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étude de cas Mulch

Définition du mulch

DéfinitionQu'est-ce qu'un mulch ?

Dans la littérature le paillis, aussi appelé mulch (terme anglais), désigne de manière générique une couche formée par un ou plusieurs éléments disposé(s) à la surface du sol ( Gonzalez-Sosa et al. 1999a[1]) Les paillis, ou résidus de cultures, sont produits au moment de la récolte d'une culture principale ou lorsqu'une culture de couverture est cultivée et tuée ou fauchée ( Hobbs et al. 2008[2]). Nous pouvons aussi définir le paillis comme une couche de matière organique destinée à protéger les sols exposés en éliminant l'impact direct des précipitations et le ralentissement des flux terrestres. Des photos de mulch (paillis de résidus végétaux) sont montrées ci-dessous.

A quoi sert un mulch ?

Le paillis ou mulch de résidus végétaux agit sur plusieurs aspects du fonctionnement des sols :

  • la fertilité du sol : grace à l'enrichissement de la couche de surface en matière organique et par la stimulation de son activité biologique. La présence d'un mulch de résidus à la surface du sol aide au développement des macro et micro-organismes dégradant la matière organique ( Hobbs et al. 2008[2]). Une partie est minéralisée mais l'autre partie est stabilisée et stockée dans le sol sous forme organique. Le mulch deviendra donc, par cette transformation, une source nutritive pour le développement des cultures suivantes.

  • La réduction de l'évaporation et la température du sol : Le mulch est un obstacle physique poreux qui diminue les flux diffusifs et convectifs de chaleur et de vapeur d'eau entre le sol et l'atmosphère. Il atténue le rayonnement provenant du soleil mais aussi celui émanant du sol. Aussi, les matériaux végétaux ont une faible conductivité thermique, permettant une isolation du sol. Le mulch est donc une couche de matériaux protecteurs posée sur le sol qui modifie les échanges entre les sols et l'atmosphère, en réduisant l'évaporation du sol et ses amplitudes thermiques. De nombreux chercheurs ont montré l'importance des résidus de surface sur la conservation de l'eau du sol et la réduction de l'érosion éolienne et hydrique (Unger et al. 1988[3]).

  • La structure des sols: Le mulch forme une couverture à la surface du sol qui le protège contre la battance des pluies en permettant l'aération et une circulation plus rapide de l'eau de la surface aux couches plus profondes grâce à sa macrofaune riche et diversifiée qui améliore la macroporosité de la surface. L'énergie des gouttes de pluie tombant sur un sol nu provoque la destruction des agrégats du sol, le colmatage des pores du sol et la réduction rapide de l'infiltration d'eau par le ruissellement et l'érosion des sols résultant. Le mulch intercepte cette énergie et protège la surface du sol de la destruction des agrégats du sol, améliore l'infiltration de l'eau et réduit les pertes de sol par érosion ( McGregor et al. 1990[4]; Dormaar & Carefoot 1996[5]).

La décomposition des mulchs

La décomposition des mulchs dépend essentiellement de :

  • De caractéristiques intrinsèques du mulch (teneur en C, teneur en N, nature des constituants, etc.), 

  • De facteurs environnementaux (température, humidité, type de micro-organismes, activité microbienne, etc.)

  • Du contact entre le mulch et le sol (Jensen 1994).

Les chercheurs ont souvent utilisé le rapport C:N comme critère de contrôle de la décomposition et de la minéralisation de N ( Jensen et al. 2005[6]). Toutefois, ce rapport n'est qu'un indicateur indirect de la qualité des résidus végétaux pour une gamme donnée de type de résidus. Ce critère ne peut refléter la large diversité de constitution des litières et résidus végétaux et les teneurs en différents polymères et leurs interactions au sein des tissus végétaux sont les facteurs importants qui influencent la décomposition dans les sols. ( Chesson 1997)[7]

La surface de contact entre le mulch et le sol est un autre facteur très important de décomposition dans la mesure où elle régule les échanges entre le sol et le substrat des microorganismes et donc influence l'intensité de l'activité biologique. Des résidus enfouis se décomposent généralement plus vite que des résidus laissés à la surface (par exemple Douglas et al. 1980[8]) et plus la taille des éléments d'un même mulch est réduite plus il se décomposera rapidement pour des conditions environnementales identiques.

La vitesse de décomposition des résidus de culture dans les sols labourés n'est pas seulement affectée par la localisation mais aussi par la taille des particules. Diminuer la taille des particules par un broyage augmente l'accessibilité des tissus végétaux aux micro-organismes décomposeurs ; augmente le nombre de particules par unité de volume et donc améliore la distribution dans le sol (si ceux-ci sont mélangés) et finalement accroît les surfaces en contact avec le sol (cm2/cm3 de sol) , tout ceci permet un meilleur accès aux nutriments et à l'eau ( Angers & Recous 1997[9]).

Dans le cas de la décomposition des mulchs, la température et l'humidité du sol et du mulch sont des paramètres très importants. Des études ont montré une augmentation des taux de décomposition avec l'augmentation des précipitations et une diminution de décomposition dans des conditions plus sèches.

La modélisation couplée des processus biologiques et physiques est complexe ( Garnier et al. 2001 ; 2003[10], Coppens et al. 2007[11]). Peu de modèles ont développés des modules décrivant la décomposition des mulchs (e.g. APSIM, STICS, PASTIS)

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Auteur : Geoffroy Decam

Source : Thèse de Akhtar IQBAL Effets de la nature et décomposition des mulchs de résidus végétaux sur les services assurés par les sols en agriculture de conservation.

Superviseurs scientifiques : Sylvie Recous, Stéphane de Tourdonnet et Sarah Clerquin

  1. Gonzalez-Sosa E

    Gonzalez-Sosa E, Braud I, Thony J, Vauclin M, Bessemoulin P, Jean-Christophe C (1999a). Modelling heat and water exchanges of fallow land covered with plant-residue mulch. Agric For Meteorol 97 :151–169

  2. Hobbs PR

    Hobbs PR, Sayre K, Gupta R (2008) The role of conservation agriculture in sustainable agriculture. Phil Trans R Soc B 363: 543–555

  3. Unger PW

    Unger PW, Langdale DW, Papendick RI (1988) Role of crop residues—improving water conservation and use. Cropping strategies for efficient use of water and nitrogen. Amer Soc Agron 51: 69–100

  4. Mcgregor KC

    Mcgregor KC, Mutchler CK, Romkens MJM (1990). Effects of tillage with different crop residues on runoff and soil loss. Transactions of the ASAE p 1551–1556

  5. Dormaar

    Dormaar JF, Carefoot JM (1996) Implication of crop residue and conservation tillage on soil organic matter. Can J Plant Sci 76: 627–634

  6. Jensen LS

    Jensen LS, Salo T, Palmason F, Breland TA, Henriksen TM, Stenberg B, Pedersen A, Lundström C, Esala M (2005) Influence of biochemical quality on C and N mineralization from a broad variety of plant materials in soil. Plant Soil 273: 307–326.

  7. Chesson A

    Chesson A (1997) Plant degradation by ruminants: Parallels with litter decomposition in soils. p. 47–66. In G. Cadisch and K.E. Giller (ed.) Driven by nature: Plant litter quality and decomposition. CAB Int, Cambridge UK.

  8. Douglas JCL

    Douglas JCL, Allmaras RR, Rasmussen PE, Raming RE, Roager JNC (1980) Wheat straw composition and placement effects on decomposition in dryland agriculture of the Pacific Northwest. Soil Sci Soc Am J 44: 833-837

  9. Angers 1997

    Angers DA, Recous S (1997) Decomposition of wheat straw and rye residues as affected by particle size. Plant Soil 189:197–203.

  10. Garnier P

    Garnier P, Neel C, Mary B, Lafolie F (2001) Evaluation of a nitrogen transport and transformation model in a bare soil. Eur J Soil Sci 52: 253-268

  11. Coppens F

    Coppens F, Garnier P, Findeling A, Merckx R, Recous S (2007) Decomposition of mulched versus incorporated crop residues: modelling with PASTIS clarifies interactions between residue quality and location. Soil Biol Biochem 39:2339–2350

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