Article La matière organique : élément essentiel à la vie dans le sol

Quand la matière organique devient un enjeu

Au Québec, les analyses chimiques de sol sont règlementées par le ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs et doivent être effectuées tous les cinq ans dans tous les champs cultivés. Les intervenants et les producteurs agricoles savent généralement bien les interpréter. Par exemple, lorsque le résultat de l’analyse indique un pH en bas de 6,5, il est clair que de la chaux sera nécessaire pour le corriger. Lorsque l’analyse indique un faible taux de phosphore et de potassium, la fertilisation minérale et/ou organique devra être ajustée l’année suivante.

Mais que faire lorsque les analyses révèlent une baisse de la matière organique du sol? La solution est loin d’être aussi simple que pour les autres éléments fertilisants.

Avant tout, il faut savoir ce qu’est la matière organique du sol et pourquoi est-elle si importante en agriculture. D’origine végétale, animale ou microbienne, la matière organique est transformée ou non, vivante ou non (Samson, Angers et Poirier, 2023). Elle est principalement constituée de carbone, soit entre 50 % et 60 % de la masse sèche. Il s’agit de la principale source d’énergie des organismes vivants du sol. La matière organique joue donc un rôle essentiel dans le fonctionnement des sols et, par conséquent, dans les rendements agricoles. Elle est au cœur des processus impliqués dans le maintien de la structure du sol, du drainage (infiltration et rétention de l’eau) et de la vie du sol. Elle joue également un rôle central dans les cycles de l’azote, du phosphore et du soufre.

La conversion du carbone en matière organique

Quel est le lien entre les pertes de superficies en prairies et les baisses de carbone organique dans les sols du Québec? La réponse se trouve en grande partie dans l’action des racines.  

Grâce à la photosynthèse, les plantes produisent des molécules riches en carbone. La plante utilise une grande partie de ces molécules pour développer ses parties aériennes et racinaires. Une certaine proportion de ces molécules est également relâchée dans le sol. Celles-ci sont appelées des exsudats racinaires et elles contiennent des lipides, des glucides et des protéines. La plante relâche des molécules pour échanger avec le microbiome du sol. Le microbiome, composé principalement de bactéries et de champignons, est essentiel pour fournir les éléments fertilisants aux plantes.  

Le carbone contenu dans les racines a un potentiel de quatre à cinq fois plus élevé d’être converti en matière organique stable que les résidus de culture laissés à la surface du sol. Selon les dernières études scientifiques publiées, jusqu’à 45 % du carbone contenu dans les parties racinaires des plantes peut se transformer en matière organique. Le taux de conversion en matière organique des parties aériennes des cultures de couverture et des fumiers serait plutôt autour de 15 % à 20 % et, pour la paille, de 8 % à 12 %. Ce taux de conversion est étroitement lié au rapport carbone-azote (C/N) de la matière et à sa proximité avec les microorganismes du sol. En effet, un rapport C/N élevé nécessite que ces microorganismes dépensent davantage d’énergie pour utiliser la matière. Ce procédé de dégradation augmente la respiration cellulaire, donc la production de CO2 (figure 1). Les gaz produits lors de cette activité microbienne ne contribuent pas à enrichir le sol en carbone, car celui-ci est libéré dans l’atmosphère.

Les cultures de couverture : un outil clé  

Comment est-il possible alors de maintenir ou même d’augmenter les taux de matière organique dans nos sols? Les cultures de couverture sont un outil essentiel puisqu’elles permettent d’allonger la période où il y a des racines vivantes dans les champs. Les cultures de couverture intercalaires jouent également un rôle important, même si leur biomasse aérienne est moindre que celle des cultures de couverture à la dérobée. Elles contribuent à augmenter les superficies couvertes par des plantes et des racines vivantes.  

Il est toujours surprenant de constater la grande capacité de ces plantes à explorer de nouvelles zones de croissance dans les sols. Il peut également être intéressant d’inclure des céréales d’automne comme le seigle ou le blé d’automne dans la rotation des cultures pour assurer une croissance plus tardive à l’automne, même après les gels. Cette technique permet aussi de favoriser une reprise hâtive de l’activité des racines et du microbiome du sol dès la fonte des neiges.

Un processus à moyen ou long terme

Alors, à quelle vitesse la matière organique s’accumule-t-elle dans les sols? Une multitude de facteurs influencent le taux d’accumulation, notamment le type de sol, les rotations, l’intensité du travail de sol et le climat. Les résultats significatifs des bonnes pratiques agricoles peuvent prendre de 5 à 10 ans avant d’être visibles dans les analyses de sol. En revanche, l’amélioration de la structure de sol et du taux d’infiltration de l’eau de surface peut être observée après seulement quelques années. C’est pourquoi il faut agir maintenant pour préserver cette ressource précieuse et indispensable à la santé et à la résilience des sols agricoles.

Figure 1. Rapport C/N et respiration cellulaire