LTE-OM : Long-Term Experiment on Organic Matters

Essai de longue durée comparant différents modes de gestion de la matière organique en grandes cultures depuis 1959

Contexte

L’objectif qui a présidé à la mise en place de cet essai visant à comparer différentes modalités de gestion des matières organiques (MO) se trouve clairement énoncée dans un note publiée dans la « Revue de l’Agriculture » de 1958 où Lacroix et al. écrivaient : « L’évolution moderne de l’agriculture, la mécanisation extrêmement poussée de la culture et les spéculations de plus en plus spécialisées, ont pour conséquence de modifier la physionomie de nombreuses exploitations agricoles. L’industrialisation de certaines fermes, l’abandon des spéculations animales dans d’autres et la diminution de la traction animale ont comme corolaire l’absence de production de fumier, d’où la tendance de plus en plus accentuée de cultiver la terre sans lui restituer suffisamment de matière organiques. En effet, la production de fumier artificiel ou l’achat de fumier de ferme sont très onéreux ; la tentation de faire argent des sous-produits des récoltes (paille et verts de betterave par exemple) est forte ; la difficulté de l’enfouissement de ces derniers, alliée à la facilité et à la rapidité du travail en leur absence, ont pour résultat de priver le sol d’un apport normal et régulier de MO. Il en résulte une modification profonde de toute l’économie de la ferme.

Quelles pourront être les conséquences d’une culture sans apport suffisant de MO ? Quelle en sera l’influence sur la teneur en humus, sur la structure et la biologie du sol, sur l’abondance de la fumure minérale et, en fin de compte, sur les rendements des cultures et sur la rentabilité de ces exploitations ? Dans quelles mesures et par quels moyens pourra-t-on envisager de remédier aux éventuels inconvénients de l’absence de fumier ? Voilà autant d’aspects du problème que nous nous proposons de résoudre. »

Objectifs

Les différentes modalités de gestion des MOs introduites dans l’essai découlent des constats et réflexions émises ci-dessus. L’essai vise ainsi à comparer le système de culture traditionnel des fermes d’élevage basé sur le fumier avec certains systèmes susceptibles d’être pratiqués à cette époque dans les fermes totalement mécanisées et qui n’entretenaient plus de bétail. L’essai a été implanté à Gembloux, au cœur de la région limoneuse, où cette évolution de la typologie des exploitations agricoles a été particulièrement marquée.

L’objectif de l’essai est de suivre sur le long terme l’évolution de la qualité du sol (MO, pH, éléments nutritifs, stabilité structurale, …) et des rendements/qualité des produits en réponse aux différentes pratiques de gestion de la MO qui y sont testées.

Les résultats obtenus permettent non seulement de formuler des recommandations pratiques à destination des agriculteurs quant à la gestion de la MO, mais également de fournir des références indispensables à l’étude de la durabilité des systèmes agricoles. Cet essai constitue par ailleurs un support expérimental dans le cadre d’études plus fondamentales et relatives à l’impact des pratiques agricoles sur l’évolution de la fertilité physique, chimique et biologique des sols, les cycles du carbone et de l’azote, la résilience face aux phénomènes de ruissellement/érosion, etc.

Mode opératoire

Les traitements testés mettent en comparaison six traitements définis par la nature et la fréquence des MO restituées au sol. Un système témoin dans lequel aucun apport de MO n’a été réalisé depuis plus de soixante ans est ainsi comparé à d’autres où les sous-produits de culture sont soit incorporés au sol, soit exportés et où des apports supplémentaires sous forme de lisier de porcs, de fumier de bovins ou d’engrais vert sont éventuellement effectués (Tableau 1). La rotation culturale s’est adaptée aux pratiques agricoles les plus répandues de l’époque et consiste depuis 1991 en une rotation triennale bettterave/froment d’hiver/escourgeon.

Tableau 1 : Description des traitements de l’essai. ER : Exportation des Résidus, RR : Restitution des Résidus, ICH : InterCulture d’Hiver, L : Lisier

Résultats obtenus

Un essai maintenu sur une aussi longue période fait figure d’exception et génère de nombreux résultats. Parmi les résultats emblématiques figurent l’évolution de la MO du sol (Figure 1) et des rendements des cultures (Figure 2), depuis 1959 selon les traitements étudiés.

En ce qui concerne l’évolution de la teneur en carbone organique du sol (~ 50% de la MO du sol) les analyses réalisées selon la méthode de Walkley and Black mettent en évidence une augmentation significative et continue dans la couche arable (0-25 cm) au cours des 30 premières années dans les modalités avec épandages d’engrais de ferme, suivie d’une stabilisation. Aucune augmentation significative n’est observée dans les autres modalités. Néanmoins, la restitution des résidus de culture, couplée ou non avec l’implantation d’un couvert, permet de maintenir les teneurs en carbone organique du sol. Ces pratiques préviennent ainsi la légère diminution observée dans le traitement témoin, caractérisé par l’exportation des résidus de culture, où la teneur en carbone diminue de 4 %.

Des comparaisons pairées entre les traitements ont permis d’isoler l’effet des différentes pratiques étudiées. Dans les conditions de l’essai et sur le long terme, l’apport de fumier est de loin la pratique la plus efficace avec une augmentation significative des teneurs en carbone d’environ 20% par rapport au témoin. Les autres pratiques, considérées individuellement — restitution des résidus, implantation de couverts ou apport de lisier — entraînent des augmentations relatives plus modestes, de l’ordre de 5 %. Toutefois, la combinaison de deux pratiques ou davantage permet d’obtenir des augmentations significatives, dont l’ampleur se rapproche de celle observée avec l’apport de fumier.

Figure 1 : Evolution des teneurs en carbone organique (%) du sol dans la couche arable (0-25 cm) de 1959 à 2021 en fonction des traitements. Les points représentent les moyennes annuelles obtenues dans chaque traitement. Les lignes correspondent aux courbes de régression ajustées aux données, et les zones grisées délimitent leurs intervalles de confiance à 95 %. ER : Exportation des Résidus, RR : Restitution des Résidus, ICH : InterCulture d’Hiver, L : Lisier

Les effets des traitements sur les rendements varient fortement d’une année à l’autre et selon les cultures. Ils se différencient également sur le long terme, les écarts entre les modalités devenant perceptibles environ 10 à 15 ans après le début de l’expérimentation. Dans l’ensemble, les tendances observées entre traitements pour les rendements concordent avec celles mises en évidence pour l’évolution de la teneur en carbone organique du sol.

C’est pour l’escourgeon, céréale secondaire de la rotation, que les effets des traitements sont les plus marqués. Sur l’ensemble de la période étudiée, les traitements avec apports d’engrais de ferme présentent des augmentations moyennes de rendement statistiquement significatives, de l’ordre de 12 à 14 % par rapport au témoin. La modalité RR+ICH présente également une augmentation significative du rendement, d’environ 9 %. En revanche, la restitution des résidus de culture seule n’entraîne pas d’augmentation significative. Par ailleurs, les écarts de rendement entre les traitements continuent de s’accentuer nettement depuis les années 2010.

Les tendances observées pour le froment d’hiver sont similaires, bien que les gains de rendement soient plus modestes. Les augmentations restent significatives et atteignent, en moyenne, 5 à 7 % par rapport au témoin dans les modalités avec apports d’engrais de ferme, contre environ 3% dans la modalité RR+ICH.

Avec une variabilité interannuelle des rendements qui est plus importante pour la betterave, les effets des traitements sont non-significatifs. Les modalités avec apports d’engrais de ferme tendent néanmoins à présenter des augmentations moyennes de rendement de l’ordre de 5 %. À l’inverse, les modalités RR et RR+ICH n’ont globalement pas d’effet positif sur les rendements et semblent même exercer un effet défavorable depuis les années 2010.