LE SOL
Le sol est la partie de la couche superficielle de l’écorce terrestre qui s’étend sur une profondeur de 30 cm renfermant la majorité des éléments nutritifs et des micro-organismes qui favorisent son activité biologique. Ainsi, grâce à sa structure meuble et sa composition physico-chimique, il est à mesure d’assurer le développement normal des végétaux cultivés (Frisque,2007).
Propriétés physico-chimiques du sol : Un sel minéral en dissolution dans l’eau du sol s’y trouve en partie à l’état dissocié, scindé en deux ions : l’anion et le cation.Les cations sont continuellement en mouvement etreprésentent les éléments minéraux à l’état échangeable. Ils sont bio disponibles pour la plante. L’hydrogène est le cation le plus énergiquement retenu par le complexe argilo-humique. Celui-ci possède la propriété de retenir à sa surface les cations de la solution du sol (pouvoir adsorbant).Les engrais azotés minéraux apportent l’azote sous forme decation ammoniacal NH4+ qui peut se fixer sur le complexe argilo-humique, ou sous forme d’anion nitrate NO-3.Cet anion n’est pas retenu par le complexe et est mobile dans la solution du sol.
Importance du complexe adsorbant et sa saturation : Le complexe adsorbant d’un sol est saturé quand tous les ions H+ sont remplacés par des cations échangeables tels que Ca2+, Mg2+, K+ . La quantité maximum de cations qu’un sol peut fixer détermine la capacité d’échange cationique (C.E.C.). Le taux de saturation est plus ou moins élevé selon que le complexe est plus ou moins saturé en cations. Pour obtenir l’efficacité maximale de la fertilisation, l’agriculteur devra maintenir la capacité d’échange cationique du complexe en favorisant la formation d’humus et en saturant le complexe par des amendements basiques.
MATIÈRES ORGANIQUES DU SOL
Les matières organiques des sols rassemblent tout ce qui vivait ou vit encore dans les sols, c’est-à-dire les résidus végétaux et animaux à divers stades de décomposition, la faune et la flore du sol ainsi que les racines (Laboubee,2007).
Composition chimique des Matières organiques (MO) : Le carbone est la principale composante des matières organiques (MO). En effet, il constitue 40 % des matières organiques végétales sèches et non décomposées ou 50 % des MO, lesquelles contiennent également 40 % d’oxygène (O), 5 % d’hydrogène (H),4% d’azote (N) et 1% de soufre (S).Elles contiennent aussi des éléments secondaires tels que le P, K, Ca, ou Mg (Laboubee,2007).
Classification des différentes matières organiques : Selon Busson et al,(2010), les MO peuvent être classifiées selon un certain nombre de critères qui sont: l’origine;certaines propriétés agronomiques et les effets.
Selon l’origine on trouve les types de matières organiques : Agricole : fumiers, lisiers, fientes, composts,etc. Urbaine : boues d’épuration, composts de déchets verts, broyats de végétaux; Agroalimentaire : écume de sucrerie, cendres, vinasse de distillerie. Selon certaines propriétés agronomiques : Composition organique et minérale (teneurs en N, P2O5, K2O, oligoéléments et éléments secondaires) ; Teneur en matière sèche, qui conditionne l’état liquide, pâteux ou solide. Ce critère influence fortement la richesse en éléments minéraux d’une MO (ex : plus une matière organique donnée est sèche, plus elle sera concentrée en éléments minéraux).
Selon ses effets : Effet « engrais » (ex.: lisiers, fientes,…): elles doivent alors agir comme des engrais, contenir des éléments nutritifs rapidement disponibles pour les cultures et enfin avoir un effet fertilisant calculé à partir du coefficient d’équivalence engrais(CE) correspondant à chaque élément fertilisant(N,P205,K2O).
Effet amendant (tels que les composts, les fumiers),en améliorant l’état physique du sol (meilleure pénétration des racines dans le sol, meilleure circulation de l’air et de l’eau), formation et entretien du complexe argilo-humique, permettant la formation d’humus stable. Elles doivent également pouvoir permettre une plus grande activité biologique dans le sol (présence de vers de terre…) et atténuer l’effet négatif d’un travail intensif du sol (accélération de la minéralisation de la matière organique du sol et dégradation de sa structure), comme c’est parfois le cas en maraîchage.
FERTILISATION DES SOLS
Humus : L’humus peut être défini comme un composé organique amorphe, sombre, cohésif et hydrophile, avec un poids moléculaire compris entre 500 et 300 000 daltons. Toute la microbiologie (bactéries, champignons, …) et la faune du sol (vers de terre, …) participent à sa formation. L’humus est de la matière organique ayant subi une humification, poussée essentiellement par l’action combinée des bactéries, animaux et des champignons du sol.(Huber et Schaub,2011).
Les matières fertilisantes : D’une manière générale, tous les produits dont l’emploi est destiné à assurer ou à améliorer la nutrition des végétaux, les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols et donc les engrais, les amendements constituent les matières fertilisantes (Jonis,2004).Les engrais peuvent être divisés en trois catégories : les engrais minéraux, organo-minéraux et organiques.
Les engrais minéraux sont les fertilisants inorganiques comportant un ou plusieurs des éléments nutritifs majeurs (N, P, K). Quant aux engrais organiques, ils sont constitués de matières organiques d’origine végétale(exemple le tourteau végétal, vinasse de mélasse) ou animale ( ex : sang desséché, corne broyée, cuir, farine de plume).Ces engrais organiques ont également un rôle nutritif, mais peuvent aussi servir d’apport organique au sol. Les engrais organo-minéraux sont un mélange de fertilisants minéraux et organiques d’origine animale ou végétale (Laroche,2011). En revanche, les amendements sont des matières organiques ou minérales qui sont incorporés au sol en vue d’améliorer ses propriétés physiques et chimiques et sa structure. En effet, l’amendement calcique ou magnésien est destiné au maintien et à l’augmentation du pH du sol, et à améliorer les propriétés de celui-ci. Par contre, l’amendement organique, lui, sert à la reconstitution ou à l’entretien de la matière organique du sol(Jonis,2004). Ils désignent la matière fertilisante constituée d’une forte teneur en matière organique (>30%) (Norme NF U44-051). Les fumiers, lisier, résidus végétaux et compost font partie des amendements organiques.
CARACTÉRISTIQUES AGRONOMIQUES
Caractéristiques de la matière organique : Ce ratio permet de déterminer le niveau de maturité d’une matière organique et sa rapidité de minéralisation de l’azote. En général, plus le produit est stable, plus le C/N est élevé.
Indice de stabilité biochimique (ISB en %)et la Caractérisation Biochimique de la Matière organique (CBM, en kg/t). Il s’agit d’indices calculés à partir de la lignine, de la cellulose et de l’hémicellulose. Ils permettent de distinguer les produits organiques qui se minéralisent dans le sol rapidement (leur degré de biodégradation) et leur stabilité au cours du temps. Il ne peut être déterminé que pour des matières organiques à base de végétaux. L’ISB est en relation étroite avec le coefficient iso humiqueK1(en % ) variant de 0 (matière non stable) à 100 (matière très stable)..Ce coefficient représente la proportion de la MO apportée qui contribue à augmenter l’humus du sol.
Caractéristiques physico-chimiques : pH: Le pH est l’indice représentant l’acidité de la matière organique apportée, pouvant avoir un effet sur le pH et les caractéristiques biologiques du sol, en particulier sur la vie microbienne. Ces coefficients compris entre 1 et 14 servent à caractériser l’utilisation réelle par les cultures des éléments fertilisants contenus dans la matière organique. Coefficients d’équivalence engrais : Les coefficients pour N, P2 O5, K2O, CaO, MgO servent à caractériser l’utilisation réelle par les cultures des éléments fertilisants contenus dans la matière organique. La quantité équivalente d’éléments minéraux assimilables, dite ≪ équivalent-engrais ≫, est divisée par la quantité totale d’éléments de la matière organique. Les coefficients varient de 0 à 1(ou 0 à 100 %). (Chabalier, 2006).
IMPORTANCE DE LA CARACTÉRISATION DES MATIÈRES ORGANIQUES POUR LA FERTILISATION
Caractérisation physique : Caractérisation en catégories de déchets: il n’existe pas à l’heure actuelle de méthode consensuelle pour la caractérisation en catégories de déchets. Quatre grandes classes de déchets sont distinguées : les déchets facilement dégradables (déchets alimentaires), les moyennement dégradables ( ex : papiers-cartons), et ceux qui se dégradent lentement ( ex : textiles,), et les réfractaires (plastiques, métaux, verre).
Caractérisation par granulométrie: la norme NF XP X30-408 considère la séparation des déchets en 3 fractions granulométriques :
Les éléments fins (< 20 mm), séparés en 2 sous – fractions, les fines grossières (8 – 20 mm) et les fines petites (< 8 mm) ; Les éléments moyens (20 – 100 mm) ; Les éléments grossiers (> 100 mm) . Caractérisation de la matière organique : Matière sèche: la matière sèche (MS) représente la matière solide sèche après évaporation de l’eau contenue dans le déchet humide. Le séchage est réalisé à 105°C, selon la norme (NF ISO 11465, 1994). La matière sèche comprend la matière inerte et la matière organique. Le taux de matière sèche revêt un intérêt particulier lors du suivi d’un processus de traitement de déchet. Il permet d’établir des bilans massiques et de quantifier la perte en matière sèche qui représente la matière organique qui s’est dégradée lors de ce traitement. Matière volatile: la perte au feu, appelée aussi matière volatile (MV), est la méthode la plus couramment employée pour évaluer la MO contenue dans le déchet. Cette méthode consiste à calciner un échantillon sec (550°C pendant 6 heures),selon la norme européenne EN 13039 (1999).La perte de masse et le résidu correspondent respectivement à la matière volatile et à la matière minérale.
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE A : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS SUR LE SOL ET LES MATIÈRES ORGANIQUES
I.1. LE SOL
I.1.1. Propriétés physico-chimiques du sol
I.1.2. Importance du complexe adsorbant et sa saturation
I.1.3. Réaction du sol ou pH
I.2. MATIÈRES ORGANIQUES DU SOL
I.2.1. Composition chimique des Matières organiques (MO)
I.2.2. Classification des différentes matières organiques
I.2.3. Transformation des matières organiques
I.3. FERTILISATION DES SOLS
I.3.1. Humus
I.3.1.1. Propriétés de l’humus
I.3.1.2. Rôles de l’humus
I.3.2. Les matières fertilisantes
I.3.2.1.Définitions
I.3.2.2. Type d’amendement organique et leurs propriétés
I.3.2.2.1. Le compost
I.3.2.2.1.1. Principe de compostage
I.3.2.2.1.2. Technique de production d’un compost
I.3.2.2.2. Amendements d’origine animale
I.3.2.2.3. Amendements d’origine végétale
I.3.2.2.4.Tourbe de sphaigne
I.3.2.2.5. Boues de station d’épuration (STEP)
I.3.2.3.Types d’engrais organiques et leurs propriétés
I.3.3. Principaux éléments fertilisants
I.3.4. Éléments de la fertilité organique
I.3.4.1. pH
I.3.4.2. Matière organique
I.3.4.3. Rapport C/N
CHAPITRE II : CARACTÉRISTIQUES DES MATIÈRES ORGANIQUES
II.1. CARACTÉRISTIQUES AGRONOMIQUES
II.1.1. Caractéristiques de la matière organique
II.1.2. Caractéristiques physico-chimiques
II.1.3. Coefficients d’équivalence engrais
II.2. PROPRIÉTÉS DES MATIÈRES ORGANIQUES
II.3. IMPORTANCE DE LA CARACTÉRISATION DES MATIERES ORGANIQUES POUR LA FERTILISATION
II.3.1. Caractérisation physique
II.3.2. Caractérisation de la matière organique
II.3.3. Analyse élémentaire
II.3.4. Caractérisation biochimique
PARTIE B : PARTIE EXPÉRIMENTALE
CHAPITRE I. MATÉRIELS ET MÉTHODES
I.1. CADRE D’ÉTUDE
I.2. PRÉLÈVEMENTS ET PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS
I.3. ANALYSES CHIMIQUES
CHAPITRE II : RÉSULTATS ET DISCUSSION
II.1. RÉSULTATS
II.1.1. Les Valeurs fertilisantes des différents types de fumiers collectés dans la zone des Niayes et la vallée fossile du Sine Saloum exprimées en pourcentage (%)
II.1.2 .Teneurs en composés cellulosiques dans les différents types de fumier (en %)
II .1.3. Caractéristiques des Matières organiques (MO) d’origine végétale (en %)
II.1.4. Teneurs en composés cellulosiques dans les matières organiques d’origine végétale (en %)
II.2. DISCUSSION
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
