conduits de manière plus intensive (fairway, terrain
de sport honneur et entraînement, hippodrome, …)
‐
des terrains engazonnés, de peu à totalement artificialisés (green et départ
de golf, terrains de sports intensifs, …)
‐
des espaces plantés de fleurs, d'arbustes et d'arbres
Selon l’utilisation de l’espace, les attentes seront très différentes : on n’aura
pas les mêmes exigences en matière de couleur ou de qualité de surface
pour un stade, un green de golf ou une pelouse devant un supermarché.
Une attention particulière doit être apportée au moment de la création de
ces espaces. Des précautions sont à prendre, en lien avec les contraintes
spécifiques liées à leur exploitation : une fois en place, il est en effet difficile
d’intervenir pour retourner un green ou un terrain de sport à cause d'un
problème d'asphyxie, qui aurait pu être géré lors de la mise en place avec
une bonne connaissance du sol.
Par la suite, le mode de gestion intensif de ces espaces a des conséquences
sur leur développement racinaire et leur sensibilité aux différents stress.
Tous ces végétaux, développés sur des substrats, nécessitent donc un suivi
régulier. En fonction des besoins et des problèmes rencontrés, on pourra
s’appuyer sur différents outils disponibles au laboratoire :
‐
analyse physique : à la mise en place, ou lors de la reprise en entretien
d'un espace, pour vérifier l'adaptation du terrain aux contraintes hydriques
notamment ;
‐
analyses chimiques : le statut acido‐basique permet de vérifier que le
pH est adapté aux espèces en place ou envisagées ; l'analyse des éléments
assimilables et échangeables (phosphore, potassium, magnésium) permet
d’établir un plan de fertilisation ; l'analyse des oligo‐éléments permet
d'identifier des risques de carence, particulièrement en sol calcaire ;
‐
analyses de conformité : vérifier que sa terre végétale est conforme à la
norme NF U44‐551 ;
‐
analyses biologiques : toute une gamme d'analyses permet de mieux
comprendre le fonctionnement de son sol, du fractionnement de la matière
organique, à la cinétique de minéralisation carbone et azote, en passant
par la mesure de biomasse microbienne et le dosage de leur activité hy
drolitique Lire article sur la biomasse
‐
analyses d'eau : vérifier que son eau est adaptée à l'irrigation (notamment
en terme de salinité) ;
‐
analyses de végétaux : suivi de croissance, identification d'accidents de
végétation, phytodiagnostic
En fonction du niveau d’artificialisation et d’intensification, les pratiques de
fertilisation selon adaptées.
Même s'il existe des engrais « techniques » (azote retard, libération contrô‐
lée dans le temps des éléments, …) pour ces espaces, la gestion de la ferti‐
lisation reste délicate, d'autant plus que le terrain est artificialisé. On peut
également utiliser une fertilisation à base d'amendements organiques pour
satisfaire les attentes des utilisateurs.
Note / Remarque : LCA propose une gamme complète d'analyses pour vos
espaces verts et ses agronomes sont à votre disposition pour réaliser des
interprétations et des conseils.
P.52
1.6 PRINCIPES AGRONOMIQUES ET BIOLOGIE DES SOLS
TOUT A UNE FIN, SAUF LA BANANE QUI EN A DEUX
Publié le 20 mars 2014
La curiosité étant nécessaire à la connaissance (A. Maurois), cette note initie une nouvelle série d’Agro Reporter sur des cultures non européennes dans l’idée
de regarder ce qu’elles peuvent nous apprendre sur les espèces cultivées en France. Commencer par le bananier s’impose tant cette plante fait partie du pa‐
trimoine collectif. Ses particularités physiologiques et agronomiques expliquent son importance économique, sociologique et politique.
Parce que le bananier n’est pas un arbre
Présent dans toutes les zones intertropi‐
cales humides, le bananier est une mo‐
nocotylédone herbacée de la famille des
Musacées. Malgré sa hauteur poten‐
tielle (jusqu’à 8 mètres de haut) le bana‐
nier n’est donc pas un arbre. Des feuilles
de dimension croissante démarrent d’un
rhizome avec des pétioles qui s’imbri‐
quent progressivement les uns dans les
autres pour former un pseudo tronc,
non ligneux. Quand le nombre de
feuilles est suffisant, une tige, souter‐
raine au départ, se développe à l’inté‐
rieur de ce faux tronc et forme une
inflorescence au centre des feuilles qui
va former le futur régime. Un cycle com‐
plet (phase végétative, floraison, fructi‐
fication) dure de 9 à 14 mois. Après la
récolte, on coupe le pseudo tronc pour favoriser la nutrition des rejets ap‐
paraissant à la base. C’est sur un de ces rejets, préalablement choisi (oeil‐
letonnage), que se fera la production du cycle suivant. Le bananier est donc
une plante pérenne avec une production non saisonnière.
Cette capacité de reproduction végétative explique la facilité de culture de
la banane, mais aussi les risques de propagation de maladies et parasites
et d’appauvrissement génétique. L’utilisation de vitro‐plants a été un pro‐
grès important pour cette espèce. Cette capacité végétative exceptionnelle
explique également des besoins particulièrement élevés en eau et en élé‐
ments minéraux.
Par contre, la peau (non consommée) représentant une part significative du
poids du fruit, la banane présente, par rapport aux autres fruits, un des plus
mauvais rapports TA / TC (Total Acheté / Total Consommé).
Parce que c’est un des fruits les plus consommés dans le
monde
Selon les sources, les bananes sont la
troisième ou la quatrième denrée ali‐
mentaire de base dans le monde. En
fait, il faut distinguer trois types de
bananes :
•
La Banane dessert : la plus
cultivée, c’est elle qui fait l’objet des
échanges commerciaux. Il existe plu‐
sieurs centaines de variétés mais une
seule (Cavendish) représente la quasi‐
totalité des échanges. Cette « mono‐
culture » apparaît d’autant plus
inquiétante que dans les années 1940
la variété Gros Michel a été entière‐
ment détruite par la maladie de Pa‐
nama (fusariose du bananier) alors
qu’elle était aussi très majoritaire et
qu’une variante de ce champignon
(Fusarium oxysporum), résistant à
tout fongicide, commence à infecter la Cavendish.
•
La Banane à cuire (25% de la production mondiale de bananes) :
là aussi, il existe plusieurs centaines de variétés très souvent locales se dis‐
tinguant des bananes dessert par leur moindre richesse en sucres. Les prin‐
cipales représentantes sont les Banane plantain.
•
la Banane à bière : on la trouve surtout dans la région des Grands
Lacs en Afrique et elle se caractérise par son amertume.
Le commerce international de la banane représente moins de 15% de la pro‐
duction et se caractérise par une très forte concentration des opérateurs (3
sociétés représentant près de 60% du commerce mondial). A l’échelle mon‐
diale, la banane est donc un fruit à consommation locale avec une grande
importance stratégique pour les problèmes de nutrition en pays tropicaux et
cela d’autant plus que ce fruit présente de fortes qualités nutritionnelles.
Parce que c’est un des fruits les plus riches
Parce que la banane supporte le transport
La banane est un fruit climactérique, c’est‐à‐dire capable de mûrir après
cueillette. Cette capacité d’autonomie s’acquiert sur la plante et la récolte
peut se faire avant maturité gustative, mais seulement quand le fruit a ac‐
quis la compétence à mûrir. Les fruits sont classés en fruits climactériques
(pommes, kiwis hayward, poires, tomates…) et non climactériques
(agrumes, raisin, fraise…), c’est‐à‐dire peu ou pas sensibles à l’éthylène. Un
fruit non climactérique est récolté en fonction de ses qualités gustatives et
entrera, dès la cueillette en phase de sénescence. Même si cette classifica‐
tion trop simpliste est remise en question (certaines variétés de la même
espèce, comme pour le melon ou l’actinidia, pouvant être ou non climacté‐
rique selon leur génotype), elle a le mérite d’expliquer le développement
commercial de la banane : sa nature climactérique lui permet de supporter
le transport (récolte en vert) et la conservation, moyennant un contrôle des
conditions d’ambiance (O2, CO2). A l’inverse, le processus de maturation
peut être activé en diffusant de l’éthylène dans la chambre de conservation
(mûrisserie). Sa peau confère également à la banane une résistance méca‐
nique importante (aux chocs et meurtrissures) qui explique également sa
facilité de transport.
Même s’il faut moduler les résultats du tableau ci‐dessous (exprimés sur le
frais) par la forte teneur en matière sèche de la banane, ce fruit est un des
plus énergétiques que l’on puisse consommer.
Ainsi, les facultés végétatives du bananier et sa facilité de reproduction, la
non saisonnalité de sa production, mais aussi la richesse alimentaire de la
banane et sa facilité de transport expliquent l’importance de la culture de
cette espèce. Le Service Agronomie du LCA est à votre disposition pour toute
information complémentaire.
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VIGNE ET VIN
EDITION COMPLETE
2
VIGNE ET VIN
LE VIN EST LA RÉPONSE DE LA TERRE AU SOLEIL (MARGARET FULLER)
Publié le 20 janvier 2011
La viticulture de ce début de 21ème siècle doit relever plusieurs défis :
Deux exemples :
‐ poursuivre l'amélioration de la qualité des vins,
‐ répondre aux préoccupation environnementales exprimées par la société,
‐ préserver la pérennité de ses outils de production : la vigne et le terroir.
‐ l'acidité des vins est conditionnée par celle des moûts. Cette acidité
dépend elle‐même de la neutralisation par le potassium des acides or‐
ganiques présents dans la baie de raisin, et dans une moindre mesure
par le calcium et le magnésium,
Un grand nombre de facteurs se combinent pour donner aux vins leur
caractère : cépage, climat, choix techniques du viticulteur. Parmi ceux‐
ci, la gestion de la matière organique des sols, la fumure azotée, la tech‐
nique d'entretien du sol (enherbement ou pas, travail du sol…) peuvent
influencer non seulement le comportement de la vigne, mais également
la composition des moûts, le déroulement de la fermentation alcoo‐
lique, ainsi que la composition et les propriétés organoleptiques des
vins… Une mauvaise nutrition du végétal peut être à l'origine de dés‐
équilibres gustatifs : dureté, amertume, manque de corps, baisse d'in‐
tensité aromatique, manque de profondeur, de minéralité…
Certains déséquilibres peuvent être corrigés par l'œnologue. Toutefois
la production de vins de qualité nécessite de trouver des solutions " à
la vigne " afin d'obtenir une matière première, le raisin, qui exprime
pleinement les potentialités et les caractéristiques du végétal et du terroir.
QUID DE LA MATIÈRE ORGANIQUE ?
" Le sol est vivant ! ". La MO constitue le pilier de l'activité biologique
du sol, indispensable à sa fertilité. Elle intervient dans le développement
des microorganismes responsables, notamment de la mise à disposition
de l'azote sous une forme utilisable par la vigne (nitrification).
Or l'azote est un élément essentiel de la fermentation des moûts. Si les
œnologues peuvent facilement pallier une carence, ils ne peuvent que
modérément corriger les défauts d'une vendange issue d'une vigne trop
vigoureuse pouvant parfois manquer de maturité. La MO doit être ap‐
préciée par rapport au potentiel de vigueur de la parcelle, en relation
avec le couple cépage/porte‐greffe.
‐ la réduction de l'apport d'eau en phase de véraison et de maturation
de la baie favorisent aussi l'accumulation des sucres et le développement
des arômes.
Là aussi, les matières organiques du sol ont un rôle à jouer.
En contribuant au développement de la rhizosphère, les matières or‐
ganiques stimulent des échanges minéraux entre les radicelles de la
vigne et l’eau du sol. Elles sont également très impliquées dans la ré‐
gulation hydrique de la parcelle et soulagent la vigne pendant les épi‐
sodes estivaux très secs.
Outre ces effets sur le métabolisme du végétal, les chercheurs s’inté‐
ressent depuis quelques années à la relation entre la matière organique
et la dynamique du cuivre dans les sols viticoles. Leurs travaux montrent
que la matière organique semble modifier les mécanismes de transfert
du cuivre dans le sol en raison de la forte affinité de cet élément pour
les matières organiques. La biodisponibilité du cuivre et son impact sur
l’environnement s’en trouveraient modifiés.
Si, faire un bon vin c'est avant tout produire un raisin de qualité, il est
certain que la matière organique intervient dans l'expression des po‐
tentialités du terroir. Mais les interactions entre association
cépage/porte‐greffe, climat, sol, techniques d'entretien du sol, etc …
sont délicates à interpréter et nécessitent des analyses et l'expérience
de spécialistes des sols, de la nutrition et de la vigne.
Améliorer la qualité du raisin ne signifie pas " standardiser le vin " ; le
terroir, le matériel végétal et le savoir faire des hommes de la vigne et
du vin joueront toujours un rôle essentiel afin d'offrir au dégustateur
une panoplie infinie de saveurs.
Des éléments autres que l'azote vont entrer dans la composition de la
vendange et donner au vin ses qualités organoleptiques.
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VIGNE ET VIN
GROS PLAN SUR LE PRÉLÈVEMENT EN VIGNE
Publié le 24 juin 2011
A l’image d’une photographie, l’analyse révèle l’état du « sujet », échantillon
de terre ou organe végétal, au moment où il a été prélevé. Pratiquement,
un résultat d’analyse ne reflète donc que le prélèvement.
Comment passer de l’échelle de la parcelle (4 500 000 kg / ha sur l’horizon
0‐30 cm), à un échantillon de terre de 500 grammes envoyé au labora‐
toire… Au‐delà du prélèvement, le résultat d’analyse doit être le reflet
exact de la parcelle. On mesure bien toute la difficulté de l’entreprise
qui repose évidemment sur un échantillonnage de qualité. La métho‐
dologie du prélèvement doit donc être rigoureusement respectée et
s’adapter à la nature de l’échantillon comme à la variabilité spatiale
dans la parcelle (hétérogénéité du sol, effets de bordure, rang / inter‐
rang des cultures pérennes, …). Rappelons quelques principes de base
pour réussir cette étape fondamentale de l’analyse.
Le prélèvement de sol sera toujours mieux valorisé s’il est effectué conjoin‐
tement à un profil cultural ou pédologique qui donnera des renseigne‐
ments précieux sur la structure, l’aération, les zones de tassement non
décelables sur l’analyse de terre. La réalisation d’un profil devient parti‐
culièrement recommandée s’il s’agit d’une analyse pour plantation.
PRÉLÈVEMENTS FOLIAIRES
Ici l’objectif est d’apprécier
l’état nutritionnel de la plante
à un stade donné, dans le
contexte pédo‐climatique de
l’année.
ZOOM SUR LA VIGNE
Les diverses analyses effectuées dans le cadre du suivi des vignobles illustrent
bien les différentes approches possibles de l’analyse et par conséquent du
prélèvement. Ces approches complémentaires répondent à des attentes
bien identifiées :
> analyse de la terre : pour évaluer le potentiel du sol et connaître la
quantité des éléments minéraux présents ;
> analyses foliaires ou pétiolaires, analyses de baies, ou analyses de sar‐
ments pour apprécier la réponse du végétal aux conditions édaphiques.
PRÉLÈVEMENTS DE TERRE
On attend d’une analyse de terre qu’elle permette d’évaluer le potentiel
minéral et organique de la parcelle, et qu’elle mette en évidence les dif‐
férentes contraintes de fonctionnement racinaire.
Les prélèvements se font à l’aide d’une tarière manuelle de type « Edel‐
mann » ou à l’aide d’une bêche (pour l’horizon 0‐30 cm).
Il est dangereux de prétendre obtenir un prélèvement représentatif en
arpentant toute la parcelle et en réalisant les prélèvements élémen‐
taires de manière aléatoire. Une petite zone calcaire peut complète‐
ment fausser l’analyse, qui n’est plus reproductible dans le temps. Et le
palissage rend la circulation dans la parcelle difficile. Depuis plus de 10
ans, on privilégie le prélèvement sur une zone la plus homogène possi‐
ble, avec repérage GPS ou graphique (plan) : l’analyse est représentative
de cette zone, et le suivi dans le temps devient possible. Ces informa‐
tions sont à conserver précieusement.
La stratégie de prélèvement va être différente si la vigne est déjà en
place ou si, au contraire, il s’agit d’une analyse en vue d’une plantation.
> Vigne en place :
la zone de prélèvement ayant été choisie, le plus souvent à un endroit
représentatif de la parcelle, on sélectionne 4 rangs distants d’environ 5
mètres. On réalise ensuite 4 prélèvements sur chacun de ces rangs, tous
les 5 mètres, sur le cavaillon. Le premier centimètre est supprimé avec
la couverture herbeuse. La profondeur standard du prélèvement est de
30 cm. Les différents sondages sont mélangés pour constituer l’échan‐
tillon final de 400 à 800 grammes.
> Future plantation :
la méthodologie de prélèvement est, dans ce cas, identique à celle uti‐
lisée pour les prélèvements en grande culture. Sur un certain nombre
de terroirs, il est important de compléter l’analyse de sol par une ana‐
lyse de sous‐sol, correspondant à l’horizon 30‐60cm (à moduler en fonc‐
tion de la profondeur du sol utile). Les informations données par
l’analyse du sous‐sol, comme la détermination de l’Indice du Pouvoir
Chlorosant (IPC), sont fondamentales dans le choix du porte‐greffe.
‐ A l’échelle de la parcelle, on
choisira 6 à 10 rangs dans une
zone homogène et représen‐
tative du comportement gé‐
néral de la parcelle (dans la
même zone que l’échantillon
de terre) en indiquant les
coordonnées GPS ou en repérant cette zone sur un plan de localisation.
‐ Le prélèvement se fera sur 5 souches minimum par rang et la feuille récoltée
doit être celle qui se trouve à l’opposé d’une grappe (grappe inférieure).
‐ L’échantillon global devra être constitué de 30 à 50 feuilles entières
(limbe + pétiole), à partir de souches d’un même assemblage cépage –
porte‐greffe.
Conventionnellement, les échantillons sont récoltés à deux grands
stades physiologiques de la vigne :
‐ Fin floraison ‐ début nouaison (chute des capuchons floraux) pour an‐
ticiper d’éventuels carences ou déséquilibres
‐ A la véraison (repérable par le changement de couleur des baies)
jusqu’à la récolte, période la plus utilisée pour caractériser l’état nutri‐
tionnel.
Il est possible également d’effectuer des suivis. Ceux‐ci comportent en
général trois prélèvements par an (floraison, véraison et maturité) pour
apprécier les dynamiques de nutrition.
De même, il est parfois utile d’effectuer un prélèvement en dehors des
stades décrits ci dessus, en cas de problème particulier. L’interprétation
des résultats étant alors basée sur une approche comparative, il est
alors utile de joindre un lot « sain » au lot « à problème ».
PRÉLÈVEMENTS DE PÉTIOLES
L’analyse de pétioles permet d’apprécier la réponse du végétal aux
conditions pédo‐climatiques en ciblant les équilibres cationiques (cal‐
cium, magnésium, potassium). L’échantillon global sera composé de 50
à 100 pétioles, en veillant à constituer toujours l’échantillon à partir de
souches d’un même assemblage cépage – porte‐greffe.
Les périodes de prélèvement sont les mêmes que pour les analyses de
feuilles.
A l’échelle de la parcelle, il faut choisir 8 rangs dans une zone homogène
(toujours dans la même zone que l’échantillon de terre) et prélever sur
6 souches par rang, choisies au hasard, pour avoir un échantillon représentatif.
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[...]
2
VIGNE ET VIN
[...]
Comme pour les foliaires, il faut prélever la feuille à l’opposé d’une
grappe et surtout séparer immédiatement le pétiole du limbe afin d’éviter
des migrations, entre pétiole et limbe, qui modifieraient les teneurs du
pétiole et donc fausseraient les résultats. L’analyse pétiolaire est très
fréquemment employée au stade mi‐véraison.
PRÉLÈVEMENTS DE BAIES
En fonction de la période du prélèvement, l’analyse de baies répond
des objectifs distincts :
‐ apprécier la composition minérale des baies (prélèvement de début d’été) ;
‐ apprécier la qualité de la vendange (prélèvement tardif) et la maturité.
Les laboratoires d’agronomie sont surtout concernés par les prélève‐
ments précoces. La méthodologie de prélèvement est proche de celle
des feuilles mais l’échantillon est constitué de grappillons de 3 à 10
baies.
PRÉLÈVEMENTS DE SARMENTS
L’analyse de sarments est utile pour apprécier la qualité de mise en réserve
minérale et organique.
Le prélèvement de sarments se fait en période de repos hivernal et
consiste à prélever 30 portions de sarments sur 30 souches différentes
par parcelle homogène non taillée en choisissant des rameaux fructi‐
fères et aoûtés.
Il faut prendre uniquement les 6 premiers entre‐nœuds de la base, sur
le second rameau du courson pour une taille courte (schéma A) ou sur
l’un des trois premiers rameaux de la latte pour une taille longue
(schéma B).
APPROCHE GLOBALE
POUR LE SUIVI NUTRITIONNEL
Pour apprécier la nutrition de la vigne en terme de dynamique, il
convient de s’appuyer sur les différents outils analytiques à notre dis‐
position.
L’analyse de sol est indispensable pour interpréter les analyses de vé‐
gétaux et reste donc à la base du raisonnement. Dans le cadre du suivi
particulier d’une parcelle ou d’une étude approfondie, il est intéressant
d’effectuer plusieurs prélèvements sur la même année pour mieux com‐
prendre la réponse du végétal sur les différents stades physiologiques.
On peut effectuer un suivi foliaire ou pétiolaire (voir ci dessus) ou in‐
troduire les analyses de baies et de sarments selon l’objectif : par exem‐
ple : analyse foliaire fin floraison (pour apprécier l’état végétatif),
analyse de baie mi juillet (pour apprécier la production) et analyse de
sarments en début d’hiver (pour apprécier la mise en réserve et la pré‐
paration de l’année suivante).
Quel que soit le type d’analyse, pour une interprétation adaptée aux
objectifs et aux attentes, il est essentiel également de bien remplir la
fiche de renseignements. Le laboratoire aura besoin notamment de
connaître la date de prélèvement, la proportion de refus (cailloux) pour
les analyses de sol ou l’état végétatif et les objectifs de production pour
les analyses végétales, afin de fournir un conseil adapté.
tous les protocoles détaillés sont disponibles dans notre Guide des Prélèvements, té‐
léchargeable sur notre site
PRÉLÈVEMENTS DE PLANTES MALADES
Les conditions de conditionnement et de transport peuvent être spécifiques pour cer‐
taines analyses, n’hésitez pas à nous contacter !
L’analyse peut permettre de diagnostiquer ou de confirmer des atteintes
parasitaires. Dans ce type d’approche, et lorsque cela est matériellement
possible, il est préférable de prélever des plantes entières.
‐ Au stade véraison pour la vigne, mais ce stade peut être, sans incidence
notable, légèrement dépassé ;
‐ Faire parvenir au laboratoire des plantes malades (3 à 5 plantes
présentant différents stades d’évolution), et des plantes saines (2 à
3 plantes) ;
‐ Pour une plante entière, éliminer la terre des racines par agitation
(ne pas laver la plante) ;
‐ Pour certaines analyses (contrôles virologiques par exemple), il est
possible de prélever des organes ou fragments d’organes (feuilles,
tiges, racines).
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VIGNE ET VIN
MILLESIME 2013 : FAITS D’HIVER ET DE PRINTEMPS
Publié le 12 decembre 2013
Dans sa définition stricte, « le ‘terroir’ vitivinicole est un concept qui se réfère à un espace sur lequel se développe un savoir collectif, des interactions entre
un milieu physique et biologique identifiable et les pratiques vitivinicoles appliquées, qui confèrent des caractéristiques distinctives aux produits originaires
de cet espace » (OIV, 2010). En ce sens, le facteur climatique est indissociable de la notion de terroir. Le climat a souvent été évoqué dans les précédents
Agro Reporter pour l’influence qu’il exerce sur le fonctionnement du sol et des plantes. L’année 2013 se caractérise par un très fort contraste des conditions
météorologiques d’une saison à l’autre mais également par une homogénéité climatique peu habituelle entre les différentes régions françaises. Cet Agro Re‐
porter présente une synthèse de ces conditions climatiques (sources Météo France) et de leurs effets sur les vignes.
• PRINTEMPS (Mars à Mai) : le printemps a été froid, humide et peu
ensoleillé sur la totalité des régions françaises, faisant de 2013 une année
exceptionnelle (printemps le plus froid depuis 1987). Toutes les régions viti‐
coles ont subi ces difficultés climatiques. Par exemple : précipitations une
fois et demie supérieures à la normale (1981‐2010) dans le sud de la Cham‐
pagne ou dans le sud de l’Aquitaine ; 351 heures d’ensoleillement à Dijon
pour une normale de 549 heures (1991‐2010) ; 159 mm de pluie en mars à
Nîmes pour une normale de 40 mm.
Ce phénomène a entrainé des conséquences importantes : retards de ma‐
turité, forte sensibilité aux parasites de ces organes encore tendres, concur‐
rence entre la partie végétative et la partie fructifère, coulure et millerandage
sur les cépages sensibles…
Pendant la deuxième partie de l’été, malgré la vague de chaleur de fin juillet,
les vignes ont montré une activité photosynthétique intense qui a permis de
compenser une partie du retard végétatif tout en assurant un niveau d’accu‐
mulation cohérent dans les baies.
> Conséquences sur les ceps : pour toutes les régions viticoles, ce prin‐
temps difficile s’est traduit par des retards de débourrement, de développe‐
ment et de floraison et, de façon quasi généralisée, par un jaunissement des
vignes. Ce phénomène traduisait un épuisement des réserves glucidiques et
minérales des ceps alors que le système racinaire n’était pas encore suffi‐
samment actif (sols froids, humides, conditions peu poussantes...). Ces symp‐
tômes ont été accentués sur les parcelles chlorosantes ou sur les vignes ayant
eu des difficultés de mise en réserve à fin 2012.
• AUTOMNE (Septembre à Novembre) : alors que le mois de sep‐
tembre a été proche des normales saisonnières, mais avec quelques dispa‐
rités régionales (pluviométrie excédentaire en Champagne par exemple), le
mois d’octobre a été très doux et humide avec des températures moyennes
supérieures de 1,6°C aux normales et des précipitations supérieures de 10%.
Après avoir été plus élevées que la normale dans la première quinzaine de
novembre, les températures ont ensuite fortement baissé. Globalement, l’en‐
soleillement a été déficitaire en novembre et les précipitations supérieures
à la normale de 30% en moyenne.
> Conséquences sur les ceps : le décalage de 10 à 15 jours observé au
• ETE (Juin à Août) : après un mois de juin proche des mauvaises condi‐
tions du printemps, dans l’ouest et le sud‐ouest, mais conforme aux réfé‐
rences dans le nord‐est et Rhône‐Alpes, l’été a été généreux sur toute la
France avec le mois de juillet le plus ensoleillé depuis 1991 et un ensoleille‐
ment de 10 à 20 % supérieur aux normales en Août.
Malheureusement de fréquents accidents climatiques ont pénalisé le vigno‐
ble : fortes crues dans le sud‐ouest, tornades, orages et surtout grêle sur la
quasi‐totalité des régions (Val de Loire, Bourgogne, Bordelais...). Les dégâts
ont souvent été dramatiques et, cumulés aux difficultés du printemps, de‐
vraient conduire à une récolte nationale de vin inférieure à la moyenne des
cinq dernières années.
> Conséquences sur les ceps : en début d’été, les analyses de végétaux
traduisaient l’état très juvénile des organes (limbes, pétioles) en présentant
des teneurs encore très réduites en calcium (et éventuellement magnésium)
par rapport à l’azote. Le rapport azote / calcium diminue en effet considéra‐
blement au fur et à mesure du vieillissement foliaire. (Pour plus d’informa‐
tion, voir l’AgroReporter «Prends garde à la couleur des feuilles»).
printemps s’est retrouvé au moment des vendanges. Les vignes ont eu gé‐
néralement des conditions climatiques correctes en post‐vendange, sans
chutes de feuilles généralisées ou anticipées, ce qui laisse supposer une pos‐
sibilité de mise en réserve favorable. Les observations de qualité d’aoûtement
vont dans ce sens.
• HIVER : l’année 2013 restera dans les mémoires
pour son climat contrasté : printemps froid et vague de
chaleur en été. Il est difficile de savoir, à priori, quelles
en ont été les conséquences sur les mises en réserve et
sur la qualité du démarrage des vignes en 2014. Les pre‐
mières analyses de sarments que nous avons réalisées
au laboratoire montrent une très forte hétérogénéité des
niveaux des réserves minérales et glucidiques qui ne permet pas, pour l’ins‐
tant, de déterminer une tendance particulière.
L’année 2013 illustre parfaitement le fait que, pour une plante pérenne, en
particulier pour la vigne, la gestion de la nutrition dans le but d’aider la
plante à résister à d’éventuels aléas climatiques apparaît certainement plus
importante qu’une fertilisation « de besoins » ou de « consommation ». En
ce sens, les pratiques favorisant les deux périodes de mise en réserve (été‐
automne et fin de printemps) apparaissent primordiales, comme l’est éga‐
p.57
lement le contrôle de ces réserves.
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VIGNE ET VIN
VIE + N = VIN
Publié le 7 novembre 2013
L’azote qui, étymologiquement, signifie « sans vie » est pourtant indispensable à tout végétal cultivé et donc aussi à la vigne. Si cette espèce n’est pas très exi‐
geante en azote (prélèvements annuels de 20 à 70 kg/ha pour les feuilles, rameaux et grappes d’une vigne de cuve selon Delas 1989), avec des risques connus,
en cas d’excès, pour la qualité de la production, cela ne signifie en rien qu’un manque d’azote ne soit pas pénalisant, au contraire. Face à l’obligation économique
d’augmenter les rendements sur la majorité des vignobles, aux difficultés actuelles pour maintenir une acidité suffisante des moûts à l’approche de la vendange
(voir l’article de l’Agro Reporter « Coup de moût ») et à des pratiques de nutrition de plus en plus basées sur le fonctionnement du sol et sur des apports or‐
ganiques, l’azote, et ses moyens de contrôle, reviennent au centre de beaucoup de discussions techniques. Ce premier article rappelle quelques règles de
base. Le suivant détaillera les outils analytiques disponibles pour apprécier la disponibilité azotée dans le sol et le végétal.
< ‐ Vignoble dans l’Aude
BESOINS TOTAUX, ET INTENSITE D’ABSORPTION
« La fumure azotée trouve sa limite dans le fait qu’à partir d’une certaine abondance de la nutri‐
tion azotée, on trouve une opposition entre la qualité et le rendement » (André GROS). Cette op‐
position explique la mauvaise image de l’azote dans les milieux viticoles, qui se sont longtemps
plus souciés de l’aspect technologique que du végétal (l’excès d’azote étant toujours, pour la qua‐
lité du produit, plus dangereux et plus difficile à corriger que le manque).
Pareillement, on s’intéresse beaucoup actuellement à la vie du sol et aux apports organiques,
avec raison, mais en oubliant parfois la plante que l’on cultive et en ne se donnant pas les moyens
de vérifier que les pratiques effectuées sont favorables au végétal. Est‐ce que la dynamique de minéralisation du sol, ou des épandages effectués, est en phase
avec la cinétique des prélèvements azotés de la vigne ? Est‐ce que l’apport organique ne va pas provoquer une « faim d’azote » ou un excès instantané ?
Avec une approche mathématique, les besoins de la vigne sont effectivement faibles et la quasi‐totalité des sols peut y subvenir. Par contre d’autres questions
doivent être posées. Par exemple, aux périodes critiques précédant la véraison et la maturité, le sol sera‐t‐il capable de satisfaire une absorption journalière
d’azote qui peut atteindre 1kg/ha ? Ou, au démarrage de la végétation, le sol (en lien avec les conditions climatiques) pourra‐t‐il fournir la dizaine d’unités
d’azote nécessaires à une bon relargage des réserves présentes dans le cep ? En plante pérenne, la fertilisation apparaît souvent plus « sécuritaire » qu’ajustée
à la couverture des besoins.
Synthèse des effets de l’azote
p.58
2
VIGNE ET VIN
AZOTE ET RENDEMENT
La figure 1 illustre le fait que le volume de vendange influe très peu sur les besoins de la vigne. Contrairement aux plantes annuelles, réfléchir à la fertilisation
d’un vignoble en se basant uniquement sur le potentiel de rendement a peu de sens. Le risque de ce type de pratique est notamment de favoriser une sénes‐
cence plus précoce des plants, fréquemment observée sur le terrain, et d’augmenter leur sensibilité aux aléas climatiques.
Le même type de risque existe aussi si l’on raisonne mal les différents axes de nutrition (baies, production végétative de l’année et mise en réserve) pour
lesquels les périodes de prélèvement ne sont pas les mêmes. La répartition entre ces trois axes est gérée par des équilibres hormonaux, très influencés par
le niveau de disponibilité azotée. Des feuilles correctement pourvues en azote ne signifient pas forcement que la mise en réserve sera correcte. De même, les
pratiques foliaires d’enrichissement des baies en azote à la véraison sont efficaces pour augmenter la teneur en azote assimilable des moûts et optimiser ainsi
la cinétique fermentaire et le profil sensoriel des vins, mais ne constituent pas en soi une nutrition azotée des ceps.
< ‐ Figure 1 : relation entre rendement et exportation d’azote par les
grappes (d’après Champagnol 1984 sur différents cépages et régions)
NOTION D’EQUILIBRES
La notion d’équilibre est à la base de la nutrition végétale (comme l’art du
viticulteur est d’équilibrer la surface foliaire et le nombre de grappes en
fonction des contraintes pédoclimatiques). La vigne ne déroge pas à ce
principe avec, par exemple une grande constance des équilibres minéraux
dans les grappes, comme l’illustre la figure 2.
En restant dans des pratiques raisonnables, ce n’est pas l’azote en soi qui
est dangereux, mais l’azote non équilibré par rapport aux autres éléments.
Par exemple, la vigueur d’une vigne est toujours plus pénalisante en sol
acide quand le sol manque de calcium. Dès que les objectifs obligent à
augmenter la disponibilité azotée, il faut aussi raisonner la disponibilité
des autres éléments et les risques d’antagonismes (chimiques, électriques,
fonctionnels…).
< ‐ Figure 2 : équilibre N / P et N / K des grappes pour différents niveaux
de rendement (d’après Champagnol 1984 sur plusieurs cépages et régions)
La gestion de la nutrition azotée de la vigne apparaît donc comme une
opération d’autant plus délicate que la taille sévère rend difficile la vi‐
sualisation des effets de la fertilisation ou de tel ou tel déséquilibre. Le
prochain Agro Reporter appréciera la pertinence des informations ap‐
portées par les différents outils analytiques (sol, caractérisation orga‐
nique, végétal…) comme aide à la décision.
La nutrition d’une plante est hydrique, minérale et organique. Les physiologistes s’interrogent encore pour savoir si l’azote fait partie de la nutrition minérale
ou de la nutrition organique. Si ces problèmes de classification ont peu d’intérêt en agronomie, où l’approche de la nutrition doit être globale, cela montre
bien la place particulière de l’azote. En viticulture, comme le rappelait le précédent Agro Reporter, la gestion de cet élément revêt d’autant plus d’importance
que les excès ou déficits de nutrition azotée conduisent rapidement à des problèmes sur la vigne et le vin. Cette deuxième partie fait le point sur les différents
outils analytiques mis à disposition de l’utilisateur pour apprécier ou anticiper la nutrition azotée de la vigne.
Positionnement des analyses
La plupart des sols sont potentiellement capables, par la minéralisation de la
matière organique, d’assumer les besoins azotés réduits de la vigne (voir en
exemple la figure 1 qui montre bien la nécessité de confronter le fonctionne‐
ment du sol au comportement du végétal). Par contre, les questions à se poser
sont : la dynamique de minéralisation de mon sol est‐elle en phase avec la ci‐
nétique des prélèvements des ceps ? Comment gérer les éventuels apports azo‐
tés ?
Figure 1 ‐>
dynamique schématique de nutrition de la vigne et de minéralisation du sol
de Jean‐Yves CAHUREL IFV
(...)
p.59
2
VIGNE ET VIN
L’objectif des analyses, qu’elles apprécient le sol ou le végétal, est de répondre à ces deux questions et d’aider à mettre en phase le fonctionnement du sol et
les besoins de la vigne en fonction des objectifs de production. En termes de conseil, on peut classer les analyses appréciant l’azote en deux groupes :
‐
les analyses de constat strict, où l’interprétation se fera en lecture des évènements nutritionnels antérieurs à l’analyse,
‐
les analyses de potentiel, où l’interprétation permettra aussi d’anticiper des comportements postérieurs à l’analyse en fonction des conditions cli‐
matiques et culturales.
Les tableaux 1 et 2 (présentés plus loin) synthétisent ce classement. Cet Agro Reporter, se plaçant du point de vue de l’utilisateur, ne développera pas les mé‐
thodes d’analyse : voir à ce sujet le portail Wiki LCA.
Azote et analyses de sol
Dans les sols, contrairement à tous les autres éléments nutritifs de la vigne,
l’azote n’est pas présent dans les roches‐mères. Les réserves azotées du sol se
trouvent très majoritairement sous forme organique, mises à disposition aux
racines des plantes par leur transformation en azote minéral grâce aux micro‐
organismes. Ainsi, pour un sol moyen à 1,2% de Matières Organiques Totale
(M.O.T.) et 3000 t/ha de terre fine, le stock total de M. O. T. est de 36 t/ha. Le
stock d’azote organique total est compris entre 1,8 et 2,4 t/ha et le stock d’azote
minéral entre 0 et 180 kg/ha (NH4+, NO3‐). Cette mise à disposition azotée va
être conditionnée et modulée par la nature du sol (granulométrie, pH), par la
nature, l’abondance et surtout l’activité de la micro flore et micro faune et, de
ce fait, par les conditions de fonctionnement (température, humidité, aéra‐
tion..) et de culture (enherbement, travail du sol, lessivages…). On peut parler
ainsi d’un rôle important de l’azote sur « l’effet terroir » (Cornelis van Leeuwen
et Philippe Friant, 2011).
En complément des analyses de sol « classiques » (M.O.T., N Total), le praticien dispose d’un nombre important d’outils analytiques permettant de mieux ap‐
précier le potentiel azoté du sol en relation avec sa biologie : voir figure 2. La seule teneur en matière organique ou en azote total est en effet totalement in‐
suffisante pour anticiper le relargage azoté potentiel. Un sol argileux, très pourvu en matières organiques mais froid au printemps, fournira souvent moins
d’azote au démarrage de la vigne qu’un sol sableux peu pourvu en matières organiques, mais se réchauffant facilement. De même, un sol riche en matières
organiques, mais peu pourvu en Biomasse Microbienne, fournira peu d’azote. A noter aussi que l’azote du sol ne s’interprète correctement que dans sa relation
avec le carbone.
Le tableau 1 présente un classement des différentes analyses de sol en fonction de leur possibilité d’interprétation : constat ou potentiel. D’une façon générale,
plus l’analyse « de constat » sera instantanée, plus elle s’interprétera en suivi annuel ou pluriannuel et / ou en confrontation avec des analyses « de potentiel
». Ainsi, en dehors des valeurs extrêmes, en viticulture, le reliquat azoté est difficile à interpréter dans l’absolu. Le suivi du reliquat azoté devient plus intéressant
pour comprendre, en lien avec les conditions climatiques, le fonctionnement de son sol surtout si on le compare à la biomasse microbienne, par exemple. De
même, le dosage de l’activité enzymatique (FDA) prend tout son sens quand on suit son évolution en parallèle avec les itinéraires culturaux.
< ‐ Tableau 1 : classement des analyses de sol en « analyses de constat ou de
potentiel »
Azote et analyses de végétaux
La nutrition azotée de la vigne doit répondre à trois types de besoins auxquels
correspondent trois types d’analyse de végétaux :
‐le fonctionnement annuel, apprécié par les analyses de feuilles ou pétioles,
‐la production de l’année, appréciée par les analyses de baies,
‐la mise en réserve appréciée, par les analyses hivernales de sarments.
On constate en viticulture, de façon parfois surprenante, que, si on excepte les
cas extrêmes de déficit ou d’excès, les corrélations entre les teneurs azotées
des différents organes sont assez faibles (voir figure 3 où l’on voit que, dans cet
exemple, l’azote contenu dans les limbes n’explique que 28% de la variabilité
de l’azote des baies). Cela provient du fait que chaque organe prélève l’azote à
une période spécifique : des conditions climatiques estivales très sèches peu‐
vent pénaliser l’azote dans les baies et être suivies d’un automne chaud et hu‐
mide favorisant le relargage azoté par la matière organique du sol et
enrichissant ainsi les bois. Cette lecture « climatique » de l’analyse de végétal
en fonction de l’organe choisi est indispensable, en lien avec le potentiel de
fourniture azotée par le sol.
<‐ Figure 3 : exemple de relations statistiques (coefficients de détermination)
entre les teneurs en azote des différentes analyses de végétaux (source LCA /
ITALPOLLINA ; moyenne sur 3 ans de 25 parcelles du Gers ; analyses foliaires et
pétiolaires fin floraison ; analyses de baies courant juillet)
(...)
p.60
2
VIGNE ET VIN
(...)
Le tableau 2 présente un classement des différentes analyses de végétaux en fonction de leur possibilité d’interprétation pour la nutrition : constat ou potentiel.
Comme pour les sols, plus l’analyse « de constat » sera instantanée, plus elle s’interprétera en suivi annuel ou pluriannuel, sauf si l’on dispose (c’est le cas par
exemple pour les pétioles dans certaines régions) de références suffisamment nombreuses et spécifiques (terroirs, cépages, porte‐greffe…) ou, mieux, de ré‐
férences propres à l’exploitation. Pour les analyses les plus instantanées (analyse de sève), l’interprétation ne peut se faire valablement qu’en termes de suivi.
<‐ Tableau 2 : classement des analyses de végétaux en « analyses de constat
ou de potentiel »
Là aussi, la confrontation entre les différents types d’analyse de végétaux peut
avoir un réel intérêt technique. Cornelis van Leeuwen et Philippe Friant (col‐
loque IFV SW 2011) recommandent de croiser plusieurs indicateurs : par exem‐
ple azote assimilable du moût à la récolte, teneur en azote du limbe à
mi‐véraison et mesure de l’indice N‐tester à mi‐véraison. Le couple « baies
précoces » et analyses de sarments permet, lui, d’apprécier la quasi‐totalité
du cycle nutritionnel avec des possibilités de lecture en termes de potentiel.
L’interprétation de l’azote se fera en termes de niveau (concentration), mais
surtout en termes d’équilibres avec les autres éléments minéraux. La figure 4
montre un exemple d’évolution du rapport N/K foliaire (baisse progressive
jusqu’au début de l’été au fur et à mesure du ralentissement végétatif, stabi‐
lisation jusqu’à la vendange pour favoriser la maturation des baies et augmen‐
tation en post‐récolte pour la mise en réserve). En nutrition, la seule prise en
compte de la teneur azotée d’un organe n’est pas suffisante pour comprendre
le fonctionnement du végétal.
< ‐ Figure 4 : évolution des rapports N / K et N / Ca foliaire
(d’après Lafon et al. 1965 Ugni Blanc / 41B en Charentes)
La nutrition azotée de la vigne restera un sujet complexe du fait de la na‐
ture même de la plante pérenne et des liens étroits entre la disponibilité
azotée et les conditions édaphiques et climatiques. Par contre, les outils
analytiques sont de plus en plus nombreux et pertinents pour aider à la
gestion de l’azote au vignoble, si on les utilise à bon escient, c’est‐à‐dire en
connaissant bien leurs intérêts et limites et en les confrontant avec l’obser‐
vation de la vigne et ses résultats techniques et économiques. Une vision
globale, du sol à la baie en passant par la plante, est essentielle pour une
bonne gestion de l’azote en viticulture.
p.61
2
VIGNE ET VIN
CHOIX DU PORTE‐GREFFE : UN ART ET DES MÉTHODES
Publié le 22 septembre 2011
Le greffage de la vigne a pour origine la lutte
contre le Phylloxéra et a permis de sauver le vignoble
français à la fin du XIXème siècle. La technique
consiste à associer deux fragments de végétaux :
un porte‐greffe apportant le système racinaire,
et un greffon apportant les caractéristiques aériennes.
Le choix de l’association porte greffe / greffon
dépasse maintenant la simple protection sanitaire.
En effet, le porte greffe, formant les racines de
la vigne, va permettre d’exprimer les potentialités
d’un terroir et en particulier l’influence du sol
sur la typicité, l’originalité, la richesse et la finesse
d’un vin.
Il assure le niveau et la qualité de l’alimentation
minérale et hydrique de la souche par son système
radiculaire avec une grande variabilité, selon les
variétés, d’adaptation aux contraintes des sols
et aux objectifs de production.
L’analyse de terre, sol et sous‐sol, est un outil
indispensable au choix du porte‐greffe d’un
point de vue technique mais aussi pour sécuriser
l’investissement important que représente une
nouvelle plantation. Dans la majorité des cas, il sera
utile de la compléter par une observation visuelle du
sol (profil pédologique) notamment pour apprécier
la profondeur exploitable du sol et bien connaî‐
tre le sol aussi dans sa dimension verticale.
LES CRITÈRES AGRONOMIQUES
D’ABORD …
> Niveau en calcaire et pouvoir chlorosant du sol :
Les risques de chlorose et de perturbation de la
nutrition par des pH trop élevés ou une saturation
du sol en calcium sont certainement les critères
les plus déterminants pour le choix du porte‐greffe.
Une analyse du sol et du sous‐sol permet de calculer
l’Indice de Pouvoir Chlorosant (IPC) des sols
calcaires. Cet indice résulte d’un rapport entre
la proportion de calcaire actif et le fer facile‐
ment assimilable par la plante présent dans le
sol. Chaque porte‐greffe est caractérisé par une
résistance à la chlorose ferrique spécifique.
Cette résistance théorique peut être influencée
par des facteurs climatiques (pluviométrie,
alternances climatiques, températures …), par
des caractéristiques structurales du sol (poro‐
sité, asphyxies…) et l’état végétatif de la vigne.
Certains sols se dessèchent fortement en été.
Les causes de ces dessications peuvent être de
plusieurs ordres :
‐ une texture grossière, une pauvreté en ma‐
tière organique, une forte présence de cailloux
(refus) et donc une Capacité d’Echange Cationique
très faible (CEC inférieure à 3 Cmol+/kg de terre
fine) : ces conditions confèrent une très faible
capacité de rétention en eau du sol. Certains
porte‐greffes apportent toutefois une résistance
supérieure de la vigne dans ces sols pauvres et
secs (3309C ou R110 par exemple). Le R110 est
aussi utilisable lorsque de la roche calcaire limite
l’enracinement à faible profondeur, même si
l’horizon superficiel (30 à 40 cm) est argilo‐calcaire.
Attention toutefois à la compatibilité cépage /
porte‐greffe.
‐ la présence d’un horizon imperméable en
sous‐sol (veine d’argile, présence d’alios,…) sous
un horizon de surface de fertilité normale. Il
convient alors souvent de réaliser des amélio‐
rations physiques et mécaniques du sol, comme
des décompactages profonds. Grâce à ces inter‐
ventions, l’eau pourra recirculer normalement
(remontées capillaires en été) et le système racinaire
de la future vigne pourra s’installer correcte‐
ment. L’utilisation de porte‐greffes résistants à
la sécheresse n’est alors pas forcément nécessaire
> Qualité de ressuyage du sol :
La vigne doit être plantée dans des sols sains,
se ressuyant correctement. Si certains porte‐
greffes sont plus sensibles que d’autres à l’excès
d‘eau, les racines ont besoin de respirer pour
assurer l’alimentation hydrique et minérale du
végétal. Pour cette raison, dans une parcelle qui
présente des problèmes d’hydromorphie, il sera
préférable d’utiliser du Fercal plutôt que du
420A ou du 161‐49, même si l'IPC est moyen ou
élevé.
‐ La fertilité est donc la résultante de différents
vecteurs (physiques, mécaniques, chimiques,
biologiques) dont les composantes sont diffi‐
ciles à apprécier séparément. L’analyse du sol
tente de les approcher … et y parvient partielle‐
ment. Elle confère une certaine vision de la fer‐
tilité du sol, que l’on peut relier aux classements
des porte‐greffes selon la vigueur conférée.
… MAIS PAS DE RECETTE MIRACLE
Il est souvent délicat de trouver le juste équilibre
entre le potentiel du sol et la vigueur de la
vigne, c’est‐à‐dire d’adapter le porte‐greffe à la
fertilité supposée du sol. Ce choix doit être, au
départ, réfléchi en fonction des objectifs de
production et de commercialisation : volume,
type de vin, qualité…
D’une façon générale, on aura donc tendance à
conseiller « des porte‐greffes plus poussants sur
les sols poussifs, et des porte‐greffes plus pous‐
sifs sur les sols poussants !».
Le choix du porte‐greffe devrait tendre, dans
une certaine mesure, à compenser les facteurs
limitants du sol. Toutefois, ces compensations
ont leurs limites et tous les sols ne permettent
pas la culture de la vigne.
Enfin le choix du porte‐greffe ne peut pas reposer
uniquement sur les caractéristiques du sol. Il
sera également conditionné par :
‐ le cépage associé : par exemple, pour ceux qui
présentent un cycle végétatif long, on utilisera de
préférence des porte‐greffes à cycle végétatif court.
‐ le climat : par exemple, dans les zones gélives on
aura tendance à utiliser des porte‐greffes permet‐
tant des débourrements plus tardifs.
‐ le couple porte‐greffe / cépage, en termes de
disponibilité et de cohérence (compatibilité). A ce
niveau, il est important de souligner le rôle primordial
du pépiniériste dans le développement viticole :
qualité du matériel végétal, conseils, accompagne‐
ment…
POUR RÉSUMER, UN CHOIX
RAISONNÉ DE PORTE-GREFFE
NÉCESSITE :
Aussi, même si l’IPC n’est pas très élevé, dans
une parcelle qui présente des problèmes
d’hydromorphie, il sera préférable d’utiliser du
Fercal plutôt que du 420A ou du 161‐49
> Fertilité du sol :
‐ Des références sur le comportement des porte‐greffes
et des cépages cultivés dans la région
‐ Une bonne connaissance analytique et visuelle
du sol et sous‐sol
‐ La prise en compte des facteurs édaphiques
> Sensibilité à la sécheresse du sol :
Avec les évolutions climatiques, ce critère prend
de plus en plus d’importance dans le choix d’un
porte‐greffe. La prise en compte du potentiel
hydrique du sol est essentielle.
p.58
‐ D’après R. MOREL (1989) la fertilité d’un sol
est la « facilité avec laquelle la racine peut bénéficier
dans ce sol des différents facteurs de croissance :
chaleur, eau, éléments chimiques nécessaires à
la plante, substances organiques de croissance ».
‐ La prise en compte des objectifs de production
‐ Le choix du porte‐greffe et du cépage associé résulte
toujours d’un compromis, parfois difficile, mais
reste l’élément clé de la réussite d’une plantation.
p.62
2
VIGNE ET VIN
COUP DE MOÛT
Publication du 11 juillet 2013
Le moût de raisin est du jus qui n’a pas encore subi la fermentation alcoolique. Son acidité à la vendange va expliquer en grande partie celle du futur vin.
L’acidité et le pH influent sur le déroulement de la fermentation malolactique, sur la conservation, sur le pouvoir antiseptique de l’anhydride sulfureux, sur
la clarification et la stabilité des vins mais aussi sur leur appréciation visuelle et gustative. Ce critère constitue donc une des caractéristiques de base pour
le vinificateur tant sur le plan analytique que sensoriel. Du point de vue de l’agronome, le potassium, considéré individuellement, mais aussi dans sa relation
avec les autres éléments minéraux, surtout l’azote, est certainement l’élément qui intervient le plus sur l’acidité des moûts par son rôle sur leur équilibre
acido‐basique.
D’OÙ VIENT L’ACIDITÉ DES MOÛTS ?
L’acidité est une des composantes essentielles de l’équilibre des vins (la
différence, fondamentale, entre pH et acidité ne sera pas développée
ici), en rapport avec l’alcool pour les vins blancs et l’alcool et les tanins
pour les vins rouges (voir figure 1). La relation entre l’acidité des moûts
et celle des vins est assez directe (voir figure 2).
Figure 1 : équilibre des vins blancs et rouges d’après www.presseraisin.com
Dans des baies saines à la récolte, l’acidité est constituée à plus de 95%
des acides tartriques, maliques et citriques. La concentration élevée
d’acide tartrique (acide fort) est une des caractéristiques de la vigne
avec des teneurs, à la maturité, variant de 3 à 9 g/l dans les moûts, selon
les cépages, le stade de vendange et les conditions agro‐climatiques. On
trouve également des concentrations de 1 à 8 g/l d’acide malique (acide
faible et fragile avec des niveaux toujours plus réduits dans les régions
chaudes) et de 0.15 à 0.3 g/l d’acide citrique (beaucoup plus dans le
cas de raisins parasités par le Botrytis cinerea). Le moût étant un milieu
très tamponné, il est essentiel d’avoir un pH satisfaisant des baies à la
vendange.
Le niveau d’acidité des moûts va dépendre également du degré de
neutralisation de ces principaux acides (phénomène de salification) par
les cations présents (principalement le potassium, mais aussi le magnésium
et le calcium). Pratiquement, plus il y a de salification, plus les acides
organiques sont neutralisés et plus le pH est élevé, ce qui est défavorable
pour les futurs vins. La figure 2 donne un exemple de relation entre les
niveaux de pH des moûts et des vins qui augmentent en fonction du niveau
de la fertilisation potassique.
POTASSIUM :
AMI OU ENNEMI DE LA VIGNE ET DU VIN ?
Le potassium est un élément totalement indispensable au fonctionnement
de la vigne. Son rôle de salification des acides décrit ci‐dessus, s’il est
parfois pénalisant pour une utilisation des baies par l’homme, est
absolument nécessaire à la cellule végétale pour éviter qu’elle ne
s’intoxique par ses propres déchets (à relier aux phénomènes de
brulures périphériques du limbe observées en cas de carences potassiques).
Le magnésium et surtout le calcium jouent le même rôle.
Un autre rôle fondamental du potassium est son intervention sur la synthèse
et la migration des sucres de la feuille vers les organes d’accumulation
(organes en croissance, bois, racines et baies). En l’absence de potassium,
les sucres issus de la photosynthèse ne sont pas évacués de la feuille
(phénomènes de translocation) qui devient alors inactive tant qu’elle
reste saturée en glucides. A noter que ce phénomène nécessitant des
écarts thermiques suffisants, ce blocage de l’activité foliaire peut aussi
survenir en été quand les nuits sont trop chaudes. Ainsi, sans potassium,
il n’y aurait pas de sucres dans les baies, donc pas d’alcool dans les vins.
Le potassium, un des rares éléments minéraux véhiculés par la sève
phloemienne, participe également à de nombreux systèmes enzymatiques
et au comportement hydrique de la vigne (absorption de l’eau par les
racines, limitation de l’évaporation foliaire par contrôle des stomates…).
Une vigne manquant de potassium résistera moins aux difficultés
climatiques estivales.
Le potassium est l’élément le plus présent dans le raisin et en représente,
à la récolte, près de 50% des matières minérales totales. Il s’accumule
continuellement dans la baie au cours de son développement avec un
accroissement significatif à partir de la véraison. Les concentrations
potassiques des baies vont varier fortement selon les conditions climatiques
de l’année, comme le montre la figure 3. On peut, par exemple, montrer
l’incidence d’une année pluvieuse sur une moindre acidité des mouts
liée à une assimilation plus importante de potassium par les plantes
Figure 3 : évolution des teneurs en potassium (mg/baies) des baies sur 2 années
(Cépage Semillion, d’après C. Chardonnet, 1994)
Figure 2 : influence de la fertilisation potassique sur les pH des moûts et des vins
(Cépage Cabernet Sauvignon, d’après Delas, 2000)
[...]
p.63
2
VIGNE ET VIN
[...]
L’EXCÈS DE POTASSIUM, SEUL RESPONSABLE
DES pH TROP ÉLEVÉS DANS LES MOÛTS ?
Une disponibilité potassique excessive (fertilisation, réserves du sol,
forte pluviométrie...) est‐elle la seule responsable d’un manque d’acidité
des moûts et des vins ? L’acidité des baies dépend en fait de nombreux
autres facteurs :
• Le couple porte greffe / greffon : à relier à la vigueur conférée, à
l’adaptation au pH du sol, au taux de calcaire actif, à la résistance à
la sécheresse, etc.
• L’enherbement : permanent, il induit généralement une diminution
de l’acidité totale des moûts alors que le pH est comparable ou inférieur
à celui des parcelles en sol nu ; les disponibilités azotées et hydriques
apparaissent comme les deux clés de lecture de l’effet de l’enherbement
sur l’acidité des moûts.
• Les conditions climatiques : de fortes chaleurs, par exemple, vont
entraîner une consommation énergétique supplémentaire conduisant
à une baisse des acides maliques de la baie (d’où l’importance d’une
bonne gestion du rapport feuille/fruit, et de l’effeuillage/rognage).
• L’azote joue un rôle aussi important que le potassium sur le potentiel
qualitatif des baies (un prochain Agro Reporter développera les fonctions
de cet élément). En plus de leur rôle fondamental dans les fermentations
et les développements microbiens, les substances azotées participent
à la valeur alimentaire du vin et à sa définition gustative. L’azote
intervient à deux niveaux sur l’acidité : soit directement en maintenant
l’axe végétatif donc les fonctions acides (par exemple, une disponibilité
azotée suffisante en fin de cycle de maturation permet d’éviter une
dégradation trop rapide de l’acide malique et les sur‐maturations),
soit indirectement en équilibrant le potassium (le rapport azote /
potassium étant à la base de l’équilibre végétatif / fructifère de la
vigne). Certains auteurs résument le rapport acides / sucres des
baies à leur rapport azote / potassium.
• D’autres éléments minéraux vont également participer à la définition
de l’acidité des moûts, surtout pour leurs relations avec l’azote et le
potassium : par exemple le cuivre pour son antagonisme avec le
potassium ou le manganèse, magnésium et soufre pour leur rôle
sur l’efficacité de l’azote.
Le type de vinification est également à prendre en compte dans la gestion
de l’acidité des baies. Dans le cas d’une vinification sans fermentation
malolactique, l’influence des pratiques culturales est déterminante sur
le taux d’acide malique et donc sur le niveau d’acidité des vins. A l’inverse,
pour une vinification avec fermentation malolactique, l’importance des
pratiques culturales est relativisée par la dégradation de l’acide malique
et le ratio acide tartrique / acide malique est alors prépondérant (même
si la préservation de l’acide malique par les pratiques culturales reste
déterminante).
QUELS OUTILS DE CONTRÔLE AU VIGNOBLE ?
Comme dans tout problème agronomique, l’analyse de sol sera le premier
élément à considérer, en cas de perturbation de l’acidité des moûts, avec
trois axes de lecture : les réserves en potassium (et leurs équilibres avec
les autres cations : calcium, magnésium et parfois sodium), le potentiel
hydrique du sol (texture, Réserve Utile, pourcentage de terre fine, profondeur
du sol, niveau et état de la matière organique, CEC…) et sa fourniture
potentielle en azote.
Pour une approche annuelle, les analyses de baies et de pétioles amènent
des informations fiables sur les concentrations en azote et potassium et
donc le potentiel d’acidité des moûts. La figure 4 illustre la relation entre
les niveaux en potassium des pétioles, des moûts et des vins. L’analyse de
baies donne certainement les indications les plus pertinentes pour la gestion
des vendanges et de la vinification, mais renseigne peu sur l’état végétatif
des ceps. Sur le terrain, le viticulteur préfèrera souvent l’analyse de pétioles,
à la véraison notamment, qui apparaît comme un bon compromis pour
estimer les équilibres minéraux des baies et la nutrition de la vigne, en
permettant encore quelques interventions et choix techniques.
Figure 4 : concentration en potassium des pétioles (%MS), baies (%MS)
et moûts (g/l) en fonction de différents niveaux de fértilisation potassique
(Cépage Cabernet Sauvignon, d’après Delas, 2000)
Les évolutions climatiques à venir vont rendre de plus en plus nécessaire
la prise en compte de l’équilibre acido basique des moûts dès l’implantation
du vignoble (choix des terrains, du matériel végétal, de la densité…) et
tout au long de la vie des ceps (fertilisation, enherbement, travail du sol,
conduite, irrigation…).
Le Service Agronomie du LCA est à votre disposition pour toute information
complémentaire. N’hésitez pas à nous contacter !
p.64
p.60
2
VIGNE ET VIN
DE L’EAU DANS LE VIN
Publié le 8 septembre 2011
Raisonner l’épandage des effluents vinicoles passe par la tenue de plans et
de cahiers d’épandage permettant d’ajuster les apports en éléments fertili‐
sants aux besoins des cultures.
Ce sont également les outils qui permettent d’enregistrer les pratiques de
fertilisation sur l’exploitation. Leur tenue à jour est obligatoire pour :
> être en conformité avec la réglementation des installations classées,
> demander des aides pour la gestion des effluents vinicoles environnementales.
La vinification est une opération très consommatrice d’eau. Sur l’ensemble
du process, les caves ou les chais génèrent donc des volumes importants
d’effluents, souvent équivalents au volume de vin produit.
La valorisation des effluents vinicoles par épandage est le moyen de traite‐
ment le plus répandu en France, adopté par de nombreux viticulteurs. Sim‐
ple à mettre en œuvre, peu coûteuse, cette pratique est encadrée par
plusieurs textes réglementaires.
DÉCHET, OUI MAIS …
Les effluents vinicoles sont issus du
nettoyage des cuves de vinification
dans les caves ou les chais. Assimilés
aux Déchets Industriels Banals (DIB) ‐
rattachés aux codes déchet 02 07 01,
02 07 02 ou 02 07 05 ‐ ce sont des ef‐
fluents liquides chargés en matières
organiques. Leur traitement par
épandage agricole repose notam‐
ment sur la capacité épuratoire du
système « sol ‐ micro organismes – plantes », qui assure la filtration des
MES, la fixation puis la minéralisation des matières organiques et l’utilisation
par les plantes des éléments minéraux libérés. Rappelons que réglementai‐
rement, un déchet n’est valorisable en agriculture que si son aptitude à
l’épandage est démontrée (concentrations en métaux et en certains com‐
posés organiques inférieures aux valeurs seuils réglementaires), mais sur‐
tout s’il présente un intérêt agronomique. Or, concernant les effluents
vinicoles, on a coutume d’affirmer qu’ils ne présentent pas ou peu d’intérêt
agronomique. Est‐ce tout à fait vrai ?
UNE VÉRITABLE VALEUR FERTILISANTE,
OUI MAIS…
Certes ces effluents sont sans effet sur la stabilité ou la structure des sols
car la matière organique qu’ils apportent est facilement dégradable et elle
ne participe pas au processus d’humification dans le sol. Mais leur intérêt
nutritif est loin d’être négligeable, notamment par les quantités de potasse
et d’azote susceptibles d’être apportées.
Toutefois, les effluents vinicoles se caractérisent par la variabilité de leur
composition selon l’époque de l’année et les types de vinification.
Exemple en Bordelais et en Charentes, sur les périodes de plus forte production
de ces effluents (vendanges et soutirage) :
Raisonner l’épandage des effluents passe également par l’estimation de la
capacité d’absorption maximale du sol afin d’éviter tout ruissellement ou
percolation trop rapide dans le profil du sol.
La RFU (réserve facilement utile en eau) peut être estimée à partir d’une
analyse granulométrique du sol. Exprimée en mm/m de sol, elle permet de
calculer le volume maximal d’effluent épandable par ha.
ESTIMATION DES QUANTITÉS D’ÉLÉMENTS
NUTRITIFS APPORTÉS PAR HECTARE
Prenons le cas de l’épandage d’effluents vinicoles en période de vendange.
Voici un résumé des quantités d’éléments nutritifs (en unités/ha) apportées
en fonction des volumes épandus à l’hectare.
A noter que la potasse présente contenue dans l’effluent est totalement
disponible pour l’alimentation des cultures. L’azote se présente majoritai‐
rement sous des formes facilement disponibles (azote organique facilement
minéralisable). Il conviendra de prendre en compte cet azote dans le rai‐
sonnement de la fertilisation des cultures et dans le bilan des apports, no‐
tamment si la parcelle d’épandage se situe en zone vulnérable.
Si l’intérêt nutritif des effluents vinicole est donc flagrant, il est nécessaire
de s’assurer que leur pH ne soit pas trop acide. Pour un pH inférieur à 5.5,
l’étude préalable à l’épandage doit montrer l’aptitude des sols à recevoir
des effluents acides. Il est également important de contrôler que l’effluent
ne présente pas une conductivité excessive, notamment s’il est destiné à
être épandu sur des cultures en place sensibles à la salinité.
L’analyse régulière de la qualité des effluents vinicoles est le meilleur moyen
de s’assurer d’une valorisation optimale de la valeur nutritive du déchet en
toute conformité avec la réglementation existante.
> Une documentation est disponibler auprès de notre service communication
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VIGNE ET VIN
PÉPINIÈRE VITICOLE : RECHERCHE VIRUS !!
Publié le 16 janvier 2014
Dans le domaine viticole, greffons et porte‐greffes peuvent transmettre à leur descendance des agents pathogènes lorsqu’ils en sont eux‐mêmes porteurs.
C’est pourquoi le contrôle du matériel de base est particulièrement important vis‐à‐vis des virus de la vigne, qui sont transmis très efficacement par greffage.
Quels sont les virus recherchés en pépinière viticole ? Quelles sont les modalités de ce contrôle ? Cet article vient compléter les parutions antérieures de
l’Agro Reporter sur le thème des phytovirus et de la sélection clonale : Virus vitifera ou l’effet papillon, Elisa.
Virus en cause
Les principaux virus dommageables à la culture de la vigne appartiennent
aux groupes des Népovirus, des Ampélovirus et des Clostérovirus.
Les Népovirus, de forme sphérique, sont transmis à la vigne par des néma‐
todes présents dans le sol. Ces virus sont responsables des maladies de dé‐
générescence de la vigne. Deux de ces virus sont d’importance majeure car
ils provoquent la maladie du Court‐Noué de la Vigne : l’Arabis Mosaic Virus
(ArMV) et le Grapevine Fan Leaf Virus (GFLV).
Les Clostérovirus et Ampelovirus sont constitués de longues particules fila‐
menteuses et flexueuses. Ils sont transmis par des insectes aériens, les co‐
chenilles. Une dizaine de ces virus ont été décrits sur la Vigne, responsable
des symptômes d’enroulement foliaire. Trois d’entre eux sont couramment
rencontrés sur le territoire national : deux Ampelovirus, les Virus de l’Enrou‐
lement de la Vigne Types 1 et 3 (Grapevine Leaf Roll Virus : GRLaV‐1 et GLRaV‐
3), et un Clostérovirus, le Virus de l’Enroulement de la Vigne Type 2
(GLRaV‐2).
Test ELISA – Réaction colorimé‐
trique
Les tests ELISA sont préférentielle‐
ment réalisés sur bois aoûtés, pen‐
dant la période hivernale de repos
végétatif de la vigne. Les protocoles
de prélèvement et d’échantillon‐
nage sont établis par France Agri‐
mer.
Le Laboratoire LCA est un acteur majeur du contrôle sanitaire en pépinières
viticoles depuis plus de vingt ans. Sur les dix dernières années, le laboratoire
a analysé près de 150 000 échantillons dans le cadre de ces contrôles.
Le laboratoire est agréé par le ministère de l’agriculture et accrédité COFRAC
pour la Détection des Virus de la Vigne par la technique sérologique DAS‐
ELISA. Il est conventionné par France Agrimer pour la Réalisation d’Analyses
des Viroses de la Vigne dans le cadre du Contrôle et de la Certification des
Bois et Plants de Vigne.
Symptômes de dégénérescence ca‐
ractéristiques de la maladie du
court‐noué sur Chardonnay
Népovirus
Clostérovirus
Particules virales vues en microscopie électronique
Obligation de contrôle en pépinière
La réglementation en vigueur, fixée par l’Arrêté du 20 septembre 2006 relatif
à la sélection, à la production, à la circulation et à la distribution des matériels
de multiplication végétative de la vigne, rend obligatoire pour les pépinié‐
ristes viticoles le contrôle sanitaire des parcelles de vignes mères de greffons
et de porte‐greffes vis‐à‐vis des maladies virales du Court‐Noué (Virus ArMV
et GFLV) et de l’Enroulement Viral (les virus concernés étant le GLRaV‐1 et
le GLRaV‐3). Cette réglementation a pour objet l’éradication des parcelles de
vigne‐mères virosées et la mise en circulation de jeunes plants de vigne in‐
demnes d’infections virales, garantissant ainsi la non propagation des virus
lors des opérations de greffages porte‐greffes / greffons et d’implantation
des jeunes plants de vigne sur les parcelles de production.
Modalités de contrôle
France Agrimer (1) est l’organisme officiel chargé du contrôle des bois et
plants de vigne. Ses agents veillent au respect de la traçabilité du matériel
végétal et délivrent, avant commercialisation, un certificat attestant du res‐
pect des règles de production des plants de vigne en catégorie certifiée.
Les professionnels prennent en charge eux‐mêmes les suivis de leurs par‐
celles dans le cadre d’un autocontrôle : un premier test virologique est réalisé
en 5ème feuille (au plus tard 5 années après plantation), puis la parcelle doit
être contrôlée tous les dix ans.
Le test mis en œuvre pour le diagnostic virologique est un test sérologique
ELISA (acronyme d’Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) effectué au labo‐
ratoire. Il s’agit d’une méthode immunochimique combinant une réaction de
type antigène / anticorps couplée à une réaction colorimétrique qui permet
de mettre en évidence les protéines constitutives des virus (marqueurs de
l’infection virale) dans des extraits végétaux. Les tests sont réalisés, par des
laboratoires agréés, selon les préconisations d’une Méthode Officielle (Dé‐
tection des Virus de la Vigne par la technique sérologique DAS‐ELISA – Mé‐
thode vv./04/05 version b) développée par le Laboratoire de la Santé des
Végétaux (laboratoire national de référence rattaché à l’ANSES (2)).
Symptômes d’Enroulement Viral
(1) ‐ L'Établissement national des produits de l'agriculture et de la mer, également ap‐
pelé France AgriMer, est un office agricole français ayant pour mission d'appliquer, en
France, les mesures prévues par la Politique agricole commune, et de réaliser des ac‐
tions nationales en faveur des différentes filières agricoles.
(2) ‐ L'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et
du travail (Anses) est l'agence nationale française chargée de la sécurité sanitaire. Elle
résulte de la fusion des précédentes agences.
p.66
PHYSIOLOGIE ET NUTRION VEGETALE
EDITION COMPLETE
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
FERTIPLANTE : UN NOUVEL OUTIL D'INTERPRÉTATION DU VÉGÉTAL
Publié le 25 novembre 2010
Le raisonnement d’une analyse de sol se base
sur une interprétation en terme de potentiel.
Ce potentiel s’exprime ou pas en fonction de
multiples facteurs (climatiques, édaphiques…).
L’analyse de végétal, par contre, donne la réalité
de l’état de la plante à un moment donné. Ces
informations sont indispensables pour avoir un
raisonnement complet de la nutrition.
Le laboratoire LCA vient de finaliser un nouveau
logiciel expert d’interprétation et de présentation
des résultats. Dans le lien à suivre, il vous en
présente le raisonnement.
Opérationnel pour la campagne des analyses
hivernales de bois (rameaux, sarments), cet
outil sera également utilisé pour les analyses
foliaires (pétioles, limbes) et les analyses de
fruits.
FERTIPLANTE s’inscrit dans la recherche constante du laboratoire LCA pour que les analyses
agronomiques soient de réels outils de prises de décision.
Cependant, qu’elle que soit la qualité de l’analyse et de son interprétation, la réalité du terrain
et la qualité des échanges avec son utilisateur ou prescripteur restent primordiaux.
L’évolution des outils de LCA se fait donc parallèlement au maintien d’une équipe d’agronomes
au sein du laboratoire et à l’affirmation de la nécessité d’accompagner les analyses sur le terrain.
p.67
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
APOPTOSE AUTOMNALE (PARTIE 1/2)
Publication du 8 novembre 2012
Les grecs anciens parlaient d’« apoptosis » pour désigner la chute des feuilles à l’automne. Le terme d’apoptose
est actuellement utilisé pour désigner le phénomène de Mort Cellulaire Programmée (MCP), ou de suicide
cellulaire. Cette notion, surtout utilisée pour les cellules animales, apparaît de plus en plus présente chez les
végétaux, même si on n’en comprend pas encore tous les mécanismes. La plante utiliserait, par exemple, des
phénomènes de type MCP pour se défendre contre certains pathogènes selon un programme génétique établi
(plusieurs éliciteurs se basent sur ce principe).
La chute des feuilles à l’automne est‐elle de nature apoptotique ? Ou, pédanterie mise à part, quelles sont les raisons de la chute des feuilles ? Ce
phénomène est‐il utile à l’arbre ou au cep ? Du point de vue du laboratoire et du conseiller : comment interviennent les conditions de la chute des feuilles
sur les composantes minérales et organiques de la mise en réserve évaluées par l’analyse de bois ?
MÉCANISME DE LA CHUTE DES FEUILLES
La chute des feuilles correspond à des mécanismes d’économie d’énergie
et de protection. Les parties ligneuses (aériennes ou souterraines) sont plus
résistantes au froid que les feuilles et permettent la survie du végétal avec
une consommation énergétique réduite. Le maintien de la frondaison en
période hivernale serait inutilement énergivore, sauf pour des arbres
comme les conifères dont les feuilles ont des formes et compositions
différentes. Par ailleurs, l’absence d’activité photosynthétique limite
fortement la consommation énergétique des arbres en période défavorable.
Les conditions climatiques de l’automne, baisse des températures et surtout
raccourcissement des périodes diurnes (photopériodisme), sont perçues
par des capteurs spécifiques de la feuille et s’y traduisent par une forte
augmentation des concentrations en éthylène (l’éthylène, hormone de
la maturation, a été découverte en 1901 en constatant que les feuilles
des arbres situés à proximité des lampadaires à gaz, chutaient prématurément).
Ce signal conduit à la création d’une zone liégeuse à la base du pédoncule
des feuilles qui, privées d’eau et de nutriments, cessent leur activité
photosynthétique et donc ne peuvent plus régénérer la chlorophylle,
molécule instable. La perte de la couleur chlorophyllienne verte permet
de faire apparaître les couleurs, plus ou moins spécifiques à chaque espèce
ou variété, issues des anthocyanes (rouge vif à violet), carotènes
(orange), xantophylles (jaunes) et autres phénols, normalement masquées.
Dans les régions viticoles, la reconnaissance des différents cépages par
leurs robes automnales est toujours un spectacle éblouissant, d’autant
que son expression, du fait de la sensibilité des anthocyanes au pH, peut
être différente selon l’acidité du milieu.
MESURE PROTECTRICE POUR LA PLANTE
La bonne constitution de cette
couche liégeuse sur la cicatrice des
feuilles est essentielle pour la
protection au froid, mais aussi pour
se prémunir de l’entrée de certains
pathogènes. Dans des conditions
climatiques peu favorables, il est
parfois effectué des traitements
spécifiques pour protéger et favoriser
la cicatrisation de cette zone
d’abscission.
Conjointement à cette chute foliaire, les cellules des parties ligneuses
vont se protéger du gel en se déshydratant (d’où la diminution des
diamètres des bois en hiver) et en stockant des substances cryoprotectrices
(protéines et sucres) qui abaissent le point de congélation cellulaire.
Certains auteurs estiment que les irrégularités de production, ou
alternances, sont accentuées par la sensibilité au gel : la trop forte
charge d’une année ne permettant pas au végétal de stocker une
quantité suffisante de glucides dans les bois pour bien résister au gel.
Sur une variété facilement alternante, comme golden chez la pomme,
le niveau de réserves glucidiques dans un rameau peut ainsi varier d’un
facteur 1 à 4 selon le niveau de charge de l’année antérieure !
La couche liégeuse constitue également une zone d’abscission à partir de
laquelle la feuille va se séparer de la branche, la cicatrice sur le bois étant
également protégée de liège. Le mécanisme de la chute des feuilles n’a donc
rien d’un phénomène passif. Chacun peut observer qu’elles ne tombent pas
simplement parce qu'elles sont mortes. On le voit bien lorsqu'une branche
est coupée en été : les feuilles meurent, mais restent bien fixées. Ainsi
le végétal prépare de façon active cette phase de son cycle de végétation.
p.68
p.66
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
APOPTOSE AUTOMNALE (PARTIE 2/2)
Publication du 15 novembre 2012
La partie 1/2 d’ « Apoptose automnale » nous expliquait qu’à l’automne,
la séparation de la feuille du reste de la plante se fait progressivement
sous contrôle enzymatique et hormonal, essentiellement en fonction du
photopériodisme. Selon les années, cette chute des feuilles est plus ou
moins précoce. Ce n’est pas sans conséquence sur la mise en réserve du
végétal.
RECYCLAGE AUTOMNAL
Lorsque l’abscission des feuilles se prépare, cela se traduit par une évolution
des couleurs du feuillage, qui coïncide avec une phase importante de
recyclage des composés présents. Ce sont principalement le carbone
et l’azote, issus des chlorophylles et protéines, qui sont transférés vers
les parties ligneuses pour y être stockés.
Les éventuelles techniques de post‐récolte (gestion de l’irrigation s’il y
a lieu, protection phytosanitaire, soutien foliaire, apport minéral au
sol…) doivent donc viser uniquement un maintien végétatif et sont à
utiliser avec prudence.
De même, il est probable que ces changements météorologiques vont
obliger certains producteurs à apprendre à faire chuter les feuilles (par
exemple pour les fruits à noyau dans le Sud Est), le climat ne permettant
plus un arrêt végétatif correct, au risque de pénaliser le potentiel de
production. Il est alors essentiel de bien respecter une progressivité
dans les stress appliqués aux arbres.
Source : B Wermelinger, 1991. Nitrogen Dynamics in Grapevine : physiology and modeling.
International Symposium on Nitrogen in Graps and Wine (1991)
Ce recyclage peut représenter plus de 85% de l’azote foliaire. Il semble
peu influencé par le niveau de nutrition azotée. Par contre une trop faible
concentration azotée foliaire conduit à une moindre remobilisation au
printemps suivant.
Une chute ou une dégradation trop rapide des feuilles par le gel pénalise
cette mise en réserve. Des attaques parasitaires ou des traitements
phytosanitaires agressant le feuillage ont les mêmes conséquences.
On a pu observer ainsi, dans des sarments de vigne de la même
parcelle, des écarts de 1 à 3 en concentration azotée entre la zone gelée
et la zone indemne.
EFFET DES AUTOMNES TARDIFS
Tandis que les modèles climatiques nous prédisent des maturations de
plus en plus précoces (voir à ce sujet le rapport du programme CLIMATOR
de l’ADEME), les évolutions climatiques entraînent dans certaines régions
des chutes de plus en plus tardives des feuilles.
La mise en réserve commence dès le début de l’été mais seul l’azote
présente la possibilité d’être « sur‐assimilé » en fin de cycle. Pour les
autres éléments minéraux il n’y a pas ou très peu de compensation possible.
Il en est de même pour les réserves glucidiques (amidon). Pour la reprise
végétative du printemps suivant, les stress les plus à craindre sont donc
ceux que subit l’arbre ou la vigne en été : sécheresse, canicule, défoliation,
attaque parasitaire, excès de charge….. Une chute foliaire estivale se
traduira directement par une augmentation de la sensibilité au gel
hivernal, un débourrement retardé et hétérogène et une moindre densité
de feuillage et/ou de charge.
OUTILS À LA DISPOSITION DU CONSEIL
La chute des feuilles, sous nos climats tempérés, s’inscrit donc bien
dans un programme établi voisin des phénomènes d’apoptose et apparaît
nécessaire à la majorité des plantes pérennes pour la résistance aux
difficultés hivernales et pour la préparation de l’année suivante.
Le déroulement de ce phénomène est un facteur de variabilité des réserves
glucidiques et minérales de l’arbre ou du cep qui vont influer sur l’état
végétatif et la production des années suivantes. Il est donc nécessaire
de le prendre en compte dans la lecture et l’interprétation des analyses
de bois.
Les analyses de rameaux ou sarments présentent la particularité, par
rapport aux autres analyses de végétaux, de prendre en compte les
Jusqu’à présent, les différentes études menées sur ce sujet montrent
réserves en glucides, sucres et amidon, qui forment pondéralement
que la mise en réserve ne serait pas pénalisée, les feuilles adultes étant
l’essentiel des composés mis en réserve. Par ailleurs, leur prélèvement
peu consommatrices (dans la mesure où le gel qui les fera chuter n’est
en fin de cycle (période de repos végétatif) permet d’avoir un reflet
pas trop brutal). Par contre, il est essentiel que cette persistance végétative
pertinent et stable des réserves. Les autres analyses de végétaux
ne se traduise pas par une reprise végétative qui consommerait une
(limbes, pétioles, baies) vont indiquer un éventuel état de stress au moment
partie des réserves des bois préalablement stockées pour l’année suivante.
du prélèvement (notamment des difficultés estivales), à même de
pénaliser la mise en réserve, mais seule l’analyse de bois peut en faire
un constat exact.
L’équipe d’agronomes de LCA est à votre disposition pour répondre à vos questions et échanger sur ces problématiques. p.69
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
PRENDS GARDE À LA COULEUR DES FEUILLES
Publication du 13 juin 2013
Au laboratoire, une des différences essentielles entre l’analyse de sol et celle de plante réside dans le fait que pour l’analyse de sol on ne dose jamais,
contrairement aux végétaux, l’élément minéral « total », mais la fraction estimée disponible aux racines. Cela entraîne des discussions possibles sur le
modèle utilisé, mais aussi une nécessaire distinction à faire, dans la lecture du bulletin de l’analyse de terre, entre la notion de présence et la notion de disponibilité.
On pourrait donc penser que l’analyse de végétal est plus accessible que celle du sol. Pourtant elle reste peu pratiquée en France, pour des raisons historiques,
mais aussi parce que de très nombreux facteurs de variabilité rendent son interprétation plus délicate. L’objet de cet Agro Reporter est de donner quelques
clés d’approche et de compréhension de l’analyse foliaire pour ne pas risquer les « deux périls pour l'esprit : mésestimer les complexités de la nature ou
s'en laisser décourager au point qu'on se rabatte sur le surnaturel ». (J. ROSTAND, Ce que je crois, 1953).
VÉRIFIER LE PRÉLÈVEMENT
ET LE STADE PHYSIOLOGIQUE
Il faut partir du principe que le végétal est prélevé au stade normatif,
c’est‐à‐dire là où la variabilité de la composition minérale est la plus faible,
mais aussi pour lequel il existe des références. On prélèvera toujours
des feuilles actives, c’est‐à‐dire ayant atteint leur développement maximal
(et donc non consommatrices) et non sénescentes (les résultats n’étant
alors plus interprétables). L’important est aussi que l’organe prélevé soit
précisément identifié (limbe, feuille entière, pétiole, …) et que l’analyse
soit reproductible d’un laboratoire à l’autre. Cette remarque est fondamentale,
et limite la pertinence de certains types d’analyses de végétaux telles que
les analyses de sève. Le processus d’extraction, le plus souvent par
pression, entraîne le prélèvement d’une part indéterminée de phloème
et xylème, selon l’état de l’organe, son âge et l’intensité de la presse.
Pour plus d’information sur le prélèvement de végétal, on pourra se reporter à l’article
de l’Agro Reporter « Gros plan sur le prélèvement en vigne », et au « Guide des
prélèvements » du LCA.
Si le prélèvement est effectué à un stade référencé, le laboratoire compare
les résultats de l’analyse foliaire à des
références prenant en compte l’espèce,
la variété, la région, le type de sol, les
objectifs, le mode de conduite, le ren‐
dement etc. selon la richesse de sa base
de données. Les références peuvent
également être modulées par les
conditions climatiques de l’année si
elles sont atypiques. Le calage d’une
référence adaptée est aussi important
pour l’interprétation que la qualité du
prélèvement ou de l’analyse. Pour diminuer ces sources de variabilité,
les agronomes anglo‐saxons ou espagnols recommandent d’effectuer
des suivis de végétaux, la comparaison se faisant alors entre les différents
prélèvements, en termes d’évolution. Encore peu réalisée en France sur
cultures pérenne, cette pratique est couramment utilisée sur cultures
intensives (cultures hors‐sol : tomates, concombres, …).
A noter que l’analyse comparative d’un lot « sain » et d’un lot « à
problème » est toujours à faire avec précaution dans la mesure où il
faut d’abord s’assurer de la qualité du témoin utilisé.
RAISONNER EN VOLUME
Comme pour les analyses de sol, les résultats de l’analyse minérale foliaire
sont, normativement, exprimés en concentration (%, ‰ ou ppm par
rapport à la matière sèche). De la même façon que l’interprétation
d’une analyse de terre nécessite un raisonnement en volume (profondeur,
pourcentage de cailloux…), la bonne interprétation d’une analyse
foliaire nécessite également de ramener les résultats au volume de
l’organe ou du végétal. Il est en effet fréquent, surtout en plantes
pérennes, de rencontrer deux analyses foliaires cohérentes et quasiment
identiques, l’une provenant d’un végétal à grand volume et l’autre d’une
p.68
plante, trop petite pour assurer un niveau de production correct, mais
équilibrée. Un végétal, comme la vigne ou le pommier, a en effet la
capacité d’adapter son volume aux conditions pédoclimatiques. Le
conseil sera alors, par la taille ou le changement de fertilisation, de
déséquilibrer temporairement l’arbre ou le cep pour l’amener à un
volume supérieur, si le potentiel édaphique et climatique le permet.
On rencontre également fréquemment sur les analyses foliaires des
phénomènes de concentration (tous les éléments minéraux sont équilibrés
mais avec des niveaux élevés) ou de dilution (les éléments minéraux
sont équilibrés, mais avec de faibles concentrations globales). Là aussi,
ces types de profils sont à ramener au volume de l’organe : de faibles
concentrations pourront être considérées comme correctes si la surface
foliaire est élevée, mais anormales si elle est faible.
L’interprétation de la matière sèche ou du poids sec foliaire apporte
quelques informations mais n’est pas suffisante pour apprécier le volume
des organes. L’expression la plus correcte physiologiquement serait
donc la quantité d’élément par organe, par pied ou plant, voire par
unité de surface (que l’on peut alors comparer à une surface foliaire ou
à une biomasse totale). Ce type d’approche est malheureusement
difficilement réalisable au laboratoire. Pratiquement, la connaissance
de la parcelle est donc nécessaire pour une bonne interprétation d’une
analyse foliaire.
VÉRIFIER L’ÉTAT VÉGÉTATIF
L’équilibre entre l’azote et le calcium est à la base de la nutrition et de
la croissance du végétal pour l’élongation d’une part et la structuration
cellulaire d’autre part. Ce thème a été développé dans l’article « Chronique
calcique » de l’Agro Reporter. Le rapport azote / calcium diminue
considérablement entre les jeunes feuilles, les feuilles adultes, puis les
feuilles sénescentes, avec une évolution bien référencée pour la plupart
des espèces en fonction des stades physiologiques (voir exemple figure
1).
Le rapport N / Ca permet donc, dans un premier temps, de vérifier la
concordance de l’analyse avec la référence choisie. Dans un deuxième
temps, son interprétation amène des informations sur l’état végétatif
du végétal : élevé, il montre un végétal vigoureux ou juvénile ; limité, il
indique un végétal faible ou sénescent (excès de charge, manque d’eau,
attaques parasitaires, problèmes racinaires…). Même si les excès
d’azote ou le manque de disponibilité en calcium (pour équilibrer
l’azote) existent en tant que tels, ils sont souvent confondus sur les
analyses foliaires avec des retards ou des précocités de développement
ou des décalages végétatifs.
[...]
p.70
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
[...]
Figure 1 : Evolution du rapport azote / calcium foliaire pour le prunier d’Ente.
Source : BIP / ESERCA.
RAISONNER PAR GROUPES FONCTIONNELS
ET EN ÉQUILIBRES
En termes d’interprétation des analyses foliaires, les nouvelles approches
de la nutrition amènent à raisonner les éléments non plus individuellement,
mais par groupes d’éléments ayant des fonctions voisines ou
complémentaires. Cette approche reste issue de la fameuse loi
du minimum de Sprengel (1828) et Liebig (1850), en l’adaptant à la
complémentarité entre éléments. Elle s’inscrit dans la recherche de
l’efficacité maximale de l’unité de fertilisant apporté. Par exemple, pour
la fonction « activité photosynthétique », on va trouver l’élément azote,
mais aussi le magnésium, le fer, le manganèse ou le zinc. Une teneur
un peu faible en azote, si elle est également accompagnée de niveaux
un peu réduits en magnésium, fer ou manganèse, va avoir le même
effet qu’un manque plus important en azote. Le conseil le plus efficace
et le moins onéreux, ne sera pas forcément d’augmenter les apports
d’azote.
De même, la nutrition du végétal est conditionnée par de nombreux
phénomènes de synergie, interaction, compensation ou antagonisme
(électriques, chimiques, physiologiques) dont la connaissance est
nécessaire pour une bonne interprétation (voir exemple figure 2). Par
exemple, un excès d’azote au début de printemps peut pénaliser les
prélèvements du phosphore (antagonisme ionique), alors qu’une trop
forte disponibilité azotée en fin de printemps va entraîner un niveau
foliaire plus faible en calcium (maintien en phase juvénile) ou en
potassium (blocage de la fonction reproductive).
UTILISER L’ANALYSE DE SOL
Une part significative de la variabilité des éléments dans l’analyse foliaire
provient de la nature du sol et de ses réserves minérales et organiques.
Pratiquement, l’analyse foliaire permet de vérifier la disponibilité de
l’élément minéral présent au sol et l’efficacité de la fertilisation.
On s’aperçoit, par contre, que les conditions de prélèvement impactent
plus les résultats des analyses foliaires que les teneurs minérales du sol.
Ainsi, des teneurs foliaires conjointement réduites en azote, potassium,
manganèse et/ou bore vont souvent indiquer des difficultés de régularité
du flux hydrique dans le végétal alors que des teneurs limitées en
phosphore, calcium et/ou magnésium traduisent souvent des difficultés
racinaires (même si, dans tous les cas, il faut vérifier préalablement que
ces éléments sont bien présents au sol).
De même, la lecture des concentrations foliaires en oligo‐éléments ne
peut se faire sans connaissance du pH du sol (blocage en sol alcalin et
sur‐assimilation du fer et manganèse en sol acide). A noter, le cas
particulier du fer : cet élément migrant très peu dans le végétal n’est pas
réutilisé en cas de déficit et sa carence peut s’exprimer très rapidement
dans les organes en croissance, même si les résultats de l’analyse foliaire
sur feuilles adultes, en fer total, sont cohérents. Une autre difficulté
d’appréciation des niveaux foliaires en oligo‐éléments est le fait que
certains éléments apportés directement (produits minéraux foliaires) ou
indirectement (traitements phytosanitaires) peuvent, malgré le lavage des
feuilles, s’accumuler dans les premières couches cellulaires et amener des
concentrations élevées, sans que l’on puisse parler de toxicité interne,
puisqu’il n’y a pas eu de translocation.
L’analyse foliaire apparaît donc bien comme un outil complémentaire de
l’analyse de sol, soit pour identifier un dysfonctionnement du végétal, soit
pour valider un itinéraire technique. Son interprétation, multifactorielle,
ne pourra être complète et source de décisions que si elle est confrontée
à la réalité parcellaire.
Le Service Agronomie du LCA est à votre disposition pour toute information
complémentaire. N’hésitez pas à nous contacter !
p.71
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
ENGRAIS FOLIAIRES : MYTHE OU RÉALITÉ ?
Publié le 16 décembre 2010
Le plus difficile, lorsque l’on aborde le sujet de la nutrition minérale
foliaire du végétal, est de faire la part entre les actes de foi et les
connaissances scientifiques.
On peut cependant essayer de classer les apports minéraux foliaires
en trois groupes d’action :
‐ Action de Correction : cela concerne surtout les oligo‐éléments. Dans
ce cas, la quantité de minéral apporté est pondéralement significative
par rapport aux faibles besoins de la plante et l’on comprend que,
même passivement, il puisse y avoir une efficacité. A noter que le fer
est un des éléments dont la réponse est la plus faible quand il est
apporté par voie foliaire.
‐ Action Mécanique : il ne s’agit pas ici d’une action de nutrition au sens
strict. L’élément minéral apporté ne pénètre pas dans les voies nutri‐
tionnelles, mais, en saturant les tissus externes des organes, va avoir
une action de protection, de régulation de la respiration ou de réorien‐
tation temporaire des flux nutritionnels. C’est dans ce groupe que l’on
peut classer le calcium.
‐ Action de Soutien (de stimulation, de résistance aux stress, …) : elle
concerne essentiellement l’azote, avec possibilité d’intégration dans le
végétal de certaines formes (surtout l’urée, en prenant garde à la
toxicité des biurets). En période de reprise végétative ou de difficultés
climatiques, cela aide à soutenir le végétal en maintenant son fonction‐
nement, voire en stimulant l’activité radiculaire.
QUELQUES BASES DOIVENT ÊTRE RAPPELÉES
‐ La voie foliaire n'est pas un axe " normal " de nutrition. Que la pénétration
se fasse par la cuticule, les stomates ou les trichomes, elle n'est jamais
facile et donc jamais dénuée de risque d'agressivité vis‐à‐vis de la
plante. Il n'existe pas de produit à innocuité totale.
‐ Pour optimiser l'efficacité, on ne mélange pas des éléments minéraux
antagonistes (potassium et calcium ou magnésium et manganèse, par
exemple). Les éléments apportés seuls sont toujours plus efficaces (à
l'exception de l'azote qui favorise la pénétration et le transfert des autres
éléments).
‐ Les apports foliaires ne se raisonnent pas en concentration. Au contraire,
l'efficacité diminue rapidement quand la concentration de l'apport augmente
(les risques de phytotoxicité augmentant également).
‐ Seules les feuilles adultes, mais non sénescentes, permettent la translocation
(transfert vers les autres parties du végétal). Les feuilles jeunes sont
consommatrices et ne permettent pas ce phénomène ; par contre, les engrais
y pénètrent plus facilement.
‐ Les taux d'absorption et de transfert, s'il y a lieu, diffèrent sensiblement
selon la forme chimique apportée. Les " sur‐pénétrations " sont plus à
craindre que la non efficacité.
‐ Certaines espèces réagissent de façon spécifique à tel ou tel élément
minéral (maïs ou abricotier par exemple). Il est important de vérifier, avant
emploi, que le produit a bien été testé sur la culture concernée.
Les apports minéraux foliaires ne remplacent pas la nutrition racinaire.
Ils sont à considérer comme des outils complémentaires pour répondre
à des situations particulières (tassement du sol, blocage de l'élément,
stress climatique ou végétatif, …).
Leur efficacité est liée à de très nombreux facteurs (humidité, tempéra‐
ture, luminosité, stade physiologique, formes chimiques, surfactants,
mouillants, chélatants, …) qui la rendent souvent imprévisible.
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p.70
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PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
NUTRITION : IL N’Y A PAS DE SECOND RÔLE
Publié le 12 juin 2014
Les végétaux chlorophylliens sont supérieurs à l’homme à de nombreux points de vue. Sans parler de leurs exceptionnelles adaptations à l’économie d’énergie,
les plantes ont la capacité de produire des substances organiques à partir de composés minéraux, grâce à la photosynthèse. Cette nature de producteurs pri‐
maires, ou autotrophes les distingue de l’homme, des animaux et de nombreux micro‐organismes qui ont besoin d’un apport externe d’aliments organiques.
Chez les animaux, les aliments sont à la fois des matériaux de construction de leur propre matière et leur unique source d’énergie. Chez les végétaux chloro‐
phylliens, par contre, les aliments puisés dans le milieu extérieur sont des matériaux de construction mais ne constituent pas directement leur source d’énergie.
Cet Agro Reporter fait le point sur les éléments minéraux nécessaires à la plante cultivée, en s’intéressant plus spécialement aux oligo‐éléments selon une
approche fonctionnelle.
Qui est indispensable ?
Pour le physiologiste, trois critères sont nécessaires pour qu’un élément minéral soit dit indispensable à la plante (Arnon et Stout 1939) :
‐ une déficience de l’élément considéré ne permet pas à la plante d’accomplir un cycle complet (végétatif et reproductif),
‐ la déficience de cet élément et les symptômes spécifiques correspondants ne peuvent être corrigés que par l’apport de l’élément en question,
‐ cet élément est directement impliqué dans la nutrition de la plante, indépendamment d’un effet possible sur les conditions chimiques ou microbiologiques
dans le sol ou le milieu.
Comme pour toute règle, ces critères sont souvent considérés comme trop rigide. Pour quelques espèces, le vanadium, par exemple, peut se substituer com‐
plètement au molybdène. Le tableau 1 liste les éléments minéraux actuellement connus pour être indispensables à la plante supérieure.
Tableau 1 ‐ Liste des éléments minéraux
indispensables et exemple de teneurs dans
le végétal (de H.J.M. BOWEN, 1966, pour
des plantes forestières majoritairement
angiospermes)
Le Chlore est l’élément le plus récemment
ajouté à la liste des éléments minéraux in‐
dispensables à toutes les plantes supé‐
rieures (Broyer end and al. 1954). Le
sodium et le silicium ne sont pas indispen‐
sables à toutes les plantes et ne font donc
pas partie de la liste « officielle » mais
sont nécessaires, respectivement, pour
les plantes de type photosynthétique C4
(maïs, sorgho, canne à sucre) et pour le riz. Le cobalt est à la frontière entre le monde animal et végétal puisqu’il est nécessaire à la bactérie Rhizobium, pré‐
sente dans les nodosités des racines de légumineuse et permettant l’assimilation d’azote gazeux. Les travaux sur la rhizosphère et sur les échanges entre la
plante et les micro‐organismes vont certainement faire encore évoluer ce classement.
Un élément minéral peut ne pas être indispensable, en tant que tel, au végétal, mais lui apporter un effet positif. Par exemple, BOLLARD et BUTLER (1966)
ont montré que le rendement des betteraves pouvait être augmenté par apport de sodium. Des apports de silice peuvent avoir un effet intéressant pour cer‐
taines espèces, notamment en termes de résistance aux stress climatiques, mais on est alors plus sur un effet mécanique que strictement nutritionnel.
En cultures fourragères ou alimentaires, il peut être intéressant d’apporter à la plante des éléments nécessaires à l’animal qui les trouve ainsi dans sa ration.
Des teneurs suffisantes (mais sans excès) en iode, sélénium ou fluor peuvent être des critères de qualité d’un fourrage, mais sans que ces éléments ne soient
nécessaires au végétal.
Macro ou micro ?
Les éléments minéraux sont généralement classés en macro‐éléments dont la plante
a besoin en forte quantité et en micro‐éléments (voir tableau 1). Ces derniers sont
appelés oligo‐éléments en France (Bertrand, 1903) et autrefois éléments traces.
Cette approche quantitative n’a pas de sens physiologique ; pour la plante, c’est tou‐
jours l’élément déficient qui aura le plus d’importance. Cela explique pourquoi la
classification en élément mineur ou majeur n’est plus utilisée.
Par ailleurs, ces besoins vont varier considérablement d’une espèce à l’autre et la
frontière entre macro et micro éléments n’est pas d’une grande évidence (Y. COIC
et M. COPPENET 1989). Ainsi, dans l’exemple du tableau 2, les écarts des besoins
relatifs entre le fer et le molybdène sont plus élevés qu’entre le phosphore et le fer.
Tableau 2 ‐ Besoins en macro et micro‐éléments pour diverses cultures annuelles (Y.
COIC et M. Coppenet 1989)
(...)
p.73
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
(...)
Classement fonctionnel
Le physiologiste préfère des classements basés sur le comportement biochimique et physiologique de l’élément minéral, plus adapté à une vision dynamique
de la nutrition. J. NICHOLAS (1961) raisonne sur les notions d’élément fonctionnel ou physiologique. C’est ce que proposent également K. MENGEL et E.A.
KIRKBY (1987) dans le tableau 3 en regroupant les éléments par identité de comportement biochimique.
Tableau 3 – classement fonctionnel des élé‐
ments (K. MENGEL et E.A. KIRKBY, 1987)
Groupes fonctionnels
En prolongement du classement fonctionnel
des éléments minéraux, une autre approche
consiste à regrouper les éléments minéraux qui
interviennent sur les mêmes fonctions et à in‐
verser la démarche en partant d’une observa‐
tion de terrain.
Par exemple, face à un végétal chlorosé mon‐
trant un trouble de la photosynthèse d’ordre
minéral, il est intéressant de réfléchir aux élé‐
ments minéraux impliqués directement dans la
photosynthèse : l’azote, le soufre, le magné‐
sium, le fer, le manganèse, le potassium et le
zinc. Ces éléments constituent le groupe fonc‐
tionnel « photosynthèse ».
En effet, en nutrition, un élément minéral n’est
jamais indépendant des autres. Par exemple,
corriger un manque de fer par des apports spé‐
cifiques sur un végétal en le laissant manquer
d’azote ou de magnésium aura très peu d’im‐
pact.
De même, dans les problèmes de coulures ou
de chutes physiologiques en plantes pérennes,
il est toujours tentant de penser directement
au bore ou au zinc, alors que l’azote (en
manque, en excès ou en déséquilibre avec le
potassium), le phosphore (dans son équilibre
avec l’azote) ou le calcium sont, dans la majo‐
rité des cas, beaucoup plus explicatifs des problèmes observés.
Il en est de même pour les problèmes physiologiques liés au calcium (pommes, melons, pommes de terre…)
où le zinc, le bore (en déficit ou en excès) ou des excès de potassium, magnésium ou azote ne permettront
pas au calcium, même s’il est potentiellement présent, de structurer les cellules des organes.
En parallèle de cette approche, et avant toute action, il sera nécessaire également de réfléchir aux origines
réelles du problème observé : déficit, déséquilibres ou blocages au sol, évènements climatiques, difficultés ra‐
diculaires, déséquilibre végétatif…. Le problème est‐il évènementiel ou récurrent ?
Après ces étapes et avec l’aide des différentes sources d’informations disponibles (observations du végétal,
résultats techniques, informations parcellaires, analyse de sol et de végétal…), l’agronome pourra alors proposer
des solutions à court terme (apport spécifique) et à moyen terme (amélioration des conditions de milieu).
(...)
p.74
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
(...)
3 ‐ Facteurs de sensibilité liés au sol
démarche de gestion de la nutrition en bore et zinc.
Comme pour tout élément, deux questions sont à se poser :
‐ Le bore et le zinc sont‐ils présents au sol ?
‐ Si oui, sont‐ils disponibles ?
Les analyses de terre tiennent compte de ces deux points en indiquant les
teneurs minimales souhaitables par type de sol et par culture : voir exemple
tableau 2. Elles indiquent également les seuils de toxicité pour ces deux élé‐
ments dont l’emploi peut être risqué, du fait d’une plage assez étroite entre
le seuil souhaitable et le seuil de toxicité, surtout pour le bore. Elles se basent
sur des extractions spécifiques, à l’acétate d’ammonium en présence d’un
agent chélatant (EDTA) pour le zinc ou à l’eau bouillante pour le bore par
exemple. Ces méthodes d’extraction sont normalisées : pour plus d’informa‐
tion voir WikiLCA sur le zinc ou le bore. Les valeurs trouvées sont très faibles
par rapport aux concentrations totales de ces éléments dans les sols, mais ce
sont les seules valeurs interprétables par l’agronome.
1 ‐ Démarche
Le schéma ci‐dessous montre la démarche à appliquer pour réfléchir, s’il y a
lieu, à une stratégie d’apport en bore et zinc.
2 ‐ Quelles sont les espèces les plus sensibles ?
Le tableau 3 liste les contraintes physiques, chimiques ou biologiques des sols
pénalisant la disponibilité du bore et du zinc.
Le tableau 1 fait une synthèse des espèces référencées comme les plus sen‐
sibles au manque ou à la carence en bore et zinc. A noter que le terme de ca‐
rence sous‐entend la présence de symptômes, alors qu’en cas de manque
(déficience) il peut y avoir un effet dépressif sur le végétal (croissance, ren‐
dement, qualité…) sans expression visuelle.
Il serait possible, surtout pour les plantes pérennes, de préciser la sensibilité
de telle variété (par exemple le pommier braeburn très sensible au manque
de zinc) ou cépage (par exemple le cépage grenache très sensible au manque
de bore).
D’une façon générale, moins la production de l’espèce ou de la variété est
stable et régulière, plus elle sera sensible au manque de bore et zinc. De
même, plus elle sera déséquilibrée végétativement, plus elle sera sensible au
manque en ces deux éléments.
4 ‐ Facteurs de sensibilité liés au climat
D’une façon générale, l’assimilation du zinc (en grande partie sous contrôle
métabolique) sera pénalisée en conditions peu poussantes au printemps en
lien avec des températures basses, alors que celle du bore sera pénalisée en
conditions sèches ou venteuses ne permettant pas une bonne régularité du
flux hydrique dans le végétal. L’absorption du bore est en effet très liée au
flux hydrique à travers la racine. A noter également les risques de lessivage
du sol en bore en cas d’excès d’eau, cet élément pouvant se trouver sous la
forme d’acide borique (facilement lessivable) dans la solution du sol.
p.75
3
PHYSIOLOGIE ET NUTRITION VEGETALE
(...)
5 – Facteurs de sensibilité lié à l’état végétatif
Les fortes vigueurs (par des phénomènes de dilution), les faibles vigueurs et
les déséquilibres végétatifs / fructifères pénalisent l’assimilation du bore ou
du zinc (voir tableau 5).
6 – Relations du bore et du zinc avec les autres éléments mi‐
néraux
Le tableau 6 présente les éléments minéraux dont l’excès ou le déficit dans
le végétal vont pénaliser la fonctionnalité interne du bore et du zinc. On
s’aperçoit que, comme pour le sol et sauf pour l’azote, il s’agit surtout d’an‐
tagonismes ioniques.
Le zinc appartenant au groupe fonctionnel « vigueur, croissance » va inter‐
venir plus nettement que le bore sur l’état végétatif. A l’inverse, un manque
de bore va marquer plus rapidement la fertilité des cultures et l’aspect qua‐
litatif de la production. Par contre, tous deux, avec une action différente, vont
jouer sur le niveau de la production (floraison, pollinisation ou nouaison). Sur
les espèces ou variétés fragiles (arboriculture notamment), des apports en
bore et zinc sont souvent préconisés pour améliorer la capacité de la plante
à résister à toute séquence climatique difficile pendant ces phases reproduc‐
tives.
A noter également que le zinc et le bore sont étroitement liés à la physiolo‐
gique du calcium. Ainsi, sur cultures sensibles aux désordres liés au calcium
(melon, pommes de terre, pommiers, tomates…), un soutien spécifique en
ces deux éléments est souvent conseillé si elles sont pratiquées sur des sols
où le calcium est peu disponible. De ce fait, on trouve assez fréquemment
des relations entre le zinc et le bore et certains maladies ou parasites dans la
mesure où leur déficit pénalise la structure des organes et leur capacité à ré‐
sister à toute agression extérieure.
En dehors des carence au sens strict où les symptômes peuvent être assez
caractéristiques et justifier alors un apport (toujours en foliaire dans ce cas‐
là) avant une approche analytique, il est prudent de toujours vérifier par une
analyse du végétal des soupçons de déficience en zinc ou bore avant d‘appli‐
quer une stratégie d’apport soutenue (hors entretien). En effet, ces deux élé‐
ments ont la caractéristique commune d’être rapidement toxiques dès qu’ils
sont en excès. Pour les mêmes raisons, l’apport au sol sera effectué avec
beaucoup de prudence, surtout en plantes pérennes.
De même, sauf pour cultures sensibles, la présence de symptômes non spé‐
cifiques ne suffit pas pour justifier d’un apport de bore ou zinc. La décision
doit être confortée par une analyse de sol ou de végétal.
La figure ci‐dessous présente un arbre de décision pour les apports de bore
et zinc en l’absence de symptômes sur le végétal (apport sécuritaire). En effet,
l’innocuité totale d’un apport en un de ces deux éléments, qu’il soit effectué
au sol ou, surtout, par voie foliaire, n’existant pas, il est important de le rai‐
sonner.
7 ‐ Quels sont les symptômes ?
Les symptômes de déficience ou carence en bore et zinc découlent directe‐
ment de leur fonction dans le végétal (voir tableaux 7 et 8).
p.76
AMENDEMENT ORGANIQUE
ET SUPPORTS DE CULTURE
EDITION COMPLETE
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.1
7 AMENDEMENT
QU’AVEZ-VOUS À DÉCLARER ? LES NOUVELLES RÈGLES DU JEU
Publié le 1 décembre 2011
La réglementation des plateformes de compostage a connu une nouvelle
évolution cet été. Elle concerne les installations soumises à déclaration sous
la rubrique n°2780 : « Installations de compostage de déchets non dange‐
reux ou matière végétale brute ayant le cas échéant subi une étape de mé‐
thanisation ». Suite à la parution au Journal Officiel le 6 août dernier, d’un
arrêté du 12 juillet 2011, ces installations vont être soumises à de nouvelles
prescriptions. Celles‐ci sont détaillées dans l’Annexe I du texte. Cet arrêté
abroge l’arrêté du 7 janvier 2002 relatif aux prescriptions générales appli‐
cables aux Installations Classées pour la Protection de l’Environnement
(ICPE) soumises à déclaration sous la rubrique n°2170 (fabrication de ma‐
tières fertilisantes) et mettant en œuvre un procédé de transformation bio‐
logique aérobie (compostage) des matières organiques.
Quelles sont les évolutions majeures liées à ce nouveau texte ?
Il souligne que la destination première de l’installation est la production
d’une matière fertilisante ou d’un support de culture homologué ou
conforme à une norme d’application obligatoire. Cette idée constitue un «
fil rouge » du texte. Sont aussi largement développés les aspects traçabilité
et réduction des nuisances (rejets, bruits, odeurs). Voici les principaux chan‐
gements apportés.
Registres :
la durée de conservation du registre des entrées est réduite. Ce document
doit dorénavant être conservé 3 ans, au lieu de 10 ans dans l’arrêté de 2002.
Par contre la durée de conservation du registre des sorties de produits est
inchangée (10 ans).
Comme dans le précédent arrêté, l’exploitant doit conserver l’information
préalable sur les matières entrantes du fournisseur (3) . La durée de conser‐
vation de ce document par l’exploitant passe de 2 ans à 3 ans.
Durées de conservation des documents d’enregistrements :
Normes de transformation :
l’annexe II de l’arrêté précise des normes de transformation. Elles ne s’ap‐
pliquent pas aux installations mettant en œuvre un procédé de lombricom‐
postage. Ces normes se caractérisent par la définition de :
> Couples « temps x température », assortis des conditions opératoires
pour la mesure des températures ;
> Durées minimales de fermentation
> Nombres minimaux et espacement des retournements
DE NOUVELLES DÉFINITIONS
Extrait de l’annexe II :
Cet arrêté apporte une définition précise de certains termes : andain,
concentration et débit d’odeur, retour au sol. Ce dernier est décrit comme
un usage de fertilisation des sols et regroupe le cas des composts mis sur le
marché et celui des matières épandues sur terrain agricole dans le cadre
d’un plan d’épandage. Les matières produites par l’installation sont ainsi de
deux types :
NDLR : le respect de ces conditions doit permettre d’obtenir l’hygiénisation
du produit, mais il n’est pas une garantie de conformité à une norme pour
les autres critères, d’ordre agronomique ou sanitaire (ETM).
> Les produits finis : conformes à une norme rendue d’application obligatoire
(NDLR : NF U44‐051, NF U44‐095, NF U44‐551, NF U42‐001 …) ou bénéficiant
d’une homologation, d’une autorisation provisoire de vente ou d’une autorisation
de dis tribution pour expérimentation ;
> Les déchets, qui regroupent deux types de matières :
‐ Les matières intermédiaires, destinées à être utilisées comme matière première
dans une autre ICPE en vue de la production de produits finis normalisés ou homologués ;
‐ Les autres déchets et effluents
RÈGLES D’EXPLOITATION
Lot et traçabilité :
après avoir défini la notion de « lot (1) », l’arrêté insiste sur un allotement
des produits finis destinés à un retour au sol, afin d’en assurer la traçabilité.
Parallèlement il précise que l’exploitant doit tenir à jour un document de
suivi des lots. Il doit y reporter les résultats d’analyses nécessaires à la dé‐
monstration de la conformité du lot de compost sortant aux critères défi‐
nissant une matière fertilisante. Ce document est conservé au moins
pendant 10 ans et doit être communiqué à tout utilisateur des matières
produites qui en ferait la demande.
Matières premières autorisées :
alors que l’arrêté du 7 janvier 2002 listait les matières entrantes autorisées,
celui du 12 juillet 2011 décrit les déchets interdits en tant que matière pre‐
mière. Toute admission envisagée par l’exploitant de matières à composter
d’une nature ou d’une origine différentes de celles mentionnées dans le
dossier de déclaration doit être portée à la connaissance du Préfet. Selon
l’Article 3.5.1 du dernier arrêté, sont interdits :
> Les boues dont la concentration en polluants dépasse les valeurs limites
prévues par l’arrêté du 8 janvier 1998 (2) ;
> Les déchets dangereux au sens de l’article R.541‐8 du code de l’environnement ;
> Les sous‐produits animaux de catégorie 1 tels que définis à l’article 8 du
règlement (CE) n°1069/2009 ;
> Les déchets contenant un ou plusieurs radionucléides dont l’activité ou la
concentration ne peut être négligée du point de vue de la radioprotection.
[...]
p.77
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.1
7 AMENDEMENT
[...]
DE NOUVEAUX CRITÈRES À RESPECTER
POUR LE RETOUR AU SOL
Produits finis :
l’arrêté du 12 juillet 2011 impose une obligation de résultat sur la qualité
du produit fini. En effet il fixe à 10% par an au maximum, la quantité pro‐
duite de compost non‐conforme au cahier des charges « matière fertilisante
» (norme NF ou dossier d’homologation)
Produits intermédiaires :
les critères de qualité se durcissent. Ceci représente une évolution majeure
de ce texte. Dorénavant, on impose à ces matières de respecter les critères
d’innocuité de la norme NF U44‐051 (2006), alors que l’arrêté du 7 janvier
2002 faisait référence aux critères de l’arrêté du 8 janvier 1998 pour ces
mêmes produits intermédiaires. Par conséquent les valeurs limites à res‐
pecter se trouvent divisées par un facteur de 3 à 8 selon les éléments traces
métalliques. Des valeurs limites apparaissent pour l’arsenic et le sélénium
totaux ainsi que pour les éléments indésirables (4) (plastique, verre, métaux,
…). Par contre les critères sur les PCB (Polychlorobiphényles) disparaissent.
Les concentrations à respecter en HAP (Hydrocarbures Aromatiques Poly‐
cycliques) restent inchangées. Ainsi les installations soumises à déclaration
se voient imposer les mêmes critères de qualité des matières intermédiaires
que les ICPE soumises au régime d’autorisation (arrêté du 22 avril 2008).
> Les polluants de type ETM (Pb, Cr, Cu, Zn) et hydrocarbures totaux ne
font plus l’objet de valeurs limites de rejet.
> A contrario, les normes de rejet sont plus restrictives dans le cas d’un
rejet dans le milieu naturel ou dans un réseau dépourvu de station d’épu‐
ration, pour les flux journaliers de MES, DCO ou DBO5 dépassant certaines
valeurs fixées par l’arrêté.
A noter : Les analyses se font toujours après traitement (si besoin), sur l’ef‐
fluent brut non décanté et non filtré. En revanche les conditions de prélève‐
ment ont été modifiées : un prélèvement continu asservi au temps sur ½
heure, ou deux prélèvements instantanés espacés de ½ heure. Le laboratoire
qui réalise les analyses doit avoir obtenu l’agrément du Ministère de l’Envi‐
ronnement
ODEURS ET BRUIT
Cet arrêté ne modifie pas les préconisations sur le bruit. En revanche il pré‐
cise la méthode de mesure à utiliser pour évaluer les odeurs, ainsi que les
valeurs limites. Il indique que celles‐ci s’appliquent dans un rayon de 3 000
mètres autour de la source. L'intensité des émissions odorantes doit être
considérée comme « faible » (selon la norme) à cette distance.
Evolution des critères sur les produits intermédiaires :
Epandage des déchets :
celui‐ci se fait dans le cadre d’un plan d’épandage. Dans l’article 5.10.c de
ce nouveau texte, les préconisations concernant les apports d’azote par les
déchets sont renforcées et précisées : prise en compte de la capacité ex‐
portatrice des cultures, de la nature du sol et des rotations culturales, in‐
terdiction d’épandage sur certaines cultures….
Enfin, l’exploitant doit tenir un registre des plaintes, identifier les causes
des nuisances, décrire les mesures mises en place pour en prévenir le re‐
nouvellement. Si un comité de riverain a été constitué, l’exploitant présente
annuellement les mesures correctives qu’il a mises en œuvre.
REJETS LIQUIDES
En fonction des articles et de la préexistence de l’installation au moment
de la publication de l’arrêté, les délais d’application varient de 4 mois à 1
an après la date de publication au Journal Officiel du 6 août 2011.
Les conditions de prélèvements d’eau et de rejets liés au fonctionnement
de l’installation doivent être compatibles avec les objectifs du Schéma Di‐
recteur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE). L’arrêté du 12 juil‐
let 2011 modifie les suivis à réaliser sur les rejets liquides :
‐ De nouvelles informations à enregistrer : les consommations annuelles
d’eau permettent d’estimer les volumes des rejets.
‐ Allègement des critères de rejet et modifications :
> Les installations, dont le rejet dans un réseau public équipé d’une station
d’épuration ne dépasse pas 15 kg/j de MESt, ni 15 kg/j de DBO5, ni 45 kg/j
de DCO, ne sont plus soumises à des valeurs limites de rejet ;
> Dans les autres situations, les normes de rejet sont inchangées pour les
critères MES, DCO et DBO5. Par contre, les anciens critères portant sur
l’azote et le phosphore totaux ne s’appliquent plus dans la nouvelle version
de l’arrêté.
DÉLAIS D’APPLICATION
(1) Lot : au sens de l’arrêté du 12 juillet 2011, « quantité de produits fabri‐
quée dans un seul établissement, sur un même site de production en utili‐
sant des paramètres de production uniformes et qui est identifiée de façon
à en permettre le rappel ou le retraitement si nécessaire".
(2) Arrêté du 08/01/98 fixant les prescriptions techniques applicables aux
épandages de boues sur les sols agricoles pris en application du décret n°
97‐1133 du 08/12/97 relatif à l'épandage des boues issues du traitement
des eaux usées.
(3) Sauf installations connexes d’un élevage, compostant ses propres effluents.
(4) Dans le cas où la fabrication du produit fini ne prévoit pas d'étape d'éli‐
mination de ces éléments indésirables
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.1
7 AMENDEMENT
VOL ICPE 2780 : ENREGISTREMENT EN COURS
Publication du 24 janvier 2013
Après l’autorisation et la déclaration, voici l’enregistrement ! Dernier né des régimes applicables à certaines installations classées pour la protection
de l’environnement (ICPE), dont les plateformes de compostage relevant de la rubrique n°2780, il nous rappelle que la réglementation évolue régulièrement
pour ces installations. Quels changements ce nouveau régime apporte t’il ? Qu’elles sont les conséquences pour les exploitants des plateformes de
compostage, nouvelles ou existantes ?
LA RUBRIQUE N°2780 DES ICPE
ET SES DIFFÉRENTS RÉGIMES
Régime des ICPCE de la rubrique n°2780 traiatnt des matières végètales, dechets
végètaux, effluents d’élevage, matières stercoraires. Modifications apportées par le
décret du 20/03/2012 par rapport au décret du 29/10/2009.
Depuis la publication du Décret n°2009‐1341 du 29 octobre 2009 modifiant
la nomenclature des ICPE, les installations de compostage de déchets non
dangereux ou matière végétale brute possèdent une rubrique spécifique,
enregistrée sous le numéro 2780.
Cette rubrique désigne :
‐ compostage de matière végétale brute, effluents d’élevage, matières
stercoraires ;
Pour la rubrique n°2780, seules les installations de compostage traitant
des matières végétales brutes, des effluents d’élevage et/ou des matières
stercoraires peuvent relever du régime d’enregistrement. Les plateformes
de compostage de FFOM ou d’autres déchets ne peuvent pas être classées
sous un régime d’enregistrement. Ces dernières conservent les mêmes
seuils de déclaration et d’autorisation.
‐ compostage de la fraction fermentescible des ordures ménagères
(FFOM), de denrées végétales déclassées, de rebuts de fabrication de
denrées alimentaires végétales, de boues de stations d’épuration des
eaux urbaines, de papeteries, d’industries agroalimentaires, seuls ou
en mélange avec des déchets végétaux ou des effluents d’élevages ou
des matières stercoraires ;
PARTICULARITÉS DES ICPE SOUS LA
RUBRIQUE N°2780 RELEVANT DU RÉGIME
DE L’ENREGISTREMENT
« Les installations de traitement aérobie (compostage ou stabilisation
aérobie) de déchets non dangereux ou matière végétale brute, ayant le
cas échéant subi une étape de méthanisation :
‐ compostage d’autres déchets ou stabilisation biologique.».
Selon ce texte, elles peuvent relever d’un régime d’autorisation ou de
déclaration en fonction des quantités traitées. Ainsi, pour les installations
qui compostent des matières végétales brutes, des effluents d’élevage
ou des matières stercoraires, selon que les quantités traitées sont inférieures
ou supérieures à 30 t/j, l’installation est classée respectivement sous le
régime de déclaration ou d’autorisation. Dans le cas du compostage de
la FFOM, de denrées végétales ou de boues, ce seuil est de 20 t/j.
Les règles auxquelles sont soumis les exploitants des ICPE classées sous
la rubrique n°2780 sont fixées par arrêté :
• Régime de déclaration : Arrêté du 12/07/2011 relatif aux prescriptions
générales applicables aux installations classées soumises à déclaration
sous la rubrique n°2780. L’article AgroReporter paru le 1er décembre
2011 « Qu’avez‐vous à déclarer ? les nouvelles règles du jeu » développe
les évolutions majeures liée à la publication de ce texte.
• Régime de l’autorisation : Arrêté du 22/04/2008, modifié par un arrêté
du 27/07/2012, fixant les règles techniques auxquelles doivent satisfaire
les installations de compostage ou de stabilisation aérobies soumises
à autorisation en application du titre Ier du livre V du code de
l’environnement.
Depuis la publication d’un nouveau décret le 20 mars 2012 (Décret
n°2012‐384) et de son rectificatif du 26 mai 2012, un autre régime est
créé pour les installations relevant de la rubrique n°2780 : le régime de
l’enregistrement.
DÉCRET N°2012-384 DU 20 MARS 2012
Ce nouveau décret du 20 mars 2012 ajoute un régime supplémentaire,
l’enregistrement, qui vient se placer entre les deux régimes préexistants
de déclaration et d’autorisation. Il conduit ainsi à redéfinir les seuils de
passage d’un régime à l’autre basés sur les quantités moyennes traitées,
en réservant le régime d’autorisation aux installations traitant au moins 50 t/j .
Les prescriptions générales applicables aux installations classées de
compostage soumises à enregistrement sous la rubrique n°2780 sont
fixées dans un nouvel arrêté ministériel, daté du 20 avril 2012. Elles
sont entrées en vigueur depuis le 3 mai 2012, date de la parution de
cet arrêté au Journal Officiel. Elles s’appliquent aux sites soumis à
l’enregistrement après cette date.
Consulter ici : l’arrêté du 20/04/2012 relatif aux installations classées
de compostage soumises à enregistrement sous la rubrique n°2780.
Pour l’exploitant de la plateforme de compostage, ce texte va apporter
des éléments complémentaires à différents niveaux, par rapport aux
règles applicables auparavant sur les installations sous le régime
d’autorisation :
‐ administratif :
documents constitutifs du dossier « installation classée »
‐ sécurité sur le site : accessibilité en cas de sinistre
‐ valeurs limites d’émission : modification des valeurs limites
d’émission pour le rejet des eaux résiduaires dans le milieu naturel.
Ce point est développé plus loin
‐ épandage des matières compostées ne répondant pas aux critères
d’une matière fertilisante et des effluents produits par l’installation :
. limitation des quantités totales d’azote à 10 t/an
. limitation du volume total annuel à 500 000 m3/an
. limitation de la DBO5 totale à 5 t/an
A noter : les dispositions relatives à l’épandage ne s’appliquent pas
aux matières produites exclusivement à partir d’effluents d’élevage,
associés ou non à des matières végétales brutes, si l’épandage est effectué
sur les terres exploitées par le ou les éleveurs ayant fourni les effluents
d’élevage. Les conditions sont alors celles définies pour les effluents
de l’élevage d’origine.
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7 AMENDEMENT
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NOUVELLES VALEURS LIMITES D’ÉMISSION : CONSÉQUENCES SUR LES ANALYSES
L’arrêté du 20/04/2012 introduit la notion de flux journalier maximal (FJM) pour les rejets directs dans le milieu naturel. Ainsi les valeurs limites
d’émission (VLE) dépendent‐elles de ces flux pour les paramètres habituellement suivis au niveau des rejets des ICPE : matières en suspension
totales (MEST), demande chimique en oxygène (DCO), demande biologique en oxygène (DBO5), azote global et phosphore total. La conséquence
directe est un abaissement des VLE pour les installations dont les effluents sont les plus chargés.
Valeurs limites d’émission des ICPE, traitant des matières végètales, dechets végètaux, effluents d’élevage, matières stercoraires.
Modifications apportées par l’arrêté du 20/04/2012 par rapport à l’arrêté du 22/04/2012.
Ainsi, la VLE de l’installation ne peut être établie qu’après avoir déterminé ses propres flux journaliers maximaux. Pour les connaître, une mesure de
débit sur 24 heures est indispensable, et un prélèvement asservi au volume est fortement recommandé.
Pour plus d’informations : (re)lire Rob’eaux scope et RSDE Plateformes de compostage
LCA mobilise tout son savoir faire pour proposer une solution complète vous permettant de vous reposer sur un prestataire expérimenté pour mener
à bien ces nouveaux contrôles réglementaires. A votre écoute nous sommes également là pour vous conseiller.
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
LA MATIERE ORGANIQUE NE FAIT PAS (TOUJOURS) L'AMENDEMENT
Publié le 10 mars 2011
C’est souvent le cas des engrais dits « de ferme » (Figure 2).
Figure 1 : Estimation de la varia‐
tion de la teneur en carbone or‐
ganique dans les sols entre les
périodes 1990‐1995 et 1999‐
source : Gis Sol (BDAT), 2007
EVOLUTION
DES STOCKS DE
CARBONE DES
SOLS FRANÇAIS
L’observation de l’évolu‐
tion des teneurs en ma‐
tière organique des sols
montre que selon les
conditions pédo‐clima‐
tiques, les cultures et les modes d’entretien du sol, certains sols s’enrichis‐
sent en matière organique alors que d’autres, à l’opposé, s’appauvrissent
(Figure 1).
Globalement, les teneurs en matière organique des sols français décrois‐
sent. La perte du stock de carbone organique dans les sols agricoles français
est estimée à 6 millions de tonnes de carbone par an, soit près de 0,2 %,
entre les périodes 1990‐1995 et 1999‐2004 (source : Groupement d’Intérêt
Scientifique Sols GISsol)
Pourtant les matières organiques du sol assurent de nombreuses fonctions
agronomiques et environnementales. Elles proviennent de la transforma‐
tion des débris végétaux par les organismes vivants, essentiellement les
micro‐organismes. Composées de 58 % de carbone organique en moyenne,
elles libèrent du dioxyde de carbone (CO2) et des composés organiques en
se décomposant sous l’influence du climat et des conditions ambiantes du
sol. L’évolution du stock de carbone organique dans les sols résulte de l’équi‐
libre entre les apports de matières organiques végétales au sol et leur mi‐
néralisation.
Figure 2 : Variabilité des te‐
neurs en matière sèche des
fumiers Source : Guillotin M‐
L, Jordan‐Meille L, 2007. Ca‐
ractérisation agronomique
de produits organiques à par‐
tir d’une base de données
d’un laboratoire d’analyses.
In "8èmes Journées de la fer‐
tilisation raisonnée et de
l’analyse de terre", GEMAS‐
COMIFER, Blois, 2007
Ces produits présentent l’avantage d’être disponibles en grande quantité,
et s’ils ne sont pas gratuits, ils sont souvent proposés à un prix inférieur aux
produits mis sur le marché. Ces derniers sont le plus souvent normalisés.
De ce fait leurs caractéristiques sont vérifiées et validées. Avant la mise sur
le marché d’un produit, le producteur s’est assuré qu’il est bien conforme
à la norme à laquelle il est rattaché : NF U 44‐051 pour les amendements
organiques sans boues et NF U 44‐095 pour les amendements organiques
contenant des Matières d’Intérêt Agronomique issues du Traitement des
Eaux (MIATEs). Dans ce cas, un certain nombre d’analyses est exigé, afin de
vérifier l’innocuité du produit, ses effets bénéfiques, ses caractéristiques
spécifiques, comme sa vitesse de minéralisation, sa stabilité biologique. Cer‐
tains renseignements obligatoires sont consignés sur l’étiquette du produit,
sur l’emballage ou dans un document d’accompagnement.
La norme des amendements organiques NF U 44‐051 comprend 11 déno‐
minations de type, qui dépendent des matières premières employées et du
mode d’obtention (compostage / lombricompostage / simple mélange…).
Ainsi, même si l’objectif commun d’un amendement organique est d’appor‐
ter au sol de la matière organique, selon le type de produit, les effets obte‐
nus ne seront pas les mêmes. C’est pourquoi il est important de bien lire
les étiquettes, et de solliciter le producteur pour tout complément d’infor‐
mation sur le produit acheté.
L’amendement organique universel n’existe pas. Il existe un produit adapté
à chaque situation agronomique, et chaque produit peut répondre à un be‐
soin agronomique. Pour bien choisir et appliquer un produit en réponse à
un effet, il est utile de coupler les caractéristiques de l’amendement orga‐
nique avec une analyse du sol.
L’AMENDEMENT ORGANIQUE
L’apport d’amendement organique est un moyen parmi d’autres de com‐
penser ces pertes et de conserver le potentiel agronomique des sols culti‐
vés. Toutefois l’offre de produits disponibles est aujourd’hui importante en
France, et le choix peut s’avérer difficile pour l’utilisateur ou le prescripteur.
Devant cette variété, comment choisir le « meilleur » produit, qui pourra
répondre au mieux aux besoins du sol, du végétal et de l'objectif de pro‐
duction de l'agriculteur ? Tout d’abord, qu’attend‐on d’un amendement or‐
ganique ? Réglementairement, les amendements organiques sont des
matières fertilisantes. Celles‐ci comprennent les engrais, les amendements
et, d’une manière générale, tous les produits dont l’emploi est destiné à as‐
surer ou à améliorer la nutrition des végétaux ainsi que les propriétés phy‐
siques, chimiques et biologiques des sols. Les amendements organiques
sont définis, dans la norme NF U44‐051 (2006)1, comme des matières fer‐
tilisantes composées principalement de combinaisons carbonées d’origine
végétale, ou animale et végétale en mélange, destinées à l’entretien ou à
la reconstitution du stock de matière organique du sol et à l’amélioration
de ses propriétés physiques et/ou chimiques et/ou biologiques. Leur rôle
nutritif n’est donc pas prépondérant, mais il n’est pas toujours négligeable
pour autant.
VARIABILITÉ DES PRODUITS DISPONIBLES
L’amendement organique le plus répandu en France est le fumier de bovin.
Cette terminologie unique cache une grande variété de produits, en fonc‐
tion de la gestion du troupeau, du type d’animaux, de la stabulation, du
degré de maturité du produit.
DES POTENTIELS AMENDANTS DIFFÉRENTS
Mais ce n’est pas parce qu’un produit est plus riche en matière organique
qu’un autre produit, qu’il sera forcément plus performant ! La matière or‐
ganique s’apprécie à la fois par la quantité présente, mais aussi par son état
de maturité et sa stabilité. Ainsi, les produits qui ont tendance à fortement
minéraliser permettront de relancer l’activité biologique du sol (stimulation
de la biomasse microbienne). Les amendements organiques bien stabilisés
ont quant à eux un fort potentiel amendant et seront à privilégier pour
structurer et enrichir durablement le sol en matière organique.
QUELQUES OUTILS DE DIAGNOSTIC
∙ L’analyse chimique classique d’un produit organique est une première
étape pour en connaître sa valeur fertilisante potentielle. En dosant les
concentrations en éléments fertilisants et en matières organiques, on ca‐
ractérise de façon « quantitative » le produit. La matière organique et cer‐
tains éléments, comme l’azote ou encore le phosphore, ne s’expriment pas
de la même façon selon la nature même de l’amendement et de son état
de maturité.
∙ Les analyses spécifiques, comme la cinétique de minéralisation du car‐
bone et de l’azote ou l’indice de stabilité biologique (ISMO), permettent de
mieux appréhender la façon dont cette matière organique évoluera, une
fois le produit apporté au sol.
(1) NF U44‐051 (2006) : Amendements organiques ‐Dénominations, spéci‐
fications et marquage
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
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CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
ACTUALITÉ : PHOSPHORE DES COMPOSTS DE MIATES
Publié le 10 mai 2012
Depuis 2004, la réglementation française sur les matières fertilisantes per‐
met de mettre sur le marché des composts contenant des Matières d'Intérêt
Agronomique issues du Traitement des Eaux (MIATES) conformes à la norme
NF U 44‐095 (1). Cette norme fixe les spécifications techniques à respecter
par les produits, et exige notamment de ne pas dépasser la teneur de 3%,
exprimée sur le produit brut, pour chacun des éléments N, P2O5 et K2O.
La somme de ces trois éléments doit aussi rester inférieure à 7% du produit
brut. Par ailleurs, elle suppose de respecter des teneurs minimales sur cer‐
tains paramètres agronomiques (matière sèche, matière organique, rapport
C/N). Elle comporte également des critères d’innocuité.
Du fait de l’équilibre N‐P‐K des matières premières utilisées dans l’élabora‐
tion de ces composts, et en particulier de par la présence de boues de sta‐
tions d’épuration, le phosphore peut se retrouver à des concentrations
proches des 3%, voire supérieures, dans les produits finis. Cet « excès » de
phosphore va empêcher la valorisation du compost selon la norme NF U
44‐095, même si tous les autres critères de conformité sont validés. Le sujet
« Compost de MIATE ayant des teneurs en P2O5 supérieures à 3% » est pris
en considération actuellement par les bureaux de normalisation. Afin de
mieux caractériser ces composts dont la teneur en P2O5 dépasse les 3%, le
groupe de travail en charge du sujet a souhaité diffuser un questionnaire,
que vous pourrez télécharger en cliquant sur le lien qui suit : Enquêtede ca‐
ractérisation des composts de MIATEs
Vous avez la possibilité de répondre à ce questionnaire, qu’il nous a paru
utile de pouvoir diffuser (avec l’accord de l’AFNOR), afin d’avoir une norme
au plus proche du marché et de prendre en compte la plus grande variabilité
de ces composts. Les questionnaires sont à retourner à l’animatrice du
groupe de travail (dont les coordonnées sont précisées dans le document
téléchargeable) avant le 15 juin 2012.
(1) NF U 44‐095 (mai 2002) : Amendements organiques – Composts contenant
des matières d’intérêt agronomique, issues du traitement des eaux. Norme ren‐
due d’application obligatoire par l’arrêté ministériel du 18/03/2004. Cette norme
a été complétée par un amendement (NF U 44‐095/A1 d’octobre 2008), lui‐même
rendu d’application obligatoire par l’arrêté ministériel du 12/02/2011.
p.82
PRINCIPES AGRONOMIQUES
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4.2
7 AMENDEMENT
ISMO GOOD
Publié le 8 mars 2012
Si les écosystèmes naturels stockent habituellement la matière organique
dans les sols (en dehors de tout changement climatique !), la mise en culture
des terres aboutit invariablement à la réduction de sa teneur. Or les matières
organiques du sol participent à un grand nombre de fonctions. Elles jouent
un rôle important dans le maintien de sa fertilité physique, chimique et bio‐
logique. Les itinéraires techniques ont un rôle à jouer dans l’évolution des
stocks de matière organique. Ainsi, certaines pratiques vont aider à entre‐
tenir, voire à augmenter, ces stocks : réduction du travail du sol, restitution
des pailles, ajout de cultures intermédiaires, incorporation d’engrais verts,
apport de matières organiques exogènes….
LA NAISSANCE DE L’ISMO
Les agronomes qui s’intéressent aux bilans humiques ont besoin d’outils
pour évaluer et comparer l’efficacité de ces différentes pratiques. Pour ce
faire, ils disposent de données bibliographiques sur le coefficient iso‐hu‐
mique (K1)(I) de différentes matières utilisées traditionnellement en agri‐
culture (pailles, fumier, etc …).
Ces valeurs ont été établies par des essais aux champs de longues durées
dans différents contextes pédoclimatiques. Mais l’approche expérimentale
est longue, coûteuse, et répond mal aux souhaits des fabricants, prescrip‐
teurs et utilisateurs des produits organiques, absents de ces essais de réfé‐
rence. La question se pose notamment pour tous les produits issus du
recyclage des matières organiques urbaines ou industrielles, ou pour les
produits élaborés par mélange de matières premières, pour lesquels aucun
essai n’avait été mené : il était devenu nécessaire de développer les expérimen‐
tations, dans le but d’élargir les données de références sur ces produits.
Les chercheurs ont donc élaboré des méthodes d’analyses en laboratoire,
afin de mettre en relation les caractéristiques biochimiques des produits et
leur vitesse de dégradation dans le sol (minéralisation de la MO). Les pre‐
miers travaux ont abouti à la proposition d’indices, appelés ISB (Indice de
Stabilité Biochimique) et Tr (Taux résiduel), normalisés en 2002 (prNF XP
U44‐162). Ces indices ont été révisés récemment pour mieux prendre en
compte les nouveaux produits organiques disponibles aujourd’hui.
Ils ont été réunis dans un indicateur unique, l’Indice de Stabilité de la Ma‐
tière Organique (ISMO – norme XP U 44‐162, Décembre 2009). Cet indica‐
teur a pour objectif d’exprimer a priori dans le produit initial le
pourcentage de matière organique potentiellement résistante à la dégra‐
dation. Ainsi, plus la valeur d’ISMO est élevée, plus le potentiel amendant
organique du produit est élevé.
AU LABORATOIRE
Le principe de la méthode d’analyse est une caractérisation de la matière
organique par solubilisations successives. L’objectif de l’analyse est, dans
un premier temps, de fractionner le produit organique en différentes com‐
posantes biochimiques telle que : la fraction soluble, la fraction hémicellu‐
lose, la fraction cellulose (calculée) et la fraction lignine et cutine.
L’analyse est effectuée sur un échantillon préalablement séché à 38°C et
broyé à 1 mm.(cf : la détermination des fractions biochimiques en schéma)
Les fractions organiques ainsi déterminées sont alors utilisées pour calculer
un indicateur qui détermine a priori, dans le produit initial, la proportion
de matière organique potentiellement résistante à la minéralisation. La pro‐
portion de chaque fraction dans le produit permet donc de juger de la sta‐
bilité du produit.Les fractions ainsi caractérisées permettent d’obtenir, par
différences, les termes de l’équation utilisée pour calculer l’indice.
UN PETIT PLUS PAR RAPPORT À L’ISB/TR :
ISMO intègre, en plus des fractions biochimiques mesurées, le carbone mi‐
néralisé à 3 jours (selon XP U 44‐163) : cet indice résulte donc à la fois d’un
dosage purement « chimique » et d’une mesure « biologique » (mesure du
dégagement de CO2 libéré par le produit), ce qui permet de confronter la
composition de la matière organique de l’amendement avec l’allure de sa
dégradation.
À noter : cette méthode n’est applicable qu’aux amendements organiques
et supports de culture ayant au moins 20% de MO sur MS.
LIMITES DE L’ISMO
Comme pour toute détermination analytique, le résultat de l’ISMO est sou‐
mis à une incertitude. Dans l’état actuel des connaissances, des différences
d’au moins +/‐ 5 sur la valeur de l’ISMO en absolu semblent correspondre
à la variabilité analytique normale. A cela, viennent s’ajouter les variabilités
liées à l’échantillonnage.
Certains produits (1 à 5% selon les sources) peuvent présenter des résultats
aberrants du fractionnement biochimique (fraction significativement négative) :
– Produits contenant des soies de porcs
– Certains produits d’origine viticole (marcs)
DE BONNES BASES
Établi sur la base d’études de minéralisation de longues durées, il estime
mieux les phénomènes intervenant sur le long terme. Par ailleurs établi sur
un grand nombre et des types différents de produits, sa robustesse est amé‐
liorée par rapport aux indicateurs ISB et Tr.
– Grains de maïs frais
– Quelques composts de MIATE, végétaux broyés, composts de DV + biodéchets
– + autres à déterminer
Dans ce cas, le calcul de l’ISMO doit alors se faire à partir d’autres approches
(cinétique de minéralisation au laboratoire par exemple).
COMPARAISON À L’ISB
Par rapport à son prédécesseur, l’ISB, le calcul de l’ISMO a tendance à four‐
nir des valeurs plus élevées pour un même produit.
En réalité l’ISB et l’ISMO ne reposent pas sur les mêmes hypothèses d’évo‐
lution des matières organiques dans le sol. Dans le cadre de l’ISB, la matière
organique stabilisée présente un taux de minéralisation inférieur ou égale
à 1% / an, tandis que pour l’ISMO, un coefficient de stabilité de 2% par an
a été retenue. Ceci peut expliquer les écarts observés. Les modèles de pré‐
dictions de l’évolution de la matière organique dans les sols à appliquer ne
sont donc pas les mêmes, selon que l’on utilise l’ISB ou l’ISMO (II).
Les études réalisées lors de l’élaboration de cet indice ont montré une
bonne prédiction du carbone non minéralisé.
[...]
p.83
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
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BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
[...]
L’UTILISATION DE L’ISMO EN PRATIQUE
L’ISMO, comme les résultats de cinétiques, permet d’estimer des potentiels
obtenus en laboratoire dans des conditions optimales.
Au champ, l’expression de ces potentiels sera modulée par différents facteurs :
– Caractéristiques physico‐chimiques et biologiques du sol (% d’argile, pH, ….)
QUAND DEMANDER LA DÉTERMINATION
DE L’ISMO ?
La mesure de l’ISMO est intéressante pour caractériser un produit orga‐
nique : la valeur obtenue permet de classer le produit dans une catégorie,
et ainsi d’en revendiquer ses propriétés (effet amendant ou au contraire
rôle d’activateur biologique).
– Climat
– Pratiques culturales
– Sol nu / cultivé
– Caractéristiques physiques du produit (granulométrie, présentation)
L’ISMO, au même titre que la cinétique de minéralisation du carbone et de
l’azote, est un élément de marquage obligatoire pour les composts de
MIATE. Il figure aussi dans la norme NF U44‐051, comme marquage facul‐
tatif (mais même pour ces produits, l’analyse est obligatoire à la création).
Par conséquent, la transposition des potentiels au champ ne peut pas être
directe. Par contre, les classements des produits les uns par rapport aux au‐
tres restent pertinents.
I‐ Le coefficient isohumique K1 est défini par HENIN et TURC (INRA) en 1957 comme l’expression de la quantité d’humus formé en fonction de la quantité de matière
sèche du produit organique apporté au sol. Déterminé expérimentalement par comparatif de bilans humiques d’un sol (parcelles ou pots) avec ou sans produits organiques
sur une période minimum de 3 ans, cette valeur du K1 dépend donc étroitement de la nature du sol et de son potentiel biogéologique d’humification.
II ‐Le modèle Hénin‐Dupuis s’utilise avec l’indice ISB ou K1 du produit organique, couplé au coefficient K2. Le nouveau modèle AMG a été développé afin d’intégrer l’ISMO
dans les prédictions d’évolution de la MO des sols. Dans ce modèle, le coefficient de minéralisation de la matière organique du sol considéré n’est plus le K2, mais un nou‐
veau coefficient k’ exprimant le taux d’incorporation de la MO exogène à la MO du sol (le stock de carbone organique est considéré en distinguant deux compartiments,
un actif et un stable).
p.84
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
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4.2
7 AMENDEMENT
LES PRO FONT LEUR CINEma (PARTIE 1/2)
Publication du 24 mai 2013
Régulièrement abordé par l’AgroReporter, le thème de la gestion de la matière organique des sols reste un sujet qui n’a pas fini de préoccuper les acteurs
du monde agricole et environnemental.
Si l’entretien des stocks de matière organique est primordial pour maintenir un bon fonctionnement du sol, il est parfois nécessaire de corriger un état
initial faible, ou de réactiver la biomasse microbienne « endormie » (ou en activité réduite). C’est à ce niveau que les Produits Résiduaires Organiques (PRO)
entrent en jeu, en apportant au sol de la matière organique (MO). Ils peuvent, en supplément, apporter des éléments fertilisants, parfois en quantités non
négligeables ou en tout cas suffisante pour les déduire d’une fertilisation minérale. Pourtant, tous ces produits n’ont pas les mêmes capacités à entretenir
le niveau organique des sols, ou pour être plus juste, les mêmes comportements. Selon leur état de maturité, les matières premières entrantes dans leur
fabrication (nature et proportion)… l’évolution de la MO ne sera pas la même. Cette variabilité intra‐produit est surtout observée parmi les engrais de ferme,
mais également au niveau des boues, des composts ou encore des matières végétales.
Cet article de l’Agroreporter se penche sur l’outil permettant de caractériser cette évolution : la cinétique de minéralisation du carbone et de l’azote.
Analyse obligatoire pour les amendements organiques normalisés, elle a pour but d’apprécier plus finement l’impact d’un produit sur le sol, et s’intéresse
également à la dynamique de l’azote.
DIFFÉRENTS PRODUITS,
AUTANT DE COMPORTEMENTS
Lorsque l’on apporte un produit organique au sol, l’objectif peut être multiple :
apporter des éléments nutritifs sous forme organique, enrichir/maintenir
le stock de matière organique du sol, ces deux fonctions pouvant ête portées
par un même produit. Ainsi, on attend généralement d’un compost qu’il
se minéralise régulièrement mais lentement, une fois épandu, et contribue
à alimenter le stock d’humus stable. Les engrais organiques auront plutôt
un rôle nutritif et fourniront de l’azote, tandis que le carbone continuera
à se minéraliser. À l’inverse, un produit plus pailleux peut entraîner une «
faim d’azote » (ou immobilisation), les microorganismes consommant de
l’azote du sol pour dégrader la matière organique du PRO.
Alors, y a‐t‐il de « bons » produits organiques et des « mauvais » ? Il n’est
pas question de qualifier certains produits comme étant « bon » ou « mauvais »,
mais plutôt d’adapter les apports ou choisir le produit, en fonction de son
comportement, selon les besoins réels du sol et des cultures. Un produit
qui immobilise de l’azote, entraînant a priori une faim d’azote et nécessitant
alors un apport complémentaire, peut au contraire être appliqué en
automne, si l’on veut éviter les pertes d’azote dans les nappes (pièges à
nitrates). Les produits qui ont tendance à dégager beaucoup de CO2 dès
l’incorporation au champ, comme les engrais organique, par exemple,
trouveront un intérêt pour relancer l’activité microbienne, dans un sol
biologiquement peu actif (en stimulant la biomasse microbienne), en
complément de leur rôle nutritif.
• La relation entre le rapport C/N et les vitesses de minéralisation n’est
pas systématique : certains produits présentent des vitesses de
minéralisation lentes avec des valeurs basses du C/N, d’autres des
vitesses de minéralisation rapides avec des valeurs de C/N élevées.
• La variabilité des produits et leur diversité de comportement vis‐à‐vis
de la minéralisation du carbone sont importantes.
Ces observations montrent l’intérêt de disposer d’outils spécifiques pour
caractériser le comportement de ces PRO dans le sol.
L’OUTIL : CINÉTIQUE DE MINÉRALISATION
POTENTIELLE AU LABORATOIRE
La caractérisation de la matière organique par la minéralisation potentielle
du carbone et de l'azote, plus couramment appelée CINET au laboratoire
LCA, est réalisée selon la norme XP U44‐163, publiée par l’AFNOR en décembre
2009 et rendue d’application obligatoire depuis le 14 janvier 2010.
LES LIMITES DE L’ANALYSE CHIMIQUE
ET DU RAPPORT C/N
L’analyse chimique « simple » ne permet pas d’apprécier la véritable
biodégradabilité du produit. Celle‐ci est fréquemment approchée par la
valeur du C/N, mais ce rapport reste un indicateur parfois trompeur de
l’évolution des PRO, car en général très dépendant des constituants
biochimiques qui les constituent (hémicelluloses, celluloses, lignines et
cutines) dont les vitesses de dégradation sont différentes. De plus, la
granulométrie du PRO est aussi à prendre en compte, mais elle est ignorée
par l’analyse chimique qui se réalise après broyage du produit.
On a ainsi pu observer que :
• Il n’existe pas de relation évidente entre le rapport C/N et la stabilité
(définie par des méthodes biochimiques). Le critère C/N, considéré
seul, n’est pas toujours pertinent.
L’objectif du test est d’estimer la capacité de minéralisation du Carbone
et de l’Azote d’un amendement organique ou d’un support de culture par
incubation en conditions contrôlées à 28°C.
On détermine un coefficient de minéralisation (destruction du Carbone)
de la MO du produit sur 91 jours.
De même, le suivi de la minéralisation de l’azote permet d’apprécier le
comportement de l’azote organique (immobilisation / fourniture).
Il permet d’extrapoler le comportement du produit observé au laboratoire
à son comportement probable au champ sur les deux premières années
suivant son épandage
p.85
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
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SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
LES PRO FONT LEUR CINEma (PARTIE 2/2)
Publication du 30 mai 2013
L'article "Les PRO font leur CINEMA" du 23 mai 2013 décrivait la méthodologie des cinétiques de minéralisation du Carbone et de l'Azote des produits
organiques (PRO). Cette seconde partie est dédiée à l'interprétation et à l'utilisation des résultats.
EXPRESSION DES RÉSULTATS
ET INTERPRÉTATION
À l’issue de l’incubation de sol et de PRO, les quantités de carbone et
d’azote minéralisées sont mesurées et, après avoir soustrait les valeurs
obtenues avec le sol de référence seul, sont exprimées en pourcentage
des quantités respectives apportées de chacun des éléments. Les résultats
de carbone et d’azote minéralisés lors de chaque mesure sont reportés
sur des graphiques.
Exemple de résultats de cinétiques de minéralisation C et N
de différents types de produits. Source : LCA
La pente à l’origine de chacune de ces courbes donne une première
indication sur la vitesse de minéralisation du carbone :
Le produit B dont le carbone est fortement minéralisable stimule plus
la biomasse microbienne du sol que le produit A dont la minéralisation
est plus faible.
RELATION COMPLEXE
ENTRE LE CARBONE ET L’AZOTE
La mise en œuvre d’une cinétique de minéralisation du carbone et de
l’azote donne deux informations sur le comportement du produit testé :
d’une part les capacités de minéralisation de son carbone, d’autre part,
les capacités d’immobilisation ou de libération de son azote. Il est
d’ailleurs, dans le cadre d’essai ou de suivi sur différents produits, tout
à fait possible de ne demander que l’une des deux cinétiques, au lieu
du pack complet. Les normes des amendements organiques NF U 44‐
051 et NF U 44‐095 exigent par contre de faire les deux cinétiques, C et N.
La minéralisation du carbone permet d’évaluer la stabilité du produit,
alors que la cinétique de minéralisation de l’azote renseigne davantage
sur son état de maturité. Si la courbe de cinétique du carbone est
forcément progressive et croissante au cours du temps (la dégradation
du C organique en CO2 étant une réaction irréversible), la courbe de
minéralisation de l’azote peut prendre toutes sortes d’allures. En effet,
à l’inverse de la minéralisation du carbone organique, le cycle de l’azote
est plus complexe. L’azote peut passer par une phase d’immobilisation,
parfois temporaire (immobilisation suivie à plus ou moins long terme
par une fourniture positive d’azote minéral), parfois continue. Cette
immobilisation, ou réorganisation de l’azote, traduit le fait que la
minéralisation de la matière organique du produit consomme de l’azote
minéral du sol. Ceci est dû au fait que la matière organique constitue
un aliment et une source d’énergie pour la biomasse microbienne. La
multiplication de cette dernière conduit à un stockage de l’azote sous
forme organique. C’est donc potentiellement de l’azote « emprunté »
au sol, qui sera restitué ultérieurement.
Minéralisation du C organique
Minéralisation du C organique
Minéralisation N total
Biomasse microbienne
Relation entre minéralisation du carbone de PRO et dynamique de la biomasse
microbienne d’un sol. Source : guide d’application GA U44‐168.
Exemple de complexité des relations entre minéralisation de l’azote de produits p.86
organiques. Source : guide d’application GA U44‐168.
[...]
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
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SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
[...]
Pour les deux produits ayant une forte minéralisation du C (F et C), la
minéralisation du N est très différente. Le C/N des produits est un
paramètre explicatif important (produit C : 6, produit D : 13, produit E :
16 et produit F : 16). Les produits D et E ont tous deux une minéralisation
C faible, mais pour le produit D la minéralisation du N est faible mais
positive alors que pour le produit E, la minéralisation du N passe par
une immobilisation temporaire.
Tous les produits ne sont donc pas égaux en fonction de leur rapport
C/N et de la nature de leurs constituants biochimiques :
- On peut avoir un produit (très) stable, c’est-à-dire ayant une
minéralisation du C faible (< 20 %), mais immature, car la courbe
de minéralisation de l’azote montre une immobilisation au cours de
l’essai, sans parvenir à fournir de l’azote. C’est l’azote qui constitue
le facteur limitant de la dégradation de ce produit,
- Un produit peut être instable (forte minéralisation du C, et encore
en progression au bout de 91 jours), tout en ayant une minéralisation
de N importante ; c’est généralement le cas des engrais organique ;
- Enfin, on peut se trouver face à un produit instable et immature
(forte minéralisation du carbone et immobilisation continue de l’azote).
Les produits dits « instables » ont un intérêt pour stimuler le pool de
biomasse microbienne du sol, alors que les produits « stables » contribuent
à enrichir le sol en matière organique stable.
C’est pourquoi, comme le rappelle cet Extrait du guide d’application GA
U44-168 : « l’amendement organique universel n’existe pas. Il existe un
produit adapté à chaque situation agronomique, et chaque produit
peut répondre à un besoin agronomique. Pour bien choisir et appliquer
un produit en réponse à un effet, il est utile de coupler les caractéristiques
de l’amendement organique avec une analyse du sol ».
OUI, MAIS….
… il faut néanmoins prudence garder face aux résultats des cinétiques
de minéralisation réalisées en laboratoire. Les résultats de laboratoire
sont donnés pour des conditions standards de température et d’humidité.
Sont-ils extrapolables au champ ? La dynamique de minéralisation est
étroitement liée aux variables « Température » et « Humidité ». L’évolution
de ces facteurs-clés en conditions réelles au champ peut nuancer la
cinétique, une fois le produit épandu au champ, de même que la
présentation du produit (granulométrie, produit pulvérulent vs granulés…)
(1)
Cas particuliers :
Il existe des produits qui continuent à se minéraliser après 91 jours
d’incubation au laboratoire : l’ISMO serait plutôt recommandé, dans
ces cas-là, si l’on veut connaître plus précisément le rendement en
matière organique stable du produit.
D’autres types de test permettent d’évaluer l’état de maturité d’un
compost, comme les tests d’inhibition de la germination sur cresson,
les tests de maturité respirométriques (suivi de l’activité microbienne
par mesure du dégagement de CO2 sur 7 jours) ou des tests de maturité
de type Rottegrad, (suivi des températures).
L’ensemble des tests de caractérisation approfondie des PRO est proposé
au LCA, au sein de sa filiale Celesta-Lab. N’hésitez pas à nous contacter
pour tout conseil, information ou interprétation.
p.87
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
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BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
INERTES ET INDÉSIRABLES
Publié le 19 janvier 2012
Les objectifs nationaux en matière de recyclage matière et organique des
déchets, fixés par la Loi Grenelle 1 du 3 août 2009, sont « d'orienter vers
ces filières un taux de 35 % des déchets ménagers et assimilés en 2012 et
45 % en 2015 contre 24 % en 2004 » (Loi n°2009‐967, Titre III, Chapitre II).
Dans ce contexte, la mesure au laboratoire des éléments dits inertes et in‐
désirables (plastiques, morceaux de verre, éléments métalliques…) revêt
une importance particulière. Focus sur cette méthode, proposée depuis plu‐
sieurs années par le LCA et aujourd’hui en cours d’accréditation Cofrac.
AU LABORATOIRE
Le principe de la méthode est assez simple : après avoir détruit la matière
organique du produit par une attaque à l’eau de javel, les inertes sont sé‐
parés en fonction de leur densité (première séparation des légers à l’eau,
puis séparation des autres plastiques et des lourds par tri densimétrique
dans du CaCl2 en sursaturation). Après séchage, on les trie manuellement
en fonction de leur taille et de leur nature, le tri densimétrique ne parvenant
pas toujours à séparer parfaitement les différentes familles. Cette méthode,
normalisée sous la référence XP U44‐164 depuis 2004, permet de détermi‐
ner la quantité d’éléments exogènes (cailloux et calcaire, verres, métaux,
films et PSE, autres plastiques et textiles) contenus dans un produit orga‐
nique. Réalisée en routine depuis plus de 8 ans par le laboratoire Celesta‐
lab (dont LCA est partenaire et actionnaire), cette méthode est appliquée
en très grande majorité sur les amendements organiques normalisés. Une
centaine d’analyses « d’inertes » est ainsi réalisée chaque mois.
La qualification du produit est ensuite définie en confrontant la quantité
d’éléments inertes au cahier des charges afférent.
Enfin, on peut souligner que la méthodologie appliquée à l’analyse des
inertes peut être déclinée pour d’autres usages, comme pour déterminer
la quantité de matière organique non synthétique (MONS).
UN PEU DE POLÉMIQUE …
Cette expérience explique le savoir‐faire du laboratoire. Elle lui permet aussi
de bien connaître les points sensibles de la méthode. Il ressort que la qualité
et la reproductibilité de l’étape de tri manuel reposent sur l’expérience et
le savoir‐faire de l’opérateur, surtout pour des produits plus complexes que
les amendements organiques traditionnels. En effet, malgré l’attaque à l’eau
de javel et le premier tri densimétrique des inertes, de nombreux plastiques
présentent des densités proches ou supérieures à celle du CaCl2 en sursa‐
turation. D’autres difficultés apparaissent également lorsque des matériaux
de natures différentes restent agrégés, ou par leur nature peuvent être clas‐
sés dans deux catégories différentes (exemple des matériaux mixtes comme
les plastiques aluminisés). Il est donc capital de s’adresser à « un laboratoire
qui a l’habitude » de ce genre d’analyses. Nous avons également observé
depuis quelques années l’évolution des produits, en lien avec le dévelop‐
pement de nouveaux procédés (comme le TBM) et des filières de valorisa‐
tion organique des déchets. L’évolution prévue de la méthode normalisée
d’analyse des « composants inertes » XP U44‐164 devra prendre en consi‐
dération les difficultés techniques rencontrées par les laboratoires sur les
produit potentiellement plus « chargés » en inertes. Celesta‐Lab participe
à la fois aux essais inter‐laboratoires et est un membre actif du groupe de
travail chargé du suivi de cette norme.
QUID DE L’ACCRÉDITATION
Les « inertes » font partie des paramètres de conformité des produits orga‐
niques aux normes NF U44‐095 (composts contenant des matières issues
du traitement des eaux) et NF U44‐051 (amendements organiques). Comme
pour les éléments traces métalliques et organiques et les micro‐organismes
pathogènes, un dépassement des valeurs limites réglementaires entraîne
une non‐conformité du produit à la norme. Conscient de ces enjeux, le la‐
boratoire Celesta‐Lab s’est engagé dans une démarche d’accréditation de
ses prestations par le Comité Français d’Accréditation (COFRAC). Nous es‐
pérons pouvoir vous annoncer dans un prochain article l’accréditation des
résultats d’ « inertes » !
p.88
PRINCIPES AGRONOMIQUES
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7 AMENDEMENT
MONS, OU COMMENT SÉPARER LE BON GRAIN DE L’IVRAIE
Publication du 11 octobre 2012
La matière organique n’est pas forcément issue du vivant. La Chimie nous a apporté ces dernières décennies de nouveaux composés dont nous faisons un
large usage. Parmi eux : les matières plastiques. Comme nos déchets reflètent nos modes de consommation, nos poubelles en contiennent une part plus
ou moins importante, en fonction aussi des modes de collecte sélective des déchets. Or ces plastiques étant constitués de chaines carbonées, leur nature
est organique. Analytiquement, il est impossible pour un laboratoire, par une simple calcination ou mesure du carbone, de distinguer le carbone des plastiques
du carbone de la « vraie » matière organique. Pour séparer le bon grain de l’ivraie, il convient d’adopter une autre approche.
MO = MONS + MOS
La matière organique d’un déchet ou d’un produit organique est constituée
de matière organique non synthétique et de matière organique synthétique.
La matière organique non synthétique (MONS) est la matière organique
naturelle, végétale et/ou animale, par opposition aux matières plastiques
qui correspondent à la matière organique synthétique (MOS). La MOS
correspond à la matière plastique d’origine pétrolière difficilement ou
non biodégradable. L’ensemble MONS + MOS correspond à la matière
organique totale, dosée par perte au feu de la matière sèche (par exemple)
au laboratoire.
La matière organique de l’échantillon, séché à 80°C ou brut, est détruite
après plusieurs bains de javel. La fraction inorganique est récupérée et
passée sur un tamis de 500 µm qui sert à différencier 3 fractions :
‐ les matières organiques synthétiques > 500 µm : plastiques durs,
textiles, films plastiques, polystyrène expansé (PSE), définis selon la
norme XP U44‐164 ;
‐ les cailloux, calcaires, verres et métaux > 500 µm, définis selon XP
U44‐164 ;
‐ Les particules fines qui représentent toutes les particules inférieures
à 500 µm.
RÉSULTATS ET INTERPRÉTATION
POURQUOI S’INTÉRESSER À LA MONS
La MONS constitue la partie dégradable par les microorganismes d’un
produit organique, utile dans le cas d’une valorisation matière (par
compostage) ou énergétique (par digestion anaérobie). En effet, au
cours du processus de biodégradation, la fraction la plus labile de la
MONS va être consommée par les microorganismes, qui vont la minéraliser.
En parallèle, dans le cas de la méthanisation, ils peuvent générer du
biogaz. Le reste de la MONS est stabilisé par les microorganismes.
La connaissance du ratio MONS/MO totale est donc particulièrement
utile dans le cas de déchets potentiellement pollués par des matières
plastiques, lorsqu’on veut connaître la fraction de matière organique
biodégradable et valorisable.
CAS PARTICULIER DES DÉCHETS DESTINÉS
À L’INCINÉRATION
A l’inverse des filières de valorisation matière, les exploitants d’unités
d’incinération des ordures ménagères (UIOM) recherchent plutôt des
déchets riches en MOS (et non en MONS !). En effet, du fait de la présence
de matières plastiques, le pouvoir calorifique de ces déchets (PCI) est
plus intéressant pour eux.
L’analyse permet de quantifier l’ensemble des éléments inertes d’un déchet
ménager susceptible de contenir encore de la matière organique non synthétique.
Le résultat d’analyse donne ainsi directement :
‐ la quantité de MOS supérieure à 500 µm : elle traduit la quantité
massique de plastiques dans le déchet, en grammes de plastiques
pour 100 grammes de déchet brut ;
‐ les autres éléments inertes (verres, cailloux, métaux) supérieurs à
500 µm : ils quantifient les éléments minéraux indésirables, sans en
donner la dimension toutefois, en grammes pour 100 grammes
de déchet ;
‐ la quantité de MO dégradable par les microorganismes (MONS),
quelque soit sa dimension. La méthode d’analyse ne permet pas de
la distinguer des fractions inférieures à 500 µm.
L’analyse informe aussi sur le taux global d’inertes (cailloux, verres, métaux),
sans toutefois se substituer à l’analyse normalisée des inertes (XP U44‐
164). Notamment le Bilan Matière ne donne pas d’informations sur les
proportions relatives de ces inertes et sur leur dimension.
DOMAINE D’APPLICATION
‐ fraction fermentescible des ordures ménagères (FFOM) avant compostage,
AU LABORATOIRE
‐ déchets organiques issus du tri mécano‐biologique (TMB) avant
méthanisation (ou compostage),
Pour déterminer les MONS, le laboratoire Celesta‐Lab (filiale de LCA) a mis
au point une méthode, baptisée « BILAN MATIERE ». Elle s’inspire de la
norme XP U44‐164 de la caractérisation des composants inertes d’un déchet
organique.
‐ biodéchets issus des chaines de déconditionnement des déchets
organiques emballés et destinés à une valorisation organique.
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SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
COMPOST VERT : J’ETM UN PEU, BEAUCOUP, PAS DU TOUT
Publié le 27 mars 2014
Si les déchets verts, qu’ils soient compostés ou non, sont largement utilisés et valorisés en tant qu’amendements organiques normalisés, ils doivent avant
tout respecter les critères d’innocuités fixés dans la norme NF U 44‐051. Il s’agit de s’assurer que les apports de composts au sol n’entraîneront pas l’accumu‐
lation de métaux, ni de micropolluants organiques, ou encore ne comportent pas de risque de contamination microbiologique ou par des éléments indésirables.
Bien que, contrairement à d’autres types de dénominations, les déchets verts entrant dans la fabrication des composts verts ne fassent pas l’objet de craintes
particulières, il arrive parfois qu’ils présentent des teneurs en certains métaux supérieures à leurs valeurs limites imposées dans la norme, les rendant par
conséquent non conformes. Le taux de dépassements observés sur ces produits reste néanmoins très faible (moins de 2 % des composts verts analysés), et
concernent principalement l’arsenic, le chrome et le nickel (respectivement 0.9, 1.2 et 1.6 % des dépassements en 2013 (1) ). Toutefois, lorsque de fortes
teneurs sont observées, elles sont problématiques pour les gestionnaires des sites de compostage. Mais d’où proviennent ces éléments trace métalliques
(ETM) et comment y remédier ?
Cet article de l’AgroReporter traite des éléments traces métalliques que l’on retrouve parfois dans les composts de déchets verts, et tente d’en expliquer les
origines.
Retour aux origines
Le « zéro métaux » n’existe pas dans notre environnement. Deux grandes voies
d’accumulation des ETM sont possibles : une origine humaine, liée aux activités
minières et industrielles, et une origine naturelle, liée au fond géochimique local.
Dans ce dernier cas, les pollutions par les métaux sont le fait de la dégradation
des roches ou des émissions volcaniques. Les métaux provenant d’apports an‐
thropiques sont présents sous des formes chimiques assez réactives et entraînent
de ce fait des risques supérieurs aux métaux d’origine naturelle, qui se trouvent
le plus souvent sous des formes relativement inertes dans les sols.
Les ETM ne sont pas biodégradables et sont donc susceptibles d’être transférés
ou de s’accumuler (sol, eaux, végétaux, animaux).
Des sources différentes selon l’élément
Les trois principales sources d’entrée des ETM sur les sols agricoles, en propor‐
tions variables selon les métaux, sont selon l’ADEME (rapport SOGREAH, 2007) :
• Les engrais minéraux, qui représentent respectivement 54% des entrées de cadmium, 42% pour le chrome et 44% pour le sélénium,
• Les déjections animales, totalisant 25% à 78% des entrées d’ETM en fonction des éléments,
• Les retombées atmosphériques, responsables de 5% à 33% en fonction des ETM, et le plus souvent de l’ordre de 10‐15%. Elles représentent néanmoins l'es‐
sentiel de la source d'ETM en zone urbaine, en raison de l'activité industrielle et de la circulation des différents moyens de transport. À ces retombées d'origine
anthropique, s'ajoute un "bruit de fond" naturel lié à l'érosion éolienne des sols et aux éruptions volcaniques.
Les boues et composts prennent une part relativement faible dans le total des quantités d’ETM entrant sur les sols agricoles français (autour de 4‐8%) sauf le
mercure (17%) et le plomb (20 %). Mais sur le total des quantités d’ETM apportés par les boues et composts, les composts de déchets verts concourraient à
60% des entrées d’arsenic, à environ 40‐50% des entrées de Cd, Cr, Mo, Ni et Pb et à environ 15‐25% pour les autres ETM. Malgré la faible proportion des
composts verts présentant des teneurs supérieures aux valeurs limites retenues dans la norme NF U 44‐051, ils représentent une part importante des entrées
d’ETM du fait des quantités totales épandues chaque année.
Pistes à suivre
En cas de présence problématique d’ETM dans l’environnement, la recherche des sources va se baser sur l’analyse des sources possibles. A titre d’exemples :
•
Cadmium : industrie des automobiles, avions, navires, domaine des constructions et des moyens de communications, engrais phosphatés, minerais,
feux de forêts
•
Plomb : industrie chimiques, sidérurgie, minerais, peintures, trafic automobile, huiles de vidange
•
Arsenic : industries (traitement du bois, batteries électriques, équipements électroniques, industrie du verre, peinture…), combustion de produits
fossiles, minerais, activité volcanique, feux de forêts
•
Zinc : trafic automobile (usure des pneus), retombées atmosphériques, lisiers de porcs (médicaments enrichis), produits phytosanitaires
•
Cuivre : lisiers de porcs (via une alimentation enrichie en cuivre), produits phytosanitaires, transport routier (usure des plaquettes de freins), transport
ferroviaire (usure des caténaires), minerais
•
Nickel : minerais, déjections animales
•
Mercure : croûte terrestre, activité volcanique, certains geysers, combustion du charbon, incinération des déchets pollués, industries
(...)
(1) Sur la base de 434 échantillons de composts verts (dénomination n° 4 de la norme NF U 44‐051), composts végétaux (dénomination n° 9) et composts de
matières végétales (dénomination n° 10), analysés au LCA
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
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SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
(...)
Des teneurs naturelles très variables
Qu’elles soient d’origine naturelle ou humaine, les contaminations des composts
de déchets verts sont parfois liées au contexte local. Ainsi certaines régions sont‐
elles connues pour présenter régulièrement des teneurs naturellement élevées
en certains éléments dans les sols (plus d’information : ici). Plusieurs exemples
peuvent illustrer cette contamination d’origine naturelle mais nous ne nous atta‐
cherons dans cet article qu’à quatre éléments (plomb, arsenic, nickel et chrome)
pris dans trois contextes différents (métropolitains ou non).
•
Exemple du plomb
Les analyses menées sur le territoire français dans le cadre du Réseau de Mesure
de la Qualité des Sols (RMQS) montrent que les teneurs totales en plomb sont
comprises entre 3 et 624 mg/kg en surface pour les sols métropolitains. Dans
les sols des Antilles, elles s’échelonnent entre 7 et 51 mg/kg en surface. La Figure
1 illustre bien la variabilité des teneurs mesurées.
Certaines concentrations élevées trouvent une origine naturelle. Ainsi, les me‐
sures en profondeur montrent que les plus fortes teneurs totales en plomb sont
situées dans les zones de contact entre les bassins sédimentaires et les massifs
cristallins, notamment dans le Morvan, les Cévennes et certaines zones du Massif
central. Les teneurs élevées dans le Poitou sont à relier aux sols ferrallitiques de
cette région (« terres rouges »), également considérés comme anomalies natu‐
relles.
•
Exemple de l’arsenic
Les composts verts peuvent parfois présenter des teneurs plus élevées en arsenic en Vendée ou dans le Massif Central que dans d’autres régions. Les concen‐
trations naturelles de cet élément, mais aussi son comportement dans l’environnement, en font un cas d’école particulièrement intéressant.
Les teneurs en arsenic des sols vendéens sont comprises entre 6 et 50 ppm (il est demandé moins de 18 pour le compost). Les zones où la concentration est
la plus forte sont d'anciennes zones minières ou de carrières ; dans le Massif central la concentration dépasse 100 ppm par endroit. Mais une concentration
élevée en arsenic n’entraine pas forcément un risque de toxicité. Celui‐ci va notamment dépendre de la forme chimique sous laquelle il se trouve (on parle
de « spéciation » en chimie). L'arsenic existe principalement dans les sols sous des formes oxydées, non toxiques : l'arséniate (AsO43‐) et l'arsénite (AsO33‐).
Dans des conditions normales d'aération des sols, l'arséniate prédomine et présente un comportement voisin de l'anion phosphate (PO4‐). Il se lie notamment
très fortement aux composés du fer, de l'aluminium et du calcium, et demeure relativement plus mobile dans les sols sableux pauvres en matière organique.
En conditions réductrices, l'arséniate est facilement transformé en arsénite, voire en arsine (AsH3), lorsque l'anoxie est maximale (sols hydromorphes, sols de
rizières par exemple). Les formes réduites, toxiques, sont beaucoup moins fixées par le sol et leur mobilité, 4 à 10 fois supérieure à celle de l'arséniate, leur
permet de migrer facilement vers les horizons profonds. Des transferts d’arsenic sur des distances plus ou moins longues sont ainsi possibles et les racines des
végétaux peuvent se trouver en contact (et absorber) les eaux d’un bassin versant contaminé. Ce type de contamination a été démontré par exemple dans un
bassin versant de l’Isle, comportant 9 sites miniers. L’arsenic s’accumulait dans les sédiments de fond de rivière qui, transportés par le courant vers l’aval, de‐
venaient alors un stock potentiel d’arsenic après transfert vers la fraction aqueuse (Grosbois et al., 2006). Les extractions minières d’arsenic à l’échelle industrielle
ont engendré dans certaines régions des surconcentrations de cet élément dans les eaux et les sols. Un phénomène comparable est observé dans les régions
au long passé viticole, en raison de l’utilisation d’arséniates pour la protection du vignoble. Des quantités importantes d’arsenic (et de sélénium) sont ainsi ap‐
portées par l’eau d’irrigation.
•
Exemple du nickel et du chrome sur l’île de la Réunion
Une étude menée en 2006 par la MVAD(1) a révélé la présence de chrome et de nickel dans les composts verts réunionnais. Les sols de ce département d’ou‐
tre‐mer présentent des caractéristiques particulières et sont très riches en chrome, cuivre, nickel et zinc. Ces teneurs sont donc corrélées à la composition des
roches mères de l’île : la source est ici naturelle. Cependant, si les métaux sont présents en quantités importantes, ceux‐ci sont normalement peu mobiles
dans la solution du sol. Dans ce cas précis, une deuxième étude a pu démontrer que la proportion des ETM amenés par les végétaux est très faible, (environ
2% pour Cr et Ni). La raison de ces accumulations se trouve dans les résidus (poussière, terre, ...) déposés à la surface des végétaux, particulièrement riches
en ETM. En termes de volume, les mottes de terre apportées dans le process de compostage représenteraient moins de 3 % du volume total des végétaux.
Mais du fait de la densité de la terre, plus importante que la densité des végétaux, les concentrations élevées en Cr et Ni des composts réunionnais s’explique‐
raient donc par la présence de petites quantités de sol naturellement riche en ETM. Ainsi, dans le cas présent, une solution consisterait à éliminer les mottes
de terre avant broyage des déchets verts, ou de laver les végétaux avant compostage, pour obtenir des concentrations plus faibles en ETM dans le compost.
Des sensibilités aux ETM liées :
Les exemples précédents montrent que les stocks en éléments traces dans les sols ne sont, naturellement ou non, pas les mêmes à l’échelle locale, nationale
ou encore mondiale. Les teneurs dans les sols, si elles ont une importance, ne sont pas suffisantes pour évaluer les risques de transfert à l’intérieur même du
sol et au‐delà, dans les eaux et les végétaux. La mobilité de l’élément, ou son potentiel de transfert, doit être prise en considération.
(...)
p.91
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7 AMENDEMENT
(...)
Les paramètres suivants vont avoir une influence dans le transfert d’ETM du sol à la plante :
•
La nature de l’ETM : le sol est une matrice complexe qui exerce un effet tampon important sur les équilibres entre les ETM du sol et ceux en solution.
Ce comportement des métaux dans un sol est différent selon l’élément considéré. Dans un même sol, les ETM n’ont pas tous la même mobilité
•
Les caractéristiques physico‐chimiques du sol : le potentiel de transfert des ETM va dépendre des conditions du milieu (aération), du pH du sol (un
milieu acide favorise généralement leur migration, à l’exception de l’arsenic, sélénium et molybdène). Certains matériaux favorisent a contrario leur stabilité
: les sols riches en matières organiques, en argiles, en oxydes fixent les métaux dans des complexes. Mais cette fixation est plus ou moins réversible et peut
ainsi constituer un stock d’ETM potentiellement relargables.
•
Le végétal : plusieurs études montrent l’absence de lien direct entre la teneur totale en ETM dans le sol et leur concentration dans les végétaux.
Certaines plantes sont capables d’accumuler les métaux, tandis que d’autres ont une meilleure « résistance » et ne les absorbent pas ou peu. En règle générale,
les légumes « feuilles » emmagasinent plus facilement les métaux que les légumes racines, qui sont eux‐mêmes plus sensibles à l’accumulation que les cé‐
réales.
Si les végétaux arrivant sur une plate‐forme de compostage sont pollués par des métaux, suivant leur niveau de contamination et selon la durée de compostage,
le produit obtenu en fin de process peut‐il être malgré tout conforme aux exigences requises ?
Devenir des ETM au cours du compostage
Au cours du compostage, il peut se produire un phénomène de concentration des métaux, puisqu’il y a une perte de matière organique alors que les éléments
minéraux ne sont pas « dégradés ».
Toutefois, les fractions des métaux subissent également des changements, sous l’influence de l’activité bio‐chimique. Différentes populations microbienne se
succèdent au cours du compostage, et contribuent aux modifications chimiques ou physiques. Ainsi, une augmentation des surfaces d’adsorption résulte de
cette activité, entraînant un changement de la distribution des métaux dans les différents compartiments du compost. La réactivité des ETM évolue avec
l’état de maturité de la matière organique (MO) du compost. Dans un compost jeune, les MO sont instables, pauvres en substances humiques et ne possèdent
pas suffisamment de groupes fonctionnels (carboxyles, carbonyles, groupes aromatiques…) qui leur permettraient de retenir une quantité importante de
métaux. La prolongation de la phase de maturation jusqu’à 6 mois joue un rôle significatif dans la stabilisation et l’humification des MO. Les acides humiques
formés à 6 mois semblent retenir une forte proportion d’ETM : les liaisons ETM‐MO sont favorisées par des groupements carboxyliques et aromatiques
apparus au cours du compostage. La labilité des ETM dans le compost jeune peut constituer un risque de transfert dans l’environnement. Prolonger la matu‐
ration du compost permet d’augmenter la stabilité des liaisons ETM‐MO et réduire la mobilité des ETM. Ceci est particulièrement observé pour les composts
d’ordures ménagères. Toutefois, cette complexation des métaux aux substances humiques néoformées est réversible pour certains métaux (Zn et Cd par
exemple, qui présentent une ré‐augmentation de l’extractabilité au cours de la maturation des composts). Des études réalisées sur cette distribution des
métaux dans les différentes fractions montrent qu’en moyenne, la majorité des métaux lourds se retrouve dans la fraction résiduelle sous une forme inerte
et représente 70 à 80 % des teneurs totales en métaux.
Les concentrations en ETM mesurées dans les composts verts sont la résultante de plusieurs composantes. Dans le cas d’une contamination, les moyens
de remédiations sont rares et généralement inaccessibles aux fabricants de composts verts, pour des raisons économiques. Il reste néanmoins possible de
rechercher à éliminer ou à réduire l’impact d’une source de pollution, par la recherche des causes ou la modification du process.
Les agronomes du LCA sont à votre disposition pour toute information complémentaire.
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7 AMENDEMENT
LA TRAQUE AUX TRACES ORGANIQUES
Publié le 10 juillet 2014
Qu’ils aient une origine anthropique ou naturelle, des types très divers de micropolluants organiques (MPO) sont présents dans l’environnement. Ils peuvent
se retrouver dans les produits organiques valorisés en agriculture, par l’intermédiaire des matières premières mises en œuvre. Ces micropolluants sont po‐
tentiellement dégradables, car de nature organique, mais les vitesses de dégradation sont très variables selon les composés : de quelques jours à plusieurs
dizaines d’années… La toxicité de certains, et leur persistance dans l’environnement, expliquent pourquoi certains MPO sont surveillés dans les produits or‐
ganiques. Les différentes réglementations imposent des valeurs limites à ne pas dépasser, en fonction de la nature du produit concerné et du cadre de son
utilisation.
Pour compléter l’article de l’Agro Reporter paru le 27/03/14 (relire) qui traitait des ETM dans les composts de déchets verts, nous abordons cette fois la pro‐
blématique des MPO que l’on peut retrouver dans les composts et les boues.
Que traque‐t‐on ?
Encore appelés Composés Traces Organiques (CTO), les MPO sont potentiel‐
lement présents dans les produits synthétiques, sous‐produits utilisés par
l’industrie ou à des fins domestiques.
Ils regroupent plusieurs types de composés contenant un ou plusieurs
atomes de carbone. On peut distinguer deux grandes familles : les pesticides
et les autres micropolluants organiques. Ces derniers comprennent notam‐
ment les hydrocarbures (dont les HAP), les PCB, les dioxines et furannes
(PCDD/PCDF), les détergents, les retardateurs de flammes (PBDE), les imper‐
méabilisants (PFC), les molécules médicamenteuses…
La plupart de ces composés entrent dans la composition de produits d’usage
courant et sont donc susceptibles de se retrouver dans nos déchets et nos
eaux usées, puis dans les boues, du fait de leur affinité pour la matière orga‐
nique. Leur présence est donc principalement liée à l’action de l’homme,
quoique certains polluants puissent avoir une origine naturelle.
Les réglementations françaises actuelles sur les boues et les composts n’im‐
posant des seuils que sur les 7 PCB et/ou les 3 HAP les plus communs, dans
cet article nous n’évoquerons pas les autres types de micropolluants orga‐
niques susceptibles d’être présents, ceux‐ci étant de ce fait rarement analysés
dans ces matrices. Toutefois, les substances prioritaires à surveiller sont tou‐
jours susceptibles d’être modifiées à l’occasion des révisions réglementaires
au niveau européen.
Origine et danger toxicologique des HAP et PCB
Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont présents dans l'en‐
vironnement du fait de différents processus dont : la biosynthèse par des or‐
ganismes vivants (1) , les pertes à partir du transport ou de l'utilisation des
carburants fossiles, la pyrolyse des matières organiques à haute température,
la combustion des charbons et pétroles. Ce dernier processus constitue la
principale voie d'introduction des HAP dans l'environnement.
Un certain nombre de ces composés sont cancérigènes, en particulier les
trois HAP retenus dans l’arrêté du 8/01/1998 (épandage des boues) ou dans
les normes des amendements organiques : fluoranthène, benzo(b)fluoran‐
thène et benzo(a)pyrène. Il s’agit de HAP dits « pyrogéniques » (produits par
combustion de matière organique, combustibles fossiles ou bois), par oppo‐
sition aux HAP « pétrogéniques » (hydrocarbures d’origine naturelle, présents
dans les bruts pétroliers, qui se caractérisent par une forte proportion d’hy‐
drocarbures ramifiés).
D’après leurs caractéristiques biochimiques, une fois émis dans l’atmosphère,
ces composés vont avoir tendance à s’accumuler dans les différents compar‐
timents solides de l’environnement (sols, sédiments, matières en suspen‐
sion).
Les polychlorobiphényles (PCB), aussi appelés biphényles polychlorés, for‐
ment une famille de 209 composés aromatiques organochlorés dérivés d’un
hydrocarbure aromatique polycyclique, le biphényle. Ils sont également can‐
cérigènes, au même titre que les dioxines (PCDD) et furannes (PCDF) de la
même famille. Ce sont des substances huileuses ou solides à forte inertie
thermique, aujourd’hui interdits d’utilisation, mais que l’on peut encore trou‐
ver dans les anciens matériels où ils pouvaient servir d’isolants électriques,
dans les transformateurs comme fluide hydraulique ou comme plastifiant
dans certaines résines. On les retrouve aussi dans les condensateurs, les pein‐
tures, certains plastiques, les fours à micro‐ondes….
Comme illustré par la Figure 1, la principale source de HAP est le secteur ré‐
sidentiel, qui représente encore près des deux tiers des émissions mais qui
continue à baisser. Le transport routier participe significativement, avec 30%
des émissions de HAP en 2011, en particulier les véhicules diesel dont la pro‐
portion est en augmentation dans le parc automobile. À l’échelle locale, les
tendances peuvent être fortement différentes.
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
PCB et HAP font partie des Polluants Organiques Persistants (POPs), définis lors de la Convention de Stockholm. Ce sont des substances organiques qui : i)
possèdent des caractéristiques toxiques, ii) sont persistantes, iii) sont susceptibles de bioaccumulation, iv) peuvent aisément être transportées dans l’atmo‐
sphère au‐delà des frontières sur de longues distances et se déposer loin du lieu d’émission et enfin v) risquent d’avoir des effets nocifs importants sur la
santé et l’environnement aussi bien à proximité qu’à une grande distance de leur source.
Des concentrations différentes selon le type de produit
Les voies de contamination des composts et des boues par les MPO sont va‐
riées (2). La déposition atmosphérique et l’application de produits phytosa‐
nitaires représentent les voies de pénétration les plus importantes. La
contamination des eaux et la déposition atmosphérique peuvent être à l’ori‐
gine de l’apport de MPO dans les boues d’épuration. Quant aux engrais de
ferme, ils ne sont pas exempts de ces substances, dont la provenance peut
être liée à l’utilisation des médicaments vétérinaires, ainsi que de dépôts at‐
mosphériques.
La déposition atmosphérique constitue en réalité la voie prépondérante de
contamination des déchets organiques et des composts par les MPO. Les te‐
neurs de ces substances dans les composts provenant de régions urbaines
peuvent être plus élevées que ceux provenant de régions rurales. Toutefois,
une grande majorité des produits organiques présente des concentrations en
MPO très inférieures aux seuils réglementaires.
Comportement des MPO durant le compostage
Des études sur la dégradation des MPO pendant le compostage indiquent que
les HAPs peuvent être dégradés durant cette étape, alors que les quantités
de PCBs ou de dioxines et furannes restent plutôt inchangées (substances peu
dégradables). Les HAPs sont minéralisés ou transformés par des processus
biologiques. Dans certains cas, les métabolites créés peuvent être plus
toxiques que leurs substances‐mères. Une partie de ces composés peut s’ad‐
sorber fortement à la matière organique et devenir indétectable par les mé‐
thodes analytiques usuelles. Toutefois, étant fortement adsorbée à la MO,
cette fraction n’est pas ou peu disponible pour les organismes terrestres (2) .
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.2
7 AMENDEMENT
D’autres études ont montré que lorsque la dégradation de la matière
organique est plus rapide que la dissipation du polluant, la concen‐
tration en ce polluant augmente au cours du compostage : le pour‐
centage de dissipation est dans ce cas négatif, par un effet de
concentration.
La biodégradation des MPO semble principalement réalisée par co‐
métabolisme, ce qui signifie que les microorganismes ne retirent
aucun bénéfice (source d’énergie ou de matière) du métabolisme des
MPO (3) .
Ces observations confirment d’autres essais montrant que la stabilité
de la matière organique des composts conditionne le devenir des
MPO après l’épandage. Des incubations réalisées dans le cadre du
suivi des micropolluants après épandage (4) ont montré qu’en cas
d’apport de compost dont la matière organique est bien stabilisée,
la présence d’une microflore spécifique permet l’épuration d’une pro‐
portion non négligeable de fluoranthène.
Et le devenir des MPO après retour au sol ?
Selon les études menées (programme QualiAgro INRA), aucun effet de l'apport des produits résiduaires organiques (composts, effluents de fermes…) n'est
visible dans les récoltes. De plus, les concentrations des récoltes ne sont pas en lien avec les concentrations de MPO dans le sol : les MPO les plus abondants
dans le sol, ne sont pas les plus abondants dans les récoltes.
Une partie importante de ces substances distribuées sur les sols suite à l’épandage de composts est dégradée ou adsorbée aux particules du sol. L’apport de
matière organique par application de compost devrait réduire la biodisponibilité des MPO présents dans le sol et ainsi limiter les effets toxiques.
Au laboratoire
Il faut souligner que les méthodes d’analyses de certains composés organiques sont encore en développement et ne sont pas standardisées actuellement. Le
laboratoire doit être capable de travailler dans des gammes de concentrations larges (en cas de pollution) tout en atteignant des limites de quantification
faibles (µg/kg, voire pg/kg). Les difficultés analytiques sont dues aussi à la complexité des matrices étudiées qui se traduisent par ce qu'on appelle « effets
matrices » et de la capacité technique à pouvoir identifier puis quantifier le polluant, par GC/MS‐MS ou LC/MS‐MS par exemple. Pour les HAP et PCB en re‐
vanche, il existe une méthode standardisée. Relire l’article sur le dosage des MPO au LCA. Le Laboratoire LCA est d’ailleurs accrédité par le Cofrac pour l’analyse
de ces composés traces dans les boues (Programme 156) et dans les amendements organiques et supports de culture (Programme 108).
________________________________________
(1) Krauss, M. ;Wilcke, W. ;Martius, C. ; Bandeira, A.G. ;Garcia, M.V.B., Amelung, W.(2005). Atmospheric versus biological sources of polycyclic aromatic hy‐
drocarbons (PAHs) in a tropical rain forest environment. Environmental Pollution, 135, 143‐154.
(2) « Présence et importance des micro‐polluants organiques dans le compost, le digestat et les déchets organiques – Étude bibliographique. Rapport final du
module 1 du projet micro‐polluants organiques dans le compost et le digestat en Suisse ». R. Brändli, T. Kupper et al. Novembre 2004.
(3) Lashermes, G (2010). Évolution des polluants organiques au cours du compostage de déchets organiques : approche expérimentale et modélisation »
(Thèse de doctorat, AgroParisTech, FRA).
(4) Vergé‐Leviel, C. (2001). Les micropolluants organiques dans les composts d'origine urbaine: étude de leur devenir au cours du compostage et biodisponibilité
des résidus après épandage des composts au sol (Thèse de doctorat, Institut National Agronomique Paris‐Grignon, FRA)
inhttp://www7.inra.fr/dpenv/pdf/houaud25.pdf
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
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BIOLOGIEDE
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CULTURE
SOLS
4.3
7 AMENDEMENT
SUBSTRATS SOUS CONTRÔLE
Publié le 7 juin 2012
Les plantes ont des besoins spécifiques pour leur développement. De plus,
chacune d’elles a une tolérance plus ou moins grande à l’acidité et la salinité.
Pour ajuster l’apport d’engrais aux besoins des plantes, chaque producteur
doit contrôler le pH et la conductivité de son substrat en pépinière hors‐sol.
Dans le cadre d’une nouvelle normalisation européenne des supports de
culture, de nouvelles normes analytiques ont été établies en 2000. La dé‐
termination de la conductivité (NF EN 13038) et du pH (NF EN 13037) est
maintenant réalisée à partir d’un extrait aqueux dilué 5 fois. Par ailleurs, il
n’est pas nécessaire de modifier au préalable l’humidité du substrat.
Le référentiel de valeurs que les professionnels avaient l’habitude d’utiliser
a donc été modifié.
Pour la plupart des supports de culture, le pH mesuré selon la méthode eu‐
ropéenne est plus élevé de quelques décimales par rapport au pH mesuré
selon la méthode française.
La conductivité selon la méthode européenne est plus faible (divisée par 2
à 2,9).
Les méthodes utilisées avant février 2000 permettaient de bien comparer
les terreaux entre eux, car la mesure se faisait à humidité constante, alors
que la méthode européenne se fait à humidité variable (l’humidité du pro‐
duit peut varier au cours de l’année, lors de la fabrication du substrat et
selon le moment où est réalisé le prélèvement).
pH et assimilabilité des éléments
ON DISTINGUE DEUX CATÉGORIES
DE PLANTES :
> Les plantes acidophiles ou plantes dites de terre de bruyère qui exigent
un milieu au pH < à 5.5 et dépourvu de calcaire total.
Exemple : camélias, rhododendrons, hortensias,…
> Les plantes neutrophiles qui peuvent supporter une large gamme de pH
(par convention entre 6 et 6.5)
Exemple : géraniums, surfinias, chrysanthèmes…
SIGNIFICATION DE LA CONDUCTIVITÉ
La conductivité permet de mesurer la concentration en ions de la phase liquide
d’un substrat.
En se solubilisant, les engrais apportés au substrat s’ionisent, et augmentent
ainsi sa conductivité.
Quelque soit la méthode utilisée, le plus important est de pouvoir donner
une signification à ces valeurs, en sachant que les mesures de pH et de
conductivité réalisées sur des extraits aqueux de substrat donnent une
image déformée des conditions du milieu.
En ajoutant de l’eau à un substrat, on dilue sa phase liquide et on diminue
donc la concentration en ions H3O+ et en ions nutritifs issus des engrais.
Les mesures de pH et de conductivité de cette « suspension » de substrat,
appelée aussi « extrait », sont donc différentes de celles qui pourraient être
réalisées directement dans la phase liquide : le pH est plus élevé et la
conductivité est plus faible.
L’unité de mesure de la conductivité est le mS/cm (milli‐Siemens par centimètre).
POUR LES FABRICANTS ET
LES LABORATOIRES, UNE SEULE MÉTHODE
Comme il est difficile de mesurer directement le pH et la conductivité d’un
substrat, les chimistes et les agronomes ont décidé d’augmenter le volume
d’eau du substrat pour en faire un milieu liquide qui permette une mesure
plus aisée de ces deux paramètres.
Au‐delà de ces deux mesures de base de suivi de la production, le labora‐
toire LCA est en mesure de réaliser toutes les déterminations exigées par
la réglementation sur les supports de culture (analyses physico‐chimiques,
éléments traces métalliques, microbiologie).
N’hésitez pas à nous contacter.
Les fabricants et les laboratoires doivent respecter des procédures norma‐
lisées pour caractériser les supports de culture. En France, jusqu’en février
2000, la méthode française en vigueur (NF U 44‐172) pour mesurer le pH
et la conductivité consistait à ajouter un volume et demi d’eau à un volume
de substrat préalablement amené à pF1 (capacité maximale de rétention
en eau du substrat).
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PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
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SOLS
4.3
7 AMENDEMENT
LE POINÇONNEUR DES SUBSTRATS
Publié le 15 mars 2012
> L’eau et l’air retenus à pF1.0 : Les plantes ont la faculté d’extraire l’eau
présente dans le support de culture grâce à leurs racines. Toutefois, moins
il y a d’eau dans le support, plus la force de succion exercée par les racines
doit être importante et plus l’eau est difficile à extraire pour la plante. Les
laboratoires savent reproduire ce phénomène de succion. C’est la notion
de potentiel hydrique (pF : potentiel of Free energy). La mesure de l’humi‐
dité à pF1, correspond à la capacité en bac qui équivaut environ à la capacité
maximale de rétention en eau par le substrat. Il est nécessaire de mettre
en rapport cette capacité de rétention en eau avec le contenant : c’est une
mesure moyenne. En effet, dans un pot, un substrat est toujours plus hu‐
mide en bas du pot qu’en haut.
Devant l’abondance de l’offre de substrats, le producteur hors‐sol est le plus
souvent désarmé pour réaliser son choix. Les critères subjectifs et écono‐
miques sont souvent de mise. Il n’existe généralement pas de mauvais substrat.
Il est plus fréquent de rencontrer de mauvaises utilisations.
APPROCHE GLOBALE
Le choix d’un substrat nécessite de prendre au préalable en compte les exi‐
gences des cultures, les contraintes d’irrigation, de fertilisation et de tech‐
nicité de l’entreprise. En fonction de ces renseignements, il sera possible de
réaliser une sélection basée sur les caractéristiques propres des substrats.
Parmi celles‐ci, les caractéristiques physiques tiennent une place particu‐
lière. Le substrat est le lieu de développement du système racinaire. Il est
primordial que les conditions nécessaires à son bon fonctionnement méta‐
bolique soient réunies. Ainsi, l’aptitude au renouvellement du milieu en oxy‐
gène, sa capacité à assurer une alimentation hydrique (et la conséquence
sur le pilotage de l’irrigation) sont autant de facteurs qu’il importe de
connaître au mieux.
Malheureusement les utilisateurs s’attachent le plus souvent à la seule fer‐
tilisation de leurs supports de culture en oubliant de s’intéresser à leurs ca‐
ractéristiques physiques. Elles peuvent être obtenues auprès du fournisseur
(Norme AFNOR / Etiquetage). Vous pouvez également les obtenir en faisant
analyser le produit au Laboratoire.
ANALYSES PHYSIQUES AU LABORATOIRE
Le passage en revue des déterminations réalisées au LCA est l’occasion de
traiter quelques cas de figure et leurs conséquences possibles sur la
conduite des cultures.
> Analyse de la porosité : Elle correspond à la mesure des vides d’un subs‐
trat. La porosité est occupée par deux fluides : l’air (essentiel à la respiration
racinaire) et l’eau (qui assure la fourniture pour l’alimentation hydrique). A
un litre de substrat correspond une porosité en volume. L’ordre de grandeur
de cette porosité est de 80 à 95 % pour les substrats horticoles. Du fait des
possibilités de tassement des substrats, on parle de porosité « apparente
», qui est proche de la porosité réelle.
> La densité apparente sèche : Elle correspond à la masse de l’unité de vo‐
lume à l’état sec (poids d’un litre de substrat sec). Elle varie habituellement
entre 0.008 et 0.4 kg/L. Plus la densité apparente sèche est faible, plus la
porosité est forte (plus le substrat contient des vides susceptibles de conte‐
nir de l’eau et/ou de l’air), et inversement. Afin de privilégier le volume de
substrat exploré par les racines de la plante, on a tout intérêt à travailler
avec un terreau léger (faible densité apparente = porosité élevée). Pour les
plantes sensibles à l’asphyxie, comme le Poinsettia par exemple, on privilé‐
giera un substrat bien aéré permettant un bon renouvellement de la phase
gazeuse. Mais attention : il faut alors pouvoir bien maîtriser l’irrigation !
Un autre problème se pose alors : à la capacité en bac, quelle place reste‐
t‐il pour l’air dans la porosité totale du substrat ? Au maximum d’eau rete‐
nue par un substrat correspond un minimum d’air : en reste‐t‐il assez pour
assurer une respiration racinaire optimale ? A pF1, le maximum acceptable
pour un substrat est une humidité de 80 à 85 %. Cela correspond alors au
seuil minimum acceptable de capacité en air qui est de 15 à 20 %. Généra‐
lement, on considère qu’un substrat aéré présente une capacité en air à
pF1 supérieure à 15 à 20 %. La difficulté consiste à trouver le bon équilibre
air/eau connaissant la sensibilité plus ou moins marquée de la plante à l’as‐
phyxie racinaire. Dans le cadre de la culture de plantes sensibles ou de pro‐
duction de jeunes plants, des substrats à teneur en air à pF1 élevée sont
souhaitables.
> La disponibilité en eau : Une capacité en bac élevée est intéressante, mais
encore faut‐il que l’eau retenue soit disponible pour les racines. Plus les fi‐
bres du terreau sont fines, plus l’eau est retenue. Comme il a déjà été pré‐
cisé auparavant, moins il y a d’eau dans un substrat, plus les racines
extraient l’eau difficilement et plus la succion qu’elles doivent exercer est
forte. Si la mesure de l’humidité à pF1 correspond environ à la capacité en
bac, la mesure de l’humidité à pF2 permet de doser la quantité d’eau pré‐
sente non accessible aux racines. Elle correspond à la force maximale de
succion pouvant être exercée par les racines.
La disponibilité en eau correspond alors en la différence DE = humidité à
pF1 – humidité à pF2 (en mL/L ou en % volumique).
Les paramètres physiques mesurables en laboratoire servent non seulement
à caractériser le terreau mais peuvent aussi être d’une aide précieuse pour
gérer l’irrigation ou pour comprendre le comportement du terreau au cours
de la culture.
Conduire des cultures, c’est maîtriser des paramètres importants tels que la qua‐
lité des jeunes plants, la fertilisation, la protection phytosanitaire, le climat. Mais,
pour le chef de culture, c’est aussi et peut‐être avant tout, la gestion de l’eau et
de l’air, elle‐même fortement influencée par les propriétés physiques du sup‐
port… Dans cet article, nous détaillons ce dernier point pour comprendre l’im‐
portance d’une analyse physique de substrat.
LE CHOIX DU POT DÉPEND DU TERREAU
La conduite de l’irrigation doit impérativement tenir compte du binôme pot
/ terreau propre à la production. En effet, plus le contenant est petit, plus
il faut un terreau fin, et plus le risque de manque d’air est élevé. Paradoxa‐
lement, les contenants de faible hauteur ne sont donc pas exempts de
risque d’asphyxie. Aussi, est‐il plus facile de travailler avec des pots plus
hauts afin d’améliorer la gestion de l’air dans les pots.
[...]
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7 AMENDEMENT
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En irrigation par aspersion, les pertes en eau sont importantes. On parle
souvent de coefficient de captage, traduisant le pourcentage de l’aspersion
effectivement captée par les plantes. Il varie de 40 à 80 % de l’eau apportée
par aspersion en fonction de la densité et du végétal : certains ont un feuil‐
lage adapté pour capter l’eau et la diriger vers le tronc (comme une gout‐
tière), alors que d’autres l’écartent (à l’image d’un parapluie).
EVOLUTION DES SUBSTRATS
EN COURS DE CULTURE
Nous avons pu voir que l’analyse phy‐
sique permet de caractériser un sup‐
port de culture notamment avant
utilisation. Elle permet aussi de cerner
le comportement et l’évolution du
substrat en cours de culture.
A l’opposé, l’utilisation d’un terreau plus grossier rend la gestion de l’air plus
facile mais diminue d’autant la réserve en eau.
IRRIGATION : VOLUME ET FRÉQUENCE
DÉPENDENT DU TERREAU
Le type de culture a aussi son importance. Pour le Poinsettia par exemple,
végétal sensible à l’asphyxie, le choix d’un substrat à porosité et à teneur
en air à pF 1 élevées s’impose. La disponibilité en eau sera alors faible. D’où
la nécessité de pratiquer des irrigations moins importantes en volume, mais
à fréquence plus élevée, pour assurer une nutrition hydrique optimale de
la plante.
Le calcul de la dose d’arrosage des pots peut se faire à partir des résultats
de capacité de rétention en eau à pF 1 et 1.7. L’humidité à pF 1.7 est l’hu‐
midité qui sert au déclenchement de l’irrigation, sous peine de réduire la
croissance, sans pour autant arriver au point de flétrissement.
La capacité de rétention en eau à pF 1 est la limite maximum d’arrosage.
Les substrats organiques sont des mi‐
lieux vivants susceptibles d’évoluer
dans le temps en fonction des saisons,
des modes d’irrigation et de la coloni‐
sation racinaire.
Ainsi, un producteur effectuant une
analyse physique en cours ou en fin de culture pourra vérifier si les carac‐
téristiques du substrat ont évolué ou pas. Une diminution de la teneur en
air à pF 1, une teneur en eau à pF 2 qui augmente, une disponibilité en eau
qui diminue sont autant d’indicateurs d’une dégradation du substrat (pro‐
duction de fine notamment avec les tourbes). Il convient alors de corriger
les doses d’arrosage, au risque de voir le rapport Air/Eau du substrat à pF 1
baisser et de s’exposer à une asphyxie plus ou moins marquée des racines
de la plante. Dans le cadre de cultures devant séjourner longtemps dans le
même pot, comme les pieds mère de Géranium par exemple, ce suivi est
particulièrement utile.
Il n’est pas toujours possible d’obtenir une grande précision dans ces mesures.
Mais les ordres de grandeurs ainsi déterminés sont très utiles au pilotage de
l’irrigation.
Ainsi, comme dans l’exemple ci‐contre, on peut calculer la disponibilité en
eau par pot en multipliant la disponibilité en eau du substrat par le volume
du pot en litres.
En pépinière, on peut considérer que la dose d’arrosage pour assurer une
nutrition hydrique exempte de stress se situe au tiers de la disponibilité en
eau du substrat. Dans notre exemple, elle serait de 79 ml/litre de substrat.
Un terreau peut posséder de très bonnes qualités chimiques mais donner des résultats décevants en culture :
‐ s’il n’est pas suffisamment aéré,
‐ ou si la conduite de l’irrigation n’est pas en adéquation avec sa disponibilité en eau.
En effet, l’assimilation des éléments minéraux est sous la dépendance du bon fonctionnement des racines, qui ont besoin de conditions favorables à leur respiration et
hydratation.
L’analyse physique du substrat, réalisable au laboratoire LCA (accrédité par le COFRAC pour cette mesure), est donc un complément quasiment indispensable de l’appré‐
ciation de sa composition chimique. Elle permet au producteur d’avoir une bonne connaissance de ses propriétés physiques (aération notamment), sur lesquelles il est
difficile d’intervenir en culture, et donc de mettre en adéquation les exigences de ses plantes et le comportement de son substrat. Elle est aussi une aide précieuse en
termes de critère de choix du produit, notamment en rapport avec les contraintes d’irrigation de l’exploitation. Enfin, elle est un outil de contrôle fiable de l’évolution du
support de culture : elle permettra le cas échéant d’adapter l’irrigation en conséquence afin d’éviter des phénomènes d’asphyxie racinaire.
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FERTILISATION ORGANIQUE DES SUBSTRATS
Publié le 14 février 2014
L’efficacité des engrais organiques azotés pour les cultures de pleine terre est de mieux en mieux connue, grâce aux nombreux essais de plein champ et aux
tests de laboratoire (voir les articles AgroReporter « Les PRO font leur CINEma » du 24 mai 2013 et « Méthode du Bilan Azoté ‐ Episode 3/3 : la minéralisation
nette de l’azote organique d’un produit organique » du 5 décembre 2013).
La fertilisation organique se développe également pour les cultures hors sol (horticulture, maraichage, pépinière), notamment par la demande du consom‐
mateur de réduire l’usage d’intrants de synthèse. Le maintien d’un taux de TVA intermédiaire à 10% , applicable depuis le 01/01/2014 pour les matières fer‐
tilisantes d’origine organique agricole, n’ira pas à l’encontre de cette évolution. Mais les références acquises en pleine terre peuvent‐elles être transposées
aux substrats ? Quels paramètres doivent être pris en compte pour optimiser l’efficacité azotée d’un engrais organique dans un substrat ? Cet article d’Agro‐
Reporter apporte des éléments de réponse basés sur les récentes études menées par l’Institut technique de l’horticulture (ASTREDHOR) en collaboration
avec LCA et SAS Laboratoire.
La terre, un substrat comme les autres ?
En pleine terre, la minéralisation de l’azote organique de l’engrais est réali‐
sée par les micro‐organismes du sol, libérant ainsi l’azote minéral (ammo‐
niacal et surtout nitrique) que la plante pourra ensuite assimiler. Pour une
libération d’azote minéral optimale, les conditions de milieu doivent être
favorables au développement des micro‐organismes : température clé‐
mente, sol ressuyé, pH neutre à légèrement basique, bon contact entre les
micro‐organismes et les engrais). Dans un support de culture, ces paramè‐
tres peuvent être radicalement différents des conditions optimales des
micro‐organismes :
‐ Tout d’abord, le substrat est un milieu relativement inerte, avec peu ou
pas d’activité biologique. C’est d’ailleurs une propriété recherchée, car le
substrat est avant tout un support, qui doit se dégrader le moins possible
dans le temps.
‐ Ensuite, les amplitudes de variation de la température et de l’humidité au
sein du substrat peuvent être très importantes, suivant le mode de conduite
(gestion de l’irrigation notamment). Cela peut limiter la minéralisation de
l’engrais, mais également occasionner des libérations brutales d’azote mi‐
néral lors de variations soudaines de température et d’humidité.
‐ La nature même du substrat peut impacter la minéralisation de l’azote. Le
pH optimum pour la majorité des cultures se situe autour de 5.8 à 6, ce qui
peut être limitant pour les micro‐organismes nitrifiants. Au niveau physique,
la granulométrie de certains substrats peut être relativement grossière, ce
qui limiterait les surfaces de contact entre l’engrais organique et les micro‐
organismes.
Ces contraintes spécifiques aux supports de culture justifient des études
appropriées, s’appuyant sur des outils analytiques pertinents.
Adapter pour mieux quantifier
La méthode normalisée d’estimation du potentiel de minéralisation azote
des amendements organiques (XP U44‐163) ou des engrais organiques (XP
U42‐163) est basée sur une incorporation du produit broyé dans une terre
de référence. Ces conditions expérimentales ne permettent pas de rendre
compte des spécificités des supports de culture.
Pour répondre à la problématique des substrats, une méthode dérivée a
été mise au point, notamment par LCA et SAS Laboratoire : l’engrais orga‐
nique, non broyé, est incorporé dans un substrat de référence à la dose
d’usage. L’évolution du stock d’azote minéral est obtenue par extraction
aqueuse, et peut être comparée aux mesures faites pour les contrôles en
cours de production.
Cette méthode a permis de mettre en évidence plusieurs phénomènes spé‐
cifiques aux supports de culture.
Des essais ont été menés par différentes stations de l’ASTREDHOR. Plusieurs
points importants ressortent de ces essais.
1er enseignement : nécessité d’une bonne activité biolo‐
gique
L’étude des cinétiques d’évolution de l’azote minéral révèle que l’azote am‐
moniacal peut être la forme dominante sur le premier mois d’incubation à
28°C (ce qui peut correspondre à 2 à 3 mois en conditions de culture, en
fonction des conditions de température du milieu).
L’ammonification (transforma‐
tion de l’azote organique en
azote ammoniacal) se déroule
donc sans problème, mais la ni‐
trification (transformation de
l’azote ammoniacal en azote ni‐
trique) peut être limitée, no‐
tamment
dans
certains
terreaux. Cela peut être forte‐
ment influencé par l’humidité à
laquelle se trouve le terreau, en
relation avec la gestion de l’irri‐
gation.
Ce phénomène est peu fré‐
quent dans les sols agricoles.
Dans certaines conditions expé‐
rimentales, cette potentielle
inhibition de la nitrification
semble levée lorsque que de la
terre est ajoutée au mélange substrat / engrais (10 % en volume). La terre
agricole étant naturellement pourvue en micro‐organismes, il est possible
que ce blocage de nitrification soit dû à une activité biologique insuffisante.
L’ajout d’un inoculum dans le substrat apparaît nécessaire pour valoriser le
potentiel d’un engrais azoté organique : terre agricole à forte charge micro‐
bienne, compost, ferment, micro‐organismes… Des études restent à faire
pour comparer l’efficacité des différents inoculums.
2ème enseignement : importance du facteur climat
Le suivi en serre des teneurs
en azote minéral d’un substrat
fertilisé avec un engrais orga‐
nique révèle des profils cohé‐
rents avec les résultats des
cinétiques de minéralisation
en laboratoire : dans les cas où
l’azote ammoniacal est prédo‐
minant au début de la ciné‐
tique de minéralisation en
laboratoire, on observe le
même comportement au ni‐
veau des essais en serre, avec
un décalage dans le temps dé‐
pendant des températures.
Le climat impacte très forte‐
ment la nitrification, la trans‐
formation étant beaucoup
plus rapide pour un apport
d’avril.
La dominance de l’azote ammoniacal en début de culture peut poser des
problèmes d’intoxication ammoniacale, qui sont de plus favorisés en condi‐
tions froides. La gestion de la température de culture doit donc être prise
en compte dans le raisonnement de la fertilisation organique.(...)
p.99
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.3
7 AMENDEMENT
(...)
3ème enseignement : raisonner le couple engrais organique / substrat
La grande diversité des supports de culture engendre également une variabilité de la minéralisation des engrais organiques. Le comportement d’un même
engrais sera différent dans un substrat motte (plus fin) ou pépinière (plus grossier). La granulométrie du substrat a donc un impact non négligeable. De même,
la nature des matières premières ainsi que leur proportion peut influencer le devenir des engrais organiques dans un terreau. L’efficacité d’un engrais organique
ne peut donc pas se raisonner seule. Il faut tenir compte du substrat dans lequel il sera incorporé et notamment de sa capacité de rétention en eau et en air
à pF1.
Ces premiers essais ont montré la pertinence d’adapter la méthode d’incubation aux supports de culture. Les travaux doivent être poursuivis pour compléter
la compréhension des phénomènes. La constitution d’une base de référence pour quelques substrats types sera une étape incontournable.
p.100
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.4
7 AMENDEMENT
BONNE PIOCHE
D’une façon générale, une analyse reflète aussi la qualité du prélèvement. Ce postulat est valable quelle que soit la matrice, mais l’est encore plus pour les
matières fertilisantes. En effet, ces produits faisant l’objet d’échanges commerciaux, leur échantillonnage est soumis à des contraintes réglementaires précises
que présente cet Agro Reporter. Une matière fertilisante est un produit dont l'emploi est destiné à assurer ou à améliorer la nutrition des végétaux, ainsi que
les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols (définition Anses ‐ Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et
du travail).
De la nécessité d’un échantillonnage représentatif
Comme toutes matrices, les matières fertilisantes stockées en tas présentent une certaine hétérogénéité que la pratique d’échantillonnage aura pour but de
prendre en compte. Le tableau 1 illustre un exemple d’hétérogénéité, expliquée par les fractions granulométriques dans le cas d’un compost de déchets verts.
Tableau 1 : Variabilité des teneurs dans un compost de déchets verts en fonction de la fraction
granulométrique analysée (répartition granulométrique en % massique : 0‐2 mm : 29%, 2‐8
mm : 35%, 8‐12,5 mm : 9%, 12,5‐25 mm : 12%, 25‐40 mm : 8%, > 40 mm : 7%) (source
ADEME)
*NtK : Azote total Kjeldahl : somme de l'azote ammoniacal et de l'azote organique
Pour être représentatif, l’échantillonnage doit se faire de telle sorte que chaque particule
ait la même chance d’être échantillonnée. Pour un andain de compost par exemple, il faut
s’assurer que l’outil de prélèvement puisse atteindre toutes les parties du tas. Ainsi lorsque
l’andain est trop grand, il faudra l’ouvrir à l’aide d’un outil mécanique. La répartition des
prises élémentaires doit également être aléatoire.
Figure 1 : modalités d’échantillonnage d’un andain
Echantillonnage et réglementation
Les matières fertilisantes sont des produits commerciali‐
sés et doivent donc garantir une constance de composi‐
tion par rapport aux teneurs déclarées. Les analyses ont
un poids réglementaire dans ce contexte, et l’échantillon‐
nage en est le premier maillon.
Plusieurs textes font référence dans ce domaine. Il y a tout
d’abord la norme NF EN 12579(1) qui concerne les amen‐
dements organiques et les supports de culture. Cette
norme n’a pas un statut réglementaire au niveau français,
mais fait consensus au niveau des producteurs de ma‐
tières fertilisantes. Elle est d’ailleurs citée dans le guide
d’application de la norme NF U44‐051(2). Cette norme en‐
cadre la pratique du prélèvement pour des produits en
vrac et emballés :
•
Un lot de plus de 5000 m3 (ou 10 000 emballages) ne peut pas être échantillonné de manière représentative
•
Le nombre de points d’échantillonnage (N) se définit comme suit : N = 0,5 x √(volume du lot en m3 ou nombre d’emballages), avec un minimum de
12 et un maximum de 30 (voir tableau 2)
•
Le prélèvement sur un produit en vrac doit se faire sur toute l’épaisseur du matériau, en prenant soin d’enlever les 50 premiers cm (la couche de
surface ne doit donc pas être échantillonnée)
(...)
p.101
PRINCIPES AGRONOMIQUES
ORGANIQUES ET
ETSUPPORTS
BIOLOGIEDE
DES
CULTURE
SOLS
4.4
7 AMENDEMENT
Tableau 2 : Nombre de prises élémentaires selon la dimension du lot
comme défini dans la NF EN 12579
Pour les engrais minéraux et les amendements minéraux basiques, il faut
se référer à la norme NF EN 1482‐1 . Elle décrit notamment le prélève‐
ment sur des produits en mouvement. Il n’existe pas de norme d’échan‐
tillonnage des engrais minéraux en tas statiques, mais des travaux sont
en cours à ce sujet au niveau européen (CEN/TC 260, nous contacter
pour plus d’informations).
Le texte réglementaire décrivant la procédure d’échantillonnage est l’ar‐
rêté du 8 décembre 1982 , qui définit les modalités techniques du contrôle officiel des matières fertilisantes et supports de culture et les vérifications auxquelles
le responsable de la mise sur le marché doit procéder. La répression des fraudes se réfère à ce texte lorsqu’elle effectue ces contrôles. Ce texte indique no‐
tamment le nombre de prises élémentaires à réaliser pour constituer l’échantillon à envoyer au laboratoire. Pour un lot de moins de 2,5 tonnes, il faut réaliser
7 prises élémentaires. Au‐delà de 2,5 tonnes, le nombre de prises élémentaires (N) se calcule comme suit :
N = √(20 x masse du lot en tonnes),
avec un maximum de 40 prises élémentaires au‐delà de 80 tonnes
Cet arrêté diffère de la norme NF EN 12579, notamment au niveau du nombre de prises élémentaires, qui est bien plus élevé dans l’arrêté du 8 décembre
1982. De plus, l’arrêté ne demande pas d’enlever les 50 premiers cm et ne précise pas les modalités de prélèvement.
Quartage et conditionnement pour envoi au laboratoire
En respectant le nombre de prises élémentaires demandées dans les différents textes, la quantité de matière récupérée est souvent bien supérieure à ce
dont le laboratoire a besoin pour réaliser les analyses. Il est alors nécessaire de sous échantillonner, selon la méthode du quartage : les prises élémentaires
sont regroupées, mélangées puis divisées en 4 parties. Deux quarts opposés sont éliminés, les 2 quarts restant sont mélangés de nouveau. Ce processus est
répété jusqu’à obtenir la quantité de matière appropriée, le plus souvent entre 2 et 12 L selon les analyses demandées.
< ‐ Figure 2 : Processus de quartage (source ADEME)
Une fois le quartage réalisé, les échantillons doivent être conditionnés pour envoi
au laboratoire. En fonction des analyses demandées, les contenants ne seront pas
les mêmes :
• Pour les composés traces organiques : contenant en verre (le plastique risque‐
rait de contaminer l’échantillon)
• Pour les analyses microbiologiques : contenant stérile
Le laboratoire fournit généralement les contenants appropriés, tels que ceux pré‐
sentés en Figure 3.
Figure 3: Exemples de conditionnement (source LCA)
Pour limiter au maximum les contaminations au moment du prélèvement, les outils utilisés doivent être propres et en bon état. Par exemple, un outil de pré‐
lèvement rouillé ou écaillé peut contaminer l’échantillon en chrome et nickel (composants de l’acier inoxydable). Pour les analyses microbiologiques, il est re‐
commandé de désinfecter l’outil à l’alcool entre chaque échantillon.
Quelle que soit l’analyse demandée, l’envoi au laboratoire doit se faire dans les plus brefs délais. Les matières fertilisantes, étant des produits « stabilisés »,
évoluent peu lors du transport si celui est rapide. L’acheminement en contenant réfrigéré n’est donc pas indispensable, sauf pour les analyses microbiologiques,
mais il constitue une sécurité supplémentaire.
(1) NF EN 12579 (Décembre 2013) Amendements organiques et supports de culture – Échantillonnage
(2) GA U44‐191 (Juin 2011) Amendements organiques ‐ Guide d'interprétation de la norme NF U 44‐051:2006 "Amendements organiques ‐ Dénominations,
spécifications et marquage" et de son amendement A1:2010
(3) NF EN 1482‐1 (Avril 2007) Engrais et amendements minéraux basiques ‐ Échantillonnage et préparation de l'échantillon ‐ Partie 1 : échantillonnage
(4) Arrêté du 8 décembre 1982 portant sur les modalités techniques du contrôle officiel des matières fertilisantes et supports de culture et vérifications auxquelles
le responsable de la mise sur le marché doit procéder
p.102
METHANISATION
EDITION COMPLETE
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7
METHANISATION
LCA, PARTENAIRE IMPLIQUÉ DANS LA MÉTHANISATION
Publié le 22 juin 2012
Depuis 2008, le LCA s’investit dans les analyses en lien direct avec la mé‐
thanisation et la valorisation du digestat. Référent depuis de nombreuses
années sur la thématique des produits organiques et de leur devenir, il ré‐
pond ainsi aux besoins des gestionnaires d’installations de méthanisation
en proposant une gamme d’analyses et d’expertises adaptées à leurs at‐
tentes. Dans cette filière actuellement en plein essor, mais souvent en quête
de références, il n’était pas simple d’identifier les prestations attendues par
les gestionnaires, et les écueils techniques à résoudre pour le laboratoire…
. De nombreux échanges avec les constructeurs, gestionnaires d’installa‐
tions, instituts de recherche, bureaux d’études et institutionnels ont abouti
à définir une offre analytique adaptée aux problématiques spécifiques de
cette filière. La mise en œuvre de celle‐ci s’est concrétisée, début 2012, par
des investissements en matériel de laboratoire (lyophilisateur, congélateur
de grande capacité), et un partenariat avec l’ITE de Narbonne. Cet article
présente un premier tour d’horizon de cette nouvelle gamme d’analyses
proposées par LCA. Il sera suivi prochainement d’autres sujets traitant du
même thème.
NATURELLEMENT COMPLEXE
Encouragée par les politiques publiques, la méthanisation présente un dou‐
ble intérêt : permettre une dégradation rapide de la matière organique de
déchets fermentescibles, tout en assurant une production conséquente
d’une énergie renouvelable valorisable sous différentes formes, le biogaz.
En France, cette technologie est largement répandue dans le secteur indus‐
triel, pour le traitement des effluents, depuis près de 30 ans. La valorisation
des déchets fermentescibles par méthanisation est plus récente. En plein
développement et nécessitant des installations de type industriel, cette pra‐
tique exige un pilotage fin dans lequel l’analyse est souvent l’une des clés
de la réussite. Pourtant la méthanisation, ou digestion anaérobie, est un
processus naturel ! Mais il met en œuvre un écosystème microbien com‐
plexe, et donc sensible. Or la performance du digesteur dépend de la stabi‐
lité de cet écosystème. L’intérêt énergétique, l’équilibre trophique et la
régularité de composition du mélange entrant sont donc de mise. L’utilisa‐
tion de matières entrantes hétérogènes et de composition variable va a
priori à l’encontre de ce principe. Le seul moyen de s’en affranchir est de
bien caractériser au préalable la qualité des déchets entrant dans l’unité de
méthanisation. L’analyse fréquente des matières entrantes et le suivi ana‐
lytique de la digestion prennent alors tout leur sens..
La méthode Dumas par combustion sèche, réalisée sur produit déshydraté
et broyé, lui est préférée.
> le dosage des sucres totaux doit se faire selon la méthode à l’Anthrone,
permettant un dosage des oses, diosides, polysaccharides (dont l’amidon et
les dextrines), glucose, fructose, saccharose, … et ne pas se limiter au dosage
des sucres réducteurs.
> le dosage des protéines doit utiliser une méthode telle que Lowry, per‐
mettant de quantifier les liaisons peptidiques. Une estimation par calcul à
partir de la teneur en azote total n’est pas suffisante.
L’utilisation de méthodes adaptées et la prise en compte par le laboratoire
des particularités des matières entrantes de digesteurs, notamment
lorsqu’il s’agit de déchets gras ou sucrés ou très hétérogènes, sont des pré‐
requis pour obtenir de résultats d’analyses réellement utilisables par l’exploitant.
Pour s’affranchir en partie des contraintes de ces produits organiques bien
particuliers, il est nécessaire de procéder à un traitement préliminaire des
échantillons par lyophilisation suivie d’un broyage. Cette technique, qui
consiste à surgeler l’échantillon puis à le réchauffer rapidement sous vide,
induit une sublimation de l’eau contenue dans l’échantillon. Cette prépara‐
tion est la plus efficace pour déshydrater et homogénéiser les déchets
quelque soient leur composition. Il est donc fondamental que le laboratoire
qui procède aux analyses soit en mesure de réaliser cette préparation.
DES ANALYSES OUI,
MAIS PAS N’IMPORTE COMMENT !
GAMME ANALYTIQUE COMPLÈTE
DÉDIÉE À LA MÉTHANISATION
L’analyse chimique des matières entrantes les plus intéressantes pour la fi‐
lière méthanisation pose des problèmes importants pour un laboratoire
classique d’analyse de déchets organiques, notamment dans le cas de ma‐
tières riches en corps gras et en sucres :
En plus des moyens de lyophilisation mis en place au sein du laboratoire
LCA, une adaptation de notre méthode de minéralisation des produits or‐
ganiques a été développée afin d’obtenir une bonne qualité d’extraction sur
ces matrices complexes. Au LCA, les échantillons « méthanisation » sont ins‐
crits dans un circuit analytique dédié. Ils sont clairement identifiés et font
l’objet d’un traitement spécifique. Les résultats sont édités sur un rapport
d’analyse lui aussi spécifique, dont une version « pdf » est immédiatement
mise en ligne et consultable par le demandeur.
> ils ne peuvent pas être déshydratés en étuve à 105 °C comme des boues
ou des composts. Très concrètement, de nombreux produits gras se trans‐
forment en huile après leur passage à l’étuve puis restent à l’état liquide et
ne se déshydratent pas. De leur côté, les produits sucrés se transforment
en caramel au broyage…
> leur teneur élevée en carbone limite les performances de la minéralisation
à l’eau régale, étape indispensable avant le dosage des éléments majeurs
(P, K, Ca, Mg, S, Na) et des métaux.
In fine, LCA propose désormais à ses clients exploitant une unité de méthanisation
une gamme complète de prestations s’articulant autour de trois catégories :
‐ Caractérisation des matières entrantes
‐ Suivi des digesteurs (analyses des inhibiteurs et des nutriments)
‐ Caractérisation des digestats (aptitude à l’épandage et au compostage)
> la relation entre la teneur en carbone et la perte au feu de la matière
sèche n’a rien à voir avec celle observée sur les autres produits organiques
(composts, boues) ; le carbone organique doit donc être impérativement
mesuré et non pas estimé à partir d’un rapport statistique.
Agréé par le Ministère chargé de l’environnement, LCA peut également assurer
d’autres prestations qui découlent de l’activité de méthanisation :
‐ Conformité à la réglementation ICPE (analyses de rejets, des eaux pluviales,
des eaux souterraines)
‐ Analyses de sols dans le cadre de plans d’épandages
> le dosage de l’azote Kjeldahl doit être réalisé sur le produit frais mais ces
déchets présentent souvent une forte hétérogénéité de composition. Le ré‐
sultat de cette analyse peut donc poser des problèmes de variabilité et de
représentativité.
> Une documentation complète est disponible auprès de notre service com‐
munication
p.103
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7
METHANISATION
ÉVOLUTION DE LA RÉGLEMENTATION ICPE
Publié le 27 janvier 2011
La filière de la méthanisation, notamment dans le secteur agricole, est en
pleine expansion en France. Comme toutes les activités susceptibles de causer
des nuisances à l’environnement, ces installations sont soumises à la régle‐
mentation ICPE : Installation Classée pour la Protection de l’Environnement.
UN NOUVEAU DÉCRET
Jusqu’en 2009, les installations de méthanisation relevaient de plusieurs ru‐
briques, 2170/167c/322B3/2730, en fonction de l’origine des déchets trai‐
tés.
Un décret du 29 octobre 2009 (n°2009‐1341) a permis de simplifier et de
clarifier la réglementation applicable à ces installations. En effet une nou‐
velle rubrique, 2781, spécifique aux installations de méthanisation de dé‐
chets non dangereux ou de matière brute, est désormais mentionnée.
Toutefois, il est important de préciser que les installations de méthanisation
d’eaux usées et de boues d’épuration urbaines, lorsqu’elles sont méthani‐
sées sur leur site de production, ne relèvent pas de cette rubrique.
Cette nouvelle nomenclature définit les régimes réglementaires applicables,
en fonction de l’origine et de la quantité des effluents traités :
Extrait du décret du 29 octobre 2009 (n°2009‐1341).
Les prescriptions techniques relatives à l’exploitation de ces installations
ont été définies selon les régimes dans les arrêtés ministériels :
∙ du 10 novembre 2009 pour les installations soumises à déclaration
∙ du 12 août 2010 pour les installations soumises à enregistrement
∙ du 10 novembre 2009 pour les installations soumises à autorisation
DEVENIR DES DIGESTATS
La valorisation des déchets issus de la méthanisation (digestats) est égale‐
ment réglementée. Le digestat, épandu en l’état, conserve un statut de dé‐
chet. Il est donc soumis à un plan d’épandage, avec caractérisation du
produit à épandre, du sol récepteur et de la quantité épandue. Les valeurs
seuils réglementaires (arrêté préfectoraux, règlement sanitaire départe‐
mental, …) doivent être respectées. La responsabilité du producteur de dé‐
chet reste engagée sur les incidences éventuelles de l’épandage.
La reconnaissance d’un statut de produit permet de réduire les contraintes
d’utilisation de ces matières. Elle suppose de satisfaire les critères d’effica‐
cité et d’innocuité des amendements organiques. A l’heure actuelle un trai‐
tement ultérieur du digestat (de type compostage) est requis. Ceci pourrait
être amené à évoluer. Les professionnels de la filière travaillent à un projet
de normalisation des digestats dans le cadre de l’Afnor (Association Fran‐
çaise de Normalisation).
Cette évolution relativement récente du contexte réglementaire devrait
structurer le développement de la filière.
p.104
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7
METHANISATION
LES LABOS COINCENT LA BULLE
Publication du 16 mai 2013
Les filières de traitement des résidus organiques intégrant une transformation par méthanisation, connaissent aujourd’hui un essor important, particulièrement
en France. La caractérisation des substrats impliqués, et notamment la détermination de leurs potentiels méthanogènes, constitue une étape centrale
et incontournable pour toute réflexion autour des procédés de méthanisation. Ils sont à prendre en compte depuis l’analyse technique et économique d’un
projet, le dimensionnement des installations de traitement et de valorisation, jusqu’à l’évaluation et l’optimisation des performances des procédés. C’est éga‐
lement un indicateur indispensable pour l’estimation de la stabilité des massifs de déchets stockés dans les ISDNDs(1) . Cet article de l’AgroReporter fait le point
sur les connaissances actuelles relatives au potentiel méthanogène : à quoi correspond‐il ? Comment le mesure‐t‐on ? Comment interpréter et utiliser les résultats ?
DÉFINITIONS ET THÉORIE
Le potentiel méthanogène, ou BMP (Biological Methane Potential),
représente la quantité de méthane (CH4) produite lors de la dégradation
de la matière organique. Il est exprimé en Nm3 de CH4, par kg de matière
volatile, par kg de matière sèche et par kg de matière fraîche pour un
produit « solide » ou en en Nm3 de CH4 par kg de demande chimique
en oxygène (DCO) et par litre, pour un effluent liquide.
La valeur théorique du potentiel méthanogène peut être déduite de la
composition élémentaire (CHONS) d’une matière donnée, à partir de
l'équation de Buswell (2) :
Ainsi, par exemple, pour le glucose de formule C6H12O6, on obtient 3CO2
+ 3CH4, donc 0,373 ℓ de CH4/g de glucose. Pour une protéine de formule
C5H7NO2 on obtient de même 0,496 et pour des lipides de formule
C57H104O6 on obtient 1,0 ℓ de CH4/g.
Cependant, la matière organique des déchets est plus complexe qu'un
substrat simple. Non seulement elle contient des glucides, protéines et li‐
pides très variés mais elle contient également d'autres molécules orga‐
niques dont certaines ne sont pas biodégradables. De plus, certains
mécanismes physiques liés notamment à la taille des particules peuvent
empêcher une partie de la matière organique d'être dégradée. Du fait du
temps de dégradation élevé de certains composants et de temps de séjour
courts des déchets dans le méthaniseur, le potentiel calculé par la formule
de Buswell est plus élevé que ce qui est observé au niveau industriel. Ainsi
la connaissance de la formule brute de la matière organique ne permet
pas de savoir si elle est effectivement biodégradable. La mesure du
potentiel méthanogène, qui est une mesure directe de la capacité d'un
déchet à produire du méthane, présente donc un intérêt certain pour
évaluer sa biodégradabilité.
PRINCIPE DE LA MESURE DE RÉFÉRENCE
La mesure du potentiel méthanogène a fait l'objet de différents protocoles,
dont on peut trouver une excellente synthèse dans un article d'Angelidaki
et Sanders (2004)(3) . D'une façon générale, ces protocoles visent à produire
les conditions optimales de la méthanisation de la matière organique du
déchet afin d'exprimer la totalité, ou le maximum, de son potentiel
méthanogène. Les méthodes restent à standardiser afin de pouvoir
mieux comparer les résultats entre eux
La mesure de ce potentiel selon la méthode de référence développée ici,
peut être réalisée pour tout type de biomasse : effluents d’élevages (lisiers,
fientes, fumiers…), déchets agroalimentaires (résidus lignocellulosiques,
graisses, boues …), déchets de collectivités (biodéchets, boues de STEP…),
cultures énergétiques (plante entière, ensilage, paille…) ainsi que tout
autre résidu ou produit organique solide ou liquide.
Ce test de fermentation consiste à
placer une quantité connue de
l’échantillon en présence d’un inoculum
microbien adapté et actif en condition
anaérobie. La mesure du potentiel
méthanogène est réalisée dans des
fioles de 500 ml, placées dans une
étuve agitée, thermostatée à 35°C. L’échantillon est préalablement
caractérisé selon les paramètres suivants : matière sèche et matière
volatile pour un échantillon solide, demande chimique en oxygène
(DCO) pour un échantillon liquide. Une fiole ne contenant que l’inoculum,
sert de témoin pour chaque essai. Ce témoin permet de mesurer l’activité
endogène de cet inoculum (boues anaérobies) qui sera déduite pour le calcul
du potentiel méthanogène.
Une quantité connue de l’échantillon caractérisé est ajoutée dans les
fioles. Les microorganismes dégradent la matière organique apportée,
ce qui se traduit par la production de biogaz. A la fin de cette phase de
réaction, la vitesse de production de biogaz chute, signe de la fin de la
biodégradation de la matière organique. La production de biogaz est
mesurée au cours du temps et la composition du biogaz produit est analysée
tout au long du suivi de l’essai par chromatographie en phase gazeuse.
Le potentiel méthane de chaque échantillon est déterminé à partir de
la quantité cumulée de méthane produit dans chaque fiole.
PRÉDIRE LE POTENTIEL
MÉTHANOGÈNE EN
QUELQUES JOURS :
LA MESURE FLASH
BMP©
La mesure Flash BMP© est l’analyse du potentiel méthane des déchets
par spectroscopie proche infrarouge (SPIR) en seulement 2 jours. L’analyse
repose sur une mesure globale par SPIR de la matière organique d’un
échantillon. La SPIR analyse qualitativement la matière organique en
distinguant les différentes familles de molécules (glucides, protéines,
lipides, fibres, etc…), mais également quantitativement.
La SPIR est une méthode par apprentissage : un ensemble d’échantillons
d’étalonnage est créé et utilisé afin d’établir le modèle entre les spectres
des échantillons (ici les déchets) et une valeur d'intérêt (le BMP). Le
modèle ainsi créé est ensuite testé à l’aide d’un jeu de validation, différent
de l’ensemble d’étalonnage.
Le modèle a été établi avec l’analyse de 500 échantillons de natures
différentes (Figure 1), ce qui le rend robuste vis‐à‐vis des différentes
matrices de déchets rencontrées. Cette technique de mesure est le fruit
de la collaboration entre le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement
de Narbonne (INRA‐LBE) et de professionnels de la filière.
[...]
p.105
5
7
METHANISATION
[...]
RÉSULTATS ET INTERPRÉTATION
Les tests BMP permettent de mesurer le potentiel maximal de production
de méthane du produit considéré. Ils se déroulent dans des conditions
idéales, qui ne sont pas toujours représentatives de la réalité industrielle.
La mesure du potentiel méthanogène renseigne donc uniquement
sur la quantité maximale de méthane produite par un échantillon de
matière organique. Les résultats peuvent être utilisés pour :
‐ valider la faisabilité économique d’un projet d’installation de
méthanisation,
‐ contrôler ou optimiser le fonctionnement d’un digesteur.
VERS UNE NORME POUR LA MESURE
DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE…
L’INRA et l’INSA coordonnent actuellement une étude inter laboratoires
financée par l’ADEME. Cette étude doit déboucher sur des conclusions
claires quant aux méthodologies actuellement mises en œuvre et sur
des propositions d'harmonisation des protocoles. L'objectif final est
d'aboutir à la publication d'un protocole standardisé qui devra servir
de référence pour la normalisation de la mesure du potentiel méthanogène.
Une fois le spectre proche infrarouge acquis, le modèle calcule
instantanément la valeur de potentiel méthane de l’échantillon analysé.
Les avantages de la méthode Flash BMP© sont nombreux :
‐ Mesure rapide : seulement 2 jours pour la préparation de l’échantillon
(séchage / broyage) et 1 minute pour l’analyse spectrale, contre
plus de 30 jours pour la méthode de référence ;
‐ Une grande quantité de l’échantillon est analysée, comparativement
à la méthode de référence, ce qui répond aux problématiques
d’hétérogénéité des matrices de déchets ;
‐ La validation a été faite sur une grande base de données d’échantillons
divers, ce qui rend le Flash BMP© robuste vis‐à‐vis des différentes
matrices de déchets.
Les performances de Flash BMP® sont présentées dans le Tableau 1.
Les tests BMP nous renseignent donc sur le potentiel maximal de production
de méthane du produit testé dans des conditions idéales, qui ne sont
pas représentatives de la réalité industrielle. La vitesse de dégradation
du substrat, le volume, la composition et la cinétique de production de
biogaz mesurés au cours d’un essai BMP, ne constituent en aucun cas
des données reproductibles ou directement exploitables. Pour obtenir
ces informations, nécessaires au dimensionnement d'une unité industrielle
de méthanisation (toxicité, inhibition, carence, qualité du biogaz, cinétique
et taux de biodégradation, charge appliquée, nature et composition du
digestat, consommation de soude et d’additifs,…), il est donc nécessaire
de réaliser un essai en bioréacteur pilote.
Merci à Romain Cresson, de l’ITE de Narbonne, pour sa collaboration à
cet article.
p.106
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METHANISATION
DIGÉRER C'EST PRÉVOIR
Publié le 10 avril 2014
Certes la méthanisation est un procédé naturel de dégradation de la matière organique en milieu anaérobie, par digestion sous l’action de plusieurs types de
microorganismes. Mais naturel ne signifie pas que tout contrôle est superflu ! Ce procédé fait intervenir une suite de réactions biologiques nécessitant une
coopération entre différentes bactéries. Parfois des évènements viennent perturber le processus et ne permettent plus à l’activité bactérienne de se développer
correctement. L’intoxication aux acides gras volatils (AGV), ou acidose, est l’un d’eux. Elle se traduit par une acidification (pH < 7) et par une accumulation des
acides organiques, d’hydrogène et de CO2 dans le milieu réactionnel. L’accumulation d’AGV dans un digesteur traduit un dysfonctionnement de celui‐ci, qui
peut conduire à une dégradation de la qualité du biogaz et de sa production, voire à l’arrêt du réacteur. Cet article de l’AgroReporter s’intéresse aux AGV et
aux informations que ces acides organiques peuvent apporter sur la santé d’un digesteur.
Acides, gras et volatils
Les AGV sont des acides gras à chaîne carbonée courte (moins de six atomes de carbone). Les quatre premiers acides gras sont dits volatils : acide acétique
(CH3‐COOH), acide propionique (CH3‐CH2‐COOH), acide butyrique (CH3‐CH2‐CH2‐COOH), acide valérianique (CH3‐CH2‐CH2‐CH2‐CH2‐COOH). Dans le rumen
des ruminants, les trois premiers représentent respectivement 60 %, 20 % et 15 % des acides gras volatils ingérés pour une alimentation classique à base de
fourrages, mais les proportions varient fortement suivant la ration. Ils sont produits par la flore microbienne de la panse des ruminants et de façon générale
dans les premières étapes de la dégradation anaérobie de la matière organique, notamment dans les digesteurs industriels où ils sont considérés comme les
intermédiaires les plus importants de la digestion anaérobie. Ils sont produits lors de l’acidogénèse, l’une des phases de la méthanogénèse, pour être convertis
directement ou indirectement en méthane.
La méthanogénèse fabrique des AGV
Les AGV sont des intermédiaires réactionnels produits lors de la conversion de
la matière organique en méthane. Ils sont le résultat de l’activité de populations
bactériennes hydrolytiques et fermentatives, appartenant principalement aux
genres Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroïdes, Propionibacte‐
rium et Butivibrio. L’apparition des AGV se situe lors d’une phase appelée acido‐
génèse.
Une fois produits, ces AGV servent de substrat à une autre population de bacté‐
ries, appelées acétogènes car elles consomment les AGV les plus longs (propio‐
nate et butyrate essentiellement) et les transforment en acétate. Les bactéries
acétogènes appartiennent à trois groupes : les homoacétogènes (dont des Clos‐
tridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelo‐
bacter Butyribacterium, Eubacterium), les syntrophes (Syntrophobacter,
Syntrophomonas, Syntrophus) et les sulfato‐réducteurs (Desulfovibrio, Desul‐
fobacter, Desulfotomaculum, Desulfomonas).
L’acétate est enfin utilisé à son tour par un troisième groupe de bactéries : les
méthanogènes, du groupe des Archae, strictement anaérobies.
La Figure 1 présente la succession de ces voies métaboliques, selon le modèle
aujourd’hui le plus répandu.
Lorsque le fonctionnement des réacteurs est optimisé, l’activité de ces popula‐
tions est équilibrée et les AGV produits pendant l’acidogénèse sont consommés
par les bactéries acétogènes.
Il est donc normal d’avoir des AGV dans le milieu réactionnel, mais toute accu‐
mulation va traduire un déséquilibre des voies métaboliques, une sorte d’indi‐
gestion, lors de laquelle les bactéries acétogènes n’arrivent plus à utiliser les
AGV produits lors de l’acidogénèse.
Une question d’équilibre
Les réacteurs mettent en œuvre différentes populations microbiennes, associées
et interdépendantes, qui forment un écosystème fragile. Au début de la chaine
alimentaire de cette biologie se trouvent les substrats organiques qui vont entrer
dans le digesteur. A l’image des éleveurs, les exploitants d’installation de métha‐
nisation utilisent le terme de « ration » pour ces matières destinées à être digé‐
rées dans les réacteurs.
Lorsqu’un digesteur est stabilisé et a atteint son régime nominal, l’activité des
populations bactériennes est équilibrée : les AGV produits pendant la phase
d’acidogénèse sont consommés par les bactéries acétogènes et méthanogènes.
(...)
p.107
5
7
METHANISATION
(...)
L’accumulation d’AGV dans le milieu réactionnel peut donc avoir deux grandes causes :
•
Une augmentation brutale de la production d’AGV par la voie de l’acidogénèse, que les bactéries acétogènes et méthanogènes ne parviennent pas
à digérer : acidogénèse > acétogénèse
•
Un ralentissement de la dégradation des AGV par les bactéries acétogènes et méthanogènes, qui induit une accumulation du substrat de ces bac‐
téries : acétogénèse < acidogénèse
Dans le premier cas, l’acidose est liée à une trop grande quantité de matières fermentescibles introduites dans le digesteur. L’accumulation d’AGV peut ainsi
être observée suite à l’introduction de substrats riches en glucides et/ou lipides, rapidement hydrolysables par les bactéries hydrolytiques et acidogènes, ou
à un taux de charge(1) trop élevé. Les bactéries ont une certaine capacité d’adaptation mais elles s’accommodent mal des changements brusques.
Dans le second cas, l’inhibition des bactéries acétogènes peut être expliquée par la présence de substances toxiques pour ces populations. Les plus fréquentes
sont :
• le sulfure d’hydrogène (H2S) issu de la dégradation des acides aminés contenant du soufre, comme la méthionine ou la cystéine, présents par exemple dans
les crucifères
• certains éléments présents en trace, comme le cuivre, le zinc, le chrome ou le plomb
• les antibiotiques et désinfectants présents dans les substrats, en lien avec les médicaments administrés aux animaux, dans les produits de nettoyage des
salles de traite, etc
• les fortes concentrations en sels minéraux, qui vont augmenter la conductivité du milieu
• (l’oxygène).
Le tableau 1 présente des exemples de concentrations inhibitrices pour différents éléments
A l’inverse, quelques cas de carence à l’origine d’une inhibition de la flore mé‐
thanogène ont été référencés : carence en cobalt ou en nickel, directe ou induite
par une précipitation de ces éléments avec des sulfures dissous.
Repérer les signes annonciateurs de l’acidose
La baisse du pH (pH < 7) est un signe d’acidose évident. Elle s’accompagne de la
chute de production et de qualité du biogaz. Toutefois ces indicateurs ne font
que révéler le dysfonctionnement, et ne permettent pas de le repérer précoce‐
ment. Le suivi des AGV (dont l’accumulation va entrainer la baisse de pH),
comme la mesure du pouvoir tampon ou de la pression partielle en hydrogène,
permettent de détecter plus tôt un éventuel déséquilibre. Il semble admis que
tout risque d’acidose est écarté pour des concentrations en AGV totaux infé‐
rieures à 2 g/L, des valeurs inférieures à 5 g/l étant encore acceptables. Cepen‐
dant, chaque digesteur a ses propres valeurs de consigne et il n’est pas possible
de définir une valeur maximale stricte à partir de laquelle la concentration en
AGV totaux deviendrait dangereuse.
La modification du profil des AGV est un meilleur indicateur. En effet, lorsque
l’acétogénèse est inhibée, les AGV de taille supérieure à l’acétate (C2) s’accu‐
mulent, à commencer par l’acide propionique (C3). La modification de la pro‐
portion des AGV dans le milieu, en particulier l’augmentation des proportions
d’acides propioniques, butyriques et valériques par rapport à l’acide acétique, doit alerter car elle est le signe d’un début d’acidose. Lorsque le rapport «
acide acétique / acide propionique » est supérieur à 3, ce risque est écarté.
Les AGV totaux et les profils d’AGV peuvent être dosés au laboratoire par chromatographie en phase gazeuse ou en HPLC. La mesure indirecte des AGV totaux
par capteurs est aussi possible au niveau des digesteurs, soit par titrimétrie, soit par spectrométrie infra‐rouge.
Moyens d’action
Dans le cas d’une accumulation liée à un excès de matières fermentescibles, la première réaction doit être d’arrêter l’alimentation du digesteur. Les bactéries
acétogènes et méthanogènes vont consommer les AGV présents et en faire diminuer la concentration totale. Il conviendra aussi de revoir la ration pour éviter
un nouveau dysfonctionnement.
Quand la cause de l’acidose est une inhibition ou une intoxication des bactéries acétogènes et méthanogènes, la solution passe par l’identification du substrat
responsable afin d’en réduire la proportion dans la ration, voire l’exclure totalement. L’analyse préalable des matières entrantes est de ce fait recommandée,
notamment lorsqu’il y a un changement dans leur nature ou leur origine.
Dans tous les cas, lorsque le milieu s’acidifie, l’ajout d’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3), voire de chaux ou de carbonate de calcium (CaCO3), peut
être envisagé de façon curative. Il permet d’augmenter le pH (avec un objectif de l’ordre de 7,8 en général) et le pouvoir tampon des digestats.
La production d’AGV est la conséquence et non la cause de la déstabilisation des digesteurs. Le suivi de leur concentration fait partie des moyens de suivi
des processus. Le laboratoire LCA (adhérent duClub Biogaz de l’ATEE) propose la détermination des profils d’AGV, mais aussi la mesure du FOS‐TAC, pour
suivre vos digesteurs ainsi que les analyses complètes de caractérisation des matières entrantes. N’hésitez pas à nous contacter !
(1) Taux de charge : quantité quotidienne de matières organiques introduites dans le réacteur. Il peut être exprimé par unité de volume (kg MO/m3.j, kg
DCO/m3.j ; on parle alors de charge volumique appliquée ou CVA) ou par unité de biomasse présente dans le digesteur (kg DCO/kg MVS.j ; on parle alors de
charge massique appliquée ou CMA). MO : Matière Organique , DCO : Demande Chimique en Oxygène, MV : Matière Volatile
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EAU ET DECHETS
EDITION COMPLETE
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EAUX ET DECHETS
EDILABO OU LA PÊCHE AU SANDRE
Publié le 9 décembre 2010
EDILABO est une démarche conduite en France par le SANDRE* pour
l’échange de données informatisées dans le domaine de l’eau et de l’assai‐
nissement entre le commanditaire de l’analyse et son laboratoire.
Le Sandre a défini un format d’échange de données (se reposant sur le for‐
mat .xml) et assure la mise à jour de référentiels de données permettant
ainsi de dématérialiser les échanges entre le commanditaire et ses prestataires
(laboratoires, préleveurs) :
‐ génération d’une commande dématérialisée pouvant être traitée par un
préleveur et/ou un laboratoire
‐ obtention en retour d’un fichier de résultats normalisé EDILABO.
Le fichier de résultats est directement intégrable dans tous les logiciels de
gestion de station d’épuration et de plans d’épandage compatibles EDILABO,
évitant ainsi la saisie fastidieuse des données analytiques, et assurant éga‐
lement l’intégrité des informations (références de parcelles, références d’affaires,
références de station, …) fournies lors de la commande.
Si la plupart d’entre eux sont en mesure de traiter de façon manuelle une
commande d’analyse d’eau au format Sandre (EDILABO), peu nombreux
sont ceux qui sont en mesure de traiter en routine des commandes d’analyses
de boues, de produits organiques, d’eaux et de sols via ce format
d’échange.
Le laboratoire LCA a décidé en 2009 de faire de ce format d’échange son
standard de dématérialisation des commandes et de fourniture de fichiers
de résultats.
Aujourd’hui, nous traitons ces commandes en routine, qu’elles soient
émises du logiciel d’un client ayant un module de commande EDILABO, ou
bien issues de notre portail de commandes dématérialisées gracieusement
mis à disposition de nos clients IZILAB®.
En retour, nous pouvons restituer :
‐ le fichier de résultats au format EDILABO (conforme au Sandre)
‐ tout autre format de fichier (txt, csv, …)
Tous les laboratoires agréés par le ministère chargé de l’environnement
doivent être en mesure de traiter une demande EDILABO. C’est une exigence
de l’arrêté ministériel du 29 novembre 2006 portant modalités d’agrément
des laboratoires effectuant des analyses dans le domaine de l’eau et des
milieux aquatiques au titre du code de l’environnement.
‐ le rapport au format pdf
Le portail Web IZILAB® offre bien d’autres fonctionnalités comme :
‐ La planification de vos commandes d’analyse par site (station, platefome, …)
‐ La gestion des droits d’accès pour les différents collaborateurs
‐ Le suivi de l’état d’avancement des commandes et des analyses
‐ L’édition des fiches de renseignement
‐ Les alertes SMS ou Email des résultats hors limites
‐ Gestion des historiques des commandes et des analyses
‐ Importation de données client
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7
EAUX ET DECHETS
ROB’EAUX SCOPE
Publié le 17 février 2011
Dans le cadre dans la surveillance des eaux usées urbaines et industrielles, l’uti‐
lisation d’un préleveur automatique doit se faire selon les recommandations du
guide pour l’échantillonnage des eaux résiduaires édité par l’AFNOR (ISO 5667‐
10). Un fascicule de documentation (FD T90‐523) portant sur la réalisation de
prélèvements pour le suivi de la qualité des eaux dans l'environnement a été
publié en 2008, et sa partie 2 est également consacrée aux eaux résiduaires. Ces
deux référentiels constituent les cahiers des charges qu’il convient d’appliquer
pour la réalisation de tout prélèvement d’eau usée.
Le type d’asservissement ‐ au temps ou au débit ‐ influe sur la représenta‐
tivité de l’échantillon, surtout lorsque le débit du rejet varie sur la durée to‐
tale du prélèvement. Dans ce cas de figure, le prélèvement à fréquence fixe
donne un « poids » trop important à la période de faible flux par rapport à
son « poids » réel dans le flux journalier. Par contre, dans le cadre du pré‐
lèvement à fréquence variable (asservissement au débit), le « poids » de la
période à faible flux est représentatif du flux journalier.
CHOIX DU MATÉRIEL
POURQUOI UN PRÉLEVEUR AUTOMATIQUE ?
Les différents programmes réglementaires de surveillance de la qualité des
eaux usées urbaines et industrielles sont basés sur la réalisation d’analyses.
S’il importe que ces analyses soient réalisées dans des laboratoires compé‐
tents (accréditations COFRAC, agréments, …), il est essentiel que les échan‐
tillons analysés soient représentatifs des flux réellement émis. Une industrie
aura différents process de production tout au long d’une journée d’activité.
La qualité de ses effluents variera donc en fonction des process successifs.
De même, une station d’épuration recevra des eaux usées dont la compo‐
sition variera au cours de la journée, notamment en fonction de l’usage de
l’eau qui sera fait par les habitants. Dans ces deux contextes, réaliser un
prélèvement ponctuel de l’eau limite fortement la pertinence des résultats
que l’on obtiendra à l’analyse.
Les préleveurs automatiques ont été conçus pour pallier cette difficulté. Ils
sont capables de réaliser des prélèvements sur de longues périodes de
temps (24 heures en général). Ces matériels peuvent être portables ou à
poste fixe. Pour des raisons de coûts, l’installation d’un automate à « poste
fixe » est souvent privilégiée par l’exploitant lorsqu’une fréquence de
contrôle journalière ou hebdomadaire est exigée. Dans le cadre de fré‐
quences moindres, il préfèrera mandater un prestataire équipé de préle‐
veurs automatiques « portables » pour réaliser ces contrôles.
PRÉLÈVEMENT ASSERVI AU TEMPS OU AU
DÉBIT ?
Les fournisseurs proposent des modèles et des techniques de fonctionne‐
ment différents. On retiendra principalement :
‐ la présence d’une enceinte isotherme ou réfrigérée (groupe froid autonome),
‐ un système de prélèvement par pompe péristaltique ou pompe à vide,
‐ la réception de l’échantillon dans un seul ou plusieurs flacons
‐ la possibilité de gérer la fréquence d’échantillonnage avec principalement
deux modes de réglage :
> à fréquence fixe (asservissement au temps)
> à fréquence variable en connectant l’automate à un système de mesure
de débit (asservissement au débit)
CONTRÔLE DES AUTOMATES
Il est important de souligner que les équipements de prélèvement à poste
fixe installés en entrée et/ou en sortie de station d’épuration (urbaine ou
industrielle), doivent le plus souvent faire l’objet d’une vérification annuelle
par un organisme extérieur reconnu compétent. Ces contrôles sont exigés
notamment dans le cadre des programmes de suivi des agences de l’eau
mais aussi par l’inspection des installations classées. LCA assure ces
contrôles (agréé par l’Agence de l’Eau Adour Garonne).
Le service prélèvement du LCA est équipé d’un parc de 14 préleveurs auto‐
matiques dont 7 réfrigérés et 7 isothermes. Nous disposons également de
7 débitmètres et du matériel connexe nécessaire à l’asservissement de ces
appareils. Ce service intervient sur le territoire national pour le compte de
clients du secteur privé et du secteur public du LCA, dans le cadre de mis‐
sions ponctuelles ou planifiées sur les stations d’épurations industrielles ou
urbaines, sur les réseaux collectifs ou privatifs.
Les préleveurs automatiques réalisent des prélèvements unitaires de
quelques dizaines de millilitres pour constituer un échantillon global. La fré‐
quence de prélèvement unitaire peut être fixe (70 ml toutes les 10 minutes
par exemple) ou bien variable grâce à un asservissement au débit (70 ml
tous les 0,5 m3 par exemple).
Un prélèvement à fréquence fixe consiste en la collecte d’une prise d’échantillon
indépendamment du flux.
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EAUX ET DECHETS
LE DÉBIT DE L’EAU
Publié le 27 février 2014
La mesure de débit est devenue incontournable dans le domaine de l’eau et notamment de l’assainissement des eaux urbaines et industrielles. La mise en
place d’un équipement de mesure de débit répond souvent à une demande de la réglementation en vigueur (arrêté préfectoral, auto‐surveillance, calcul de
la redevance Agence de l’Eau…) mais servira également à une meilleure connaissance du fonctionnement des ouvrages. Sur le terrain, pour des stations d’épu‐
ration recevant quelques m3 à plusieurs milliers de m3 d’eaux à traiter par jour, comme pour les réseaux de collecte des eaux usées et les réseaux de distribution
d’eau de consommation, cette mesure est effectuée à l’aide de débitmètres. L’AgroReporter s’est intéressé à ces alliés précieux des exploitant du métier de
l’assainissement.
Débuts du débit
En hydraulique, le débit (Q) est le volume d’eau qui traverse une section
perpendiculaire à l’axe d’un chenal ou d’un tuyau par unité de temps. Il
s'agit d'une notion centrale dans une situation d'écoulement de fluide.
Quelle que soit la technique mise en œuvre, il est important de noter qu’un
débitmètre ne mesure pas directement un débit. Les principales mesures
associées sont en fait la hauteur, la vitesse ou la pression.
La mesure de débit se pratique en fait depuis très longtemps ! Les fontai‐
niers et bâtisseurs d’aqueducs devaient connaître les flux d’eau pour dimen‐
sionner leurs ouvrages et les contrôler. Ainsi, sous l’ancien régime, on
utilisait une jauge en métal munie de petits trous de 27 mm de diamètre.
Le diamètre de ces trous correspond au pouce fontainier. Ces plaques
étaient installées en avant de la prise d’eau et d’une cuvette, appelée cu‐
vette de jaugeage. Plus tard, un récipient servant à mesurer le débit pouvait
également être placé dans la cuvette.
•
La mesure de débit avec écoulement en canal ouvert :
Le principe repose sur une re‐
lation entre le débit et la cote
du plan d’eau créé en amont
des organes de mesures tels
que des déversoirs à mince
paroi, canaux jaugeurs…
Par exemple dans la configura‐
tion de la Photo n°1, la mesure
de débit est effectuée par une
sonde à Ultra‐Sons. Cette tech‐
nique consiste à mesurer une
hauteur d’eau.
Le débitmètre est ici associé à
un canal ouvert équipé d’un
seuil jaugeur (organe de me‐
sure). Un canal d’approche en
amont du seuil jaugeur permet de tranquilliser l’écoulement des effluents.
Chaque organe de mesure est régi par une loi hydraulique normalisée (par
exemple NF ISO4359 pour les canaux jaugeurs) ou d’une courbe d’étalon‐
nage hauteur/débit fournie par le constructeur.
Le débitmètre en place est enfin programmé selon la loi hydraulique du
canal de mesure utilisé.
Au XVIIe siècle, le débit se mesure en pouce. On appelait pouce d’eau ou
pouce du fontainier la quantité d’eau qui s’écoule par un orifice d’un pouce
de diamètre.
Le pouce comprenait 144 lignes et
correspondait à un volume de 14
pintes fourni en une minute, soit
0,8 m3/h environ (un pouce ≈ 20
m3 /jour). On ne tenait pas
compte alors de la vitesse de
l’écoulement.
La mesure de débit aujourd’hui
Avec les débitmètres utilisés aujourd’hui, en fonction de l’appareil utilisé,
une formule de calcul prend en compte la mesure associée instantanée
(hauteur en mètre par exemple) pour la convertir simultanément en débit
(généralement exprimé en m3/h). La mesure de débit dépendra également
de l’ouvrage utilisé pour positionner l’appareil.
Ainsi, on peut distinguer deux types d’ouvrage :
• La mesure de débit avec
écoulement en conduite fer‐
mée :
L’appareil est directement in‐
tégré ou placé sur une canali‐
sation
horizontale
ou
verticale.
Il n’y a pas d’ouvrage de me‐
sure spécifique à installer.
Sur les canalisations qui sont
en charge (complétement
remplies), l’appareil le plus
couramment utilisé est le dé‐
bitmètre électromagnétique
(Photo n°2).
• Son principe de mesure
repose selon la loi d’induction magnétique de Faraday.
L’effluent canalisé traverse perpendiculairement un champ magnétique.
La tension induite générée est alors proportionnelle à la vitesse de l’écoule‐
ment du fluide.
La vitesse est ensuite convertie en une mesure de débit. (...)
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6.1
7
EAUX ET DECHETS
(...)
Les conditions de pose d’un débitmètre
Avant d’envisager la mise en place ou le renouvellement d’un appareil, il est important de s’assurer que la technologie du débitmètre envisagée est bien
adaptée à la configuration du site ainsi qu’à la nature et aux caractéristiques des effluents.
L’environnement proche de l’appareil, que ce soit un canal ouvert ou une canalisation en support, doit répondre à des critères bien précis pour que le fonc‐
tionnement du débitmètre soit optimal.
Ces critères sont mentionnés dans les normes ISO/AFNOR ou dans les documents du constructeur.
Si l’on prend l’exemple d’un canal ouvert type jaugeur à ressaut, voici quelques règles d’installation :
Ainsi un ouvrage mal dimensionné, ou un capteur en mauvaise position, augmenteront l’incertitude sur la valeur finale du débit. Enfin les conditions d’accès
et de sécurité doivent être prises en compte dès le début d’un projet pour faciliter l’entretien et le nettoyage des ouvrages ainsi que la maintenance des dé‐
bitmètres (capteur & boitier de commande).
Faire vérifier sa mesure de débit
Les mesures de débit installées à poste fixe dans des stations d’épuration ou réseaux d’assainissement sont susceptibles de dériver et de fournir à terme des
valeurs erronées. Il est donc conseillé d’effectuer une validation périodique des ouvrages de mesure et des débitmètres par un organisme extérieur. Le labo‐
ratoire LCA propose des prestations adaptées à la vérification des mesures de débit, que ce soit sur les stations de traitement ou les réseaux de collecte. Ces
prestations se font en toute indépendance des fournisseurs de débitmètres.
Le LCA est accrédité par le Cofrac depuis le 1er janvier 2014 sur la réalisation des prélèvements d’eaux et mesures physico chimiques sur site. Il est notam‐
ment le premier laboratoire accrédité en France pour des prélèvements fractionnés avec asservissement à un débitmètre sur canalisation en charge.
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EAUX ET DECHETS
[RSDE] PLATEFORMES DE COMPOSTAGE :
PROFITEZ DE NOTRE EXPÉRIENCE
Publié le 21 octobre 2010
Toutes les plateformes de compostage soumises à autorisation ayant un rejet
aqueux direct ou indirect dans le milieu naturel sont concernées par la seconde
phase du programme national d'action contre la pollution des milieux aquatiques
par certaines substances dangereuses (RSDE : Rejets de Substances Dangereuses
dans l'Eau). Si vous êtes dans ce cas, vous devrez choisir un prestataire apte à ré‐
pondre aux prescriptions imposées par la DREAL et l'Agence de l'Eau dont vous dé‐
pendez : accréditations, agréments, performances et expérience.
Accrédité COFRAC sur les eaux résiduaires (programme 100‐1) depuis plus de 5 ans,
LCA a développé au niveau national un ensemble de services opérationnels dédiés
aux contrôles des eaux dans le milieu industriel, depuis le prélèvement, en passant
par l'analyse, le conseil, et ce, jusqu'à l'assistance technique.
AUJOURD'HUI, CETTE ACTIVITÉ EST DEVENUE UN AXE MAJEUR DE DÉVELOPPEMENT DU LABORATOIRE
‐ Expérience : réalisation de plus de 400 bilans de pollution en milieu industriel l'an dernier, 20 dossiers RSDE actuellement en cours.
‐ Forte connaissance du compostage et des process associés.
‐ Compétences reconnue de nos chimistes : LCA accrédité Cofrac sur les eaux usées, agrée par le MEEDDM, référencé par l'INERIS.
‐ Accompagnement de votre dossier tout au long de la campagne par des ingénieurs spécialisés en environnement et traitement des eaux expérimentés.
‐ Rédaction de la synthèse de campagne initiale.
‐ Proximité de nos agences et de notre réseau de prélèvement.
LCA mobilise tout son savoir faire pour proposer une solution complète vous permettant de vous reposer sur un prestataire expérimenté pour mener à bien
ces nouveaux contrôles réglementaires. A votre écoute nous sommes également là pour vous conseiller.
Ô RAGE, EAUX COMPOSTAGE
Publié le 21 octobre 2011
Ainsi, une même unité de compostage peut‐elle se retrouver alternativement
en période d’excès d’eau ou en période de déficit.
La plupart des unités de compostage sont équipées de bassins de rétention
leur permettant de faire face aux périodes de déficit hydrique (arrosage des
andains) et aux périodes d’excédents.
En cas d’excédents, ces jus doivent être évacués.
QUE FAIRE DES REJETS LIQUIDES
De 0 à 400 litres par tonne traitée… Ce sont les volumes des rejets (1) li‐
quides liés au stockage ou au compostage sur plate‐forme de traitement
biologique des déchets (ADEME, 2005 (2)). Ces quantités varient d’un site
à l’autre, suivant les matières traitées, le type de procédé (aération forcée
positive, négative ou par retournement), la présence ou non d’un bâtiment.
« Ces rejets liquides comprennent les jus ou lixiviats s’écoulant du produit
par exfiltration, les eaux provenant du ruissellement sur la surface du pro‐
duit, celles issues des surfaces annexes (plate‐forme, voirie, toitures) plus
ou moins souillées, les condensats dans le cas des bâtiments fermés ou en
aération forcée négative, les eaux de lavage » (source : ADEME, 2005). La
composition des rejets est forcément très dépendante de l’ensemble de
ces paramètres.
Les volumes de rejets, plus ou moins chargés, peuvent représenter des
quantités annuelles importantes. L’existence de « pics » liés aux conditions
météorologiques rend parfois difficile la gestion de ces rejets.
Les principaux modes d’évacuation sont tous encadrés par des textes ré‐
glementaires imposant des contrôles de conformité :
> Le rejet en réseau collectif d’assainissement (autorisation/convention de
rejet, réglementation ICPE)
> Le dépotage en station d’épuration (réglementation ICPE/convention de
dépotage)
> L’épandage (conformité à la réglementation épandage)
> Le traitement sur site avant rejet dans le milieu naturel (conformité des
rejets des ICPE).
Pour les plateformes soumises à autorisation, l’arrêté préfectoral d’autorisa‐
tion d’exploiter basé sur les préconisations de l’arrêté ministériel du 22 avril
2008 encadre la gestion de l’évacuation des jus de la plateforme, que ce soit
par épandage, rejet en milieu naturel ou en réseau collectif d’assainissement.
Pour les unités soumises à déclaration, l’arrêté ministériel du 12 juillet 2011 a
fait évoluer les anciennes préconisations de l’arrêté précédent (7 janvier 2002).
L’EAU ET LE COMPOST
Le compostage est un procédé biologique thermophile dont l’efficacité est for‐
tement dépendante de la présence d’eau. Une trop faible humidité entraîne un
ralentissement de la fermentation et de la maturation du compost. A l’inverse,
un excès d’eau entraîne des risques d’anaérobiose, sources de mauvaises odeurs
et de blocage dans les étapes biologiques de production d’un compost de qualité.
RSDE
Certaines plateformes soumises à autorisation d’exploiter et ayant un rejet
direct ou indirect vers le milieu récepteur sont susceptibles de faire l’objet
d’un arrêté préfectoral portant sur des prescriptions complémentaires sur
les rejets de substances dangereuses dans le milieu aquatique (RSDE).
> Une documentation complète est disponible auprès de notre service communication
(1) En fait, ces jus n’ont rien de commun avec des « thés de compost », qui seraient obtenus par un procédé s’apparentant à une infusion de compost mûr dans de l’eau.
(2) ADEME, 2005. Impacts environnementaux de la gestion biologique des déchets – Bilan des connaissances. Collection Données et Références, 331 pages.
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EAUX ET DECHETS
HISTOIRE D’EAU
Publication du 22 février 2013
L’Organisation Mondial de la Santé (OMS) accorde une très grande importance à l’innocuité microbiologique des approvisionnements en eau de boisson.
Selon cette organisation, 1.1 milliard de personnes à travers le monde sont dépourvues d’accès à des systèmes améliorés d’approvisionnement en
eau. Ce manque d’accès à une eau de boisson sûre, allié à un assainissement insuffisant et au manque d’hygiène, est un facteur qui contribue largement
aux 1.8 million de décès annuels pour cause de maladies diarrhéiques. Ces dernières touchent les personnes les plus fragiles et notamment les enfants
de moins de 5 ans… L’une des principales étapes pour assurer la stabilité biologique de l’eau d’alimentation est la désinfection. Cette action est
indispensable pour assurer la production et la distribution d’une eau conforme aux normes sanitaires.
POURQUOI DÉSINFECTER L’EAU ?
Avec :
Dans les pays Occidentaux, les risques épidémiques liés à la consommation
d’une eau contaminée par des germes très virulents (à l’origine du choléra
ou de dysenterie par exemple) ont quasiment disparus. Toutefois, il reste
possible de retrouver des cas de contamination bactériologiques notamment
sur des petites unités de production et réseaux de distribution. Les germes
responsables sont surtout des bactéries du groupe des Entérobactéries,
comme les salmonelles, shigelles ou encore Escherichia Coli.
La notion de couple (Cn x Tm) est donc essentielle.
Les ressources hydriques naturelles de surface ou peu profondes sont
fréquemment impactées par les activités humaines. Les germes issus
de système d’assainissement défectueux, de la présence d’animaux
d’élevage à proximité des zones de captage, les réseaux de distribution
anciens ou mal entretenus sont autant d’origines possibles.
Parmi les procédés chimiques, le chlore est sans conteste le plus
connu et le plus utilisé.
Sa mise en œuvre se fait le plus souvent sous forme de gaz (Cl2) ou
sous forme d’Hypochlorite de Sodium (eau de Javel NaClO).
LA DÉSINFECTION AU CHLORE
•
L'eau naturelle est donc susceptible de contenir des micro‐organismes
qui, par leur nature et leur concentration, peuvent être acceptables,
indésirables, voire toxiques ou dangereux. Par défaut, elle doit être
considérée comme non utilisable directement en l’état pour la
consommation humaine car sa qualité microbiologique peut varier à
tout instant. Elle doit subir des traitements pour pouvoir être consommée
sans danger par l'ensemble de la population. La désinfection et l’ajout
de stabilisant bactérien (chlore par exemple) sont les étapes de traitement
qui permettent d’éliminer les bactéries et virus pathogènes susceptibles
de provoquer une maladie hydrique et de stocker l’eau sans risque de
développement bactérien.
NOTION DE POUVOIR DÉSINFECTANT
L’élimination des micro‐organismes par un désinfectant répond à la loi
de CHICK – WATSON : Log10 (N/ N0) = k.Cn.Tm
N : nombre de micro‐organismes survivants
N0 : nombre initial de micro‐organismes
Cn : Concentration du désinfectant
Tm : temps de contact
K : coefficient spécifique de létalité du désinfectant
Mode d’action du chlore
En solution aqueuse et selon le pH, le chlore est dissocié principalement
en deux formes : l’acide hypochloreux (HOCl) à pH acide et l’ion hypochlorite
(ClO‐) à pH alcalin.
La différence essentielle entre ces deux formes repose sur l’efficacité
désinfectante. Ainsi le chlore sous forme HOCl (appelé chlore libre actif)
est 100 fois plus efficace que le chlore sous forme d’ion hypochlorite
(appelé chlore libre potentiel) !
En plus de ces propriétés désinfectantes, le chlore est également responsable
de réactions chimiques que nous détaillons plus loin, interférant avec
la désinfection.
L’utilisation du chlore en désinfection est en général privilégiée pour
des pH inférieurs à 8.0.
p.114
[...]
6.1
7
EAUX ET DECHETS
[...]
Le point de rupture est obtenu lorsque la quantité de chlore injecté
correspond à celle de chlore libre résiduelle. Ce graphique illustre ces
réactions dites « annexes » d’oxydation qui sont consommatrices de
chlore. La formation et l’élimination des chloramines, issues de la
combinaison entre l’ammonium (NH4) et le chlore, nécessitera 10 mg/l
de chlore à raison d’un mg/l de NH4.
• Les conditions pratiques d’une bonne désinfection au chlore
Dans des conditions standards, la mise en œuvre du dosage de chlore est
souvent appliquée comme ci‐dessous :
Dose de chlore libre
résiduel
Temps de contact
Action Bactéricide
0.1 à 0.2mg/l
10 à 15 minutes
Action Virulicide
0.3 à 0.5mg/l
30 à 45 minutes
Le rôle du chlore libre résiduel est de maintenir une concentration
suffisante en agent désinfectant tout au long du transport et de la
chaine de distribution de l’eau potable. Cette notion est très importante.
Il ne suffit pas de produire une eau potable en station. Il faut garantir
sa conservation tout au long du réseau de distribution. La présence de
chlore libre résiduel est la garantie d’une action désinfectante résiduaire
en cas de risque de re‐contamination dans le réseau de distribution. Il
faut souligner que la concentration de l’eau en chlore injecté en station
de production a tendance à décroître au cours du transport jusqu’aux
points de distribution. C’est pourquoi, sur les réseaux de grande taille,
il est recommandé d’installer des unités de rechloration, au niveau des
stations de surpression, ou au niveau des réservoirs.
+ d’info : Chloration et Vigipirate
Dans le cadre du plan Vigipirate, les exploitants de stations ont des
instructions pour renforcer la chloration de l’eau afin de prévenir
tout risque de contamination malveillante. Par instruction ministérielle,
les préfets de départements sont chargés de demander aux exploitants
de toutes les unités de distribution d’eau, y compris celles qui
jusqu’alors n’étaient pas traistées, de prendre les dispositions permettant
d’assurer une concentration minimum en chlore libre résiduel de
0.3mg/l en sortie des reservoirs et de 0.1mg/l en tout point du réseau
de distribution.
• La demande en chlore :
La présence de chlore résiduel libre implique d’avoir répondu à la «
demande en chlore » de l’eau, due aux réactions chimiques avec les
matières organiques et minérales. En effet, le chlore injecté va réagir
rapidement avec des composés oxydables comme le fer et le manganèse,
avec l’ammonium pour former des chloramines, ainsi qu’avec divers
composés organiques.
La demande en chlore est établie par un essai, qui consiste à déterminer
la quantité de chlore nécessaire pour que ce dernier soit entièrement
utilisé à la désinfection de l’eau (appelé également détermination du
point de rupture ou « break point »).
Compte tenu de ces réactions complexes entre le chlore et les composés
présents dans l’eau à traiter, il est fondamental de connaître ses
caractéristiques physico chimiques et bactériologiques grâce à une
analyse complète en laboratoire avant de procéder à sa désinfection.
Les eaux de surface et certaines eaux souterraines nécessitent le plus
souvent bien plus qu’une simple chloration pour fournir une eau
conforme aux normes de qualité.
• La mesure du chlore libre résiduel :
Lors de la réalisation de prélèvements d’eau sur le réseau de distribution,
il est fort recommandé de procéder à la mesure de ce chlore libre résiduel.
Cette mesure doit être réalisée sur site, au moment du prélèvement et
non au laboratoire. La norme NF EN ISO 5667‐3 relative aux lignes
directrices pour la conservation et la manipulation des échantillons
d'eau préconise une mesure dans les 5 minutes qui suivent le prélèvement
au maximum. La phase de transport, même courte, altère la mesure.
Une analyse en laboratoire ne présente aucun intérêt. Les techniciens
préleveurs LCA réalisent ce type de mesure lors de leurs interventions
sur réseau de distribution.
AUTRES TECHNIQUES DE DÉSINFECTION
Depuis plusieurs années, d’autres techniques de désinfection se sont
développés en alternative au chlore.
> les procédés physiques par séparation membranaire (ce qui fera l’objet
d’un prochain article dans Agro Reporter). En fonction du seuil de coupure
de l’installation (on parle de microfiltration, d’ultrafiltration et de
nanofiltration), les bactéries et virus sont retenus sur les membranes.
Toutefois, une désinfection complémentaire au chlore par exemple est
souvent associée par sécurité.
> la désinfection par l’irradiation UV.
Le principe est celui de l’irradiation par le rayonnement UV, ces derniers
étant absorbés par l’ADN et l’ARN des germes. Cette exposition entraîne
la mort des cellules. Les rayons UV sont fournis par des lampes protégées
dans des gaines de quartz, émettant un rayonnement à 254 nm de longueur
d’onde.
La dose appliquée est fonction de l’intensité d’irradiation UV (puissance
des lampes) et du temps de contact eau/lampe.
L’opération de désinfection consiste à faire passer l’eau à traiter sur les
lampes en régulant le débit, l’épaisseur de la lame d’eau et la chute de
puissance des lampes au cours du temps.
Ce mode de désinfection est régulièrement utilisé dans de nombreuses
applications. Il est toutefois souhaitable de respecter certaines condi‐
tions de fonctionnement :
‐ l’eau traitée doit être faiblement chargée en Matières En Suspension
(MES) et en matières organiques pour éviter une diminution de l’efficacité
de l’irradiation.
‐ un temps de distribution relativement court entre la production et le
consommateur car les UV n’ont pas d’effet rémanent, contrairement au chlore.
> Autres oxydants chimiques comme l’ozone (O3)
L’ozone est un oxydant et désinfectant plus puissant que le chlore.
A concentration égale, l’action virulicide de l’Ozone ne nécessite que 4
minutes au lieu des 30 minutes nécessaires au Chlore. Toutefois son application
en eau potable reste cantonnée à des installations spécifiques, compte
tenu des coûts d’investissement et d’exploitation importants à mettre
en œuvre (installation d’un générateur d’ozone sur site).
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6.1
7
EAUX ET DECHETS
LE BEC DANS L’EAU
Publication du 27 juin 2013
L'eau représente environ 2/3 du poids d’un adulte humain. Cet ordre de grandeur, également applicable aux autres animaux à sang chaud, est à mettre en
relation avec le rôle essentiel de l’eau qui intervient dans toutes les fonctions physiologiques de base de l'organisme. D’un point de vue biologique, l’eau est un
nutriment, « une substance organique ou minérale, directement assimilable sans avoir à subir les processus de dégradation de la digestion » (dictionnaire
Larousse). En cela elle se distingue de l’aliment qui n’est pas obligatoirement assimilable directement par l’organisme. Quelles que soient les espèces, l’eau est
consommée en quantités beaucoup plus importantes que n’importe quel autre nutriment. En zootechnie, sa disponibilité et surtout sa qualité sont
des paramètres clés dans la santé et la productivité d’un élevage.
QUALITÉ DE L’EAU ET PRODUCTIVITÉ
On conçoit facilement qu’une restriction des quantités d'eau disponibles
entrainera rapidement une chute de la productivité d’un atelier d'élevage.
Il est moins fréquent de s’intéresser à la qualité de l’eau fournie aux
animaux. Or, une eau d'abreuvement de mauvaise qualité (gustativement
altérée car trop chargée en fer par exemple) est souvent un facteur
participant à la baisse de sa consommation, et donc à une chute possible
de production. A contrario, si elle est consommée en grandes quantités,
les contaminants qu'elle contient peuvent atteindre un niveau nocif
pour l’animal.
Les besoins et la sensibilité à la qualité de l’eau des animaux varient en
fonction des espèces, de l'état des animaux, de leur mode de production,
et de l'environnement ou du climat (voir par exemple l’évolution des
besoins en eau du poulet en fonction de la température : tableau 1)
dans lequel ils évoluent.
ETAT DES LIEUX
EN L’ABSENCE DE
RÉGLEMENTATION
En France, l’eau d’abreuvement des
animaux n’est pas considérée
comme un aliment. Les exigences
réglementaires liées à la qualité des aliments ne lui sont donc pas
applicables. Parallèlement, il n’existe pas de réglementation spécifique
pour l’eau d’abreuvement. L’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire
de l’alimentation, de l’environnement et du travail) a publié en février
2011 une étude scientifique faisant un état des lieux des pratiques et
des recommandations relatives à la qualité sanitaire de l’eau d’abreuvement
des animaux d’élevage.
RECOMMANDATIONS DE L’ANSES
Cet état des lieux débouche sur la rédaction d’une synthèse des paramètres
et critères de qualité. Les paramètres à rechercher sont :
L’alimentation des animaux et leur niveau de production, notamment en
élevage laitier, va aussi influencer de façon sensible les quantités d’eau
d’abreuvement consommées.
• soit des paramètres indicateurs devant servir de signal d’alerte en
cas de dépassement, sans toutefois avoir forcément de conséquence
directe sur la santé animale ou la salubrité des denrées animales produites
(paramètres d’alerte) ;
• soit des paramètres dont le dépassement présente un risque pour
la santé animale ou la salubrité des denrées animales produites
(paramètres à risque).
Ce rapport de l’ANSES aboutit également à des recommandations portant
entre autres sur les modalités de contrôles de la ressource en eau
(fréquence des analyses, nature des analyses). Lien vers les recommandations
de l’ANSES. Il permet également de comparer ces recommandations
aux critères de qualité de l’eau d’abreuvement existants.
La maîtrise de la qualité de l’eau d’abreuvement est un donc un facteur
majeur, mais parfois mésestimé, de l’obtention de performances en élevage.
La tolérance aux minéraux (sels totaux) dans l'eau potable varie selon
les espèces animales. Les volailles y sont le plus sensibles, suivies des
porcs et des ruminants. Une teneur en sels solubles totaux de moins
de 1000 mg/L est généralement considérée comme faible et convient
à tous les genres d'animaux d'élevage (1) . Des teneurs en sels qui se
situent entre 1000 et 3000 mg/L sont acceptables pour toutes les espèces
d'animaux d'élevage, mais ces niveaux peuvent causer des déjections
liquides chez les volailles ou de la diarrhée chez le bétail qui n'est pas
habitué à de telles teneurs en sels. Toute concentration en sels supérieure
à 3000 mg/L est déconseillée pour les volailles; elle peut aussi entraîner
le refus de s'abreuver chez les autres animaux d'élevage (1). Par ailleurs,
des concentrations de sels dépassant 7000 mg/L sont déconseillées
pour tout genre d'animaux d'élevage, cette valeur étant abaissée à 5000
mg/L pour les animaux en lactation.
Enfin il est primordial d’insister sur la nécessaire maîtrise de la qualité
de l’eau circulant dans les réseaux de distribution à l’intérieur de l’élevage,
notamment de l’eau chaude. En effet, des réseaux mal entretenus
(réservoirs, tuyauterie) peuvent également être à l’origine de contaminations
microbiologiques par le développement de biofilms post traitement.
Outre la désinfection régulière de ces réseaux, un contrôle de la teneur
en chlore libre et de chlore total est souvent préconisé en élevage hors sol.
L’analyse des eaux d’abreuvement, rarement pratiquée dans le passé,
devient aujourd’hui un contrôle indispensable pour les éleveurs. Il vise
principalement à permettre une prévention des maladies chez les ani‐
maux d’élevage. C’est un moyen simple et peu onéreux pour s’assurer
que l’eau distribuée aux animaux ne véhicule pas de pathogènes ou
d’éléments susceptibles d’affaiblir les animaux et donc d’altérer la qua‐
lité et la rentabilité d’un atelier. Ce type d’analyse intéresse tous les
types d’élevage, depuis l’élevage hors‐sol jusqu’aux vaches laitières ou
aux canards à gaver.
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6.1
7
EAUX ET DECHETS
LES BOUES STEP BY STEP
Publication du 13 décembre 2012
La ville de Clichy fut la première à être dotée d’une station d’épuration
en France. C’était à la fin du 19ème siècle. Aujourd’hui ces ouvrages,
dont le nombre dépasse les 3 000 dans notre pays, font partie de notre
environnement. Ils ont pour mission d’assainir, donc littéralement de
rendre « saines », les eaux usées que nous rejetons dans nos activités
domestiques et professionnelles.
La qualité d’une station d’épuration se mesure tout d’abord par son
efficacité à épurer les eaux sales avant de rejeter une eau propre dans
le milieu naturel (en rivière le plus souvent). Les stations d’épuration
sont des acteurs fondamentaux de la préservation de notre environnement
et de notre santé en limitant l’impact de nos rejets sur la qualité du milieu
et de la ressource. Plus récente est la prise en compte de la capacité
d’une station d’épuration à produire des boues de qualité. Aujourd’hui,
la gestion de ce sous‐produit de l’épuration est devenu un enjeu
économique majeur des exploitants. Garantir l’innocuité, et la production
de boues à fort intérêt agronomique, permet au gestionnaire de s’offrir
de multiples voies de valorisation.
Ainsi, en « nettoyant» l’eau, les stations d’épuration produisent des «
boues ». Cette filière boue est l’autre visage peut‐être moins connu de
la station d’épuration.
NOTION DE FLOC
Les eaux résiduaires contiennent des matières en suspension, organiques
ou non, qui se déposent dans le fond du bassin simplement par gravité.
Ces dernières y sont raclées et évacuées formant ainsi les boues primaires.
Mais cette épuration ne suffit malheureusement pas. En effet, les eaux
résiduaires contiennent une part importante de matières organiques
non décantables, composées de colloïdes caractérisés par leur faible
taille et leur charge électronégative qui engendrent des forces de répulsion
intercolloïdales. Ainsi, si le temps de décantation d'un gravier dans un
mètre d'eau est de 1 seconde par la seule influence de son poids, on
passe à 2 minutes pour le sable fin, à 2 heures pour l'argile, à 8 jours
pour une bactérie, de 2 à 200 ans pour un colloïde.
Pour déstabiliser cette suspension, il faut tout d’abord favoriser
l'agglomération des colloïdes en diminuant leurs forces de répulsion
électrostatique.
C’est la phase de coagulation. Elle s'obtient le plus souvent par l’addition
dans l'eau d'un coagulant à base de sel de fer ou d’aluminium. La charge
trivalente (Fe+++ ou Al+++) neutralise les charges électriques superficielles
répulsives, et permet ainsi agglomération des colloïdes. L’agglomération
par pontage des particules colloïdales ainsi « déchargées » constitue
des micro‐flocs. Ces derniers s’agrégent les uns aux autres pour constituer
des flocons plus volumineux, jusqu’à devenir décantables par gravité.
Le floc est ainsi constitué. Le grossissement de ce dernier peut être encore
accéléré s'il est mis en contact avec des précipités déjà formés. C’est là
qu’intervient la recirculation des boues préalablement décantées. Un
brassage lent de l'ensemble augmente les chances de rencontre des
particules colloïdales avec le floc.
POURQUOI TRAITER LES BOUES ?
Les boues constituent donc le principal déchet d’épuration des eaux
résiduaires. On y retrouve principalement les matières en suspension
décantables et les boues biologiques en excès issues du traitement des
eaux, comprenant dans leurs flocs la biomasse ainsi que les matières
solides non dégradée. A ce stade, la plupart des boues sont très liquides
(0.5 à 5 % de matières en suspension), et présentent un caractère
fermentescible. Stockées en l’état, elles deviennent nauséabondes.
Toutes les boues vont nécessiter un traitement quelles que soient les
filières de valorisation ou de d’élimination envisagées.
Le choix des techniques se fera :
• en fonction de leur caractère organique ou minérale (teneur en matière
organique), et de leur caractère plus ou moins hydrophile. Le caractère
organique entraînera l’application d’un traitement de stabilisation, le
caractère plus ou moins hydrophile conditionnera la plus ou moins
grande difficulté à les déshydrater.
• en fonction de leur destination, encadrée par une réglementation
environnementale de plus en plus stricte.
DIFFÉRENTES TECHNIQUES
DE TRAITEMENT DES BOUES
Le tableau ci‐dessous présente des techniques conventionnelles de
traitement de boues régulièrement rencontrées sur les installations
d’épurations urbaines et industrielles.
[...]
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6.1
7
EAUX ET DECHETS
[...]
Dans les procédés listés ci dessus, l’utilisation d’un floculant (polymère)
permet d’accélérer la séparation eau / boues et donc d’améliorer le rendement
des machines. Sachant qu’il existe différentes compositions de produit,
le choix du floculant se fera en fonction de la nature des boues (minérale,
organique, mixte) et du dispositif d’épaissement/déshydratation en
place (résistance des flocs à la pression, au cisaillement…). La quantité
de polymère utilisée peut être comprise entre 3 et 10 kg par tonne de
matières sèches selon les procédés.
Quelle que soit la technique de déshydratation utilisée, il est important
de vérifier la qualité de l’eau issue de la séparation des phases solides
et liquides, appelée généralement « filtrat ». Elle doit être peu chargée
en matières en suspension (MES) afin d’éviter des retours de boues
dans la filière eaux.
Souvent, chaulage et compostage se pratiquent sur des boues déjà
stabilisées biologiquement en station d'épuration. Ils constituent en
quelque sorte un traitement complémentaire de stabilisation. Toutefois,
pour des boues primaires ou physico‐chimiques, ce sont les uniques
modes de stabilisation.
• L’hygiénisation
L’arrêté du 8 janvier 1998 sur l’épandage des boues d’épuration définit
l’hygiénisation comme un « traitement qui réduit à un niveau non dé‐
tectable les agents pathogènes présents dans la boue ». Une boue est
considérée comme hygiénisée quand, à la suite d'un traitement, elle
satisfait aux exigences définies dans le tableau ci‐dessous.
• La stabilisation
Outre le suivi de ces paramètres lors de la caractérisation initiale avant
épandage, l’efficacité des traitements d’hygiénisation est également
appréciée par l’analyse des coliformes thermotolérants (indicateur).
L’hygiénisation des boues ne s’impose que dans certains contextes
d’utilisation agronomique sensibles (voir annexe II de l’arrêté du 8
janvier 1998). La plupart des boues épandues en France ne sont pas
hygiénisées, la maîtrise du risque sanitaire reposant de façon satisfaisante
sur l’application de règles de bonnes pratiques.
p.118
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7
EAUX ET DECHETS
ROSEAUSPHERE
Publié le 3 mai 2012
L’épuration des eaux usées urbaines par Filtres Plantés de Roseaux (FPR)
est devenue ces dernières années une technique très répandue pour les
petites et moyennes collectivités.
Ainsi, ce système « rustique » se retrouve sur de nombreux ouvrages col‐
lectifs dont la capacité de traitement va de 100 à 1500 eq.hab[i] (voir plus
sur certaines stations).
Il existe de nombreuses variantes dans l’utilisation des FPR, comme la com‐
binaison avec d’autres types de traitement (lagunage par exemple) ou le
sens de filtration (vertical ou horizontal). La filière la plus couramment uti‐
lisée, et dont nous allons développer le principe, est la filtration verticale
sur lits plantés de roseaux en double étage.
FILIÈRE DE TRAITEMENT
ET DIMENSIONNEMENT
Le schéma suivant illustre la filière de traitement d’un double étage de filtres à
flux vertical.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES FPR
Les filtres plantés de roseaux appartiennent à la catégorie des traitements
par « culture fixée sur supports fins ».
Les bactéries fixées sur le support assurent la dégradation de la matière or‐
ganique et la rétention des Matières En Suspension, et cela en milieu aéro‐
bie (ventilation par drains).
Plusieurs cahiers techniques de dimensionnement et de préconisation ont
notamment été réalisés par l’IRSTEA (anciennement Cemagref) et sont
consultables sur internet.
De manière générale on retiendra les éléments suivants :
‐ base de dimensionnement : 2 m2/hab avec 1,2 m2 /hab sur le premier
étage et 0,8 m2 sur le deuxième étage de filtration.
‐ respect des consignes sur le type et la granulométrie des supports :
gravier en 1er étage puis sable en 2ème étage.
‐ débit d’alimentation minimum des filtres par bâchée : maintenir un minimum
de 0,5 m3/m2/h, afin de permettre une meilleure répartition des effluents.
ENTRETIEN ET EXPLOITATION
Cette filière de traitement ne nécessite pas de moyens techniques impor‐
tants. La gestion des boues produites est facilitée (une seule extraction sur
plusieurs années en fonction de la charge). La qualité attendue des rejets
sur ce type de filière est de l’ordre de :
‐ DCO < 90 mg/l
‐ DBO5 < 25 mg/l
‐ MES < 30 mg/l
‐ NTK < 20 mg/l
Le rôle des roseaux (Phragmites Australis) en surface des filtres est avant
tout un rôle « mécanique ». Grâce à leurs racines tubulaires et aux nouvelles
tiges qui poussent à travers les boues accumulées, les roseaux permettent
de limiter le colmatage dû à l’accumulation des boues en surface du filtre.
On parle alors de l’implantation d’une « rhizosphère ».
Il n’en demeure pas moins qu’un suivi et un entretien régulier sont néces‐
saires au bon fonctionnement des filtres.
On citera notamment l’entretien du dégrilleur en entrée de station, le dés‐
herbage manuel pour privilégier la pousse des roseaux si nécessaire, le suivi
des bâchées et la rotation d’alimentation des filtres…
Un suivi régulier de la qualité des boues accumulées est également utile
(métaux notamment) afin de s’assurer à terme de leur compatibilité avec
la réglementation relative à l’épandage agricole.
[i] 1 eq.hab : pollution théorique émise par un habitant par jour soit 150 li‐
tres ; 80 g MES ; 60 g DBO5; 15 g Azote et 4 g Phosphore
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EAUX ET DECHETS
TRAITEMENT DE L’EAU : L’ARRÊT AU PORE
Publié le 6 mars 2014
L’utilisation de la technologie membranaire connait un essor important ces dernières années dans le traitement des eaux que ce soit pour l’eau potable, les
eaux usées urbaines ou les eaux industrielles. L’amélioration de la qualité des eaux traitées, l’évolution de la réglementation ainsi que la prise en compte de
nouvelles substances dans l’eau contribuent en partie au développement et à l’utilisation des membranes. Ce développement a permis de diversifier les diffé‐
rentes filières membranaires proposées par les constructeurs, et en parallèle d’améliorer les conditions d’utilisation et d’exploitation des installations. Dans
cet article, l’AgroReporter présente une synthèse des techniques membranaires utilisées en traitement de l’eau, leurs avantages et leurs contraintes.
Terminologie membranaire
Les membranes sont utilisées dans le traitement de l’eau en qualité de barrières minces
semi‐perméables. Un procédé physique de séparation va s’opérer, dans lequel la mem‐
brane va jouer le rôle de barrière sélective en fonction de la taille des pores choisie.
Lors de cette sélection, deux phases sont obtenues :
‐ le Concentrat, correspondant au fluide enrichi des substances retenues par la mem‐
brane
‐ le Perméat, correspondant au fluide et aux substances passées à travers la mem‐
brane.
Afin d’accélérer cette séparation de phases, une force motrice est appliquée de part et d’autre de la membrane : cela peut être la pression, un champ électrique,
un gradient de température ou une différence de concentration. Les installations les plus courantes de traitement des eaux potables et d’eaux usées utilisent
la pression comme force motrice.
Champ d’application
Le tableau ci‐dessous montre le champ d’application des techniques de séparation membranaire en fonction de différentes substances et de la taille des pores
(exprimées généralement en microns).
•
La microfiltration utilise des membranes dont
les diamètres de pores sont compris entre 0.1 et 1 µm mi‐
crons (µm). Cette technique permet la rétention des par‐
ticules en suspension, de bactéries ainsi que des colloïdes
fixés par précipitation ou coagulation sur de plus grosses
molécules. Son application peut se retrouver dans diffé‐
rents procédés de traitement des eaux potables, eaux
usées urbaines et industrielles.
•
L’ultrafiltration utilise des membranes dont les
pores sont compris entre 0.01 à 0.1 µm. Ces membranes
retiennent les molécules dont la masse molaire est élevée
(une partie des acides humiques et des colloïdes) et les
virus. Les sels dissous (ions) traversent la membrane. Son
application est également adaptée à l’ensemble des ma‐
trices.
•
L’osmose inverse utilise des membranes denses
qui arrêtent tous les sels. L’osmose est un phénomène
tendant à équilibrer la concentration en solutés de part
et d’autre de la membrane semi perméable. Le solvant
diffuse du milieu le moins concentré en solutés vers le mi‐
lieu le plus concentré sous l’effet de la pression osmotique. Pour inverser le passage du solvant comme dans cette technique, il faut alors appliquer une
pression supérieure à la pression osmotique. L’osmose inverse est utilisée dans le cadre du dessalement d’eau de mer et des eaux saumâtres, de la production
d’eau ultra pure, et de la production d’eau de process.
•
La nanofiltration se situe entre l’osmose inverse et l’ultrafiltration. Elle permet la séparation de composants en solution dont la taille est voisine du
nanomètre (0.001 µm). Ainsi les sels ionisés multivalents de masse molaire supérieure à 200‐250 g/mol sont retenus par ce type de membrane (calcium, ma‐
gnésium, sulfates…).
Structure et disposition des membranes
Il existe principalement sur le marché deux types de matériaux constituant les membranes :
‐ Les membranes minérales à base de composés inorganiques (céramiques, verre, métal). Elles sont particulièrement adaptées aux effluents dont les pH et
températures peuvent être extrêmes.
‐ Les membranes composées de matériaux organiques. Ce sont les plus utilisées en micro et ultrafiltration. Les principaux polymères organiques utilisés sont
l’acétate de cellulose, les composés de type Polyamide et de type Polysulfone. Chaque composé organique possède une sensibilité différente aux propriétés
physico‐chimiques de l’eau à traiter (pH, température, chlore…), qui doivent donc être prises en compte en amont d’un projet d’utilisation de membranes.
(...)
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6.1
7
EAUX ET DECHETS
(...)
Chaque type de membrane est caractérisé par le flux maximal d’eau qu’elle est en mesure de traiter, exprimé en litres par m2 et par heure, appelé flux de
perméation.
En prenant le flux de perméation en compte, la constitution d’une unité de traitement nécessite généralement l’utilisation de grandes surfaces membranaires.
On parle alors de constitution de modules où l’on va regrouper un certain nombre de membranes.
En fonction des applications sur le traitement de l’eau ou les propositions techniques des constructeurs, les membranes peuvent être agencées en module
fibres creuses, tubulaires, en module plans ou spiralés.
Dans l’exemple ci‐dessous est représenté un module constitué de fibres creuses qui sont noyées dans une résine époxy. Il s’agit ici de membranes organiques
(Polysulfone). Un module contient plusieurs milliers de fibres lui conférant plusieurs m2 de surface filtrante.
Les contraintes de l’utilisation des membranes
Si les filières de traitements membranaires apportent
une meilleure filtration que les techniques de traite‐
ment plus conventionnelles, sa principale contrainte ré‐
side dans l’accumulation de matières dans les pores ou
à sa surface.
C’est le phénomène de colmatage. Le flux de filtration
s’en trouve alors diminué, impactant le fonctionnement
de l’installation.
Le mode de colmatage et son intensité dépendront des
propriétés physico‐chimiques du fluide à traiter.
Afin de limiter ce phénomène, on procède à des rétro‐
lavages réguliers avec de l’eau traitée ainsi qu’à des la‐
vages chimiques dont la nature est fonction du type
d'encrassement. Ces lavages ont lieu jusqu’au rétablis‐
sement du flux initial des membranes.
Certains indicateurs de suivi permettent de contrôler le bon fonctionnement des membranes et leur éventuel colmatage :
• la pression transmembranaire, correspondant à la perte de charge créée par le débit traité à travers la membrane et les matières déposées sur celle‐ci.
• la perméabilité, qui est le rapport du flux de perméation (L/m2.h) et de la pression transmembranaire (exprimée en Bar et à une température donnée).
Ainsi lorsque la perméabilité baisse en fonction du temps, c’est souvent le signe d’un colmatage entraînant une réduction de la performance de la membrane.
Les technologies membranaires utilisées dans le traitement des eaux sont sûres et performantes.
Cependant, qu’elles soient utilisées en traitement principal ou en traitement complémentaire avec d’autres filières, un suivi particulier est à mettre en
place, adapté aux propriétés du fluide à traiter qui peuvent varier dans le temps. Ainsi la surveillance et la gestion du colmatage des membranes sont es‐
sentielles afin de limiter les risques de disfonctionnement et les conséquences financières induites.
On notera également que la prise en compte de la gestion des concentrats ne doit pas être négligée dans certaines applications (osmose inverse par exem‐
ple). Le laboratoire LCA est en mesure de réaliser toutes les analyses liées au fonctionnement de ces installations, mais propose également des audits et
du conseil à l’exploitation de ce type d’unités, de traitement
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6.2
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EAUX ET DECHETS
BOUE TABOUE
Publié le 29 mars 2012
Pour être valorisées en agriculture, les boues d’épuration doivent respecter
les valeurs limites imposées par l’arrêté ministériel du 8 janvier 1998
lorsqu’elles proviennent de stations urbaines, par l’arrêté ministériel du 2
février 1998 lorsqu’elles sont issues de stations industrielles ou par l’arrêté
sectoriel du 3 avril 2000 lorsqu’il s’agit de boues de l’industrie papetière.
Quel devenir pour les boues dépassant ces valeurs seuils ?
LA SOLUTION ISDND
En France, hormis l’incinération et les traitements thermiques par voie hu‐
mide (système OVH), les boues et autres déchets organiques non valorisa‐
bles en agriculture sont susceptibles d’être orientés vers des installations
de stockage de déchets (alternative moins coûteuse que les 2 options pré‐
cédentes). Tout comme les déchets de bois non valorisables, les boues
d’épuration urbaines sont potentiellement acceptables dans les installations
de stockage de déchets non dangereux (ISDND). Certaines boues indus‐
trielles sont également acceptables dans ces installations. Toutefois, l’ac‐
ceptation en ISDND n’est pas systématique. Des critères stricts d’admission
doivent être respectés.
QUID DES BOUES
Les boues d'épuration urbaines non valorisables en agriculture, ainsi que
les boues industrielles ne contenant pas de substances dangereuses sont
des déchets DITS non dangereux appartenant à la liste 19.08 de la nomen‐
clature des déchets.
A ce titre, les boues peuvent être admises en ISDND si :
> elles satisfont à la caractérisation de base, et respectent notamment
les points suivants :
‐ plus de 30 % de matière sèche
‐ somme des PCB inférieure à 50 mg/kg sec
> elles satisfont à la vérification de conformité (test de potentiel polluant)
Règles d’admission des déchets en ISDND
Les ISDND sont des Installations Classées pour la Protection de l’Environne‐
ment (ICPE) soumises à autorisation, quel que soit leur volume d’activité. Un
arrêté préfectoral spécifique d’autorisation d’exploiter leur a donc été délivré.
Cet arrêté est établi à partir des préconisations de l’arrêté ministériel du 9 sep‐
tembre 1997 et de celles issues de l’étude d’impact qui figure dans le dossier
de demande d'autorisation. Cette dernière précise, notamment, la nature et
l'origine des déchets qui seront potentiellement admis. L’annexe II de l’arrêté
ministériel liste les déchets qui ne peuvent pas être admis.
Concernant les boues, il est utile de préciser que si elles présentent un taux
de matière sèche inférieur à 30% (taux d’humidité supérieur à 70%), elles
ne seront pas admises en l’état. Une dessiccation complémentaire sera nécessaire.
L'arrêté d'autorisation d’exploiter de l’ISDND indique donc précisément les
déchets qui pourront effectivement être stockés dans l'installation. Il établit
également les règles d’exploitation du site et celles liées à l’admission des
déchets.
Pour être admis dans une installation de stockage, les déchets doivent également
satisfaire :
> à la procédure d'information préalable (déchets municipaux non dangereux
et assimilés) ou à la procédure d'acceptation préalable (autres déchets non
dangereux),
> au contrôle à l'arrivée sur le site (systématique).
Ainsi, les boues produites régulièrement dans le cadre d’un même procédé
de traitement et dont la traçabilité est pleinement assurée, font l’objet uni‐
quement d’une vérification de conformité annuelle. A l’inverse, les déchets
qui ne font pas partie d'un flux bien caractérisé et identifié, feront l’objet
d’une caractérisation de base et d’une vérification pour chaque lot. Les flux
issus d'installations de regroupement, de mélange de déchets, issus de centres
de transfert ou les déchets collectés en mélange se trouvent dans ce cas.
La caractérisation de base est la première étape de la procédure d'admis‐
sion en Installation de Stockage des Déchets Non Dangereux (ISDND). Elle
consiste à caractériser globalement le déchet en rassemblant toutes les
informations destinées à montrer qu'il remplit les critères correspondant
à la mise en décharge pour déchets non dangereux.
Base de la caractérisation du déchet
Dans la plupart des cas, les informations à fournir sur le déchet sont les sui‐
vantes :
• source et origine,
• informations concernant le processus de production du déchet (pour
les boues, description et caractéristiques des traitements des eaux et
des boues)
• données concernant sa composition et son comportement à la
lixiviation, le cas échéant ;
• apparence (odeur, couleur, apparence physique) ;
• code, en lien avec la nomenclature des déchets (décret du 18 avril 2002).
Voici quelques exemples :
‐ boues urbaines : 19 08 05
‐ boues biologiques industrielles sans substances dangereuses : 19 08 12
‐ boues industrielles issues d’autres traitements sans substances
dangereuses : 19 08 14.
‐ composts déclassés : 19 05 03
‐ fraction non compostée des déchets municipaux et assimilés
(refus de compostage) : 19 05 01
• au besoin, précautions supplémentaires à prendre au niveau de l'installation
de stockage.
[...]
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6.2
7
EAUX ET DECHETS
[...]
En complément de ces informations, un test de potentiel polluant comportant le plus souvent les paramètres suivants est demandé par les exploitants d’ISDND.
Au LCA, tous ces paramètres sont rassemblés au sein d’un menu analytique : BO_DECH1. Certains exploitants ajoutent des déterminations complémentaires
à ces paramètres de base.
LA VÉRIFICATION DE CONFORMITÉ
La fréquence de la vérification de la conformité ainsi que les paramètres pertinents qui y seront recherchés sont déterminés par l’exploitant du site de stockage
sur la base des résultats de la caractérisation de base. Le plus souvent, au moins l’ensemble des paramètres sur éluat est reconduit, ainsi que la matière sèche.
Au LCA, ces paramètres sont rassemblés dans un menu analytique : BO_DECH4. Il arrive que le carbone organique total fasse également partie des paramètres
retenus pour les contrôles de conformités, notamment pour les boues.
Rappel : la vérification de la conformité est à réaliser au plus tard un an après la caractérisation de base et à renouveler au moins une fois par an.
VALEURS SEUILS RÉGLEMENTAIRES POUR L’ADMISSION EN ISDND
Le 19 décembre 2002, le conseil européen a publié une décision (décision 2003/33/CE) établissant des critères et des procédures d'admission des déchets
dans les décharges dans l’Union Européenne. Pour le moment, cette décision n’a pas fait l’objet d’une retranscription dans la réglementation française en ce
qui concerne ces valeurs limites d’admission pour les ISDND. En l’attente de cette transposition, ce sont les valeurs seuils fixées dans les arrêtés préfectoraux
de chaque site qui font référence. Ces valeurs limites sont généralement fournies par les exploitants de site sur simple demande.
Le texte européen sert toutefois de base de travail pour de nombreux exploitants en France.
La satisfaction au test de potentiel polluant est souvent l’étape clé pour l’admission du déchet en ISDND. Les boues peuvent être refusées du fait de résultats
non‐conformes, notamment au niveau de certains paramètres intrinsèques comme le carbone organique (COT). Toutefois, la décision européenne précise que
« si cette valeur est dépassée, une valeur limite plus élevée peut être admise par l'autorité compétente à condition que la valeur limite de 800 mg/kg soit res‐
pectée pour le COT sur éluat, à la propre valeur de pH du matériau ou pour un pH compris entre 7,5 et 8 ». D’autres dérogations sont possibles, notamment
lorsque la fraction soluble dépasse la valeur limite. Toutes ces dérogations sont indiquées dans l’arrêté préfectoral du site.
Si malgré ces dérogations, les valeurs limites sont dépassées, la boue devra faire l’objet d’un traitement complémentaire pour être admise dans l’ISDND.
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EAUX ET DECHETS
TMB : LE MÉCANO DES TEMPS MODERNES
Publication du 25 avril 2013
Nous produisons aujourd’hui deux fois plus de déchets qu’en 1960. Différentes solutions d’élimination ou de traitement ont été mises en œuvre simultanément
à cette augmentation des tonnages. Les plus récentes prennent en compte les préoccupations en matière de développement durable et de recyclage
matière. Après avoir soutenu l’installation des premiers centres de tri mécano‐biologique (TMB) pour le traitement des ordures ménagères, l’ADEME(1)
continue de promouvoir le concept dans la mesure où il peut être bien maîtrisé et intégré dans une gestion multi filières. Se basant sur les premiers
retours d’expérience (2), l’agence insiste sur les risques et la difficulté de mise en œuvre de ces traitements. Quelles sont ces installations, apparues à la
fin des années 90 et leurs particularités ?
LES TMB : DÉFINITIONS ET ATTENTES
LES PRODUITS DU TMB
Sous l’impulsion de la directive européenne 1999/31/CE du 26 avril 1999
imposant aux états membres une réduction de la mise en décharge de
déchets biodégradables, la Loi Grenelle 1 du 3 août 2009 a fixé les objectifs
et les moyens à mettre en œuvre pour la Prévention des Déchets (LOI
n°2009‐967, Titre III, Chapitre II), déclinés dans le plan national de gestion
des déchets (2009‐2012). Ce dernier vise par exemple à « développer le
recyclage matière et organique afin d’orienter vers ces filières un taux de
35% en 2012 et 45% en 2015 de déchets ménagers et assimilés ».
Les objectifs de production des TMB peuvent être de différentes natures (3) :
• obtenir un compost, après méthanisation ou non, de qualité
conforme à la norme NF U 44‐051 des amendements organiques
• éventuellement produire et valoriser du biogaz issu de la méthanisation
de la fraction fermentescible des OMR
• recycler et valoriser divers matériaux sous forme de matière : métaux,
papiers, PET…
• éventuellement stabiliser la matière organique résiduelle avant
mise en décharge par obtention d’une matière stabilisée
Les usines de tri mécano‐biologique (TMB) apparaissent alors, comme
une alternative intéressante pour une meilleure valorisation de certains
déchets, comme les ordures ménagères résiduelles (OMR), par rapport
aux filières pré existantes d’élimination (mise en décharge, incinération).
Une installation de TMB répond à plusieurs attentes, sans nécessiter a
priori de changer les habitudes de tri des consommateurs :
• réduire la quantité de déchets ultimes par la séparation de diverses
fractions (matériaux, matières fermentescibles...)
• permettre la valorisation agronomique, voire économique, d’un déchet
par sa transformation en produit (composts normés) ou par le retour
au sol (plan d’épandage)
• produire du biogaz et/ou de la chaleur (valorisation énergétique)
Ces procédés de traitement associent des étapes mécaniques et des
étapes biologiques :
• Les opérations mécaniques (tris densimétriques, aimants, courants
de Foucaud, détection optique et jet d’air…) visent à fractionner les
déchets et à isoler certains matériaux valorisables (l’aluminium, le
fer, le polyéthylène PET, le polyéthylène haute densité PEHD…), les
fractions organiques et les parties incinérables à fort pouvoir calorifique.
Selon les centres de traitement, les mécanismes employés ne sont
pas identiques et n’interviennent pas au même moment dans la chaîne.
• Les opérations biologiques (compostage, méthanisation) transforment
la fraction fermentescible en produits valorisables (compost,
biogaz…) ou en produits stabilisés (stockables en centre d’enfouissement).
SUÈDE
ALLEMAGNE
PAYS BAS
AUTRICHE
DANEMARQUE
LUXEMBOURG
BELGIQUE
UE27
FRANCE
ITALIE
SLOVENIE
ESPAGNE
ROYAUME UNI
FINLANDE
PORTUGAL
IRLANDE
HONGRIE
GRÈCE
SLOVAQUIE
POL5OGNE
ESTONIE
CHYPRE
REP. TCHEQUE
Les unités de TMB implantées dans une quinzaine de pays européens
permettent de traiter autour de 8,5 millions de tonnes de déchets par
an, mais les disparités sont fortes selon les pays : en 2007, l’Allemagne
comptait 45 unités récentes contre 5 en France. Cette situation évolue :
on recense aujourd’hui une quarantaine de projets de création de sites
de TMB en France, ainsi qu’une vingtaine de projets de transformation
de sites existants. Les voies privilégiées de valorisation du produit final sont soit
la méthanisation avec apport au sol du digestat, soit la production de compost.
LETHONIE
ÉVALUER LA QUALITÉ DU COMPOST
En termes réglementaires, la qualité du compost est définie selon la norme
NF U 44‐051. Les composts d’OMR issus du TMB relèvent alors de la
dénomination « Compost de fermentescibles alimentaires et/ou
ménagers » de la norme. Cette dernière définit précisément un ensemble
de caractéristiques dont doit disposer un compost afin d’être mis sur le
marché (cession à titre gratuit ou vente). Les exigences portent sur des
critères d’efficacité agronomique et sur des critères relatifs à l’innocuité :
agents pathogènes tels que les œufs d’helminthes viables et les salmonelles,
éléments traces métalliques ou métalloïdes, composés traces organiques
(HAP) et enfin la présence d’inertes indésirables.
Les inertes, selon la norme NF U 44‐051, sont des éléments indésirables
tels que le verre, les morceaux métalliques, les films plastiques et PSE
(polystyrène expansé) et les autres plastiques.
DÉVELOPPEMENT DE LA FILIÈRE
BULGARIE
ROUMANIE
MALTE
LITUANIE
Le compost est le seul de tous ces produits à être normalisable. A
condition que les critères de la norme NF U 44‐051 soient satisfaits,
en termes de nature des matières premières, de process et de qualité
du produit fini, l’obtention d’un produit « normé » permet au com‐
post de passer du statut règlementaire de « déchet » à celui de « pro‐
duit ». Les suivis à mettre en place sont plus coûteux dans le premier
cas, le déchet devant faire l’objet d’un plan d’épandage ou aller vers
d’autres filières de traitement (centre d’enfouissement, incinération…).
Les exploitants privilégient donc le plus souvent l’obtention d’un
compost « normé ».
Ce dernier point est crucial, car il constitue une cause fréquente de non‐
conformité des composts issus de TMB. L’évaluation de ces paramètres
doit se faire selon la norme XP U44‐164
La qualité des produits issus de TMB est l’un des points sensibles à maîtriser
pour assurer la pérennité de ces filières. Il est néanmoins évident que la
maîtrise du process industriel, complexe à mettre en œuvre car nécessitant
des connaissances techniques à plusieurs étapes (tri, compostage,
méthanisation…), est capitale.
Les laboratoires LCA et Celesta‐Lab proposent l’ensemble des analyses
réglementaires pour le contrôle qualité des produits finis issus du TMB. Ils
peuvent aussi vous proposer des indicateurs pour piloter vos installations
en cours de process (inertes) ou sur les matières entrantes (détermination
de la matière organique non synthétique MONS par exemple).
(1) Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie
(2) ADEME, avis sur les TMB ,08 Mars 2012
(3) Vade‐mecum des traitements mécano‐biologiques des déchets ménagers, ASTEE, 2012
p.124
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EAUX ET DECHETS
DRAGAGE, ET APRÈS ?
Publié le 15 mai 2014
Le territoire français compte 525 000 km de cours d'eau qui transportent chaque année, en moyenne 6 millions de m3 de sédiments. Les opérations de curage
et de dragage des cours d’eau et des voies navigables sont indispensables pour assurer le transfert des masses d’eau, limitant ainsi les risques d’inondation,
et pour maintenir une profondeur suffisante pour les voies navigables. Les sédiments issus du dragage doivent être, de préférence, réintroduits dans le cours
d'eau afin de maintenir un bilan sédimentaire équilibré. Toutefois, si la qualité des sédiments, l'environnement biologique du cours d'eau, son régime hy‐
draulique et les facteurs technico‐économiques ne sont pas favorables à une opération de clapage (1) , les matériaux doivent alors être extraits et dirigés vers
des filières adaptées. La valorisation agricole est l’une d’elles. Pourtant, alors que ces sédiments présentent souvent de réels intérêts agronomiques pour les
sols, leur valorisation sur les terres agricoles est (trop) peu répandue. L’AgroReporter fait le point sur cette pratique, ses atouts et ses contraintes.
Cadre réglementaire
Caractérisation agronomique des sédiments
L’intérêt agronomique des sédiments est à aborder sous deux angles :
•
Intérêt amendant : Un sol agricole est considéré comme fertile
s'il possède des éléments fertilisants mais surtout une texture et une struc‐
ture équilibrée. Pour restructurer un sol à faible teneur en colloïdes (ar‐
giles), l’apport de sédiments stables, favorisant la résistance physique peut
présenter un réel intérêt. La qualité de cette fraction minérale se base sur
une analyse granulométrique. Elle permet d’apprécier les proportions d’ar‐
giles, de limons et de sables et de déterminer la texture du sédiment, et
ses propriétés physiques.
La directive n°2008/98/CE du 19/11/08 relative aux déchets, indique que
les sédiments hors d'eau sont considérés comme des déchets. Selon la dé‐
finition de la loi n°75‐633 (1975) modifiée par la loi n° 92‐646 (1992) inté‐
grée dans le Code de l’Environnement, les sédiments de dragage sont
considérés comme des déchets en tant que produit de l’activité d’entretien
d’un cours d’eau ou d’un canal.
L’épandage agricole de sédiments ne bénéficie à ce jour d’aucune régle‐
mentation spécifique. L'absence de ce cadre législatif dédié aboutit fré‐
quemment à des pratiques empiriques de la valorisation des sédiments en
agriculture. L'article 9 de l'arrêté du 30 Mai 2008 fixant les prescriptions gé‐
nérales applicables aux opérations d'entretien de cours d'eau ou canaux
soumis à autorisation ou à déclaration, mentionne la possibilité d'effectuer
« un épandage agricole, sous réserve de l'accord des propriétaires des par‐
celles et du respect des prescriptions techniques applicables aux épandages
de boues sur les sols agricoles fixées parl'arrêté du 8 janvier 1998 ». De
même, l'article 4.a) de la circulaire du 4 Juillet 2008 relative à la procédure
concernant la gestion des sédiments lors de travaux ou d’opérations impli‐
quant des dragages ou curages maritimes et fluviaux, précise que l'épan‐
dage des sédiments de dragage sur une parcelle agricole ne peut se réaliser
que pour des sédiments non dangereux.
En résumé, les épandages de sédiments non dangereux sont donc possibles
sous réserve de respecter les prescriptions de l’arrêté du 8 janvier 1998.
Outre le respect des valeurs limites en concentration de certains contami‐
nants permettant de s’assurer de l’innocuité des sédiments, et le respect
des flux de ces mêmes contaminants, leur intérêt agronomique doit donc
être démontré.
Il est intéressant de souligner que le règlement relatif à la production bio‐
logique autorise depuis peu (voir le règlement d’exécution (UE) N°354/2014
du 08/04/2014), les sédiments anaérobies riches en matière organique pro‐
venant de masses d’eau douce comme amendement du sol. Dans ce cas,
les valeurs limites de concentrations en éléments traces métalliques sont
inférieures à celles de l’arrêté du 8 janvier 1998.
Combinée à la détermination de la teneur en matière organique et en bases
échangeables (calcium et sodium notamment), la stabilité structurale du
sédiment peut être alors être qualifiée. Des sédiments issus d’un milieu sau‐
mâtre peuvent en effet présenter des concentrations importantes en so‐
dium, susceptibles de déstabiliser leur structure, en limitant la floculation
des colloïdes minéraux (dispersion des argiles).
La proportion de matière organique dans la matière sèche des sédiments
varie entre 90%, dans le cas de la tourbe, et moins de 2% pour les sables
de rivière. La composition de cette matière organique est généralement
identique d'un type de sédiment à un autre. En général, la proportion de
matière organique est de l'ordre de 2 à 10% pour les sédiments des cours
d' "eaux vives" et elle est constituée à 60% de composés humiques.
(...)
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EAUX ET DECHETS
(...)
•
Intérêt fertilisant : cet axe s’intéresse à l’aptitude des sédiments à apporter des éléments fertilisants disponibles à destination des cultures. Contrai‐
rement à une boue d’épuration, un sédiment présente une fraction minérale importante, qui l’apparente davantage à de la terre qu’à une boue. La caracté‐
risation de la valeur fertilisante du sédiment est mesurée au laboratoire par l’analyse des paramètres agronomiques classiquement réalisés sur les boues, en
contenu total, utilement complétés par des caractérisation appartenant au domaine des terres (granulométrie 5 fractions, phosphore assimilable, potassium
échangeable, matière organique libre/liée, …). D’après les analyses réalisées au laboratoire LCA, les teneurs en phosphore total et en potassium total des sé‐
diments sont souvent assez élevées, pouvant être proches de celle d'un fumier ou d’un compost végétal. L’analyse des éléments assimilables ou échangeables
permet de relativiser cette richesse : les quantités de phosphore Joret‐Hébert et de potassium échangeable sont comparables à celles mesurées dans les sols
agricoles. Les teneurs en azote, et par conséquent le rapport C/N, sont très variables d’un sédiment à l’autre. Les formes minérales de l’azote (principalement
la forme ammoniacale du fait des conditions anoxiques des sédiments en eaux) peuvent représenter des apports élevés d’azote minéral par les sédiments.
Le Tableau 1 illustre les différences importantes rencontrées au sein des sédiments. Celles‐ci sont expliquées par la genèse de ces matériaux, la géologie et
l’environnement global du milieu hydrique. Par exemple, le calcium et le pH seront plus élevés dans les sédiments de régions calcaires, et la matière organique
sera plus présente sous une ripisylve (2) . De même, la granulométrie du sédiment va être en relation avec la géologie et l’hydrologie.
Les sédiments sont des intrants potentiellement très intéressants en agriculture. Leur intérêt agronomique peut être aisément mesuré en laboratoire,
offrant ainsi aux acteurs de la filière un réel outil d’appréciation. Toutefois le contexte réglementaire ne facilite pas le développement de cette filière. En
étant assimilés à des boues d’épuration, les seuils des flux maximum autorisés (notamment en matière sèche) limitent le plus souvent la quantité de sédi‐
ments à épandre à des doses sans effet significatif sur les propriétés physique des sols. L’usage à des fins de restructuration ou de reconstitution de sols
par l’apport massif de sédiments s’en trouve limité. Les sédiments et les boues urbaines sont des matériaux très différents de par leur texture et leur com‐
position mais également de par leur origine. La mise en place d’une réglementation spécifique serait probablement nécessaire au développement de cette
filière de valorisation.
Sources :
‐ INRA – courrier de l’environnement ‐ Le curage des sédiments des cours d'eau par Grégoire Schneider
‐ CETE – CETMEF : Valorisation agronomique des sédiments de dragage de canaux : première expérimentation agricole en Saône ‐ et ‐ Loire (71) ‐ Laurent
Cantégrit, Sylvie Nouvion – Dupray – 2011
‐ Dragage d’entretien des voies navigables – Aide à l’élaboration et au suivi d’un plan de gestion pluriannuel – Cetmef – mai 2011
‐ INRA ‐ La valorisation agronomique des sédiments marins de la Rance – Jeanne Bourret ‐ Courrier de l'environnement de l'INRA n°31, août 1997
(1) Le clapage et la remise en suspension consistent à remblayer des fosses ou des zones présentant une forte érosion dans le cours d’eau faisant l’objet
d’un dragage. Ces pratiques permettent de garantir l’équilibre sédimentaire du cours d’eau. Elles sont soumises à autorisation ou déclaration au titre de
la rubrique 2.2.3.0 sur les rejets dans les eaux de surface et doit être prévue dans le plan de gestion. Ce procédé d'élimination est prioritaire selon l'arrêté
du 30 mai 2008.
(2) Ripisylve : formations végétales qui se développent sur les bords des cours d'eau ou des plans d'eau situés dans la zone frontière entre l'eau et la terre
(écotones). Elles sont constituées de peuplements particuliers en raison de la présence d'eau sur des périodes plus ou moins longues : saules, aulnes, frênes
en bordure, érables et ormes en hauteur, chênes pédonculés et charmes sur le haut des berges.
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EAUX ET DECHETS
DÉCHETS : CONSEILS DE CLASSE ET D’ORIENTATION
Publié le 24 octobre 2013
Même si nous sommes de plus en plus conscients des possibilités qu’offre leur recyclage, les déchets continuent de nous interpeller, par peur ou méconnais‐
sance. Il faut aussi admettre que la réglementation applicable aux déchets est assez peu accessible aux non‐spécialistes.
Il est utile de rappeler qu’un déchet possède sa propre définition réglementaire dans le code de l’environnement. La notion de déchet est plus complexe qu’il
n’y paraît, car bien évidemment, selon sa provenance et son niveau de dangerosité, son évacuation et/ou traitement ne seront pas les mêmes. Une nomen‐
clature nationale permet de classer les déchets par catégories avec, pour chacune, des dispositions bien définies. Des déchets municipaux aux déchets dan‐
gereux diffus, en passant par les déchets agricoles, ou les déchets d’entreprises ou d’activités de soins, la liste est longue !
Cet article de l’AgroReporter explique la nomenclature des déchets et présente leurs voies possibles d’orientation. Il s’intéresse plus particulièrement aux dé‐
chets inertes et aux déchets non dangereux.
QUELQUES CHIFFRES CLES SUR LA PRODUCTION DES DECHETS EN FRANCE
Production de déchets en France
(source : ADEME – DECHETS édi‐
tion 2012). Données issues d’en‐
quêtes, d’études ou estimations
produites entre 1995 et 2010.
<‐Part des différents secteurs dans la production
des déchets en France (source : ADEME – 2012)
N’EST PAS DECHET QUI VEUT
Réglementairement parlant, un déchet est défini à l’article L541‐1 du Code de l’Environnement,
comme étant « tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation,
toute substance, matériau, produit ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que
son détenteur destine à l’abandon ». Ainsi, l’inscription sur la liste ne signifie pas que la matière
ou l'objet en question soit un déchet dans tous les cas : c’est sa « destination finale » qui déter‐
mine le produit comme étant un déchet.
Les dispositions relatives à la classification des déchets se trouvent aux articles R. 541‐7 à R. 541‐
11 et aux annexes à l’article R. 541‐8 du code de l’environnement. Ces dispositions sont issues
du décret n° 2002‐540 du 18 avril 2002 (publié au JO du 20 avril 2002), abrogé et codifié dans le code de l’environnement par le décret du 12 octobre 2007
(JO du 16 octobre 2007).
Il s’agit d’une liste unique des déchets, qui permet d’affecter un code à 6 chiffres à un déchet en fonction de sa source de production et de sa nature. Outre
la nomenclature des déchets, ceux‐ci sont habituellement différenciés en fonction de leur provenance (déchets ménagers, des collectivités locales ou indus‐
triels) et de leur nature (dangereux ou non dangereux). Les déchets sont classés « dangereux » au titre de la réglementation déchet s’ils présentent une ou
plusieurs propriétés définies par le décret n° 2002‐540 (propriétés listées à l’annexe I à l'article R541‐8).
INERTE, BANAL OU DANGEREUX ?
Avant toute chose, c’est bien la première question à se poser sur un déchet afin de le gérer conformément à la réglementation.
On distingue donc trois classes principales de déchets :
•
Les déchets inertes : ce sont les déchets les plus stables. Stockés en centre d’enfouissement, ils ne subissent aucune modification physique, chimique
ou biologique importante.
•
Les déchets non dangereux (ex‐ « déchets banals ») : ce sont les déchets des entreprises qui ne sont ni inertes, ni dangereux.
•
Les déchets dangereux (ou spéciaux) : ce sont les déchets qui présentent une ou plusieurs propriétés de danger vis‐à‐vis de l’environnement. Ils
sont identifiés par un astérisque dans la nomenclature déchets de l’article R 541‐8 du code de l’environnement.
(...)
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7
EAUX ET DECHETS
(...)
Ces trois classes impliquent des obligations réglementaires,
des orientations spécifiques et des tarifs d'élimination crois‐
sants :
Les tarifs d’élimination vont varier de 3‐5 € HT/t pour les dé‐
chets inertes, à 50‐100 € HT/t pour les déchets non dange‐
reux et atteindre des tarifs supérieurs à 500 €/t en
installations de stockage de déchets dangereux. Il s’agit d’or‐
dres de grandeurs car les coûts varient en fonction de la na‐
ture du déchet et d’éventuels surcoûts de stabilisation
(traitements aux liants hydrauliques).
CAS DES MELANGES DE DECHETS
Cette hiérarchie conditionne la classe finale à laquelle appartiendra un mélange entre deux catégories de déchets :
•
Un mélange déchet banal + déchet dangereux est un déchet dangereux ;
•
Un mélange déchet inerte + déchet banal est un déchet banal.
Par exemple, une benne de gravats de démolition qui contient des caisses cartons et des films plastiques est une benne de déchets banals. Des déchets
cartons souillés par de l'huile de vidange sont classés parmi les déchets dangereux. Ainsi, compte‐tenu de la hiérarchie des obligations réglementaires et des
tarifs d'élimination (dangereux > banals > inertes), il est préférable de stocker séparément les 3 catégories de déchets.
On distingue trois types d’installation de stockage des déchets, en fonction des catégories acceptées :
•
Installation de Stockage de Déchets Inertes (ISDI)
•
Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND)
•
Installation de Stockage de Déchets Dangereux (ISD)
DECHETS INERTES
Les déchets inertes sont définis par l'article 2 de la Di‐
rective 99/31 relative à la mise en décharge des déchets.
Ce sont des déchets qui, pendant leur stockage, ne su‐
bissent aucune modification physique, chimique ou bio‐
logique importante. Le déchet inerte ne se décompose
pas, ne brûle pas, ne produit pas de réaction physique
ou chimique, n’est pas biodégradable et ne détériore pas les autres matières avec lesquelles il entre en contact, d'une manière susceptible d'entraîner des at‐
teintes à l'environnement ou à la santé humaine. Cette définition, applicable dans tous les états membres européens, a été intégrée à l'article R. 541‐8 du
code de l’environnement.
Ils sont principalement issus du BTP (pavés, sables, gravats, tuiles, béton, ciment, carrelage...) mais peuvent aussi provenir d’industries diverses.
Dans la plupart des pays, depuis les années 1990, le droit de l'environnement encourage ou permet la réutilisation et le recyclage de ces déchets autant que
possible. Par ailleurs, la législation oblige maintenant à valoriser au maximum les déchets avant de les éliminer (Article L. 541‐1 du code de l'environnement).
Mais, les conditions techniques et économiques du moment (absence de marché, faible valeur des matières « nobles » naturelles rendant prohibitive l’utili‐
sation de certains matériaux recyclés, etc…) font que parfois, la réutilisation ou le recyclage de certains déchets n'est pas rentable. Ils sont alors éliminés dans
des installations appropriées, dites en France ISDI (Installations de Stockage de Déchets Inertes), auparavant appelées « décharges de classe 3 ».
DECHETS NON DANGEREUX
Comme précisé dans la première partie de cet article, les déchets non dangereux sont les déchets qui ne présentent aucune des caractéristiques relatives à
la « dangerosité » mentionnées dans l’annexe I de l’article R 541‐8 du Code de l’environnement (toxique, explosif, corrosif, etc.). Anciennement appelés « dé‐
chets banals » ou « déchets industriels banals », ils sont générés par les entreprises, les commerçants, les artisans et les ménages. Par leur nature, ces déchets
sont assimilables aux déchets ménagers et ont des modes de traitements similaires.
(...)
p.128
6.2
7
EAUX ET DECHETS
(...)
LES INSTALLATIONS DE STOCKAGE DE DECHETS, OU ISD
Inertes ou non dangereux, la classification du déchet est une première étape pour l’éliminer conformément à la réglementation. Il faut aussi s’assurer qu’il
satisfait les critères d’admission dans le centre de stockage dédié :
•
ISDI : installation de stockage de déchets inertes (Arrêté du 28/10/2010)
•
ISDND : installation de stockage de déchets non dangereux (Arrêté du 9/09/1997)
La décision du Conseil Européen du 19 décembre 2002 fixe les critères pour l’admission en ISD, selon les classes de déchets. La réglementation française, qui
est une application dans le droit français de la décision de l’Union Européenne, ajoute quelques conditions supplémentaires, notamment la vérification d’une
siccité supérieure à 30 %. Selon l’article 7 de l’arrêté du 28/10/2010, sont aussi interdits :
–
Les déchets liquides
–
les déchets dont la température est supérieure à 60 °C ;
–
les déchets non pelletables ;
–
les déchets pulvérulents, à l’exception de ceux préalablement conditionnés ou traités en vue de prévenir une dispersion sous l’effet du vent.
Le seuil de 30% de siccité est aussi la valeur minimale à partir de laquelle la norme de lixiviation NF EN 12457‐2, demandée pour la vérification de la conformité
des déchets, est applicable. La vérification de la teneur en matière sèche est donc la première étape analytique avant de pouvoir contrôler les autres paramètres
exigés par la réglementation, présentés ci‐dessous.
Dans le cadre de déchets industriels inertes, on privilégie l’entrée en ISDI, car il
s’agit de la filière préférentielle et de la solution la moins coûteuse. Lorsque tous
les critères de la liste ne sont pas vérifiés, on examine la possibilité d’une accep‐
tion en ISDND (classe II), ou en dernier recours en ISDD (centre de stockage pour
déchets dangereux – hors déchets radioactifs).
Pour les déchets municipaux (non dangereux) : si les critères d’acceptation en
ISDND ne sont pas satisfaits, ils peuvent alors être orientés en ISDD, sous réserve
que les seuils de cette dernière classe soient validés.
En cas de dépassement des seuils, et donc d’impossibilité d’évacuer les déchets
en l’état, une étape de lavage ou de pré‐traitement peut s’avérer nécessaire et
parfois suffisante pour les rendre acceptables en centre de stockage.
Toutefois, comme expliqué plus haut, il ne suffit pas simplement de respecter les
seuils fixés par les arrêtés pour qu’un déchet soit accepté en ISD. En outre, d’au‐
tres informations, telles que sa nature, son origine, le process de production, sont
exigées. Le test de potentiel polluant n’est qu’une étape dans la procédure d’ac‐
ceptation des déchets
p.129
QUALITE SANITAIRE
EDITION COMPLETE
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
LE MICROBE N'EST RIEN. LE TERRAIN EST TOUT (Louis Pasteur)
Publié le 22 octobre 2010
Dans le cadre de notre accréditation, nous sommes tenus de traiter vos
échantillons de matières fertilisantes et supports de cultures avec
toutes les exigences qu'impose une analyse microbiologique. En effet,
la stérilité du flaconnage ainsi que la durée et la réfrigération du trans‐
port à notre laboratoire sont autant de points cruciaux pour la fiabilité
de vos résultats trop souvent négligés par certains laboratoires..
Le service de microbiologie du laboratoire LCA est accrédité par le Co‐
frac (COmité FRançais d'ACcréditation) depuis 2008. A ce jour, seule‐
ment 2 laboratoires en France sont accrédités sur ce programme et le
LCA est le seul laboratoire privé en France accrédité pour la microbio‐
logie des matières fertilisantes et supports de cultures.
L'accréditation atteste de la compétence du personnel et de la maîtrise des
différentes normes permettant de réaliser les analyses microbiologiques.
Le choix d'un laboratoire accrédité pour vos analyses vous assure des
résultats fiables, traités avec impartialité par du personnel dont la for‐
mation et le maintien des acquis est contrôlée tous les ans lors des diffé‐
rents audits Cofrac.
La participation de Eric Ory, responsable de ce service, à un groupe d'ex‐
perts à l'Afnor permet d'anticiper les éventuelles évolutions normatives
et contribue à faire évoluer cette activité en travaillant par exemple sur
de nouvelles méthodes plus adaptées à vos matrices.
p.130
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
LES BACTÉRIES NOUS PARLENT…
Publié le 9 juin 2011
La crise sanitaire qui touche actuellement l’Allemagne soulève un grand
nombre de questions sur l’innocuité des denrées alimentaires et, à travers
elles, sur les produits organiques utilisés pour les produire.
Même si la bactérie incriminée, Escherichia coli entérohémorragique, est
une bactérie rare et ne fait pas partie des bactéries recherchées en routine,
nous pouvons constater que les germes d’origines fécales ont de nombreux
vecteurs de contaminations comme les produits organiques, l’eau, le végétal
lui‐même.
La France a heureusement fait le choix, depuis plusieurs années, d’encadrer
la qualité sanitaire de certaines matières organiques épandues en agricul‐
ture. Selon la nature du produit et son utilisation future, les analyses mi‐
crobiologiques sont dictées par un cahier des charges qui peut être normatif
(NF U 44‐095, NF U 44‐051…) ou interne, propre au demandeur. Chaque ca‐
hier des charges fixe des valeurs limites à ne pas dépasser pour répondre à
cette conformité.
L' unité de microbiologie du LCA est accréditée par le Cofrac pour le Pro‐
gramme 108 « Analyses des matières fertilisantes et supports de culture».
Nos microbiologistes y effectuent tous les jours les analyses de contrôle ré‐
glementaires de boues et de produits organiques normalisés. D’une manière
générale, l’analyse comporte la recherche ou le dénombrement de deux ca‐
tégories de microorganismes :
‐ les germes indicateurs de traitement,
‐ les germes pathogènes pour l’Homme.
Ainsi, l’analyse permet de garantir une certaine innocuité du produit pour
l’utilisateur, en même temps qu’elle apporte des informations utiles au suivi
de process pour le fabricant / producteur.
GERMES INDICATEURS DE TRAITEMENT
Les germes indicateurs de traitement sont des traceurs fécaux. Les trois
germes les plus utilisés sont Escherichia coli, Entérocoques et Clostridium
perfringens. Ces trois bactéries sont d’origines fécales humaine et/ou ani‐
male. Derrière ces noms bien connus des spécialistes se cachent des
germes très communs chez l’Homme et l’animal, et le plus souvent inoffen‐
sifs, qui se retrouvent naturellement dans les matières organiques comme
les fumiers, matières végétales, boues… Certains procédés comme le com‐
postage, le chaulage ou le lagunage, permettent de réduire la contamination
microbienne. En effet ces germes sont sensibles à des facteurs environne‐
mentaux tels que la température, la dessiccation, les variations de pH…
Ainsi, quand les résultats trouvés sont supérieurs aux valeurs limites du ca‐
hier des charges, deux hypothèses sont à envisager :
> soit le process de traitement est défectueux. Dans le cas du compostage,
quatre paramètres influencent largement l’efficacité du traitement d’un
point de vue microbiologique :
‐la montée en température,
‐le maintien dans le temps d’une température élevée,
‐le retournement (qui va permettre l’aération et l’homogénéisation
de la température),
‐l’humidité.
> soit la charge microbiologique des entrants est très importante.
Les résultats des analyses peuvent aider à trouver des pistes d’amélioration.
ESCHERICHIA COLI, ENTÉROCOQUES
ET CLOSTRIDIUM PERFRINGENS
NOUS PARLENT…
Escherichia coli et Entérocoques sont des germes aérobies[1][1] pour le
premier et aéro‐anaérobie[1][2] facultatif pour le deuxième. La présence
de ces germes en quantité importante montre que les conditions d’aéro‐
biose (présence d’oxygène) sont bonnes. On peut alors supposer que les re‐
tournements ont été efficaces. Il faut donc se pencher sur un problème de
montée en température ou de maintien de celle‐ci.
Clostridium perfringens est un germe anaérobie strict, c'est‐à‐dire qu’il est
tué en présence d’oxygène. Un résultat d’analyse montrant une non confor‐
mité uniquement pour ce germe traduit un manque d’aération de l’échan‐
tillon. La cause probable à envisager peut donc être un déficit de
retournement de l’andain qui aurait engendré un tassement de celui‐ci et
créé des conditions d’anaérobiose. Ces conditions sont alors favorables au
développement des Clostridium perfringens et inhibent le développement
des autres germes.
Quels que soient les germes cités, l’humidité favorisera toujours la croissance
bactérienne.
Plus l’échantillon sera sec, plus l’effet de la température sera rapide.
… LAISSONS LES S’EXPRIMER
L’interprétation des résultats peut donc être valorisée bien au‐delà du sim‐
ple contrôle de conformité. « La microbiologie s’intéresse à des organismes
vivants », c’est pourquoi elle peut être un outil précieux d’amélioration ou
de pilotage du process de compostage. Mais la discipline est exigeante et
elle nécessite un soin particulier dans le traitement des échantillons, dès
l’échantillonnage de ceux‐ci sur les lieux du prélèvement. Ainsi, la stérilité
du flaconnage ainsi que la durée et la réfrigération du transport à notre la‐
boratoire sont autant de points cruciaux pour la fiabilité de vos résultats.
L’interprétation des résultats n’est réalisable que lorsque l’échantillon par‐
vient au laboratoire dans un délai maximal de 48 heures après son prélèvement.
[1] Aérobie : Se dit de micro‐organismes qui se multiplient en présence d'oxygène (Dictionnaire Larousse)
[2] Anaérobie : Se dit de micro‐organismes qui se développent uniquement en l'absence d'oxygène (Dictionnaire Larousse).
p.131
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
LES BACTÉRIES DANS LE PETRI
Publication du 20 décembre 2012
Dans la grande famille des bactéries, après avoir traité des germes indicateurs de traitement dans l’AgroReporter « Les bactéries nous parlent… » du 9 juin
2011, intéressons‐nous à deux pathogènes humains ou ubiquistes, régulièrement recherchés sur nos matrices. Les protagonistes de ce premier épisode
sur les agents pathogènes sont Salmonella et Listeria. Un prochain article développera le cas des helminthes.
SALMONELLA
LISTERIA
Le premier, la Salmonella, est une entérobactérie bien connue, responsable
des salmonelloses. Ces bactéries se retrouvent dans le tube digestif de
l’homme et de nombreux animaux. Les Salmonella sont éliminées par
les selles et se retrouvent dans le milieu extérieur (eaux usées, boues
…). La contamination se fait alors par voie orale. Au laboratoire, la re‐
cherche de ce pathogène en suivant la norme NF EN ISO 6579
(demandée par les différents cahiers des charges) s’avère longue et
minutieuse. Le principe consiste en un enrichissement de l’échantillon
à analyser afin de multiplier les germes avant de les isoler sur des
milieux de cultures spécifiques. Nous utilisons notamment un milieu
de culture chromogène, c’est‐à‐dire qui cible une activité enzymatique
de la bactérie. Cette option choisie par le laboratoire permet une plus
grande fiabilité dans le choix des colonies suspectes. Car l’analyse ne
s’arrête pas là ! Si des colonies sont repérées, nous parlons de présomption
de présence de Salmonella.
Le deuxième, la Listeria monocytogenes, est responsable des listérioses.
Les tableaux cliniques de cette maladie sont variés. Cette bactérie est
ubiquitaire, présente chez les hommes, les animaux et dans l’environnement.
On la retrouve notamment dans le sol, les eaux usées, les ensilages. Ce
sont les fèces des animaux et de l’homme qui enrichissent régulièrement
le milieu extérieur. Les Listeria sont des germes résistants et peu exigeants.
La plage de température de croissance est de 1°C à 45°C environ. Lors
des process de compostage, les températures supérieures à 60°C ont
le même effet destructeur sur les Listeria que sur les autres bactéries.
Ces colonies doivent être confirmées. Cette confirmation passe par
deux phases. Une confirmation biochimique qui consiste en une suite
de différents tests biochimiques, réunis au laboratoire sur des galeries
miniaturisées. Une confirmation sérologique qui consiste en la recherche
de certains antigènes spécifiques aux Salmonella. C’est seulement à l’issue
de ces deux confirmations que nous pouvons nous prononcer : la
présence de Salmonella est déclarée à la seule condition que les deux
confirmations biochimique ET sérologique soient positives.
Au laboratoire, la recherche de ce germe pathogène en suivant la
norme NF EN ISO 11290‐1/A1 suit un peu le même principe que la
recherche de Salmonella. En effet, on retrouve le même principe
d’enrichissement avec des bouillons de culture sélectifs avant des
isolements sur des milieux de cultures spécifiques. Nous utilisons
également pour cette recherche un milieu d’isolement chromogène. La
confirmation est différente de celle des Salmonella mais tout aussi
longue et minutieuse. Nous réalisons une confirmation biochimique
basée sur la dégradation de certains glucides. L’autre confirmation
importante s’appelle le test de CAMP. Il s’agit d’observer l’interaction
de la bactérie présumée être une Listeria monocytogenes avec deux
autres bactéries qui sont Staphylococcus aureus et Rhodococcus equi,
le tout ensemencé sur une gélose au sang. En effet, l’interaction ou la
non interaction avec l’un ou l’autre germe, ou les deux, va nous permettre
d’identifier l’espèce de Listeria. La Listeria monocytogenes aura une
interaction avec le Staphylocoque aureus en créant une hémolyse
visible sur la gélose.
Il n’y a pas d’interaction avec le Rhodococcus equi. Des souches témoin
de différentes espèces de Listeria sont ensemencées sur cette même
gélose pour s’assurer de la bonne lecture de la boîte.Nous pouvons
donc voir que les recherches de pathogènes selon les normes spécifiées
dans les différents cahiers des charges des produits organiques et
supports de cultures peuvent être longues. Il faut compter de quatre
jours si aucune colonie suspecte ne pousse sur nos milieux de culture
à une dizaine de jours si des confirmations doivent être faites. Ce
résumé met en avant également qu’un résultat positif concernant
la recherche de pathogènes comme les Salmonella et les Listeria
monocytogenes est le fruit de nombreuses confirmations ne laissant
pas de place au doute quant à la fiabilité du résultat rendu.
L’unité de microbiologie du laboratoire LCA est accréditée par le Cofrac
pour les analyses des matières fertilisantes et des supports de culture
relevant de sa portée d’accréditation.
Exemple de test de Camp
p.132
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
LA CHASSE AUX ŒUFS
Publication du 5 avril 2013
La recherche des œufs (d’helminthes !) n’est pas un jeu d’enfant… Les helminthes, ce sont des vers parasites auxquels s’intéressent la réglementation sur
l’épandage des boues hygiénisées d’épuration (urbaines et éventuellement industrielles ou papetières), les textes édictant les règles applicables aux sous‐
produits animaux non destinés à la consommation humaine, ainsi que plusieurs normes applicables aux matières fertilisantes. Cet article de l’AgroReporter
fait le point sur ces parasites : les raisons de l’intérêt qu’on leur porte, les critères réglementaires, les méthodes d’analyses, leur capacité de résistance dans
l’environnement.
QUI SONT LES HELMINTHES ?
Les helminthes sont des vers parasites intestinaux, qui peuvent se présenter
soit sous forme d’œufs, soit sous forme de larves.
Les parasites sont des êtres vivants qui, pendant toute ou partie de leur
existence, vivent aux dépens d’autres êtres appelés « hôtes ». L’hôte
dit « définitif » est celui chez lequel le parasite accomplit sa fonction
de reproduction. L’hôte « intermédiaire » héberge les formes larvaires
jusqu’au stade infestant.
Dans ce groupe des helminthes, on distingue deux familles de parasites :
les nématodes et les cestodes.
• Les nématodes sont des vers ronds au corps non segmenté. On y
trouve des espèces comme les Trichuridés, les Ascaris ou Toxocara.
• Les Cestodes sont des vers plats au corps segmenté. On y retrouve
des espèces comme les Taenia ou Hymenolepis.
Au laboratoire, pour les prélèvements environnementaux (boues,
composts,…) sont dénombrés ou recherchés uniquement les œufs
d’helminthes, les larves n’étant pas prises en compte. C’est la présence
de ces œufs qui crée le risque d’infestation en libérant la larve ultérieurement.
L’aspect infectieux de l’œuf d’helminthe est dépendant de sa viabilité.
En effet, un œuf d’helminthe non viable n’a aucun pouvoir infectieux
car ne libèrera jamais de larve. C’est pour cela que les laboratoires
recherchent uniquement les œufs d’helminthes viables.
Le mode de transmission chez l’homme se fait le plus souvent par
l’ingestion d’œufs viables à partir de différents vecteurs comme les
légumes ou fruits souillés de terre, eau de boisson souillée ou par des
mains contaminées. Sur ce dernier point, l’ingestion de sol (ou géophagie)
par les enfants n’est pas négligeable. En cas de sol contaminé, cette ingestion
de terre peut correspondre à plusieurs dizaines d’œufs ingérés par jour.
La Dose Minimale Infectante (DMI), qui correspond à la quantité de
pathogènes qui doit être absorbée pour que des symptômes de la
maladie se manifestent chez quelques sujets au moins, est difficile à
établir. On sait qu’elle varie en fonction des espèces de pathogènes, et
en fonction de l’âge et de l’état de santé de l’hôte. La DMI des helminthes
serait faible (1 à 10 œufs viables pour Ascaris). Associée à leur importante
capacité de survie dans le milieu et à leur émission abondante par les
selles, la faible DMI explique que les helminthes soient des pathogènes
particulièrement préoccupants.
SURVIE DANS L’ENVIRONNEMENT
La durée de vie des œufs d’helminthes est dépendante des conditions
environnementales. Ces parasites apprécient des températures modérées
(entre 10 et 40°C) et une humidité importante. Dans ces conditions, les
œufs peuvent survivre plusieurs mois dans leurs milieux.
L’efficacité des traitements hygiénisants utilisés dans le domaine
environnemental varie selon le genre des œufs présents. D’une manière
générale, plus l’intensité du traitement est importante, plus court est
la durée de traitement pour arriver à une bonne efficacité.
Source : « les agents biologiques d’intérêt sanitaire de boues d’épuration urbaines »
par ADEME et faculté de pharmacie de Nancy.
EN PRATIQUE AU LABORATOIRE
Le principe de la recherche des œufs d’helminthes viables repose, après
l’étape de récupération par flottations successives, sur une observation
microscopique. L’échantillon se retrouve, une fois préparé, sur plusieurs
lamelles et elles sont observées dans leur intégralité. A titre indicatif,
la recherche d’œufs d’helminthes viables sur 1,5 g demande environ 2
heures de lecture au microscope pour un échantillon, pour un technicien
habitué. La méthode est normalisée (XP X 33‐017).
Cette recherche étant basée uniquement sur une reconnaissance visuelle,
la formation et l’habilitation du personnel sont donc essentielles.
Les photos qui suivent, prises par le service Microbiologie du LCA, présentent
des images des lectures d’échantillons.
œufs de d’ascaris (x40)
œufs de toxara (x40)
œufs de trichuridé (x10)
Vue d’ensemble au grossissement x10 :
on y observe de nombreux débris de végètaux...
et un œuf caché au milieu... (Source : LCA)
CRITÈRES RÉGLEMENTAIRES
Les normes existantes sur les amendements organiques et les supports
de culture (NF U44‐051, NF U44‐095, NF U44‐551) demandent de vérifier
l’absence d’œufs d’helminthes viables dans 1 g de produit. La méthode
officielle à utiliser est la norme XP X33‐017. L’unité rendue est alors 1,5 g
(imposé par la norme).
Dans le cas des boues des stations d’épuration urbaines hygiénisées
destinées à l’épandage selon l’arrêté du 08/01/1998, il est demandé de
vérifier l’efficacité du traitement lors de la mise en service de l’unité de
traitement, en analyses initiales en sortie de la filière de traitement. La
concentration suivante doit être respectée : œufs d’helminthes viables
< 3/10 g MS (selon la méthode EPA modifiée).
Les règles sanitaires applicables aux sous‐produits animaux et produits
dérivés(1) non destinés à la consommation humaine citent également
certains helminthes (réduction du nombre d’œufs d’ascaris par exemple)
comme indicateurs pour valider les capacités d’hygiénisation dans les
dossiers de conversion des installations de compostage et de méthanisation
mettant en œuvre des procédés thermiques.
p.133
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
MICROBIOLOGIE : LE COMPTE EST BON
Publié le 23 janvier 2014
Recherche, dénombrement (dans 1, 10 ou 25 grammes), UFC, NPP… il n’est pas toujours facile de savoir comment doivent être exprimés les résultats d’une
analyse microbiologique et comment les interpréter ! Cet article de l’AgroReporter fait le point sur les différents modes d’expression des résultats en micro‐
biologie, plus spécifiquement dans le cas des techniques de dénombrement. Il montre que la méthode, l’expression des résultats, la nature et la destination
de l’échantillon doivent former un ensemble cohérent.
Se conformer au cahier des charges
La première clé d’entrée pour vérifier cette cohérence est le cahier des charges auquel l’échantillon se réfère. Dans le domaine des produits organiques utilisés
en agriculture, un grand nombre d’échantillons traités par le service de microbiologie du LCA fait référence aux trois cahiers des charges suivants : NF U44‐
051, NF U44‐095 et NF U44‐551. Mais il en existe d’autres ! Ces normes « produit » précisent notamment les différents germes concernés, l’analyse à réaliser
(recherche ou dénombrement), l’unité d’expression du résultat et la norme analytique à utiliser pour chacun de ces paramètres. Ce dernier point est très im‐
portant et mérite d’être développé. Il s’agit de normes issues de la microbiologie alimentaire pour Escherichia coli, Clostridium perfringens, salmonelles et Lis‐
teria monocytogenes. Le dénombrement des entérocoques se fait selon une méthode issue de la microbiologie des eaux.
… puis respecter la norme analytique
Dans le cas des techniques de dénombrement, dans lesquelles le laboratoire va quantifier les germes trouvés dans
une certaine quantité de matière, chaque méthode analytique précise une unité pour exprimer le résultat. Il peut
s’agir des UFC (Unités Formant Colonies) ou un nombre de bactéries quand il s’agit d’une analyse selon la méthode
NPP (Nombre le Plus Probable).
Le premier cas, UFC, est utilisé pour un dénombrement de bactéries en milieu de culture gélosé. Il s’agit alors de
compter des colonies qui sont issues, après culture, des bactéries contenues dans l’échantillon. Le principe est
qu’une bactérie forme une colonie. C’est donc un dénombrement réel et précis de colonies sur une boîte de Pétri.
Le deuxième cas, le dénombrement selon une méthode NPP, est basé sur une approche statistique. C’est le cas du
dénombrement des entérocoques. L’analyse est réalisée à l’aide d’une microplaque contenant 96 puits. Chaque
puits contient un substrat qui devient fluorescent sous ultra‐violet lorsqu’il est dégradé par la bactérie. La compa‐
raison entre le nombre de puits fluorescents par rapport au nombre de puits ensemencés donne alors un nombre
probable de bactéries présentes dans l’échantillon.
Milieu de culture TBX pour dénombrement
Escherichia coli
Nous voyons donc que chaque norme analytique a sa propre expression des résultats. Par exemple, pour les échan‐
tillons de type compost, le dénombrement d’Escherichia coli se fait selon la norme internationale NF ISO 16649‐2.
Il s’agit d’un dénombrement de colonies d’Escherichia coli en milieu gélosé. C’est la méthode demandée dans les
différentes normes « produit » NF U44‐XXX. De ce fait l’expression du résultat se fera toujours en UFC/g MB. C’est
ainsi qu’est, de fait, exprimée la limite à ne pas dépasser pour chaque produit.
Microplaque sous ultra‐violet
Conséquence sur les valeurs d’interprétation
Des normes analytiques, autres que NF ISO 16649‐2, existent pour dénombrer Escherichia coli. Par exemple le fas‐
cicule FD CEN/TR 15214‐2 utilise le principe de la méthode NPP en microplaques de 96 puits pour dénombrer cette
bactérie. Cette méthode n’est pas inintéressante mais elle exprime un résultat en nombre de bactéries/g MB et
non en UFC/g MB. Ce fascicule, tout comme toute autre norme utilisant ce même principe analytique, ne peut pas
être utilisé pour exprimer un avis de conformité sur ces produits. Un résultat exprimé en UFC n’est pas comparable
à un résultat obtenu avec une méthode NPP. Il est très important que les unités soient respectées pour comparer
deux valeurs. L’ordre de grandeur entre les résultats obtenus selon ces deux principes de méthodes n’est pas com‐
parable. Il n’est pas rare, à matrice constante, de trouver un facteur 10 de différence en faveur de la méthode uti‐
lisant le principe du NPP.
Ainsi, dans tous les cahiers des charges, la valeur ainsi que l’unité de chaque limite fixée est toujours dépendante
de la norme analytique qui est citée. Les laboratoires accrédités par le Cofrac offrent la garantie de la fiabilité sur
les normes utilisées afin de conclure sur un avis de conformité.
Le site WIKILCA contient un grand nombre d’informations sur les fréquences analytiques, les choix de menus et
l’interprétation des résultats d’analyses. En cas de doute pour vos demandes d’analyses, n’hésitez pas à contacter
votre chargé d’affaires. Enfin, le service microbiologie du LCA se tient également à votre disposition pour toute
information technique complémentaire.
p.134
7.1
7
QUALITÉ SANITAIRE
MICROBES : L’ÉTÉ MEURTRIER
Publié le 5 juin 2014
Des critères de qualité microbiologique peuvent être imposés aux produits organiques valorisés en agriculture. Les normes, décrets, arrêtés applicables de‐
mandent alors de rechercher et/ou de dénombrer certains microorganismes, afin de garantir l’innocuité de ces matières pour les hommes et les animaux.
Mais qu’en est‐il du devenir et de la résistance des germes dans l’environnement ? Plusieurs articles de l’AgroReporter, ont abordé ces microorganismes avec
une approche des techniques de laboratoire :
‐ Les germes indicateurs de traitement : les bactéries nous parlent (09/06/2011)
‐ Recherche des bactéries pathogènes (salmonella et listeria) : les bactéries dans le Petri (20/12/2012)
‐ Recherche des œufs d’helminthes viables : la chasse aux œufs (05/04/2013)
‐ Les techniques de dénombrement (UFC, NPP) : le compte est bon (23/01/2014)
Cet article s’intéresse aux conditions qui vont influencer la durée de vie des microorganismes dans l’environnement.
Environnement et durée de vie des microorganismes
Divers facteurs peuvent modifier la durée de vie et la virulence des agents pathogènes. Mais certains paramètres influent plus que d’autres sur la durée de
vie dans l’environnement, et ce quel que soit le microorganisme étudié. La température, la dessiccation et le pH font partie de ces paramètres ayant un
impact important sur le développement et/ou la durée de vie des bactéries, autres parasites et virus. Dans l’ensemble, une température supérieure à 60 °C
est létale pour les microorganismes. Cet effet est à pondérer avec la durée d’exposition. Plus la température sera élevée et plus il sera possible de diminuer
la durée d’exposition afin d’arriver à ce résultat. L’effet hygiénisant de ce couple « temps x température » a été étudié de façon approfondie dans le cas du
compostage (Tableau 1).
Dans le cas du compostage, l’intensité et la durée de la phase
thermophile ne sont pas les seuls facteurs d’hygiénisation : la
dessication, l’augmentation du pH et de la concentration en
azote ammoniacal, les phénomènes de compétition microbio‐
logique y contribuent également. De même, un sol chargé d’un
point de vue microbiologique peut être responsable de survies
plus courtes de certaines bactéries comme les salmonelles, du
fait de ces phénomènes de compétition.
D’une façon générale, une humidité importante est favorable à
la survie des microorganismes ainsi qu’un pH neutre. Pour cette
raison, l’été n’est pas une saison favorable à la survie des bacté‐
ries en raison des effets combinés de la sécheresse et des rayons
UV.
Formes de résistance
Reste une particularité qui nous intéresse : la capacité du Clos‐
tridium perfringens à sporuler. Cette bactérie est capable de
synthétiser une spore lorsque les conditions de vie deviennent
défavorables, ce qui lui confère une résistance importante aux
températures extrêmes ainsi qu’aux pH élevés. Le déterminisme
de la sporulation est environnemental : un arrêt de croissance
bactérienne dû à un manque de molécules nutritives, à l’expo‐
sition à une atmosphère oxygénée, ou à la déshydratation pro‐
voque l’acquisition de cette forme de résistance. La présence de
conditions de croissance favorables permet le retour à la forme
végétative.
Quelques chiffres
La bibliographie nous fournit quelques informations sur la survie dans l’environnement de certains microorganismes recherchés dans les produits organiques
(1) :
• Salmonella : elles sont sensibles à la chaleur mais résistent bien à la dessiccation (plus de 3 mois dans des fèces desséchées). Elles survivent environ 100
jours dans l’eau, 20 à 70 jours dans les végétaux et 1 000 jours dans les fèces de bétail.
• Listeria : elles résistent bien à la dessiccation, survivant de nombreux mois dans le sable, terre, matières en décomposition. Contrairement à la plupart des
autres bactéries, elles sont psychrophiles, c’est‐à‐dire qu’elles peuvent se développer aux basses températures.
• Coliformes (dont Escherichia coli) : d’une manière générale, les coliformes survivent moins de 10 semaines dans les sols. Sur les récoltes, l’exposition au
soleil limite leur survie.
• Les entérocoques : dans les eaux, la survie est d’environ 20 jours. Dans les sols et les boues, cela peut aller de quelques semaines à plusieurs mois.
• Clostridium perfringens : les formes végétatives de Clostridium perfringens sont fortement détruites lorsque la température atteint 65°C, alors que les
formes sporulées de ce germe ne sont abattues que par des températures supérieures à 70‐80°C. Lors d’expériences sur des refus de centrifugation de lisier
de porcs maintenus pendant 3 jours à des températures de 55, 60 et 70°C, seule la température de 70°C pendant 72 heures a permis une élimination des
spores. Ces conditions ont aussi été vérifiées pour le compostage (2) . Ce germe ne se développe qu’en conditions anaérobies, mais il est capable de résister
à des conditions semi‐aérobies.
• Parasites (œufs d’helminthes) : à une température comprise entre 20 et 50 °C et avec une humidité importante, la durée de vie est de plusieurs mois.
• Enterovirus : disparition dans les boues déshydratées après un an de stockage en décharge.
Les conditions de développement et de survie des microorganismes dépendent de la bactérie, du virus ou du parasite considéré. La qualité microbiologique
d’un produit organique dépendra donc à la fois du type et du niveau de la contamination initiale, mais aussi des conditions auxquelles ce produit aura été
soumis. De ce fait, outre la vérification de la conformité d’un produit à la réglementation, les analyses microbiologiques de matières fertilisantes sont
p.135
aussi un outil de diagnostic ou de pilotage des procédés de traitement. N’hésitez pas à nous contacter !
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
ORGANISMES PATHOGÈNES DES PLANTES :
DES NUISIBLES SOUS TRÈS HAUTE SURVEILLANCE
Publication du 2 mai 2013
Les plantes, tout comme les animaux, sont menacées par des maladies causées par des organismes pathogènes. Ces maladies ne sont pas sans conséquences
pour les cultures, pouvant entraîner des pertes considérables en termes de qualité ou de rendement des denrées produites. Les échanges mondialisés de
matériel ou produits végétaux, et tout particulièrement le commerce de matériel végétal de multiplication, a augmenté de manière exponentielle le risque
de dissémination de ces maladies et leur implantation dans des zones initialement indemnes. Pour contrôler, autant que faire se peut, la dissémination des
maladies des plantes, des mesures ont été mises en place. Après une rapide présentation des organismes en cause, cet article de l’AgroReporter décrit les
acteurs et les moyens de cette surveillance
ORGANISMES NUISIBLES
Un organisme nuisible est, par définition, un organisme dont le
développement et l’activité sont considérés comme négatifs pour
l’homme et les activités humaines. Dans le domaine plus restreint des
végétaux et de la protection des cultures, un organisme nuisible est un
organisme vivant appartenant au règne animal, végétal ou microbien
(bactéries, champignons, virus…) dont la présence sur un territoire
donné n’est pas souhaitée en raison d’un effet néfaste pour les végétaux
ou les produits végétaux. On emploie le terme de « ravageur » pour
désigner les animaux (mammifères, oiseaux, insectes, nématodes) ou
les végétaux supérieurs (plantes parasites, mauvaises herbes)
prédateurs ou parasites des plantes. On parlera de « maladies » pour
désigner les attaques causées par des champignons, des bactéries, des
phytoplasmes ou des virus.
ORGANISMES NUISIBLES DE QUARANTAINE
Tous les organismes nuisibles n’ont toutefois pas le même statut et
n’induisent pas les mêmes risques en termes de dangerosité et de
potentiel de dissémination. Aussi la FAO (Food and Agriculture
Organization) a été amenée à introduire la notion d’organisme de
quarantaine, dont la définition est celle d’un « organisme nuisible qui
a une importance potentielle pour l’économie de la zone menacée et
qui n’est pas encore présent dans cette zone, ou bien qui y est présent
mais n’y est pas largement disséminé et qui fait l’objet d’une lutte officielle ».
Un organisme de quarantaine est un organisme nuisible qui fait l’objet
d’une réglementation spécifique.
LES ORGANISATIONS RÉGIONALES DE LA
PROTECTION DES VÉGÉTAUX (ORPV)
A ce jour, le monde est divisé en 9 régions où interviennent des organisations
intergouvernementales chargées de la coopération dans le domaine de
la protection des plantes et du suivi des organismes nuisibles.
Ces organisations sont les suivantes :
• La Commission phytosanitaire pour l’Asie et le Pacifique (APPPC) :
créée en 1956, elle regroupe 24 pays d’Asie du Sud Est et d’Australasie.
• La Communauté andine (CA) : créée en 1969, elle regroupe 4 pays
(Bolivie, Colombie, Equateur et Pérou).
• Le Comité de protection des plantes du Cône Sud (COSAVE) : créé
en 1989, il regroupe 5 pays (Argentine, Brésil, Chili, Paraguay et Uruguay).
• La Commission de la protection des plantes dans la zone des caraïbes
(CPPC) : créée en 1967, elle regroupe 22 pays de la région des Caraïbes.
• L’organisation européenne et méditerranéenne pour la protection
des plantes (OEPP) : créée en 1951, elle regroupe 50 pays représentant
pratiquement tous les pays de la région européenne et méditerranéenne.
• Le Conseil phytosanitaire interafricain (CPI) : créé en 1954, il regroupe
18 pays du continent africain.
• L’Organisation nord‐américaine pour la protection des plantes
(NAPPO) : créée en 1952, elle regroupe 3 pays (Canada, Etats‐Unis
et Mexique).
• L’Organisme international régional contre les maladies des plantes
et des animaux (OIRSA) : créé en 1953, il regroupe 9 pays d’Amérique
Latine.
FAO : HAUTE AUTORITÉ DE SURVEILLANCE
DES ORGANISMES NUISIBLES
• L’Organisation de protection des végétaux pour le Pacifique (PPPO) :
créée en 1994, elle regroupe 22 pays de la zone Pacifique.
Créée en 1945, prenant la suite de l’Institut International d’Agriculture
(lui‐même créé en 1905) la FAO est une organisation des Nations Unies
qui regroupe 191 membres (190 états et l’Union Européenne). Dédiée
à l’alimentation et à l’agriculture, son objectif affiché est « d’aider à
construire un monde libéré de la faim ». Au sein de la FAO, la Convention
Internationale pour la Protection des Végétaux (CIPV) procure une
assistance technique en matière de gestion de la quarantaine végétale.
Elle prend en charge la protection des plantes cultivées et sauvages en
prévenant l’introduction et la dissémination des organismes nuisibles.
La CIPV concoure à l’harmonisation au niveau international des mesures
phytosanitaires, avec pour objectif la gestion de la santé des végétaux
au plan mondial, tout en maintenant cohérent et fluide le commerce
des denrées alimentaires.
La France participe à quatre de ces organisations : APPPC, CPPC, OEPP
et PPPO.
L’action de l’établissement se décline dans le cadre d’acteurs régionaux, par
le biais des Organisations Régionales de la Protection des Végétaux (ORPV),
et d’acteurs nationaux, par le biais des Organisation Nationales de la Pro‐
tection des Végétaux (ONPV).
LES ORGANISATION NATIONALES DE LA
PROTECTION DES VÉGÉTAUX (ONPV)
Des dispositifs nationaux, propres à chaque état, sont également mis
en place dans chaque pays. Ainsi, au niveau français, la santé et la protection
des végétaux, et la gestion des organismes nuisibles des plantes sont
placées sous la tutelle du Ministère de l’Agriculture au niveau de la Direction
Générale de l’Alimentation (DGAL).
Un système régional décentralisé articulé autour des Services Régionaux
de l’Alimentation (SRAL) prend en charge la protection des cultures et
la surveillance du territoire vis‐à‐vis des organismes de quarantaine,
selon les directives établies au plan national.
[...]
p.136
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
[...]
Enfin, une troisième structure intervient : le Laboratoire de la Santé des Végétaux (LSV), structure dépendant de l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire
de l’Alimentation, de l’Environnement et du Travail (ANSES). Le LSV est l’organe de référence analytique, d’appui scientifique et technique, et d’évaluation
des risques en matière de santé des végétaux. Entre autres missions, cette structure intervient pour le développement de méthodes officielles
de détection et de diagnostic des organismes de quarantaine ainsi que pour l’animation d’un réseau de laboratoires agréés pour effectuer les analyses
officielles (analyses liées à la surveillance du territoire). Le laboratoire LCA fait partie de ce réseau de laboratoires agréés.
GESTION DES ORGANISMES DE QUARANTAINE
La communauté internationale a élaboré des règles communes pour éviter la dissémination des organismes agricoles nuisibles, en premier lieu par
l’établissement d’une liste d’organismes contre lesquels des mesures doivent être prises. Cette liste d’organismes de quarantaine se décline de manière
mondiale (CIPV), régionale (ORPV) ou nationale (ONPV). Compte‐tenu du coût élevé des mesures préventives, seuls les organismes les plus importants
sont pris en considération, c'est‐à‐dire ceux causant des dommages agricoles avérés et/ou dont la dissémination peut être combattue efficacement.
Les politiques de luttes mises en œuvre dépendent de la dimension de la zone menacée (région, pays, continent). Il est important que l’espace d’origine
de l’organisme de quarantaine ne serve pas de source pour sa dissémination vers d’autres espaces.
Influencée par la dynamique de dissémination de l’organisme de quarantaine, la situation est susceptible d’évoluer à la fois dans le temps et dans l’espace.
Aussi, en fonction de la situation à un instant donné, différentes mesures de lutte officielles pourront être définies :
• Interception :
l’organisme de quarantaine n’est pas encore arrivé dans la zone concernée. Les mesures se limitent à contrôler l’importation
• Eradication :
l’organisme de quarantaine est constaté localement. L’objectif devient son éradication de la zone
• Enrayement :
l’organisme de quarantaine est établi au niveau régional. L’objectif sera alors de ralentir sa dissémination
• Suppression :
l’organisme est répandu pratiquement dans la zone entière. Les mesures officielles concerneront les conséquences sur d’autres
zones, et prendront en compte les intérêts de l’agriculture locale
L’OEPP met à disposition une base de données, appelée PQR, sur les organismes de quarantaine. Elle contient des informations actualisées sur leurs
plantes‐hôtes, leur répartition géographique et les filières qui sont susceptibles d'entraîner leur dissémination. La base PQR est téléchargeable depuis
le site Internet de l'OEPP (télécharger « PQR»).
p.137
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
ELISA
Publié le 12 mai 2011
Le Laboratoire LCA dispose d’une unité analytique spécialisée en phytopa‐
thologie (virologie, bactériologie, mycologie végétale). Ce service traite plus
de 20 000 échantillons pour la recherche de 100 000 pathogènes différents
par an (tests ELISA et PCR). Le LCA est accréditée par le Cofrac (programme
163 – Essais et analyses en virologie végétale ; détection des virus, viroïdes
et phytoplasmes pathogènes végétaux), et agréée par le Ministère de l’Agri‐
culture et de la Pêche, pour la détection d’organismes nuisibles sur végétaux
et produits végétaux.
La pathologie des plantes, ou phytopathologie, est aux plantes ce que la
médecine est à l'homme et la médecine vétérinaire aux animaux. Elle se
définit comme la discipline scientifique qui étudie les micro‐organismes pa‐
thogènes (champignons, bactéries, virus) et les facteurs environnementaux
qui induisent des maladies chez les plantes, mais aussi les mécanismes par
lesquels ces différents éléments agissent, ainsi que les méthodes de pré‐
vention et de contrôle des maladies.
Cette discipline repose sur un concept central que les anglo‐saxons ont ap‐
pelé "Disease Triangle" (Triangle de la Maladie), dont le postulat est que le
développement d'une maladie repose sur l'interaction entre l'agent patho‐
gène incriminé, la plante hôte et les conditions environnementales.
Il nous apparaît aujourd'hui évident que l'absence de contrôle des maladies
des plantes peut avoir des effets dramatiques sur la production et/ou la
qualité des denrées agricoles, et des conséquences économiques extrême‐
ment néfastes. Ce ne fut pas toujours aussi évident. Et même si la Phytopa‐
thologie débute forcément de manière intuitive et empirique dès les
origines de l'agriculture, il y a environ 9000 ans, ce n'est qu'à partir du
XIXème siècle qu'elle sera officiellement considérée comme une discipline
scientifique. Une première prise de conscience de l'importance de cette dis‐
cipline se fera avec la dramatique famine irlandaise, qui provoqua, entre
1846 et 1851, le décès d'un million de personnes, l'exil d'une partie impor‐
tante de la population (deux millions de personnes) et une refonte de l'or‐
ganisation de la propriété foncière. A l'origine de cette terrible situation :
le champignon Phytophtora infestans, agent responsable de la maladie du
mildiou, qui en 1845 a pratiquement anéanti d'un coup les cultures locales
de pomme de terre, nourriture de base des paysans irlandais.
LA MAÎTRISE D'UNE MALADIE INFECTIEUSE
NÉCESSITE DE SAVOIR RAPIDEMENT
ET PRÉCISÉMENT QUEL EST L'AGENT
PATHOGÈNE IMPLIQUÉ...
Le diagnostic en pathologie végétale, ou phytodiagnostic constitue l'une
des activités fondamentales liées au "Disease Triangle" de la pathologie vé‐
gétale. Il consiste en la détection, l'identification et la caractérisation des
agents pathogènes des plantes (virus, bactéries, champignons) et constitue
un enjeu important pour la maîtrise et le contrôle des maladies infectieuses
des variétés végétales cultivées.
Le phytodiagnostic recouvre en fait deux aspects distincts :
l'identification : dans ce cas, sur la base d'un individu unique ou d'un lot
d'individus présentant une symptomatologie précise, l'objectif sera de met‐
tre en évidence et d'identifier l'agent pathogène responsable des symp‐
tômes observés ;
la détection : il s'agit alors de rechercher, par l'intermédiaire d'une méthode
éprouvée, l'éventuelle présence d'un pathogène précis au sein d'une po‐
pulation d'individus asymptomatiques. C'est le contrôle de l'état sanitaire
du matériel végétal, que ce soit en cours ou en phase finale de production.
QUI DIT DIAGNOSTIC, DIT TECHNIQUES
DE DIAGNOSTIC...
Les techniques mises en œuvre pour le phytodiagnostic sont variées et sont
aussi le reflet des évolutions des scientifiques, depuis les méthodes de base :
> Observation et classification des symptômes, reflets de l'expression d'un
pouvoir pathogène
> Observation et caractérisation des agents pathogènes par examen visuel
(observation visuelle ou microscopique)
> Isolement et culture des agents pathogènes sur milieux artificiels
(milieux semi‐sélectifs ou sélectifs)
JUSQU'AUX MÉTHODES LES PLUS
SOPHISTIQUÉES ISSUES
DES BIOTECHNOLOGIES :
> Méthodes immunologiques, reposant sur l'interaction anticorps /
antigène (test ELISA)
> Biologie moléculaire (amplification génique ou test PCR, microarray ‐ puces
à ADN)
TOUTEFOIS, ET QUEL QUE SOIT LE DEGRÉ
DE COMPLEXITÉ TECHNIQUE, LES CRITÈRES
D'ÉVALUATION DE CES MÉTHODES RESTENT
IDENTIQUES. LES TROIS PRINCIPAUX CRITÈRES
SONT :
> la sensibilité (capacité du test à diagnostiquer positifs tous les échantillons
positifs du panel analysé ou vrais positifs) ;
> la spécificité (capacité du test à diagnostiquer négatifs tous les échan‐
tillons négatifs du panel analysé ou vrais négatifs);
> le seuil de détection (détectabilité), défini comme étant la quantité (ou
concentration) minimale d’analyte que le test permet de détecter.
On adjoindra à ces critères théoriques d'autres critères plus en lien avec la
réalisation pratique des tests : robustesse et simplicité de mise en œuvre,
possibilité d’utilisation « en routine » (permettant le traitement d'un très
grand nombre d'échantillons), possibilité d’automatisation des étapes du
test, coût de mise en œuvre des analyses de diagnostic...
LE CHOIX D'UNE TECHNIQUE DE
PHYTODIAGNOSTIC EST LIÉ À LA FINALITÉ
DU DIAGNOSTIC RÉALISÉ...
Ainsi, dans le cas d'un diagnostic de type "Identification", l'approche utilisée
se devra d'être surtout spécifique (elle pourra d'ailleurs résulter de la com‐
binaison de plusieurs méthodes complémentaires). Le nombre d'échan‐
tillons concernés par une telle approche étant généralement faible, le coût
et le caractère fastidieux des méthodes utilisées ne sera pas forcément un
facteur limitant.
A l'inverse, dans le cas d'un diagnostic de type "Détection", la méthode uti‐
lisée devra impérativement être sensible, en raison du caractère asympto‐
matique du matériel analysé. L'analyse portant sur un grand nombre
d'échantillons, coût et simplicité de mise en œuvre deviennent des critères
très importants.
p.138
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
Virose de la vigne : ELISA mène l'enquête
Publié le 16 janvier 2014
Dans le domaine viticole, greffons et porte‐greffes peuvent transmettre à
leur descendance des agents pathogènes lorsqu’ils en sont eux‐mêmes por‐
teurs. C’est pourquoi le contrôle du matériel de base est particulièrement
important vis‐à‐vis des virus de la vigne, qui sont transmis très efficacement
par greffage. Quels sont les virus recherchés en pépinière viticole ? Quelles
sont les modalités de ce contrôle ? Cet article vient compléter les parutions
antérieures de l’Agro Reporter sur le thème des phytovirus et de la sélection
clonale : Virus vitifera ou l’effet papillon, Elisa.
VIRUS EN CAUSE
Le test mis en œuvre pour le diagnostic virologique est un test sérologique
ELISA (acronyme d’Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) effectué au la‐
boratoire. Il s’agit d’une méthode immunochimique combinant une réaction
de type antigène / anticorps couplée à une réaction colorimétrique qui per‐
met de mettre en évidence les protéines constitutives des virus (marqueurs
de l’infection virale) dans des extraits végétaux. Les tests sont réalisés, par
des laboratoires agréés, selon les préconisations d’une Méthode Officielle
(Détection des Virus de la Vigne par la technique sérologique DAS‐ELISA –
Méthode vv./04/05 version b) développée par le Laboratoire de la Santé
des Végétaux (laboratoire national de référence rattaché à l’ANSES (2)).
Les principaux virus dommageables à la culture de la vigne appartiennent
aux groupes des Népovirus, des Ampélovirus et des Clostérovirus.
Les Népovirus, de forme sphérique, sont transmis à la vigne par des néma‐
todes présents dans le sol. Ces virus sont responsables des maladies de dé‐
générescence de la vigne. Deux de ces virus sont d’importance majeure car
ils provoquent la maladie du Court‐Noué de la Vigne : l’Arabis Mosaic Virus
(ArMV) et le Grapevine Fan Leaf Virus (GFLV).
Les Clostérovirus et Ampelovirus sont constitués de longues particules fila‐
menteuses et flexueuses. Ils sont transmis par des insectes aériens, les co‐
chenilles. Une dizaine de ces virus ont été décrits sur la Vigne, responsable
des symptômes d’enroulement foliaire. Trois d’entre eux sont couramment
rencontrés sur le territoire national : deux Ampelovirus, les Virus de l’En‐
roulement de la Vigne Types 1 et 3 (Grapevine Leaf Roll Virus : GRLaV‐1 et
GLRaV‐3), et un Clostérovirus, le Virus de l’Enroulement de la Vigne Type 2
(GLRaV‐2).
Népovirus
Clostérovirus
Particules virales vues en microscopie électronique
Test ELISA – Réaction colorimétrique
Les tests ELISA sont préférentiellement réalisés sur bois aoûtés, pendant la
période hivernale de repos végétatif de la vigne. Les protocoles de prélève‐
ment et d’échantillonnage sont établis par France Agrimer.
Le Laboratoire LCA est un acteur majeur du contrôle sanitaire en pépinières
viticoles depuis plus de vingt ans. Sur les dix dernières années, le laboratoire
a analysé près de 150 000 échantillons dans le cadre de ces contrôles.
Le laboratoire est agréé par le ministère de l’agriculture et accrédité COFRAC
pour la Détection des Virus de la Vigne par la technique sérologique DAS‐
ELISA. Il est conventionné par France Agrimer pour la Réalisation d’Analyses
des Viroses de la Vigne dans le cadre du Contrôle et de la Certification des
Bois et Plants de Vigne.
Symptômes de dégénérescence
caractéristiques de la maladie
du court‐noué sur Chardonnay
OBLIGATION DE CONTRÔLE EN PÉPINIÈRE
La réglementation en vigueur, fixée par l’Arrêté du 20 septembre 2006 relatif
à la sélection, à la production, à la circulation et à la distribution des maté‐
riels de multiplication végétative de la vigne, rend obligatoire pour les pé‐
piniéristes viticoles le contrôle sanitaire des parcelles de vignes mères de
greffons et de porte‐greffes vis‐à‐vis des maladies virales du Court‐Noué
(Virus ArMV et GFLV) et de l’Enroulement Viral (les virus concernés étant le
GLRaV‐1 et le GLRaV‐3). Cette réglementation a pour objet l’éradication des
parcelles de vigne‐mères virosées et la mise en circulation de jeunes plants
de vigne indemnes d’infections virales, garantissant ainsi la non propagation
des virus lors des opérations de greffages porte‐greffes / greffons et d’im‐
plantation des jeunes plants de vigne sur les parcelles de production.
Symptômes
d’Enroulement Viral
MODALITÉS DE CONTRÔLE
France Agrimer (1) est l’organisme officiel chargé du contrôle des bois et
plants de vigne. Ses agents veillent au respect de la traçabilité du matériel
végétal et délivrent, avant commercialisation, un certificat attestant du res‐
pect des règles de production des plants de vigne en catégorie certifiée.
Les professionnels prennent en charge eux‐mêmes les suivis de leurs par‐
celles dans le cadre d’un autocontrôle : un premier test virologique est réa‐
lisé en 5ème feuille (au plus tard 5 années après plantation), puis la parcelle
doit être contrôlée tous les dix ans.
(1) ‐ L'Établissement national des produits de l'agriculture et de la mer,
également appelé France AgriMer, est un office agricole français ayant
pour mission d'appliquer, en France, les mesures prévues par la Poli‐
tique agricole commune, et de réaliser des actions nationales en fa‐
veur des différentes filières agricoles.
(2) ‐ L'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'en‐
vironnement et du travail (Anses) est l'agence nationale française
chargée de la sécurité sanitaire. Elle résulte de la fusion des précé‐
dentes agences.
p.139
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
DES PHYTOVIRUS AU LOUVRE
Publié le 6 octobre 2011
Ce tableau du peintre fran‐
çais Jacques Linard (1597 ‐
1645), intitulé "Corbeille de
Fleurs" et visible au Musée
du Louvre, a toujours fas‐
ciné les virologistes spécia‐
listes du monde végétal. En
effet, on distingue nette‐
ment dans cette corbeille
des tulipes flammées qui
présentent un panachage
de couleurs particulière‐
ment esthétique. On sait
pourtant aujourd'hui que ces panachures (1) sont la conséquence... d'une
infection par un Virus appartenant au Groupe des Potyvirus, le TBV ou Tulip
Breaking Virus !! Ainsi donc, et ce bien avant que l'on soupçonne leur exis‐
tence, les micro‐organismes sévissaient déjà sur les plantes ornementales...
Bien sûr, l'exemple pris dans cette introduction confère un aspect plutôt
sympathique et élégant à ce virus et au matériel végétal qu'il infecte, mais
c'est bien loin d'être une généralité. Car le plus souvent, les symptômes ob‐
servés sont dommageables au végétal (nécroses, déformations etc...).
L'HORTICULTURE,
UN POTENTIEL ÉCONOMIQUE (2)
La filière de production et de commercialisation des plantes ornementales
constitue aujourd'hui un potentiel économique qui est loin d'être négligea‐
ble. La consommation des ménages français génère dans ce domaine un
chiffre d'affaire annuel de 2,5 milliards d'euros (soit environ 50 € par per‐
sonne et par an). Le secteur compte 5500 entreprises de production. Cela
ne représente que 2% du nombre total des entreprises agricoles, mais leur
production représente 6% de la valeur de livraison des produits végétaux
et les emplois induits représentent 14% du nombre de salariés permanents
de l'agriculture. Ces entreprises comptent en surface 22 000 hectares (dont
plus de 10% d'espaces couverts). Enfin, on ajoutera à ce décompte 26 000
entreprises de négoce et 13450 entreprises de services (entrepreneurs pay‐
sagistes, élagueurs etc...).
Traditionnellement, la filière se partage en cinq secteurs d'activité : fleurs
et feuillage coupés, plantes en pots, plantes à massif, bulbiculture et pépi‐
nière. Mais il est assez fréquent que les structures travaillent simultanément
sur plusieurs de ces secteurs.
LES MALADIES DES PLANTES,
UNE PRÉOCCUPATION CONSTANTE
Ce qui indéniablement constitue l'attrait et la valeur d'une plante d'orne‐
ment, c'est son aspect visuel. Aussi, tout ce qui l'affectera posera problème
quant à sa commercialisation.
A ce titre, en raison des symptômes occasionnés et du potentiel de dissé‐
mination dans les cultures, les maladies dues à des agents microbiens pa‐
thogènes doivent faire l'objet d'une surveillance soutenue.
LES SITUATIONS RENCONTRÉES
ANS LA FILIÈRE SERONT VARIABLES :
‐ Les infections par des champignons pathogènes (maladies cryptogamiques)
peuvent être contrôlées par des traitements phytosanitaires adaptés (à
condition toutefois que la maladie n'ait pas atteint un stade invasif trop im‐
portant), ce qui offre plus de latitude que dans le cas précédent. Les caracté‐
ristiques biologiques propres aux divers pathogènes conditionnent
également les stratégies de contrôle : certains champignons, comme dans le
cas des Pythiacées ( Pythium sp. , Phytophtora sp.), sont capables d'infecter
à la fois le végétal et le support sur lequel il se développe (sol, terreau). La
surveillance des cultures doit donc parfois s'opérer à deux niveaux.
> En fonction du mode de dissémination…
Le mode de transmission des pathogènes d'une plante à l'autre doit égale‐
ment être pris en compte. Ainsi la bactérie Xanthomonas campestris pv. pe‐
largonii, redoutable agent causal de la Bactériose du Pélargonium, dispose
d'un très fort potentiel de dissémination mécanique (travailleurs, outils, net‐
toyage des plants). Le virus TSWV (Tomato Spotted Wilt Virus ou Virus des
points nécrosés de la tomate), virus ubiquiste infectant de très nombreuses
plantes ornementales (3) , est lui transmis d'un végétal à l'autre par un in‐
secte vecteur : le thrips.
> ... Et en fonction des stades de production
Dans le cadre de la production de jeunes plants à partir de pied‐mères, il fau‐
dra s'assurer que le matériel utilisé pour le bouturage est dans un état sani‐
taire parfait, plus particulièrement au regard des maladies virales et
bactériennes qui sont incurables. Les enjeux sont de taille car ce sont des
millions de jeunes plants qui sont ainsi produits tous les ans. Les programmes
d'analyses mis en oeuvre doivent couvrir un spectre large des pathogènes
potentiels, et utiliser des méthodes sensibles et adaptées au traitement en
routine d'un grand nombre d'échantillons.
Pour les lots de végétaux en attente de commercialisation, l'apparition d'un
symptôme devra faire l'objet d'une identification d'un éventuel pathogène
responsable, et ce afin de mettre rapidement en oeuvre les mesures néces‐
saires au contrôle de la maladie. Les tests mis en oeuvre doivent être rapides,
fiables et spécifiques.
PHYTO-DIAGNOSTIC AU LCA :
UNE OFFRE DIVERSIFIÉE ET COMPLÈTE
Depuis maintenant une quinzaine d'années, le Laboratoire LCA propose aux
acteurs de la filière horticole une offre diversifiée couvrant l'essentiel des be‐
soins de la profession en matière de Phyto‐Diagnostic.
‐ Analyses en prestations de service
Recherche de pathogènes (virus, bactéries et champignons) et confirmation
de symptômes. Contrôle de l'état sanitaire des pieds‐mères, des jeunes plants
et cuttings. Contrôle des supports de culture (sols, terreaux).Méthodes : tests
ELISA et PCR, isolement sur milieu de culture.
‐ Pour les entreprises équipées d'un laboratoireGamme BIOTEST :
fourniture de réactifs et consommables pour le test ELISA (virus et bactéries).
Catalogue disponible sur simple demande.
‐ Kits de détection pour le terrain Gamme POCKET DIAGNOSTIC : tests ra‐
pides (réponse en moins de 5 minutes) utilisables sur le terrain (en serre ou
au champ) pour la détection des principaux agents pathogènes des cultures
ornementales (virus, bactéries, champignons)
> En fonction des agents pathogènes concernés…
‐ Les infections virales et bactériennes n'offrent aucune alternative en ma‐
tière de traitement curatif. Dès lors qu'un tel pathogène s'installe sur un lot
de plantes ornementales, celui‐ci est condamné.
Aussi, une surveillance des plantes en propagation devra passer par l'utili‐
sation de matériel végétal garanti indemne ou par un contrôle sanitaire ef‐
fectué à l'aide de méthodes sensibles permettant une détection des
pathogènes avant l'apparition des premiers symptômes.
(1) Les panachures florales sont des symptômes caractéristiques des infec‐
tions virales qui affectent les pétales ou les sépales. Elles résultent de l'ab‐
sence de pigments anthocyaniques vacuolaires créant des zones décolorées
où le virus se multiplie.
(2) Les données citées dans ce paragraphe sont extraites de "Perspectives
Economiques des Secteurs de l'Horticulture" ‐ Rapport du Conseil Economique
et Social, présenté par Michèle Viguier (Mai 2006)
(3) Anémone, bégonia, chrysanthème, cinéraire, cyclamen, dalhia, géranium,
gerbera, impatiens, pétunia, violette, yucca... Pour n'en citer que quelques‐
unes !!
p.140
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
VIRUS VITIFERA, OU L’EFFET PAPILLON (PARTIE 1/2)
Publication du 18 octobre 2012
On dit que le vin est le reflet de son terroir. Et on a raison ! Le terroir quant à lui peut être considéré comme l'association de trois catégories de facteurs :
des facteurs physiques (géologie, topographie, pédologie et climatologie), des facteurs humains (pratiques culturales et agronomiques, usages locaux)
et des facteurs biologiques, qui sont représentés par la vigne elle‐même. Or la vigne que nous connaissons aujourd’hui est le résultat d’une longue
sélection par l’homme. Voici l’histoire de la sélection variétale de la vigne, à laquelle ont largement contribué ses plus petits parasites : les virus…
ORIGINES DE LA VIGNE
TROIS VOIES DE SÉLECTION
Classiquement, on distingue trois voies de sélection, chacune ayant une
finalité qui lui est spécifique.
‐ La Sélection Conservatrice : elle a pour objet de maintenir accessible
et disponible la biodiversité de l'espèce végétale
‐ La Sélection Créatrice : elle a pour objet de faire naître de nouvelles
variétés végétales (par hybridation ou modification du génome),
dotées de caractères et de propriétés d'intérêt agronomique.
Les débuts de la culture de la Vigne remontent à environ 5000 ans avant
notre ère, en Asie Mineure. A cette époque, les vignes s'appelaient encore
lambrusques (Vitis silvestris, formes sauvages du Vitis vinifera que nous
connaissons aujourd'hui). Il est fort à parier que l'homme a, dès cette
époque, spontanément et de manière empirique débuté un travail de
sélection du matériel végétal. De même, les migrations des hommes
ont transporté les cépages, qui ont ensuite été croisés avec les variétés
locales, pour obtenir une adaptation à ces nouveaux environnements.
Aujourd'hui, la vigne moderne, Vitis vinifera compte environ 6000
cépages identifiés qui sont le fruit de sélections opérées par l'homme
depuis environ 7000 ans.
Dans la deuxième moitié du XIXème siècle, un épisode épidémique de
grande ampleur va bouleverser le schéma d'amélioration variétale en
viticulture. C'est en 1861 qu'apparaît pour la première fois en France
le phylloxéra, insecte piqueur inféodé à la vigne et apparenté aux pucerons,
capable d'entraîner en trois ans la mort des ceps. L'épidémie va se
développer, et en trois ou quatre décennies, va dévaster les vignobles
du monde entier, n'épargnant que les vignobles plantés en terre
sablonneuse et les plants américains résistants au Phylloxéra. Cet épisode
phylloxérique aura pour conséquence directe une modification des
pratiques culturales avec le remplacement progressif des vignes non
greffées (ou vignes franches de pied) par des vignes greffées, en
utilisant des porte‐greffes soigneusement sélectionnés pour leur
capacité à résister au Phylloxéra. Et surtout, l'importance de la pathologie
dans la sélection du matériel végétal deviendra de plus en plus évidente
pour les acteurs du processus de sélection.
‐ La Sélection Sanitaire : elle consiste à sélectionner un matériel végétal
indemne des agents pathogènes qui peuvent nuire à son développement
et à son utilisation.
LA SÉLECTION AU VIGNOBLE
Dans le domaine viticole, on distingue classiquement deux schémas de
sélection variétale :
• La Sélection Massale :
C'est une pratique ancestrale qui consiste à repérer et à sélectionner
un ensemble de plants présentant les meilleurs aspects sur une
même parcelle. Les plants sélectionnés sont ensuite globalement
multipliés. Cette technique présente l'avantage de maintenir, en la
reproduisant, la diversité des plants de vigne. Son inconvénient est
qu'il est difficile de maîtriser le comportement et le devenir de la
population sélectionnée.
• La Sélection clonale :
C'est une technique qui se met en place en France à partir des années
soixante et qui constitue, depuis, l'approche dominante de sélection
variétale. Elle consiste à sélectionner et multiplier des plants de
vigne rigoureusement identiques, issus d'une même souche mère.
Cette sélection clonale permet une production homogène, avec des
particularités constantes. Son but est de fixer certaines caractéristiques
agronomiques ou organoleptiques, mais cette sélection clonale a eu
un rôle très important en tant qu'outil de sélection sanitaire, et
particulièrement vis à vis des Virus de la Vigne.
« L’effet papillon » est une théorie selon laquelle un battement d’ailes de papillon au Brésil peut provoquer une tempête au Texas. Selon l’expression,
inventée par le météorologue Edward Lorenz, il suffit de modifier de façon infime un paramètre dans un modèle météo pour que celui‐ci s’amplifie
progressivement et provoque, à long terme, des changements colossaux. Cette notion ne concerne plus seulement la météo, mais s’applique également
aux sciences humaines, à l’environnement.
p.141
7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
VIRUS VITIFERA, OU L’EFFET PAPILLON (PARTIE 2/2)
Publication du 25 octobre 2012
Il faut savoir qu'avant les années cinquante, plus de la moitié du vignoble français est virosé (certains prétendent même que 80% du vignoble français est
virosé à cet époque!). Les dommages causés par ces virus sont variables ; ils dépendent à la fois des virus, de la sensibilité des cépages et des conditions
pédo‐climatiques. Ils peuvent être extrêmement graves (perte des récoltes, altération de la qualité des raisins, baisse de la longévité des ceps). Quels sont
ces virus ?
LES VIRUS DE LA VIGNE
LA SÉLECTION CLONALE :
UNE ARME CONTRE LES VIRUS
On comprendra alors aisément combien la sélection clonale a joué un
rôle d'une extrême importance dans l'assainissement progressif du vi‐
gnoble français en intégrant dans les critères de sélection du matériel
l'absence de Virus. Cette approche de sélection sanitaire fut indispen‐
sable, et ce à double titre :
‐ le caractère non curable des infections virales entraîne leur maintien
à vie sur les cultures pérennes que représente la viticulture.
A ce jour, une cinquantaine de virus de la vigne ont été décrits et
caractérisés dans le monde. On peut les répartir en quatre catégories :
• Les virus responsables des maladies de dégénérescence et de
dépérissement : une douzaine de virus dans le monde appartenant
au groupe des Népovirus, transmis par les nématodes du sol. La maladie
type est le Court‐Noué de la Vigne dont les Virus ArMV (Arabis Mosaic
Virus) et GFLV (Grapevigne Fan Leaf Virus) sont les agents infectieux.
• Les virus responsables de l'Enroulement Viral de la Vigne : neuf virus
décrits à ce jour, classés au sein des GLRaV (Grapevine Leaf Roll
associated Viruses), appartenant aux groupes des Ampélovirus et
des Clostérovirus. Ces virus sont transmis par les cochenilles.
• Les virus associés au Complexe du Bois Strié. On compte quatre
affections distinctes : Rupestris Stem Pitting (Virus GRSPaV), Kobber
Stem Grooving (Virus GVA), Corky Bark (Virus GVB) et LN33 Stem
Grooving (Virus non encore mis en évidence).
• Le virus de la Marbrure de la Vigne, GFKV (Grapevine Fleck Virus).
On ne lui connaît à ce jour aucun vecteur.
Les virus sont des parasites acellulaires de très petite taille (20 nm à
1,2 µm), à structure moléculaire simple (un acide nucléique porteur de
l'information génétique enveloppé dans une coque protéique).
Ce sont des parasites obligatoires qui utilisent la machinerie cellulaire
de la plante hôte pour assurer leur multiplication. Les infections sont
systémiques, c'est à dire que tous les organes de la plante contaminée
sont envahis. Les virus se transmettent naturellement d'une plante à
une autre par l'intermédiaire de vecteurs (vecteurs telluriques comme
les nématodes pour les virus du Court‐Noué, vecteurs aériens comme
les cochenilles pour les Virus de l'Enroulement), mais ils se transmettent
également mécaniquement par le greffage. Il n'existe aucun traitement
curatif en cas d'infection virale. Les vignes contaminées restent infectées à vie.
‐ la transmission (naturelle ou artificielle par greffage) des virus d'une
plante à l'autre ne peut qu'aggraver une situation infectieuse très forte.
PÉPINIÉRISTES VITICOLES :
GARANTIR DES PLANTS SAINS
A l'heure actuelle, les pépiniéristes viticoles doivent s'assurer du bon
état sanitaire de leurs parcelles de vignes‐mères de greffons et porte‐greffes
vis à vis de quatre virus : Virus du Court‐Noué (ArMV et GFLV) et Virus
de l'Enroulement de la Vigne (Type 1 (GLRaV‐1) et Type 3 (GLRaV‐3)).
Les contrôles sont réalisés par test ELISA, à fréquences régulières, par
un réseau de laboratoires agréés, sous la surveillance de la filière Bois
et Plants de Vigne de France Agrimer.
Toutefois, on voit actuellement se développer de plus en plus des démarches
de sélection clonale privée. Il s'agit de démarches volontaires, motivée
par la crainte que la sélection officielle n'uniformise à outrance les cépages
les plus cultivés et n'aboutisse à une diminution de la biodiversité de la
vigne. Les acteurs de cette sélection clonale privée utilisent leur propre
matériel viticole, généralement issu de parcelles anciennes à très anciennes
(50 à 60 ans d'âge). Du fait de l'ancienneté de ce matériel végétal, le
risque de prévalence viral est plus élevé, et les programmes analytiques
dédiés à la recherche des virus débordent souvent du programme officiel,
intégrant en plus des virus du Court‐Noué et de l'Enroulement de la
Vigne, le Virus de la Marbrure GFKV et les Virus associés au Complexe
du Bois Strié (GVA, GVB).
Ces sélections clonales privées viennent compléter la sélection clonale
officielle, en mettant l'accent sur la biodiversité, et aussi sur le maintien
de la typicité des terroirs et du produit final. Elle constitue une approche
intéressante de sélection variétale qui opère à la fois d'une sélection
conservatrice et d'une sélection sanitaire.
Quoiqu'il en soit, la sélection variétale en viticulture est une affaire qui
suit son cours...!
Nous entrons dans la période hivernale permettant la recherche de nombreux pathogènes présents sur la vigne. Le LCA propose une gamme complète
d’analyses pour la détection des virus (ArMV, GFLV, différents type du GLRaV, GVA, GFKV…..), et, phytoplasmes tel que la Flavescence Dorée et le Bois
Noir. Toutes ces prestations sont réalisées dans notre laboratoire de Blanquefort, accrédité COFRAC et Conventionné par le Ministère de l’Agriculture
et de la Pèche.
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7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
LE GÈNE DE LA PCR
Publication du 22 mai 2014
La PCR (Polymerase Chain Reaction) est une technique d'amplification génétique in vitro qui a été conçue au début des années 80 par un chercheur
américain, Kary Mullis, travaillant au sein d’une firme biotechnologique californienne. Cette technique, qui a révolutionné les approches expérimentales en
biologie moléculaire, a été publiée pour la première fois en 1985 dans la revue scientifique "Science". En 1993, Kary Mullis recevra le Prix Nobel de Chimie
pour sa découverte de la PCR. Comme tout développement technologique nouveau, la PCR a d'abord été investiguée dans les domaines humains et vété‐
rinaires. A partir des années 90, elle commence à être utilisée dans le domaine agricole. D'abord en tant qu'outil d'investigation pour la recherche fonda‐
mentale : étude et compréhension des génomes des plantes et organismes pathogènes, caractéristiques génétiques des variétés végétales. Puis en tant
qu'outil dans le cadre des biotechnologies végétales de transformation (organismes génétiquement modifiés) et de sélection variétale. Enfin, dans le
domaine du phyto‐diagnostic (détection, identification et caractérisation des agents pathogènes des plantes), où sa puissance en termes de précision et de
capacité de détection a permis la mise en place et le développement de tests extrêmement performants. Cet article de l’AgroReporter décrit la technique
PCR et ses applications en agriculture.
PRINCIPE DE LA PCR
UNE PUISSANCE DE DÉTECTION INÉGALÉE...
La PCR est basée sur le mécanisme de réplication de l'ADN (1) in vivo :
l'ADN bicaténaire est déroulé en ADN monocaténaire, puis dupliqué et
ré‐enroulé, selon des cycles répétitifs comprenant les trois étapes sui‐
vantes :
‐ Dénaturation de l'ADN par fusion à haute température pour convertir
l'ADN bicaténaire en ADN monocaténaire. Cette étape est réalisée à
une température comprise entre 93 et 96°C.
‐ Hybridation à l'ADN cible de deux oligonucléotides utilisés comme
amorces. Cette hybridation a lieu à une température comprise entre 55
et 65°C.
‐ Extension de la chaine d'ADN par addition de nucléotides à partir des
amorces en utilisant l'ADN polymérase (2) comme catalyseur en pré‐
sence d'ions Mg2+. La température optimale de travail de l'ADN poly‐
mérase est de 72°C.
L'amplification, en tant que nombre final de copies de la séquence cible,
est exprimée par l'équation suivante :
Trois étapes = Un cycle...
Les oligonucléotides sont de courtes séquences d'ADN monocaténaire
qui sont différentes les unes des autres et complémentaires des sites
de reconnaissance encadrant la séquence d'ADN à amplifier. Les étapes
de dénaturation de la matrice d'ADN, d'hybridation des amorces et
d'extension des amorces en brins complémentaires constituent un cycle
dans la méthode PCR. Après chaque cycle, les brins d'ADN nouvelle‐
ment synthétisés peuvent servir de matrice dans le cycle suivant. Au
fur et à mesure des répétitions de cycles, il s'en suit ainsi une augmen‐
tation et une accumulation exponentielle des séquences d'ADN cible
représentée dans la Figure 1.
Deux progrès majeurs ont permis aux laboratoires d'automatiser le pro‐
cessus de la PCR :
‐ Le développement des blocs de température qui peuvent augmenter et
abaisser rapidement leur température de matière automatisée et pro‐
grammée : thermocyleurs ou machines PCR (chauffages et refroidisse‐
ment par fluides, résistances électriques ou semi‐conducteurs)
‐ Initialement, la méthode PCR utilise une ADN polymérase extraite de la
bactérie E. Coli. Toutefois, cette enzyme est rendue inactive par les tem‐
pératures de l'étape de dénaturation, obligeant le rajout d'enzyme
"fraîche" pour chaque cycle d'amplification. C'est finalement l'utilisation
d'une enzyme thermostable dite "Taq Polymerase (3) , capable de sup‐
porter des températures supérieures à 90°C et utilisable en l'état pour la
totalité des cycles d'amplification, qui a permis de simplifier et donc d'au‐
tomatiser la réaction PCR
Avec : n = nombre de cycles ; 2n = premier produit obtenu après le pre‐
mier cycle ; x = nombre de copies de la matrice originelle
Théoriquement, après 20 cycles PCR, en supposant une efficacité de 100%
de la PCR, il y aura une amplification d'un facteur de la séquence d'ADN
cible initiale, soit 1 048 576 copies de la matrice initiale. On comprend
qu'on atteint là des sommets jusqu'alors inégalés en manière de puissance
de détection ! Dans la pratique, on considère qu'un protocole PCR de 35
à 40 cycles d'amplification permet d'obtenir entre 100 000 et 1 000 000
de copies d'une séquence d'ADN cible.
AUTOMATISATION
PCR EN POINT FINAL / PCR EN TEMPS RÉEL
Dans la première génération des tests PCR, dite "PCR Classique" ou "PCR
en point final", les produits d'amplification PCR sont analysés au stade
terminal du processus analytique. Le contenu des tubes contenant le mi‐
lieu réactionnel et l'ADN matrice sont déposés sur un gel d'agarose. Si la
séquence d'ADN cible a été amplifiée, la quantité d'ADN copiée est en
quantité suffisante pour être visualisée, après migration des molécules
d'ADN dans un champ électrique, sous la forme d'une fluorescence UV.
Cette approche ne permet toutefois d'obtenir que des résultats qualitatifs
(réponse présence /absence de la séquence cible).
(...)
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7.2
7
QUALITÉ SANITAIRE
APPLICATIONS DE LA PCR DANS LE DOMAINE AGRICOLE
A la fin des années 1990, une deuxième génération de tests PCR fait
son apparition sous la forme d'un système qui permet de détecter le
produit de la PCR au fur et à mesure qu'il s'accumule. C'est la "PCR en
temps réel" dite également "PCR quantitative". L'accumulation des sé‐
quences d'ADN cible dans le milieu réactionnel se traduit par une aug‐
mentation d'une émission de fluorescence qui est détectée et
quantifiée par l'intermédiaire d'une caméra CCD (Charge‐Coupled De‐
vice). Ce système expérimental permet de suivre en temps réel, cycle
par cycle, l'évolution de la réaction PCR. Elle permet en outre, à l'aide
de témoins positifs et négatifs adaptés, d'opérer une quantification pré‐
cise de la quantité d'ADN cible initialement présente dans l'échantillon
analysé.
Globalement, tous les pathogènes des plantes (bactéries, champignons,
phytoplasmes, virus et viroïdes) sont susceptibles d’être appréhendés en
terme de détection par l’intermédiaire de la technique PCR. La contrainte
initiale est toutefois qu’il est nécessaire de disposer d’un minimum de
connaissance de son génome pour développer les tests PCR. De même,
selon la nature des agents pathogènes, le format de test PCR pourra varier
sensiblement. Ainsi, pour les bactéries, champignons et phytoplasmes,
dont le génome est constitué d’ADN double brin, les étapes de la PCR peu‐
vent être menées directement à partir d’ADN total extrait du matériel vé‐
gétal soupçonné d’être infecté. Dans le cas des virus et des viroïdes, dont
le génome est constitué d’ARN monocaténaire, il est nécessaire d’ajouter
une étape préliminaire au test PCR, la Réverse Transcription (RT) : l’ARN
simple brin est transformé en ADN double brin par l’intermédiaire d’une
enzyme, la Reverse Transcriptase, agissant sur l’ARN total extrait. On parle
alors de test de type RT‐PCR.
Les applications de la PCR au diagnostic dans le domaine agricole sont
nombreuses. Au laboratoire LCA, le développement et l’utilisation en
routine des tests PCR pour la détection des agents pathogènes des
plantes remonte à une quinzaine d’années. A ce jour, des prestations
d’analyses PCR (PCR en point final et PCR en temps réel) sont proposées
pour les Phytoplasmes des arbres fruitiers (Enroulement Chlorotique de
l’Abricotier, Prolifération du Pommier et Déclin du Poirier), des plantes
maraichères (Stolbur) et de la Vigne (Flavescence Dorée, Bois Noir). Des
prestations d’analyses PCR en temps réel sont également proposées pour
certains Champignons des céréales (Piétin Verse, Fusariose, Septoriose).
Au‐delà du phyto‐diagnostic, la technique PCR commence à être utilisée
par certains laboratoires spécialisés pour caractériser la diversité micro‐
bienne d’un sol et pour l’analyse fonctionnelle de ses populations. Elle
ouvre ainsi une nouvelle voie dans la caractérisation et la compréhen‐
sion du fonctionnement des sols…
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7.3
7
QUALITÉ SANITAIRE
PHYTOREPORTER
Publication du 11 janvier 2013
Les produits phytopharmaceutiques sont aussi appelés produits phytosanitaires par les professionnels ou pesticides par le grand public. Leurs principes
actifs peuvent être d’origine naturelle ou synthétique. De natures très hétérogènes, ils se répartissent en un grand nombre de familles chimiques. Leur
composition comporte par ailleurs des adjuvants inactifs du point de vue de l’action phytopharmaceutique elle‐même, mais néanmoins nécessaires
(conservateurs, mouillants, stabilisants…).
POURQUOI S’INTÉRESSER AUX RÉSIDUS DE PESTICIDES ?
Les produits phytopharmaceutiques sont utilisés à titre préventif ou curatif dans le domaine de la protection des végétaux. Ils servent également aux
traitements des voies ferrées et des espaces verts (désherbants et débrousaillants), des boiseries (fongicides et insecticides), des denrées alimentaires
(traitements de conservation) , des animaux domestiques et de l’homme (poux et autres parasites). D’une manière générale, ils sont employés pour
réduire les effets indésirables d’insectes (ravageurs des cultures, parasites), de champignons (agents pathogènes), voir d’autres végétaux (adventices),
etc. Leur usage n’est donc pas limité qu’à l’agriculture, loin s’en faut : chacun d’entre nous, simple jardinier du dimanche, en apportant des anti‐
limaces ou de la bouillie bordelaise par exemple, utilise des produits phytosanitaires.
L’efficacité de ces substances est basée sur la toxicité des matières actives vis‐à‐vis des organismes pathogènes ciblés. Cette toxicité explique
que la manipulation et le stockage de ces produits exigent des précautions, et que le législateur aie fixé des règles strictes pour minimiser leur
impact sur la santé du consommateur final et sur l’environnement.
Dès leur application, les pesticides subissent des processus biotiques et abiotiques qui conduisent à leur dégradation plus ou moins complète, et de façon
plus ou moins rapide selon les molécules. Une des principales dégradations est d’ordre physique (abiotique). C’est la photodécomposition. Elle résulte de
l’effet des rayons ultraviolets composant la lumière naturelle sur les molécules chimiques photosensibles. Ce processus peut avoir lieu dans l’atmosphère,
dans l’eau, à la surface du sol et des plantes. D’autres processus abiotiques ou biotiques existent et vont contribuer à cette dégradation des molécules.
La présence de la matière active va donc diminuer entre la date d’application du traitement et la date à laquelle la denrée alimentaire est consommée.
Au final, le consommateur de fruit ne sera donc pas exposé à la dose complète de la matière active qui aura été appliquée lors du traitement au verger,
mais seulement à ce qu’il reste au moment où il mange ce fruit : le ou les « résidus de pesticides ».Il est fondamental de souligner qu’avant d’être autorisé à
être mis sur le marché par le ministère de l’agriculture (DGAL), un produit phytosanitaire fait l’objet de nombreuses études afin de s’assurer de son innocuité
pour le consommateur (AMM : autorisation de mise sur le marché). Sur la base de ces études réglementaires, les autorités européennes fixent des limites
maximales de résidus (LMR) autorisées dans les denrées alimentaires pour les matières actives autorisées à la mise sur le marché. Ces LMR sont désormais
communes pour tous les membres de l’Union Européenne.
+ d’infos : voir l’AgroReporter « LMR, ARfD, DJA et les autres » du 19/04/2012.
GARANTIR LA FIABILITÉ DES RÉSULTATS AU LABORATOIRE
Un nombre important des matières actives est analysé en routine au laboratoire LCA afin d’en apprécier la teneur résiduelle dans les denrées alimentaires
et vérifier la conformité de celles‐ci vis à vis de la réglementation. Le laboratoire analyse depuis plusieurs années les pesticides dans des matrices variées.
Ce type d’analyses est assez complexe. La diversité des familles de molécules (organochlorés, organophosphorés, pyréthrinoïdes, amides, amines, phenylurées,
triazoles, carbamates, etc), la disparité des matrices analysées (végétaux, céréales, etc.. ), les risques d’interférences liés à ces matrices et les limites
de détection de plus en plus basses devant être atteintes expliquent cette complexité.
L'analyse doit donc permettre d'identifier avec certitude et quantifier avec précision les composés recherchés. Pour ce faire, le laboratoire utilise des
méthodes d’analyses extrêmement performantes basées sur la chromatographie gaz ou liquide couplée à la spectrométrie de masse. Cette association
permet d’étudier des mélanges complexes tout en délivrant des résultats fiables :
[...]
p.145
7.3
7
QUALITÉ SANITAIRE
[...]
• En amont, la chromatographie permet de séparer les composants chimiques d’un mélange par une différence d’affinité de ceux‐ci entre la phase mobile
(gaz ou liquide contenant l’échantillon à analyser) et la phase stationnaire (colonne chromatographique dans laquelle le gaz ou le liquide circule).
Principe de la chromatographie
• Ensuite, la spectrométrie de masse triple quadripôle est un mode de détection extrêmement sensible basé sur la sélection d’ions spécifiques
pour chaque matière active recherchée. Son principe réside dans la séparation en phase gazeuse de molécules chargées (ions) en fonction de leur
rapport masse/charge (m/z). La spectrométrie de masse appliquée aux composés minéraux, développée dans « Les atomes à la masse », paru le
22/11/2012, ne s’applique pas de la même façon aux molécules organiques.
Prenons le cas de la chromatographie en phase gazeuse : les molécules organiques préalablement séparées arrivent sous forme gazeuse dans la source
d’ionisation et vont être bombardées par un faisceau d’électrons menant ces molécules dans un état excité. Ces entités instables vont casser un
certain nombre de liaisons chimiques pour former des ions et des particules neutres. On va sélectionner des ions spécifiques à chaque molécule
recherchée. L’ion précurseur sélectionné va être sélectionné dans le premier quadripôle sous l’influence d’un champ électrique avant d’être fragmenté
en « ions produits » dans une chambre de collision remplie d’un gaz inerte et sous pression. Des ions spécifiques parmi les ions générés sont alors
choisis sur le troisième quadripôle en fonction de leur rapport masse/charge par l’application d’un champ électrique puis ils sont collectés par
le détecteur. L’ensemble des ions fragments, généralement 2 à 3 ions, permet l’identification et la quantification de la molécule d’intérêt.
La rapidité d’exécution de ces étapes permet d’analyser plusieurs matières actives dans un laps de temps très court. Ce qui a amené à développer des
méthodes analytiques dites « multirésidus » qui permettent de doser plusieurs centaines de matières actives en une seule analyse.
La méthode utilisée au laboratoire est une méthode rapide, facile à mettre en oeuvre et robuste. C’est une méthode accréditée COFRAC et mise en
place au laboratoire depuis 2005. Elle est basée sur une extraction initiale des pesticides à l’acétonitrile avec addition de sels pour séparer la phase
organique de la phase aqueuse. La méthode d’extraction doit comporter peu d’étapes de manipulations d’échantillons afin d’éviter des pertes
de matières active qui réduisent le rendement de l’extraction. Elle est suivie, si nécessaire, d’une étape de purification. Une aliquote est analysée
respectivement en GC‐MS/MS (chromatographie en phase gazeuse) ou/et en LC‐MS/MS (chromatographie en phase liquide). Ainsi ces deux méthodes
analytiques complémentaires permettent de doser un éventail conséquent de molécules à un seuil de quantification de 0.01 mg/kg pour la majeure
partie des matières actives.
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7.3
7
QUALITÉ SANITAIRE
LMR, ARFD, DJA ET LES AUTRES
Publié le 19 avril 2012
Depuis environs 50 ans, l’agriculture a été boule‐
versée par l’arrivée des traitements phytosani‐
taires. Et, conséquence directe, le contenu de
notre assiette a changé également.
L’utilisation des engrais a modifié la composition
chimique des plantes et leur qualité nutritionnelle,
mais c’est la présence de résidus de produits de
traitement qui mobilise le plus l’attention des nu‐
tritionnistes en se moment.Le vocabulaire de la sé‐
curité alimentaire est riche d’abréviations
incompréhensibles. Quelques explications sont né‐
cessaires.
LIMITE MAXIMALE EN RÉSIDUS
La Limite Maximale en Résidus (LMR) est la
concentration maximale du résidu d’un produit
phytosanitaire autorisé dans ou sur des denrées
alimentaires, ou des aliments pour animaux.
Elle s’exprime en mg/kg frais et correspond tou‐
jours à un couple matière active / aliment.
Pour élaborer une LMR, 3 étapes distinctes sont
nécessaires :
> Définir un seuil de Bonnes Pratiques Agricoles
«critique» où le risque résidus est le plus impor‐
tant (dose/ha la plus élevée, délai de traitement
avant récolte le plus court). Exemple : il faut 250 g
/ ha de la molécule X appliquée 3 semaines avant
récolte pour être sûr qu’il n’y aura aucun risque
jusqu’à la récolte.
> Mettre en place des expérimentations résidus
respectant la bonne pratique agricole définie.
Exemple : Dans les conditions décrites plus haut
(250g/ha, 3 semaines avant la récolte), on mesure
un résidu de N mg/kg de la molécule X. N mg/kg
devient la LMR provisoire.
> Calculer le risque pour le consommateur :
l'AJMT (Apport Journalier Maximum Théorique)
est calculé en tenant compte de cette LMR provi‐
soire. Il est défini comme la quantité maximale
théorique d’une substance active donnée qu’un in‐
dividu est susceptible d’ingérer quotidiennement
tout au long de sa vie (en μg de substance active/
kg de poids corporel / jour). L’AJMT est une ap‐
proche maximaliste de l’exposition car elle prend
en compte une contamination systématique de
l’ensemble des aliments au seuil réglementaire
(LMR) (Source : Observatoire des Résidus de Pesticides).
Le calcul de l’AJMT permet de vérifier que le
consommateur n'ingère pas une quantité de subs‐
tance active supérieure à la Dose Journalière Ad‐
missible (DJA). Dans ce cas, la LMR provisoire
devient la LMR définitive. Dans le cas contraire, on
procède à une étude plus réaliste
des doses absorbées. Si l’AJMT reste supérieure à
la DJA, la commission peut refuser l’homologation
de la molécule, ou demander une modification de
la Bonne Pratique Agricole critique telle que la
baisse des doses ou l’allongement du délai d’em‐
ploi avant récolte (DAR).
L’évaluation des risques des LMR revient à l’EFSA
(Autorité Européenne pour la Sécurité Alimen‐
taire), qui se prononce pour chaque nouvelle LMR.
Désormais, les LMR sont harmonisées au niveau
européen (Règlement CE n°396/2005, et actuali‐
sations disponibles par le Journal Officiel de
l’Union Européenne).
COMMENT SONT FIXÉES
LA DJA ET L’AJMT
La DJA (ou ADI pour les anglais) est calculée à par‐
tir d'une dose sans effet observé (DSE) et d'un fac‐
teur de sécurité ou facteur d’Incertitude (FS ou FI),
suite à une dose identique administrée quotidien‐
nement à un animal cobaye.
Le Facteur de Sécurité tient compte de la variabi‐
lité intra et inter‐espèce et de la nature des effets
de la substance. Ce coefficient de sécurité varie de
100 (un facteur 10 pour le passage de l’animal à
l’homme multiplié par un facteur 10 pour tenir
compte des écarts de résistance entre individus) à
1000, selon la classification de la substance active.
Les DJA sont fixées soit par la Commission de
l'union européenne. On parle de DJA pour les pes‐
ticides et de DJT pour les métaux lourds.
L’AJMT est calculé à partir des LMR par culture (en
mg/kg) et de la part de la denrée. Suite à une en‐
quête de consommation, on établit un régime ali‐
mentaire moyen quotidien du consommateur par
exemple : 17 g de pomme + 8 g de carotte + 12 g
de pomme de terre + 0,6 g de fraise etc.) ; on mul‐
tiplie chaque quantité par la LMR établie pour la
molécule étudiée et on fait la somme. On aboutit
à un certain nombre de mg de substance absor‐
bés‐en théorie‐ par jour que l’on convertit ensuite
en mg/kg de poids corporel/jour en divisant par le
poids moyen du consommateur, 60 kg par exemple.
AUTRES NIVEAUX
DE RÉFÉRENCE UTILISÉS
> L’Acute Reference Dose (ARfD), ou dose de ré‐
férence aigüe, désigne la quantité maximale de
substance active qui peut être ingérée par le
consommateur pendant une courte période (c'est‐
à‐dire au cours d'un repas ou d'un jour, dans la
nourriture ou l'eau de boisson), sans effet dange‐
reux pour sa santé. Elle s'exprime en milligrammes
de substance active par kilogramme de poids corporel.
Elle est calculée à partir d'une dose sans effet
observé (DSE) fixée à partir d’études à court
terme sur une espèce animale sensible et repré‐
sentative, et d'un facteur de sécurité (FS). L' ARfD est
fixée par la Commission de l'union européenne.
> AOEL: Acceptable Operator Exposure Level
(ou NEAO : Niveau d'Exposition Acceptable
pour l'Opérateur). Il désigne la quantité maxi‐
male de substance active á laquelle l'opérateur
peut être exposé quotidiennement, sans effet
dangereux pour sa santé. Il caractérise un indi‐
cateur de danger pour l'opérateur et le travail‐
leur agricole. Il est comparé au niveau réel
d’exposition qui est la somme de matière active
absorbée par l’individu, soit à travers la peau
(par contact direct ou à travers le vêtement),
soit par inhalation.Il s'exprime en milligrammes
de substance active par kilogrammes de poids
corporel et par jour.
Les deux principaux indicateurs utilisés dans la
profession sont la LMR et l’ARfd. Mais d’autres
contaminants peuvent être recherchés : les mé‐
taux lourds, les mycotoxines, les résidus de mé‐
dicaments vétérinaires…
Le laboratoire LCA réalise les analyses de rési‐
dus de produits phytosanitaires dans les den‐
rées alimentaires et est accrédité depuis 2006
par le COFRAC sur le programme 99‐2 (Analyses
de contaminants chimiques chez les animaux,
dans leurs produits et les denrées alimentaires
destinées à l’homme ou aux animaux : résidus
de pesticides). Dans le cadre des analyses qui
nous sont confiées, nous sommes en mesure de
vous fournir des rapports mentionnant les
LMR..
p.147
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
EDITION COMPLETE
8.1
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
LES PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
Publié le 13 janvier 2011
La croûte terrestre est composée de 88 éléments naturels. Huit d’entre‐eux,
les éléments dits majeurs, représentent 99 % du total. Les éléments traces
constituent le pourcent restant.
Ces éléments traces d’origine naturelle ou liée aux activités humaines,
peuvent être potentiellement toxiques, notamment lorsqu’ils sont
accumulés. L’évaluation de leurs niveaux de concentration dans
l’environnement est donc nécessaire pour contrôler ou maintenir la
qualité des sols, des produits organiques, des eaux et des rejets industriels...
En matière d’environnement, différentes réglementations définissent
des seuils de concentration garantissant une certaine innocuité des
éléments traces métalliques.
Les enjeux environnementaux et économiques liés au dépassement de
ces seuils pouvant être considérables, il est important que le contrôle
de la conformité soit réalisé selon des méthodes analytiques robustes,
sensibles et sélectives. Celles ci sont souvent normalisées.
Les méthodes de spectrométrie par couplage ICP‐AES1 et ICP‐MS² sont
les plus employées dans le domaine de l’environnement, notamment en
raison de leur rapidité, de leur sélectivité ainsi que de leur sensibilité.
Ces deux méthodes imposent que l’identification, la détection et le dosage
des éléments traces soient réalisés sur une matrice liquide. Les
échantillons solides demandent donc une étape préalable de mise en
solution des éléments. Elle est réalisée par dissolution à l’aide d’acides
(acide fluorhydrique, eau régale…), de mélanges oxydants, ou bien encore
par extraction solide‐liquide (lixiviation).
Les conditions de préparation de ces échantillons, broyage, mise en solution
ont un rôle fondamental sur la pertinence des résultats. Nous y reviendrons
dans un prochain Agro Reporter, mais dans ce numéro, parlons méthode
de dosage !
DOSAGE PAR ICP-AES
Cette technique de détection et de quantification, la plus couramment
utilisée par les laboratoires, se base sur l’analyse des spectres d’émission
des atomes. En effet, lorsque l’on apporte de l’énergie à un atome son
état énergétique est modifié. Dès que l’excitation cesse, l’atome retrouve
son état fondamental. Ce retour est caractérisé par la restitution de
l’énergie reçue, lors de l’excitation initiale, sous la forme d’un rayonnement
électromagnétique spécifique de l’atome considéré.
Lors d’une analyse par ICP‐AES, un plasma de gaz rare (ICP), gaz ionisé
mais électriquement neutre, est utilisé pour l’excitation des atomes.
DOSAGE PAR ICP-MS
Cette technique d'identification et de dosage se base sur la masse des
isotopes.
La première étape de l'analyse est identique à la précédente, ionisation
des atomes consécutive à la traversée d'un plasma. La séparation des
ions est effectuée, le plus fréquemment dans un filtre quadripolaire,
en fonction de leurs rapports masse sur charge. Un détecteur traduit le
flux d'ions perçu en courrant électrique, dont l'intensité est proportionnelle
à la quantité d'ions détectée.
Actuellement, Afin de garantir la fiabilité de ses résultats, le Laboratoire
LCA dose les métaux en ICP‐AES, à l'exception du mercure, du sélénium
et de l'arsenic, peu sensibles en ICP‐AES qui sont dosés par fluorescence
atomique dont la sensibilité est 10 à 100 fois supérieures.
Pour cette nouvelle année 2011, Le LCA a investit dans la toute dernière
génération de ICP‐MS. l'ensemble de ces dosages sera réalisé par ICP‐
MS sur toutes les matrices : eaux, sols, produits organiques ?
LES AVANTAGES DE L'ICP-MS
PAR RAPPORT À L'ICP-AES SONT :
‐ de meilleures sensibilités (meilleures LQ : Limites de Quantification)
‐ rapidité d'analyse accrue
‐ pas de possibilité d'interférences spectrales (du à la technique)
En contrepartie, il peut il y avoir une apparition d'interférences isobariques
1 : Inductively Coupled Plasma ‐ Atomic Emission Spectrometry
2 : Inductively Coupled Plasma ‐ Mass Spectrometry
p.148
8.1
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
SPÉCIAL TECHNIQUE ANALYTIQUE : LES ATOMES À LA MASSE
Publication du 22 novembre 2012
Cette semaine, l’AgroReporter a souhaité approfondir le sujet du dosage
des éléments traces minéraux, abordé sous un angle généraliste dans Par‐
ticules élémentaires du 13 janvier 2011.
LES ÉLÉMENTS DOSÉS
Les éléments dosés en ICP/MS seront les suivants :
Afin de pouvoir améliorer les limites de quantification (1) de ces éléments
sur plusieurs matrices, le LCA s’est doté d’un ICP/MS (2) de la dernière gé‐
nération. Ce système a été choisi car il possède un mode HMI (High Matrice
Introduction) qui permet d’analyser des matrices dites « chargées »,
contenant plus de 2 g/L de sels dissous. Ces matrices chargées peuvent
être des sols, des produits organiques, des eaux usées, des eaux saumâ‐
tres... Cette technique, qui permet de diluer l’échantillon sans trop dégra‐
der les limites de quantification, est d’un grand intérêt lorsqu’il s’agit de
doser des éléments en très faible concentration.
POURQUOI L’ICP/MS
Le laboratoire pourra également doser des éléments un peu plus « exotiques »,
tels que :
Grâce à cette technologie, le LCA va pouvoir proposer des limites de quan‐
tifications abaissées d’un facteur 10 environ (3) , sur les fruits et légumes,
les grains, les vins, les eaux... Les résultats obtenus permettront d’appré‐
cier la conformité des produits par rapport aux réglementations appli‐
cables dans le domaine alimentaire par exemple, ou de comparer des
exportations d’ETM dans des grains ou des végétaux, que ne permettent
par forcément d’autres technologies.
Ce choix technologique s’inscrit dans les perspectives d’accréditations
complémentaires du LCA.
PRINCIPE
Tous les échantillons sont minéralisés à l’aide d’acide (nitrique ou eau
régale) afin de solubiliser les éléments à analyser. L’échantillon liquide est
injecté dans le système par une aiguille de prélèvement automatique et en‐
traîné par une pompe péristaltique jusqu’au nébuliseur.
Le nébuliseur concentrique va créer un aérosol, produit par la collision d’un
flux d’argon avec la solution. Seules les gouttes suffisamment fines (<10
µm) sont introduites dans la torche à plasma, après le passage dans la
chambre de nébulisation.
Au niveau de la torche, l’échantillon se mélange à un flux continu d’argon
ionisé à haute température (environ 8000°K). Ce plasma sert à ioniser les
éléments contenus dans la solution. Le potentiel d’ionisation élevé de
l’argon (14.8 eV) permet l’ionisation totale de plus de 75% des éléments
de la classification périodique (à l’exception des gaz rares, et de certains
éléments tels que le chlore ou le fluor, à haut potentiel d’ionisation).
Le plasma arrive sur une interface composée de deux cônes successifs en platine : « l’échantillonneur », puis « l’écréteur » à travers lesquels les ions vont passer.
Le faisceau d’ions va ensuite traverser des lentilles ioniques, qui modifient la trajectoire des particules chargées, afin d’éliminer les particules neutres.
Ensuite le faisceau d’ions traverse la chambre de collision‐réaction octopolaire contenant de l’hélium qui va permettre d’éliminer une grande partie
des ions poly‐atomiques.
Puis le faisceau d’ions va traverser un spectromètre de masse. Celui‐ci comporte un quadripôle à barreaux hyperboliques qui permet de sélectionner
les isotopes désirés pour chaque élément à doser en fonction de leur rapport masse/charge. Ces ions vont être collectés à l’aide d’un détecteur, qui est un
multiplicateur d’électrons à dynodes. Ce détecteur présente deux modes de fonctionnement : un mode à comptage d’impulsion pour les faibles
concentrations et un mode analogique pour les fortes concentrations. Ainsi la gamme dynamique d’étalonnage peut être étendue, tout en minimisant
le nombre de dilutions et en réduisant par conséquent l’incertitude de mesure.
(1)‐ La Limite de Quantification (LQ) est la plus petite quantité d’un analyte qui peut être quantifiée avec un niveau de confiance donné. Cette notion est différente de celle de Limite
de Détection (LD), qui correspond à la plus petite quantité d’analyte dont on puisse dire (avec un niveau de confiance donné) qu’il est présent dans l’échantillon. La LD est toujours
inférieure à la LQ.
(2)‐ Inductively Coupled Plasma ‐ Mass Spectrometry
p.149
(3)‐ Ordre de grandeur exprimé par rapport à l’ICP/AES, variable selon les éléments
8.2
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
LE DOSAGE MPO : QUI FAIT QUOI ?
Publié le 14 octobre 2010
MPO : MicroPolluants Organiques ou CTO : Composés Traces Orga‐
niques. Plusieurs réglementations sur les produits organiques (NF U 44‐
051, NF U 44‐095, Arrêté du 08/01/1998…) imposent de respecter des
teneurs limites en MPO (Micro‐Polluants Organiques). Différentes mé‐
thodes sont proposées par les laboratoires pour doser ces composés…
et elles ne donnent pas toutes la même fiabilité des résultats !
Petit tour d’horizon de l’existant.
Principe de séparation des molécules
L’identification et la quantification des molécules se fait par un couplage
chromatographe (pour la séparation des molécules)/détecteur (pour la
quantification). Les systèmes de séparation principalement utilisés sont
:
‐ HPLC (Chromatographie Liquide Haute‐Performance)
‐ GC (Chromatographie Gazeuse)
Au cours de la séparation, les molécules sont entraînées par un gaz ou
un liquide, en fonction de la technique employée. Cette « soupe » de
molécules en mouvement entre en contact avec une phase station‐
naire. En fonction de leurs affinités avec cette phase stationnaire, les
molécules y seront retenues plus ou moins longtemps (temps de réten‐
tion). Ces techniques sont très performantes. Cependant deux molé‐
cules très différentes de celles recherchées peuvent avoir des affinités
similaires pour la phase stationnaire. L’étape de détection et d’identifi‐
cation qui va suivre la chromatographie est donc cruciale pour l’obten‐
tion d’un résultat fiable.
Identification/Détection/Dosage
Principe :
Différents types de détecteurs sont couplés aux chromatographes. Ils
n’ont pas tous le même niveau de performance.
Dosage des PBC
par GC/ECD (Electron Capture Detector)
Ce type de détecteur est peu spécifique. En effet, il est particulièrement
sensible vis‐à‐vis des molécules contenant du chlore, ce qui est le cas
des PCB…mais également de nombreuses autres molécules (pesticides,
organochlorés par exemple). De plus on ne se base que sur le temps de
rétention des molécules pour conclure sur la présence ou l’absence du
PCB.
Compte tenu du fait qu’une molécule interférente puisse sortir en
même temps que le PCB recherché, la quantité de « PCB » dosée peut
être surestimée. Les laboratoires limitent ce problème en réalisant
l’analyse sur deux colonnes de polarités différentes.
Dosages des HAP
Par HPLC/Fluorescence :
Ici, les molécules sortant de l’HPLC sont excitées par des photons. L’ana‐
lyse à la longueur d'onde d'émission des photons pour chaque molé‐
cule d'intérêt permet d'identifier cette famille de molécules dans le
produit analysé. Comme précédemment, on ne se base que sur le
temps de rétention des molécules lors de la chromatographie. Le pro‐
blème de spécificité, et donc de surestimation de la quantité de HAP
présente, persiste.
Cette technique est inadaptée pour l’analyse des matrices complexes,
telles que les produits organiques et les boues.
Dosage des MPO (PCB/HAP)
Par GC/MS (Mass Spectrometry):
Cette technique d’identification/dosage est actuellement la plus per‐
formante et la plus spécifique. Elle permet de traiter les HAP et des PCB
selon une méthodologie commune.
En entrée du spectromètre, les MPO ainsi que les molécules interfé‐
rentes, initialement neutres, sont ionisées. Parmi les ions ainsi générés,
seuls ceux chargés positivement sont conservés et certains sont dosés.
La spécificité de cette technique est basée sur le fait que lors de l’ioni‐
sation, la molécule donne un spectre d’ions caractéristique parmi lequel
on choisi un nombre restreint d'ion pour quantifier les molécules d'in‐
térêt. Par rapport aux autres techniques, celle‐ci permet donc de diffé‐
rentier, avec une certaine précision, deux molécules qui auraient les
mêmes temps de rétention GC.
Par GC/MS/MS (spectrométrie de masse en tandem) :
L’utilisation de cette méthode de dosage augmente encore la robus‐
tesse des résultats obtenus. Le principe est strictement identique à celui
de la GC/MS, mais complété d’une seconde étape de fragmentation.
Certains ions spécifiques des MPO générés lors de l’ionisation, qualifiés
d’ « ions parents » sont accélérés. Une collision avec un gaz inerte est
provoquée générant ainsi des « ions fils » spécifiques. Ce sont certains
ions de ces derniers qui serviront à l’identification et à la quantification
des MPO présents
La doublette : ion parent issu de la première ionisation + ions fils issus
de la deuxième ionisation permet une grande spécificité dans l’identi‐
fication des MPO. Cette dernière étant optimisée, le dosage est par
conséquent plus fiable et tout risque de surestimation du résultat est
fortement limité.
Cette technique garantissant les résultats les plus fiables est celle mise
en œuvre au Laboratoire LCA.
p.150
8.2
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
DOSSIER CLASSÉ X
Publication du 14 mars 2013
Il ne s’agit pas du dernier roman à la mode : en chimie, le « X » peut désigner
un atome électronégatif lié à un atome de carbone. On rencontre ce type
de liaison avec des éléments de la famille des halogènes par exemple.
Dédié aux composés organohalogénés, cet article de l’AgroReporter
s’intéresse à l’origine, naturelle ou humaine, de ces molécules peu
biodégradables et souvent toxiques, à leur quantification et aux valeurs
limites de référence dans la réglementation
NATURE ET ORIGINE DES ORGANOHALOGÉNÉS
Les composés organohalogénés sont des substances chimiques organiques
qui contiennent une ou plusieurs liaisons entre le carbone et un halogène
(chlore, brome, fluor, iode). Ils peuvent être issus d’une synthèse industrielle
mais il existe aussi des organohalogénés d’origine naturelle. Pour preuve,
on estime que la mer dégage naturellement environ 5 millions de tonnes
par an d’un gaz chloré dérivé du méthane, le chlorométhane ; c’est un gaz
très inflammable et toxique. Il est principalement issus de processus
biologiques processus biologiques qui se produisent dans les océans et par
la combustion de la biomasse.
Le tétrachlorure de carbone, utilisé couramment comme agent dégraissant
industriel et nettoyant domestique, et le trichlorométhane, utilisé comme
anesthésiant et comme produit pharmaceutique, sont aussi produits en
grandes quantités par les rhodophycées, des algues rouges très répandues
dans les océans. La production naturelle de tétrachlorure de carbone a été
estimée à près de deux millions de tonnes par année, bien plus que ce qui
est produit par l'industrie. De plus on a estimé que la quantité
d'organochlorés entièrement naturels est comparable à ce qui est produit
par l'industrie. Tout ce chlore vient, très naturellement du sel (NaCl)
des océans.
Certains organohalogénés sont fabriqués
industriellement et commercialisés sous
forme de produits aussi divers que des produits
phytosanitaires (aldrine, dieldrine, lindane, ...),
des plastiques (PVC, polychloroprène, ...), des
solvants (perchloréthylène, trichloréthylène,...),
des lubrifiants, des gaz réfrigérants ou
propulseurs (hydrochloro‐fluorocarbures,
hydro‐fluorocarbures), des produits
pharmaceutiques, des diélectriques dans
les condensateurs, des additifs dans les peintures et les encres, etc.
Dans l’industrie française, plus de 95% du chlore sert à fabriquer des
dérivés organochlorés, dont 35% pour la seule préparation du chlorure
de vinyle.
Des composés organochlorés sont également formés non pas à partir
d'un processus volontaire de fabrication mais en tant que sous‐produits.
L’hypochlorite de sodium par exemple (eau de javel) réagit avec la ma‐
tière organique présente dans une eau résiduaire et peut aboutir à la
formation de composés organochlorés volatiles toxiques. Les secteurs
industriels susceptibles d'être concernés sont divers et les substances
en cause parfois mal identifiées. On peut notamment citer les secteurs
du recyclage de câbles électriques (lors du brûlage du revêtement isolant
en PVC) ou de la pâte à papier (blanchiment au chlore).
DEVENIR DANS L’ENVIRONNEMENT
Fabriqués et utilisés depuis les années 40, les pesticides organochlorés
dits "de première génération", comme le DDT, sont aujourd'hui strictement
interdits dans toute l’Europe et dans de nombreux autres pays industrialisés.
Tous ces composés sont aujourd’hui considérés comme des polluants
organiques persistants.
Lorsque les organochlorés pénètrent dans l'environnement aquatique,
leur comportement dépend de leurs propriétés physiques
• Certains sont particulièrement volatils et ont tendance à rejoindre
l'atmosphère. Parmi ceux‐ci, des substances telles que le tétrachlorure
de carbone, le bromure de méthyle, le 1,1,1‐trichlorométhane, les composés
chlorofluorocarbonés (CFC) ou hydrochlorofluorocarbonés (HCFC), les
halons (composés bromés). Ils constituent souvent une menace pour
la couche d'ozone stratosphérique. Les plus connus, les CFC, ont également
une contribution significative à l'effet de serre, reconnue dès 1987 par
les Nations Unies. Aujourd’hui, leur production et leur consommation
font l’objet d’une interdiction internationale. En effet, gaz à effet de
serre, ces molécules participent au réchauffement de la planète car ils
possèdent une étonnante capacité à retenir la chaleur. De surcroît et
bien que présents à l’état de simples traces, ils peuvent entrer en réaction
avec l’ozone atmosphérique, qu’ils détruisent. On considère que leur
emploi massif notamment dans les systèmes de réfrigération et comme
gaz propulseur dans les bombes aérosols est en bonne partie responsable
du «trou de la couche d’ozone».
• D’autres, de type composés halogénés tels que, par exemple, les
polychlorobiphényles (PCB), le DDT, l'hexachlorobenzène (HCB) ou la dieldrine,
sont moins volatils. Ils sont difficilement biodégradables et ont tendance
à se fixer dans les sédiments ou à « remonter » les chaînes alimentaires.
Pour la plupart, les organochlorés sont lipophiles : ils se dissolvent plus
facilement dans les graisses et les huiles que dans l'eau. Ils ont donc
tendance à s'accumuler dans les tissus adipeux des organismes vivants,
provoquant parfois par surdose, la mort des consommateurs terminaux.
Enfin, certains insectes ont développé une résistance contre ces insecticides,
obligeant ainsi les producteurs agricoles à accroître les doses, augmentant
par là même la pollution.
De nombreuses études ont montré la très lente biodégradabilité de ces
composés, une stabilité chimique remarquable pour la majeure partie
d’entre eux et donc leur persistance à long terme dans l’environnement
(on en retrouve dans les glaces antarctiques). On comprend donc que,
malgré des restrictions à l’utilisation et malgré leur interdiction depuis
plusieurs dizaines d’années, on puisse encore en détecter.
AOX, EOX, POX
Comme on l’a vu, les organohalogénés
constituent une famille vaste de composés
ayant des propriétés environnementales
diversifiées et dont l'appréciation exige de
ce fait une approche substance par substance.
Le plus souvent il est difficile, très coûteux,
et donc en pratique impossible, de doser
tous les contaminants d’un échantillon.
Une façon peu onéreuse et rapide de
connaître le niveau de contamination globale d’un échantillon par les
composés organohalogénés est de doser la quantité d' halogènes.
Cette méthode d’analyse consiste à briser les liaisons entre le carbone
et les atomes d’halogène pour former des halogénures, chargés négativement, qui pourront facilement être dosés en présence d’atomes
d’argent chargés positivement. Cette méthode permet de connaître la
quantité globale de chlore, de brome et d'iode mais ne permet pas de
doser le fluor.
[...]
p.151
8.2
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
[...]
Par l’intermédiaire d’extractions spécifiques, on distingue trois types de
composés organohalogénés :
• EXTRACTIBLES (EOX) : l’extraction consiste à extraire une partie des
composés organohalogénés par un solvant et de les doser par la méthode
décrite précédemment. Il faut que ces composés aient une affinité pour
le solvant utilisé pour pouvoir être extrait de l’échantillon.
• PURGEABLES (POX) : l’extraction consiste à déplacer les composés
organohalogénés volatils par un barbotage avec un gaz et de les dos
par la suite.
• ADSORBABLES (AOX) : l’extraction est faite en présence de charbon
actif sous agitation. Les composés organohalogénés sont piégés sur le
charbon actif. La filtration de l’échantillon permet de calciner le charbon
actif dans un four sous oxygène libérant ainsi les halogénures et permettant
leur dosage. Le dosage des AOX permet de s’approcher le plus près possible
de la quantité totale des composés organohalogénés contenus dans
l’échantillon.
Le dosage des AOX est la méthode par excellence qui permet, en peu
de temps et à moindre frais, de donner une information sur le niveau
de contamination par les composés organohalogénés.
Il existe des normes pour le dosage des AOX dans différentes matrices,
on peut citer la norme NF EN ISO 9562 pour le dosage des AOX dans
l’eau et la norme NF EN 16166 pour les boues, biodéchets et sols.
VALEURS MESURÉES DANS L’EAU
QUID DES BOUES D’ÉPURATION
Compte‐tenu de la faible biodégradation de ces composés, la question
du devenir des AOX dans les boues d’épuration peut se poser, même si
la réglementation relative à l’épandage agricole des boues ne men‐
tionne pas ces composés. Signalons que les réglementations allemande
et suisse, de leur côté, ont fixé des valeurs limites ou indicatives en AOX,
de 500 mg / kg de matière sèche, pour l’épandage agricole. La France,
elle, a pris le parti d’identifier et de quantifier certains organochlorés :
les PCB.
Les données françaises sur les teneurs en AOX ou EOX dans les boues
sont rares. Citons une campagne d’analyses menée en 1994 (4) sur 50
stations de taille variée, incluant des stations avec industries raccordées
: la teneur médiane en EOX mesurée était de 15,5 mg Cl/kg.
Une étude rapportée par l’Agence de l’eau Artois‐Picardie (Guide Tech‐
nique : « Quand les toxiques se jettent à l’eau… ») montre que les me‐
sures réalisées sur 200 stations d’épuration, représentant 75 % de la
capacité du bassin, ne font pas apparaître de différence significative des
flux d’AOX, ramenés à l’habitant, dans les grosses collectivités et dans
les petites communes supposées avoir moins d’activités économiques.
Les AOX des eaux urbaines semblent donc provenir majoritairement
des particuliers (utilisation de solvants chlorés et de produits domes‐
tiques du type “ eau de javel ”qui en réaction avec la matière organique
génèrent des sous‐produits chlorés). Le rendement des stations d’épu‐
ration biologiques sur les composés organohalogénés est faible (33%)
et il s’agit vraisemblablement en grande partie d’un transfert vers l’at‐
mosphère.
Cet indicateur global est très souvent utilisé à des fins réglementaires
dans différents contextes, surtout dans celui des Agences de l’Eau. Avec
les indicateurs METOX (métaux et métalloïdes) (1) et Matières inhibitrices
(2), les AOX permettent aux Agences de calculer le montant des redevances
à destination des industriels pour cause de « pollution toxique ». (3)
Pour l’Agence de l’eau Adour Garonne par exemple, la redevance liée
aux émission d’AOX n’est perçue que pour des rejets annuels supérieurs
à 50 kg/an (concentration en AOX * débit journalier) . Cette même
agence a fixé un montant unitaire de 0.85 €/kg d’AOX rejetés par an
pour tout flux annuel supérieur à 50 kg.
Le suivi des AOX dans les rejets industriels permet également un
contrôle indirect des rejets de substances organohalogénées dans le
milieu naturel. Si les teneurs en AOX tendent à augmenter et à dépasser
des valeurs limites de rejets, une investigation est menée avec des analyses
par famille de composés organohalogénés afin d’identifier précisément la
source ou le process à l’origine de cette contamination.
On voit donc que la prise en compte des produits de type organohalo‐
génés est une nécessité dès que l’on s’intéresse à l’environnement. Le
laboratoire LCA réalise les mesures des AOX dans les eaux et les produits
organiques. N’hésitez pas à nous contacter.
CONTACT ET INFORMATIONS
> [email protected]
L’arrêté du 2 février 1998 relatif aux prélèvements et à la consommation
d'eau, ainsi qu'aux émissions de toute nature des installations classées
pour la protection de l'environnement (ICPE) soumises à autorisation,
fixe une valeur seuil à 1 mg/l et pour des rejets supérieurs à 30g/j. La
limite de quantification sur ce paramètre est de 0.01 mg/l.
(1) METOX : Indice global calculé à partir des concentrations en métaux et métalloïdes, pondérées par des coefficients multiplicateurs en fonction de leur degré de toxicité, (en
métox/jour pour les rejets). Source: d'après Agence de l'eau Adour‐Garonne
(2) Matières inhibitrices : polluant des eaux, minéral ou organique, ayant une toxicité suffisante pour inhiber le développement et/ou l'activité des organismes aquatiques. L'unité
de mesure est l'équitox (eq) et le kiloéquitox (keq ou ket). Source: d'après François Ramade (écologue)
(3) Pollution par des substances à risque toxique qui peuvent, en fonction de leur teneur, affecter gravement et/ou durablement les organismes vivants. Ces substances peuvent conduire à une
mort différée ou immédiate, à des troubles de reproduction, ou à un dérèglement significatif des fonctions biologiques (troubles de reproduction, par exemple). Les principaux toxiques rencontrés
dans l'environnement lors des pollutions chroniques ou aiguës sont généralement des métaux lourds (plomb, mercure, cadmium, zinc,...), des halogènes (chlore, brome, fluor, iode), des
molécules organiques complexes d'origine synthétique (pesticides,...) ou naturelle (hydrocarbures). Source: d'après Ministère chargé de l'environnement et Onema
p.152
(4) CSHPF, 1998. Risques sanitaires liés aux boues d’épuration des eaux usées urbaines
8.1
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
HYDROCARBURES : LE VRAI VISAGE DES FOSSILES
Publié le 13 mars 2014
Il est en des hydrocarbures comme de certains éléments traces minéraux : s’ils ont au départ une origine naturelle, leur présence dans l’environnement peut
être un indicateur d’une pollution anthropique. Ajoutez une certaine toxicité pour l’écosystème et l’homme, et vous comprendrez pourquoi l’analyse des hy‐
drocarbures fait partie des paramètres de contrôle de différents déchets destinés à retourner dans l’environnement. Cet article de l’AgroReporter fait le point
sur la nature et l’origine de ces composés organiques, les différentes techniques analytiques existantes (et leur signification) et l’utilisation des résultats d’ana‐
lyses dans les sols (pollués), les sédiments, les déchets et les eaux.
La grande famille des hydrocarbures
«Hydrocarbure » est un terme générique qui correspond en fait à une
grande famille de composés regroupant des produits aussi différents que
le pétrole brut, le pétrole raffiné, le kérosène, les essences, fuel, gasoil, lu‐
brifiants, huiles à moteurs, ...
Ils peuvent être d'origine naturelle ou synthétique. La principale source
d'hydrocarbures naturels est constituée par des ressources fossiles telles
que le pétrole et le gaz naturel. Ils proviennent de la décomposition d'une
grande quantité de matière organique coincée entre deux couches sédi‐
mentaires. Cette décomposition n’a pu se faire que dans des contextes géo‐
logiques passés très spécifiques, ce qui explique la faible quantité de
ressources disponibles.
Les hydrocarbures peuvent être présents dans le milieu naturel : dans les
sols, dans les eaux, dans des boues ou les sédiments. Ils proviennent géné‐
ralement de pollutions pétrolières (production, raffinage, transport,
stockage et utilisation de produits pétroliers), générées par des accidents
(cuves percées, accidents poids lourds), ou bien par des fuites (stations ser‐
vices, entrepôts, …). Ils peuvent également être issus de la pétrochimie,
d’usines à gaz, de l’industrie chimique de base, de la fabrication du caout‐
chouc ou des industries mécaniques. Dans l’eau, ils ne sont pas ou peu so‐
lubles. Ils peuvent être à l’état de surnageant (pour les moins denses), à
l'état d’émulsion ou bien de dépôt de fond (pour les plus denses).
Les hydrocarbures sont composés d’atomes de carbone et d’hydrogène. On
peut les classer selon l’organisation de leurs atomes de carbone :
•
Les alcanes sont constitués de chaînes linéaires ou ramifiées com‐
prenant au minimum 5 atomes de carbone. Leur point d’ébullition (passage
à l’état de gaz) se situe entre 35 °C et 490 °C. Ils ne sont donc généralement
pas volatils à la température ambiante.
•
Les hydrocarbures aromatiques monocycliques (benzène, to‐
luène, éthylbenzène, xylènes, …) ou polycycliques (HAP).
Plus un hydrocarbure présente un nombre d’atomes de carbone élevé, plus
il est qualifié de « lourd ». Le poids moléculaire est directement lié au nom‐
bre d’atomes de carbones présents. Les hydrocarbures volatils (solvants),
sont généralement constitués d’un mélange d’hydrocarbures présentant un
faible nombre de carbones. Les hydrocarbures lourds (fuels, huiles)
présentent à l’inverse un mélange de molécules présentant un poids molé‐
culaire élevé, avec un nombre de carbone plus élevé.
Les hydrocarbures aliphatiques sont constitués d’une chaîne carbonée li‐
néaire saturée. Ce sont les composants principaux des gaz de combustion
(gaz naturel et gaz de pétrole liquéfié), essence et huile de moteur. La toxicité
de ces composés est inférieure à celle des HAP et, une fois émis dans l’envi‐
ronnement, ils sont plus sensibles aux phénomènes d’altération et persistent
donc moins dans le milieu. Cependant, les flux de composés aliphatiques ob‐
servés sont plus importants que ceux des composés aromatiques.
Les hydrocarbures au laboratoire
L’analyse des hydrocarbures se fera différemment selon que l’échantillon est
solide ou liquide.
• Matrices solides
Sur les matrices solides, on utilise un solvant apolaire, l’hexane (C6H14), pour
extraire les hydrocarbures présents dans le support (sol, boue, déchet). Le
dosage, après purification de l’extrait, se pratique par chromatographie en
phase gazeuse avec détection par ionisation de flamme (FID). Cette méthode
est applicable lorsque la teneur en hydrocarbures est comprise entre 100 et
10 000 mg/kg sec. Elle permet de quantifier tous les hydrocarbures ayant
une plage d'ébullition comprise entre environ 175 °C et 525 °C. Elle permet
de doser par exemple les n‐alcanes de C10H22 à C40H82, les iso‐alcanes, les
cyclo‐alcanes, les alkyl‐benzènes, les alkylnaphthalènes et les composés aro‐
matiques polycycliques dans la mesure où ils ne sont pas adsorbés sur la co‐
lonne de purification. Les résultats sont exprimés en concentration en huiles
minérales C10‐C40, en mg/kg de MS.
Il faut souligner que cette méthode présente une limite : elle n’est adaptée
qu’à la quantification des hydrocarbures comprenant 10 à 40 atomes de car‐
bone (du n décane au n‐tétracontane), c’est‐à‐dire des hydrocarbures peu
volatils de type fuels et gasoil, et des hydrocarbures plus lourds de type huiles
de coupe, lubrifiants, huiles de vidanges et goudrons. Elle ne permet pas de
quantifier les hydrocarbures volatils (essences). Dans les matrices solides,
pour apprécier la présence d’hydrocarbures volatils, il est préconisé d’analy‐
ser les solvants aromatiques (BTEX).
(...)
p.153
8.1
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
(...)
Le passage de l’extrait dans le chromatographe permet d’obtenir un chromatogramme. On compare le chromatogramme obtenu à celui d’un étalon afin d’en
déduire la concentration en hydrocarbures.
Il existe deux normes sur matrices solides basées sur le principe analytique exposé ci‐dessus :
‐ NF EN 14039, dosage des hydrocarbures sur déchets
‐ NF EN ISO 16703, dosage des hydrocarbures dans les sols.
• Les hydrocarbures dans l’eau
Dans les matrices liquides, le même solvant, l’hexane, est utilisé pour réaliser l’extraction des hydrocarbures présents. L’extraction est directement réalisée
dans le flacon qui contient l’échantillon, afin d’extraire l’ensemble des hydrocarbures présents. Le dosage en GC/FID permet d’obtenir l’indice hydrocarbure,
correspondant à la quantification des composés en C10 à C40 (norme NF EN ISO 9377‐2).
Contrairement aux matrices solides, il existe une méthode permettant de doser les hydrocarbures volatils à chaîne courte (C5 à C11) dans les eaux : l’indice
hydrocarbures volatils. La technique analytique est proche de celle de l’indice hydrocarbure (chromatographie phase gaz/ détecteur FID). Le cumul des résultats
de l’analyse de l’indice hydrocarbure C10‐C40 avec celui de l’indice hydrocarbures volatils (C5‐C11) permet d’obtenir les hydrocarbures totaux.
Utilisation des résultats
Il existe plusieurs textes réglementaires, pour différentes matrices en fonction de leur destination, dans lesquels sont fixées des concentrations maximales en
hydrocarbures. L’analyse des hydrocarbures répond donc souvent à un besoin réglementaire. On peut citer notamment :
‐ L’arrêté du 09/08/2006 relatif aux niveaux à prendre en compte lors d’une analyse de rejet de rejet dans les eaux de surface ou de sédiments marins,
estuariens ou extraits de cours d’eau ou de canaux, mentionnant des concentrations maximales situées entre 0,1 et 0,5 kg/jour
‐ L’arrêté du 28/10/2010 relatif aux critères d’admission des déchets inertes en centre de stockage (classe III), fixant une valeur maximale de 500 mg/kg sec
pour les hydrocarbures C10‐C40,
‐ L’arrêté du 03/04/2000 relatif à l’industrie papetière, avec des valeurs maximales de rejet dans les eaux de surface de 10 mg/l d’hydrocarbures totaux si le
rejet dépasse 100 g/j. Lorsque le flux total de 10 kg/j est dépassé, l'exploitant réalise les mesures de suivi sur ses effluents aqueux, avec un prélèvement
asservi au débit, qu’ils soient rejetés dans le milieu naturel ou dans un réseau de raccordement à une station d'épuration collective. Dans le cas d’un rejet
dans le milieu naturel, l’étude peut s’étendre aux eaux de surface et/ou sédiments et/ou faune et flore aquatique.
Plus d’information sur la mesure de débit : (re)lire l’article de l’AgroReporter « Le débit de l’eau » du 27/02/2014.
Les techniques d’analyses des hydrocarbures peuvent aussi être utilisées comme outil d’investigation performant dans le milieu naturel. Elles permettent de
quantifier les hydrocarbures mais également de les qualifier en comparant les chromatogrammes obtenus à des étalons d’hydrocarbures standards (huiles,
gazole, paraffines, …). Chaque type d’hydrocarbure présente un profil chromatographique spécifique. Cette caractéristique est intéressante, notamment dans
le cadre de recherche de pollutions au sein d’un réseau d’assainissement par exemple. On parle couramment d’empreinte hydrocarbure. Il est donc possible
pour le laboratoire de procéder à des analyses tout au long du réseau et de s’assurer que les hydrocarbures détectés présentent le même profil et qu’ils sont
donc issus de la même source polluante.
Le laboratoire LCA réalise les déterminations des huiles minérales C10‐C40 dans les matrices solides et pâteuses, et des hydrocarbures volatils ainsi que
l’indice hydrocarbure C10‐C40 dans les eaux. Il est également en mesure d’effectuer le prélèvement de vos échantillons. N’hésitez pas à nous contacter !
p.154
8.3
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
TECHNIQUE DE LABORATOIRE : LA COLORIMÉTRIE
Publié le 21 avril 2011
Dosage par colorimétrie »…. Cette méthode de dosage est couramment
utilisée pour quantifier par exemple les ions nitrite, nitrate, ammonium,
phosphate, chlorure, chromate (dans le cas de l’analyse du carbone des
sols). Présentation de ce grand classique des techniques de laboratoire.
PRINCIPE
Le dosage colorimétrique repose sur la quantification de produits colorés,
issus d’une réaction chimique. Elle n’est possible que lorsque l’intensité
de la coloration est proportionnelle à la concentration de l'élément à
doser. Les dosages colorimétriques s'appuient sur la loi de Lambert‐Beer,
exprimée par la relation suivante :
SOLUTION EXAMINÉE
Les réactions chimiques utilisées en colorimétrie sont souvent délicates
ou instables ; des variations de coloration, des troubles, peuvent limiter
la précision de la méthode. C’est pourquoi le dosage colorimétrique
doit respecter certaines précautions :
‐ vérifier la stabilité de la substance colorée en fonction de la lumière
et de l’oxydation à l’air ;
‐ maintenir une température constante dans la pièce ;
‐ lorsque la densité optique évolue en fonction du temps, opérer
lorsque la coloration est stabilisée et avant son affaiblissement éventuel ;
‐ vérifier l’absence de substances donnant des colorations parasites,
ou adapter la méthode dans ce cas. Par exemple : adaptation de
la longueur d’onde et emploi d’ « essais à blanc » ;
I / I0 est la
transmittance de la solution (sans unité).
A est l’absorbance ou densité optique à une longueur d'onde λ (sans unité).
e est l'absorptivité molaire (aussi appelé coefficient d'extinction molaire),
exprimée en L∙mol‐1∙cm‐1. Elle dépend de la longueur d'onde, la nature
chimique de l'entité et la température.
l est la longueur du trajet optique dans la solution traversée, elle correspond
à l'épaisseur de la cuve utilisée (en cm).
C est la concentration molaire de la solution (en mol.L‐1) et correspond
à la valeur à déterminer.
Cette équation est très utile pour la chimie analytique. En effet, si l et e
sont connus, la concentration d'une substance peut être déduite de la
quantité de lumière transmise par elle.
Les exceptions à cette loi peuvent être liées soit à la nature du système
chimique, soit aux performances de l’appareil de mesure. La lumière
utilisée doit être monochromatique.
‐ filtrer préalablement les solutions turbides ou contenant de fines
particules ;
‐ éliminer les ions gênants pour qu’ils soient transparents dans la
zone de la longueur d’onde. Par exemple : utilisation de l’oxydoréduction,
modification du pH, formation de complexes ;
‐ attention aux réactions incomplètes ou réversibles qui conduisent
à sous‐estimer la concentration de l’élément.
LA COLORIMÉTRIE EN FLUX CONTINU
Les laboratoires utilisent aujourd’hui des colorimètres en flux continu.
La cuve est remplacée par une cuve à circulation. Elle se présente
comme un petit tube capillaire positionné devant le capteur optique.
Une veine de liquide, segmentée par des bulles d’air et composée des
produits et des réactifs, passe dans ce tube. Ce système rend automatiques
les opérations manuelles de la colorimétrie classique.
Le principal avantage de la méthode est qu’elle permet des cadences
analytiques élevées dues à l’automatisation. A ceci s’ajoute un faible
coût du consommable.
En revanche, le flux est un process long à s’équilibrer. Il faut compter
en général 30 à 45 minutes avant le début de l’analyse, pour un ion
donné. Cette technique est donc réservée à des séries d’échantillons
importantes, comportant la même demande analytique.
Enfin on peut noter que la colorimétrie en flux continu est un peu moins
sensible que la spectrocolorimétrie, qui a une bande passante plus faible.
MATÉRIEL
LES ALTERNATIVES AU FLUX CONTINU
D’une façon générale, un colorimètre se compose :
D’autres techniques permettent de doser les mêmes analytiques que
le flux continue. On peut notamment citer :
‐ d’une source de lumière d’intensité variable ;
‐ d’un dispositif optique pour focalisation et orientation de la lumière ;
‐ d’un dispositif permettant la séparation et l’isolement des différentes
radiations extérieures
‐ d’un dispositif de mesure de l’énergie lumineuse à l’entrée ;
‐ d’un dispositif de mesure de l’énergie lumineuse à la sortie de la cuve.
‐ Le flux séquentiel : a peu près similaire au flux continu. Seul le système
d’injection de l’échantillon diffère.
‐ La chromatographie ionique: le principe de dosage n’est plus colorimétrique
mais cette méthode
permet elle aussi
d’identifier et de quan‐
tifier les ions. Plus
longue, elle présente
l’avantage de doser
plusieurs ions dans le
même process.
p.155
8.4
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
MESURER, C’EST COMPARER…
Publié le 16 juin 2011
‐ Quotidien : avant chaque utilisation, avec une « masse
de travail »,
« Mesurer, c’est comparer une grandeur physique
inconnue à une référence dont la traçabilité est
établie dans le Système international d’unités,
qui met à profit les effets nouveaux de la physique
fondamentale » (Marc HIMBERT, Conservatoire
National des Arts et Métiers, chaire de Métrologie).
A QUOI SERT LA MÉTROLOGIE
Le métier d’un laboratoire est avant tout de mesurer.
Pour garantir la valeur juste d’un résultat, il faut
en premier lieu disposer d’un outil adapté, fiable
et contrôlé. A ce titre, les laboratoires effectuent
des contrôles de métrologie. Celle‐ci est « la
science des mesurages [1] et des applications ».
Elle comprend tous les aspects théoriques et
pratiques des mesurages, quels que soient
l’incertitude de mesure et le domaine d’application.
Cette discipline est apparue et s’est développée
pour répondre à un besoin d’uniformisation et
de diffusion des systèmes de mesure.
En effet, jusqu'à la fin du 18ème siècle, les mesures
étaient d'une extrême diversité. Des mesures
de même nature et de valeurs voisines avaient
des appellations différentes selon les provinces,
voire les villes ou les villages d'une même région.
A l'inverse, le contenu physique de mesures de
même nom différait en général selon les lieux
et aussi selon la corporation intéressée ou l'objet
mesuré. Ainsi le boisseau, ancienne unité de
mesure du volume des grains, valait‐il 13 litres
à Paris et 78,808 litres à Bordeaux…
Les noms des anciennes mesures étaient, dans
toutes leurs variantes, souvent très imagés, et
attachés soit aux dimensions de l'homme (pied,
pouce,...), soit à ses aptitudes (journal : étendue
de terre travaillée en un jour, galopin : quantité
(variable !) de vin que l'on peut boire pendant
un repas ...) ou à des facteurs naturels (picotin :
ration d'un cheval (3,2 litres d'avoine),...).
Quoiqu'il en soit, au XVIIIème siècle, la multiplicité
des mesures n'ayant entre elles aucun facteur
commun était extrêmement génante, notamment
dans les activités administratives, commerciales
et scientifiques (source :site Industrie Gouv).
Ce sont des scientifiques français, inspirés par
la Révolution française et par l’esprit des Lumières,
qui ont conçu un système de référence basé sur
des objets ayant la même valeur pour tous. Le
texte fondateur, toujours à la base de nos systèmes
de mesure est la loi du 18 germinal an III
(17/04/1795). Il instaure l’usage du mètre, du
litre, dont les premiers étalons ont été conçus
à cette époque, ainsi que le système décimal
encore en usage aujourd’hui.
LA MÉTROLOGIE LÉGALE
C’est la métrologie pratiquée dans les laboratoires.
Elle s’applique aux mesurages, aux unités de
mesure, aux instruments de mesure et aux méthodes
de mesure.
‐ Hebdomadaire : le premier jour de la semaine, avec
différents poids étalons[4] (eux‐mêmes étalonnés
tous les 5 ans), sur toute l’étendue de la balance,
‐ 2 / an : contrôle par le fournisseur et par l’Assistante
Métrologie du laboratoire.
Elle inclut quatre activités principales :
> l’établissement des exigences légales (par
exemple : vérification du volume distribué
par les pompes à essence),
> le contrôle / évaluation de la conformité de
produits et d’activités réglementés (par
exemple : étalonnage des radars de contrôle
de vitesse),
> la supervision des produits et des activités
réglementés, la mise en place d’infrastructures
nécessaires à la traçabilité des mesures
réglementaires et des instruments de mesure
(par exemple : vérification et étalonnage des
balances des commerçants).
Exigée au laboratoire
Au LCA, nous considérons que tout doit être mis
en œuvre pour assurer la fiabilité du résultat.
L’accréditation de nos laboratoires par le COFRAC
valide l’efficacité de nos processus métrologiques.
Ceci est d’autant plus important que les valeurs
mesurées peuvent conditionner la conformité
réglementaire d’un produit.
> Vérification de la justesse [5] et de la fidélité
[6] par des masses étalonnées certifiées Cofrac.
Les températures :
> Matériel concerné : toutes les enceintes
thermostatées du laboratoire (étuves,
réfrigérateurs, armoires thermostatées,
autoclaves, …).
> Fréquence de contrôle : continue. Enregistrement
par des sondes reliées à un logiciel. Les
sondes sont vérifiées tous les ans à l’aide
d’un thermomètre étalonné Cofrac.
> Etablissement d’une cartographie (1/an/enceinte).
On met 9 sondes de température dans
l’étuve, par exemple, pour vérifier l’homogénéité
de la température dans toute l’enceinte.
Les volumes :
> Matériel concerné : pipettes automatiques,
distributeurs automatiques, …
> Fréquence de contrôle : trimestrielle.
> Modalités : différents volumes sont testés.
Les dosages :
Dans notre domaine, les risques peuvent être
de déclarer conformes des produits dont une
ou plusieurs valeurs dépassent les limites autorisées
(micro‐polluants des boues, agents pathogènes
des composts, résidus de pesticides des végé‐
taux destinés à la consommation humaine, ….),
ou à l’inverse de déclarer non‐conformes des
produits qui satisferaient les critères fixés par la
réglementation. Pour le laboratoire, les implications
se situent à de nombreux postes : contrôle de
la température (étuves, salles de dosages, fours,
…), vérification des balances, contrôles de volumes
(pipettes, …), utilisation de matériaux de référence
certifiés [2] pour l’étalonnage [3] des instruments
de dosage…
L’objectif final de la métrologie est donc de donner
un résultat de mesure :
‐ Fiable, en tenant compte de l’incertitude découlant
de toutes les étapes que subit l’échantillon
dans le process analytique,
‐ Qui corresponde au besoin en matière de
maîtrise des risques liés aux erreurs de mesure
et à leurs conséquences.
LA MÉTROLOGIE AU LCA
Les pesées :
> Matériel concerné : balances analytiques.
> Fréquence de contrôle :
> Matériel concerné : tous les appareils de dosage.
> Fréquence de contrôle : adaptée à l’appareil.
> Modalités : étalonnage à partir de solutions
de référence certifiées (fournies avec les
certificats d’étalonnage).
Les résultats des vérifications métrologiques
sont comparés aux écarts maximaux tolérés
(EMT).
[1] Mesurage : action de mesurer. Du mesurage découle
la mesure (= la grandeur).
[2] Étalonnage : ensemble des opérations établissant,
dans des conditions spécifiées, la relation entre les va‐
leurs indiquées par un appareil de mesure et les valeurs
connues correspondantes d’une grandeur mesurée.
[3] Matériau de référence : matériau ou substance dont
une ou plusieurs valeur(s) de la (des) propriété(s) est
(sont) suffisamment homogène(s) et bien définie(s) pour
permettre de l’utiliser pour l’étalonnage d’un appareil,
l’évaluation d’une méthode de mesurage ou l’attribution
de valeurs aux matériaux.
[4]Étalon : matérialisation d’une grandeur donnée dont
on connaît la valeur avec une grande exactitude. Un éta‐
lon sert à étalonner d’autres étalons ou équipements qui
mesurent la même grandeur.
[5]Justesse : écart par rapport à la valeur « vraie ». Les
résultats doivent être les plus proches possibles de cette
valeur.
[6]Fidélité : un équipement fidèle donne des résultats
identiques pour une série de mesures consécutives.
p.156
8.5
TECHNIQUE DE LABORATOIRE
COMPARAISON INTER-LABORATOIRE
Publié le 10 février 2011
Il arrive qu’on soit amené à consulter les résultats
d’analyses obtenus par deux laboratoires différents
pour un même produit. Les écarts parfois observés
sont difficiles à interpréter sans information
préalable. Dans l'Agro‐Reporter de cette semaine,
qui vient compléter notre article du 19/11/2010
sur les incertitudes de mesure, nous vous ap‐
portons des éléments d'explication et tentons
de vous donner une marche à suivre pour pouvoir
exploiter ces résultats.
La valeur affichée sur un rapport d'analyse et
son incertitude de mesure, sont la conséquence
de toutes les étapes que l'échantillon aura suivies
depuis le prélèvement sur le terrain jusqu'au
dosage dans le laboratoire.
Les facteurs d'influence d'un résultat analytique
se concentrent au niveau de trois grandes
phases du processus :
Chacune de ces étapes va amener une contribution
à l'incertitude de mesure et des modes de
préparation différents peuvent expliquer des
écarts importants entre deux résultats (par
exemple : méthodes d'extraction de micropolluants
organiques dans des boues comme l'extraction
au soxhlet, l'extraction sous pression et haute
température, l'extraction aux ultrasons ; etc…).
Des normes décrivent la préparation de l'échantillon
à effectuer par le laboratoire en fonction des
déterminations analytiques demandées.
• L'échantillonnage :
• L’analyse :
C'est une étape capitale. Les quantités reçues
au laboratoire sont souvent très faibles au re‐
gard du volume total de produit qu'elles repré‐
sentent :
une parcelle de plusieurs hectares, un lot de
plusieurs centaines de tonnes de compost, un
rejet sur 24 heures d'une station d'épuration…
L'échantillon qui arrive au laboratoire doit être
représentatif du lot analysé. Il existe différentes
stratégies de prélèvement selon la nature de la
matrice et sa taille. Elles sont décrites dans des
normes [1] ou dans des arrêtés.
Mais les principe généraux sont analogues : plusieurs
points de prélèvements puis mélange (suivi
éventuellement d'un " quartage ") et homogé‐
néisation pour les matrices solides ou pâteuses
(terres, produits organiques, substrats, végétaux),
prélèvements asservis au temps ou au débit
pour les eaux. Le conditionnement et le transport
doivent être appropriés de façon à ne pas altérer
l'échantillon.
Cette étape consiste le plus souvent à quantifier
l’analyte (molécule, ion, …) dans la matrice. Elle
peut faire appel à des appareils aux performances
différentes selon les concentrations recherchées
et les matrices étudiées.
• Pour aller plus loin :
Les essais inter‐laboratoires sont un indicateur
de l’aptitude d’un laboratoire à rendre des résultats
comparables à ceux de la profession.
Les résultats de ces essais inter‐laboratoires
(intercomparaisons) sont ensuite exploités en
interne dans le laboratoire pour établir des
cartes de contrôles. Ce sont ces cartes qui vous
garantissent la justesse de votre prestataire
d’analyses, n’hésitez pas à les demander.
Quasiment jamais dévoilées par les laboratoires,
le LCA vous donne un aperçu de ses cartes.
[1] Exemples de normes relatives à l’échantillonnage :
‐ ISO 10381 parties ‐1 (2002), ‐2 (2002), ‐4 (2003),‐6
(2009) pour les sols,
‐ NF EN 12579 (2000) pour les amendements orga‐
niques et les supports de culture,
‐ NF EN ISO 5667 partie 12 (1995) et 13 (1998) pour
les sédiments et les boues
‐ NF EN ISO 5667‐1 (2007) pour les eaux
‐ NF EN14899 (2005) pour les déchets ménagers,
L’incertitude de mesure calculée par le laboratoire
tient compte des étapes de préparation et
d’analyse. Elle dépend du paramètre mesuré,
de la nature de la matrice et de la valeur elle‐
même. Les laboratoires sont tenus de tenir les
incertitudes de mesure à disposition de leurs
clients.
COMMENT COMPARER
DES RESULTATS
ENTRE LABORATOIRES ?
La comparaison des résultats de deux laboratoires
ne peut se faire que si l’étape d’échantillonnage
est identique.
• La préparation :
Cette étape consiste à rendre possible l'analyse
de l'élément recherché. Elle doit permettre de
rendre des résultats qui sont le reflet le plus fidèle
de ce qu'il y a dans l'échantillon reçu au labora‐
toire. Elle peut être plus ou moins complexe et
doit être optimisée au mieux pour réduire les
sources d'incertitude d'une mesure.
La préparation peut se réduire à une simple fil‐
tration (par exemple : dosage des anions dans
une eau par chromatographie ionique) ou exi‐
ger une succession de procédures (séchage,
broyage, extraction, purification, évaporation,
etc…).
Dans la pratique, il faut envoyer à chaque laboratoire
une partie obtenue par « quartage » d’un
échantillon déjà homogène. Il faut également
que les prestataires comparés appliquent les
mêmes méthodes analytiques (préparation,
extraction, dosage).
Ensuite les résultats des deux laboratoires ne
peuvent être considérés comme différents que
si la condition suivante n’est pas satisfaite :
avec :
m1 : résultat du laboratoire 1
m2 : résultat du laboratoire 2
U1 : incertitude du laboratoire 1
U2 : incertitude du laboratoire 2
p.157
RELATION CLIENT AU LABORATOIRE LCA
EDITION COMPLETE
9.1
RELATION CLIENT AU LCA
IN THE BOX
Publié le 29 septembre 2011
ANTICIPATION = SIMPLIFICATION
Nous avons constaté que la demande de fournitures pour obtenir le flaconnage adapté se faisait
souvent au moment où le besoin se présentait... Ce caractère d’urgence est amplifié par le délai
incompressible nécessaire à l’acheminement des emballages à l’adresse du destinataire. A une
époque où « tout doit aller vite », nous sommes tous à la recherche des moyens d’optimiser
notre temps.
Le prélèvement, le conditionnement et l’envoi de
vos échantillons sont des phases clefs pour avoir
des résultats de qualité. La nature de vos produits
et les déterminations souhaitées déterminent le
type d’emballage à demander au laboratoire
ainsi que le mode de transport à privilégier. De
plus en plus complexe et technique, la prise de
commande et l’envoi des fournitures sont
aujourd’hui organisés comme un service à part
entière. Plus de 50 000 flacons sont envoyés
chaque année et ce nombre est en constante
augmentation ! Focus sur l’un des points forts
de ce Service : la gestion de commandes
planifiées…
Le LCA a donc conçu depuis plus d’un an un logiciel de gestion de fournitures planifiées à l’attention
de ses clients. Le principe est assez simple : soit à partir des statistiques de vos envois d’échantillons
de l’année passée, soit selon un planning théorique, nous établissons ensemble une livraison
automatique de fournitures, cadencée par mois ou sur une autre période. Notre équipe logistique
vous garantit une livraison fractionnée et automatique de vos fournitures, entre le 1er et 5 de
chaque mois, adaptée au type d’échantillon que vous nous confiez. Inutile donc de vous préoccuper
de vos stocks, le LCA le prend en charge pour votre compte. Cette livraison automatique connait
un très fort succès et il nous a semblé important de faire connaître à chacun ce service (gratuit !)
qu’offre le LCA.
FLEXIBILITÉ
Pour autant, cette rotation n’est que théorique et vous pouvez à tout moment moduler les
quantités que nous devrions vous livrer. Nous sommes aussi toujours à votre écoute pour
répondre à toutes demandes ponctuelles. Dans ce cas le circuit reste inchangé.
Plus d’infos sur la logistique LCA :
contactez Guillaume HALLEY au service Logistique [email protected]
ou au 05 46 43 45 74.
p.158
9.2
RELATION CLIENT AU LCA
AD LIBIDUM* *Conformément à la volonté de la personne, en latin moderne
Publié le 9 février 2012
Une prise de sang sans ordonnance d’analyses
médicales n’a pas de sens, n’est‐ce pas ?
L’ordonnance n’est pas une simple feuille de papier,
c’est le trait d’union entre votre demande et le
laboratoire…. Dans nos métiers, qu’il s’agisse
du « bordereau de demande d’analyse » ou de
la « fiche de renseignements » (le vocabulaire
varie selon les laboratoires), qu’ils soient « papiers »
ou « électroniques », ces documents font figure
de prescription. Ils sont l’objet d’une attention
particulière à la réception des échantillons, à
l’occasion d’une « revue des demandes » quotidienne.
QUIS, QUID, QUOMODO (1) …
Tout d’abord, la fiche de renseignements permet
le rattachement du produit reçu (l’échantillon
physique) à un client et son identification. L’objectif
est aussi de vérifier que le laboratoire a les
compétence sur le type de produit à analyser,
et éventuellement de réorienter l’échantillon
vers un autre laboratoire. Comme un ophtalmologiste
renverrait un patient vers un cardiologue pour
un électrocardiogramme…
Ces informations sont primordiales, elles vont
permettre par la suite d’orienter l’échantillon
dans le circuit analytique adapté (identifié par
une numérotation spécifique) et d’éditer les résultats
sur le rapport d’analyse correspondant.
> Adéquation des déterminations ou d’une
batterie de déterminations en fonction de la
matrice. Chaque détermination se fait selon
une norme analytique, qui peut varier selon
la nature de l’échantillon. Par exemple, pour
le pH (potentiel hydrogène) :
‐ boues et sédiments : NFU 12176
‐ terres : NF ISO 10390
‐ supports de culture : NF EN 13037
Il est important de bien spécifier la ou les analyses
à réaliser ou simplement de faire référence à un
devis réalisé, préalablement, en accord avec un
chargé d’affaire.
Ce document tient lieu de contrat. Il peut comporter
éventuellement des options (analyse en urgence,
interprétation), ou toute.
les résultats devront être accompagnés d’une
phrase de réserve, car certaines déterminations
peuvent évoluer dans le temps ou nécessitent
un conditionnement spécifique.
Par exemple, pour les analyses « microbiolo‐
giques », une condition de réserve sur le résul‐
tat d’analyse est appliquée :
‐ si la date de prélèvement est supérieure à
48h à réception au laboratoire ,
‐ et/ou si l’échantillon n’a pas été envoyé en
flacon aseptique,
‐ et/ou si l’échantillon n’a pas été envoyé en
glacière réfrigérée.
Les envois pour les analyses de microbiologie
sont donc à éviter les jeudis et vendredis.
IZILAB, L’EASY LAB
PRÉCAUTIONS D’USAGE
IZILAB est une application WEB mise gratuitement
à disposition des clients du LCA pour dématérialiser
leurs commandes d'analyses. Elle se positionne
comme un outil complémentaire des nombreux
logiciels du LCA, qui offrent un accès aux résultats
à tout moment, autorisent le téléchargement
des rapports « pdf » via l’espace client, toutes
ces informations étant également accessibles
par IPHONE (par notre application IZIPHONE).
L’interface IZILAB permet au client de suivre
l’avancement de ses échantillons, de recevoir
en retour des résultats au format « pdf », EDI‐
LABO (Sandre), de conserver l’historique de ses
commandes... Cette interface permet également
une économie de temps et de papier mais surtout
de fiabiliser les échanges entre le laboratoire et
ses clients.
La demande client ne peut pas être dissociée
de l’échantillon. Celui‐ci doit être clairement
référencé de la même manière que sur la fiche,
pour que lors de la réception du colis le laboratoire
puisse l’identifier sans souci. Il est important de
veiller à envoyer l’échantillon en quantité suffisante.
Cela permettra de réaliser l’ensemble de la demande
et, à tout moment du processus, de conserver
la possibilité de revenir sur l’échantillon d’origine.
C’est une obligation du laboratoire de conserver
une partie de l’échantillon en cas de contrôle interne
ou de réclamation client, traçabilité oblige.
A savoir : les quantités d’échantillon sont imposées
par les protocoles d’analyse. Certaines déterminations
sont plus gourmandes que d’autres. Par exemple
: pour les inertes, il faut au minimum 2 kg sur le
brut (soit 4 litres environ pour des composts).
Les fonctionnalités principales sont :
BIEN CONNAÎTRE LE PRODUIT
POUR BIEN L’ANALYSER ET
L’INTERPRÉTER
‐ génération des commandes au format EDI‐
LABO sur les matrices eaux, boues, terres et
composts
La fiche de renseignements peut sembler fastidieuse
à remplir : type de produit (nature et référence),
cahier des charges, etc…
Ces informations vont pourtant servir dans
différentes étapes :
‐ paramétrage et personnalisation de l'espace
client (agences, services, stations, points de
prélèvement, affaires,…)
> Référence de l’échantillon : elle est mentionnée
sur le rapport d’analyse et vous permet
d’identifier l’échantillon, surtout dans le cas
d’envois groupés de résultats.
‐ édition des fiches de renseignements à joindre
aux échantillons
‐ suivi des commandes (projets de commandes,
commandes en cours, commandes soldées, …)
‐ historique des résultats et téléchargements
aux formats pdf, SANDRE, xml, …
> Nature de l’échantillon : elle permet d’identifier
si les déterminations seront réalisables sous
accréditation par le laboratoire.
ANALYSE SOUS CONDITIONS
> Cahier des charges : celui‐ci nous permet de
faire apparaître sur les rapports, les valeurs
des seuils de conformité qui vous concernent,
en regard des résultats d’analyses. Exemples
de cahiers des charges pour les produits
organiques : arrêté du 8 Janvier 1998,
norme NF U44‐095, norme NF U44‐051 (en
précisant les dénominations de type).
La préparation des échantillons pour analyse
peut démarrer à réception du colis. La faisabilité
de l’analyse aura été vérifiée au préalable, et le
demandeur averti en cas de problème (flacon
cassé, produit refusé…). Comme celui qui ne se
présenterait pas à jeun pour une mesure de la
glycémie ! De même, la « revue des demandes
» permet d’identifier les échantillons pour lesquels
Les quantités d’échantillons à fournir sont indiquées
au verso des Fiches de Renseignements et dans
le Guide du prélèvement du laboratoire.
CONDITION SINE QUA NON
DE VOTRE SATISFACTION
La satisfaction du client est l’une des principales
préoccupations du laboratoire. Un manque de
précision sur les données, la demande d’analyse,
ou une quantité insuffisante pour l’analyse vont
forcément entraîner un retard dans le traitement
de l’échantillon.
Le délai d’analyse ne pourra être garanti que si
la demande est complète :
→ fiche de renseignements/bon de commande
/devis rempli avec précision et signé,
ET
→ accompagné de l’échantillon référencé
représentatif du lot en quantité suffisante
pour analyse.
C’est le binôme gagnant pour que le laboratoire
puisse réaliser les analyses dans les meilleures
conditions.
p.159
9.3
RELATION CLIENT AU LCA
BIEN RAPPORTER
Publication du 11 avril 2013
A l’heure où le LCA lance sa nouvelle gamme de rapports WikiReport,
levons le voile sur les rapports d’analyses des laboratoires. Il faut savoir
que les laboratoires accrédités par le COFRAC ne sont pas totalement
libres dans leur manière de présenter les résultats d’analyses. Certaines
informations sont obligatoires, d’autres mentions sont facultatives et
certains affichages sont interdits. L’AgroReporter fait le point sur ce que
doit, peut, ou ne doit pas, comporter un rapport d’analyses.
L’illustration suivante, extraite de la procédure d’élaboration ou de
modification des rapports d’analyses du LCA, présente les points qui
doivent figurer sur un rapport sous accréditation COFRAC (points de «a»
à «k») pour répondre aux exigences de la norme NF EN ISO/CEI 17025.
Le rapport d’analyses est la réponse du laboratoire
à la demande d’analyse de son client. La première
fonction du rapport sera donc de présenter, de
façon lisible, tous les renseignements administratifs
tels que les coordonnées du demandeur,
l’identification de l’échantillon, les données géographiques ou d’origine,
ainsi que les résultats des mesures demandées. Au niveau du laboratoire,
ces informations et la cohérence avec la demande analytique sont
contrôlées avant le démarrage des analyses, à la réception des échantillons
lors d’une « revue de demandes ».
Parfois, le rapport d’analyses va apporter des informations complémentaires,
pour faciliter la lecture ou la compréhension des résultats : c’est le cas
pour les analyses de terre, avec le positionnement des seuils d’impasse pour
le phosphore et le potassium par exemple, ou pour les analyses de
boues avec l’affichage des valeurs limites réglementaires.
Pour les laboratoires accrédités par le comité français d’accréditation
(COFRAC), des règles strictes s’appliquent au rendu des résultats, et par
conséquent au rapport d’analyses. Elles sont édictées par la norme NF
EN ISO/CEI 17025, qui régit l’accréditation par le COFRAC, et dans le
référentiel COFRAC GEN REF 11 (pour la gestion du logo COFRAC).
Le COFRAC, la norme NF EN ISO/CEI 17025 et les étapes de l’accréditation
ont été détaillés dans l’article « Le LCA accrédité Cofrac jusqu’en 2016
(…) » de l’AgroReporter du 24 février 2011, consultable ici.
Ainsi, certaines informations doivent être impérativement présentes
sur les rapports, notamment :
> Des mentions relatives au laboratoire : nom, adresse…
> Des mentions relatives au client : nom, adresse…
> Des informations sur l’échantillon : description, nature, identification,
date de réception, date et lieu de prélèvement …
> Des informations sur les conditions d’analyse : date de début des
analyses, méthode, écarts par rapport aux normes, …
> Des informations sur les résultats : unités …
> Des informations sur les portées d’accréditation, incertitudes de mesure,
unicité et nombre de pages du rapport, qualité du signataire …
En proposant une nouvelle gamme de rapports interactifs, baptisée
WikiReport, le LCA réinvente le rapport d’analyses. Les rapports
d’analyses de boues, premier produit de la gamme à voir le jour, sont,
sur le papier, des rapports d’analyses traditionnels qui répondent aux
besoins analytiques, réglementaires et aux exigences du Cofrac. Mais
alors que les rapports “classiques” ( format papier, pdf, …) sont limités
en contenus par leur format (A3, A4, double page), WikiReport est un
rapport PDF dynamique. Dans les données du rapport, sont encapsulés
des liens vers des bases de connaissance : le portail agronomique
WIKILCA, les articles d’AgroReporter traitant du sujet, les incertitudes
de mesure du laboratoire ou vers des sites d’informations spécifiques.
p.160
9.4
RELATION CLIENT AU LCA
AFNOR Mode d’emploi
Publié le 4 novembre 2010
NF EN…, NF X…, NF ISO… sont des sigles qui,
complétés d’un numéro, désignent des normes
auxquelles nous nous référons quotidiennement.
Elles sont la preuve indiscutable par exemple
qu’un produit est conforme à des caractéris‐
tiques de sécurité et/ou de qualité définies
dans un référentiel de certification donné.
L’application des normes en vigueur par un
fournisseur apporte donc une garantie à
l’utilisateur d’un bien.
En France, ces normes sont élaborées au sein
de l’AFNOR : Agence Française de NORmalisation.
Les domaines de compétences de cette structure,
créée en 1926, sont l’édition, la formation, la
certification et enfin, la normalisation.
L’AFNOR a pour mission de rassembler les acteurs
économiques et sociaux concernés par un sujet
donné, afin qu’ils produisent, de façon
consensuelle, des documents de références :
les normes. Ces dernières fixent des règles, des
caractéristiques, des recommandations, des
bonnes pratiques allant dans l’intérêt des ac‐
teurs concernés. Elles sont applicables à tout
produit, service, méthode ou processus
Dans notre domaine d’activité, les normes
auxquelles nous sommes fréquemment
confrontés portent sur les méthodes d’analyses,
ainsi que sur les produits que nous analysons
(NF U 44‐051…).
En tant qu’acteur incontournable dans le secteur
de l’agro‐environnement, le Laboratoire LCA
participe depuis de nombreuses années à
différents groupes de travail de l’AFNOR, et
donc au processus de normalisation.
Qu’il s’agisse de microbiologie (Eric ORY),
d’amendements organiques (Marie‐Laure GUILLOTIN
& Marie‐Elisabeth DESPONT), de supports de
cultures (Marie‐Claire PAJOT), ou encore de
méthanisation (Marie‐Laure GUILLOTIN),
l’équipe du LCA est à la pointe des dernières
avancées et met à votre disposition tout son
savoir faire et son expertise pour vous garantir
des prestations de qualité.
p.161
9.5
RELATION CLIENT AU LCA
DANS RECLAMATION IL Y A RELATION
Publié le 24 mars 2011
Toute relation commerciale entre deux partenaires peut engendrer des
litiges de diverses natures. Au LCA nous employons le terme de "
réclamations clients ". Pour un laboratoire d'analyses, les réclamations
concernent le plus souvent les résultats analytiques, la retranscription
de la référence de l'échantillon ou les montants facturés. Au LCA, toutes
les réclamations sont enregistrées. Sur 106 000 échantillons analysés
en 2010 au laboratoire, 198 ont fait l'objet d'une réclamation client de
nature analytique, n'ayant donné lieu à la ré‐édition d'un rapport
d'analyse que dans 0,1 % des cas. Dans cette même année, 551
réclamations d'autre nature ont été ouvertes. Ces chiffres traduisent
notre souci d'enregistrer et de répondre à toutes les remarques de nos
clients. Appliquant le Principe d'Amélioration Continue du système de
management de la qualité, le LCA a mis en place cette gestion des
réclamations depuis plusieurs années. Son fonctionnement a été
récemment informatisé, permettant de faciliter la centralisation de vos
demandes et d'en optimiser le traitement.
(édition d’avoir, réédition de facture, résultat de la contre‐analyse…),
les nouvelles pièces sont envoyées au client. Si le laboratoire a renouvelé
l’analyse de l’échantillon, le résultat de ce contrôle est transmis par
courrier, et expliqué dans une lettre indiquant aussi la référence de la
réclamation
CAHIER DES CHARGES
POUR LE LABORATOIRE
Toute personne du LCA en contact avec les clients est susceptible de
recueillir des remarques concernant un dossier. Le nouveau système de
gestion des réclamations est donc conçu pour être un outil de communication.
Il est accessible aux secrétaires techniques et commerciales, aux
commerciaux, au service de réception des échantillons, aux agronomes
et aux responsables techniques de nos laboratoires. Toute nouvelle
réclamation, même ouverte à distance par les commerciaux, est
immédiatement transmise au service concerné dans chaque site du
LCA. Les réclamations ouvertes et leur statut (en cours de traitement,
clôturé …) sont visibles par toutes les personnes ayant accès au système.
Toutes les actions mises en œuvre dans le traitement de la réclamation
sont enregistrées et consultables en interne. Cette souplesse nous permet
de gagner en réactivité et nous rapproche de la préoccupation du client.
La gestion est simplifiée pour le laboratoire. D’un point de vue
environnemental, c’est aussi moins de papier. Enfin, la centralisation
de l’information facilite l’identification de pistes d’amélioration de nos
performances, en terme analytique bien sûr, mais aussi de service. Tout
cela répond parfaitement aux prescriptions de la norme NF EN ISO
17025[i], qui encadre la délivrance de l’accréditation par le Comité
Français d’Accréditation (Cofrac). Elle exige du laboratoire d’ « avoir une
politique et une procédure pour traiter les réclamations provenant des
clients ou d’autres parties. Il doit conserver des enregistrements de
toutes les réclamations ainsi que des examens et actions correctives
qu’il a prises ».
Grâce à cet outil, le LCA est en mesure de vous garantir une réponse
rapide et de qualité. Ce fonctionnement doit permettre d’identifier les
pistes d’amélioration de toute nature (nouveaux services à développer
etc…) et de répondre à notre souci de satisfaire nos clients.
RÉPONSE AU CLIENT
Lorsque la réclamation est clôturée, c’est‐à‐dire lorsque le dernier
intervenant du laboratoire a apporté une action finale au dossier
[i] NF EN ISO/CEI 17025 (2005) : Exigences générales concernant la compétence des
laboratoires d’étalonnages et d’essais.
p.162
9.6
RELATION CLIENT AU LCA
LE CRÉDIT IMPOT RECHERCHE
Publié le 3 février 2011
LCA est officiellement agréé depuis le 11 janvier 2011 par le Ministère
de l'enseignement supérieur et de la recherche pour faire bénéficier à
ses clients du Crédit Impôt Recherche (CIR) sur leurs projets de
recherche et développement.
Cet agrément est accordé pour les années 2010 et 2011 et 2012.
Ainsi, en confiant désormais les analyses prévues dans vos opérations de
R&D à LCA, nous vous permettons de faire figurer la totalité du montant
de ces dépenses dans le calcul de votre assiette du CIR (montant hors
taxes).
Le CIR est calculé sur la base de toutes les dépenses de recherche
& développement effectuées par votre entreprise : elles concernent es‐
sentiellement des dépenses relatives aux moyens humains et matériels
affectés à la R&D, à la recherche sous‐traitée, ainsi qu'à la veille
technologique, à la prise et à la défense de brevets.
QU'EST-CE QUE CELA VOUS APPORTE ?
Vous faites de la recherche et développement au sein de votre entreprise !
Vous savez donc que vos dépenses relatives à des opérations de R&D
confiées à des prestataires extérieurs sont éligibles au CIR sous réserve
qu'ils soient agréés (art 244 quater B II d, d bis et d ter du code général
des impôts).
Le CIR est octroyé sous forme d'une réduction d'impôt sur les sociétés
ou de crédit d'impôt. A compter de janvier 2008, le Crédit d'Impôt
Recherche (CIR) est égal à 30 % des dépenses éligibles à ce dispositif
pour la tranche inférieure à 100 millions d'euros et 5% des dépenses de
la tranche supérieure.
La liste des sociétés agréées sera mise à jour prochainement par le Ministère de
l'enseignement supérieur sur le site Internet : www.enseignementsup‐recherche.gouv.fr
p.163
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