jeudi 21 juillet 2016

ISB ou ISMO, que choisir ?



Il n’est plus à démontrer l’importance du rôle que joue la matière organique dans le fonctionnement global du sol, au travers de ses composantes physique, chimique et biologique, qui définissent la notion de fertilité. La mise en culture des terres aboutit invariablement à la réduction de sa teneur, si elle n’est pas compensée par des pratiques adaptées à la situation (apports en matière organique exogène, restitution des pailles, mise en place de cultures intermédiaires ou d’engrais verts…). L’évolution du stock de carbone organique dans les sols résulte ainsi de l’équilibre entre les apports de matières organiques végétales au sol et leur minéralisation.
L’entretien de la matière organique des sols est d’ailleurs devenu enjeu majeur pour la planète, et est au cœur d’un programme international (programme « 4 pour mille »), dont l’objectif est de développer la recherche agronomique afin d’améliorer les stocks de matière organique des sols de 4 pour 1000 par an, dans les 40 premiers centimètres du sol. Une telle augmentation permettrait de compenser l’ensemble des émissions des gaz à effet de serre de la planète.
Nourrir le sol de fumiers et de composts constitue donc une pratique à encourager, pour contribuer à ce maintien, voire à une augmentation de la teneur en carbone organique dans des sols appauvris. Toutefois, à teneurs égales en matières organiques, deux produits peuvent avoir des comportements différents, et n’auront pas forcément la même contribution en fourniture d’humus stable. Comment avoir la connaissance de ce comportement ? Les normes NF U 44-095 et NF U 44-051 des amendements organiques imposent la réalisation d’analyses de fractionnement biochimique de la matière organique, afin que l’utilisateur puisse en connaître la biodégradabilité, et choisir l’amendement adapté à sa situation.


ISB HIER, AUJOURD’HUI ISMO
Aux dates de publication des normes produits NF U 44-095 (composts de MIATE) et NF U 44-051 (Amendements organiques), la méthode connue pour réaliser cette estimation de la stabilité de la matière organique était l’ISB (indice de stabilité biologique), couplée au CBM/Tr (caractérisation biochimique de la matière organique ou taux résiduel de carbone). Pourtant, cette méthode, alors à l’état de projet de norme expérimentale, a évolué pour devenir l’Indice de Stabilité de la Matière Organique (ISMO) en décembre 2009, sous la référence XP X 44-162.

UN PEU D’HISTOIRE…

Les agronomes qui s’intéressent aux bilans humiques ont besoin d’outils pour évaluer et comparer l’efficacité des différentes pratiques culturales. Pour ce faire, ils disposent de données bibliographiques sur le coefficient iso-humique (K1) (1) de différentes matières utilisées traditionnellement en agriculture (pailles, fumier etc…). Ces valeurs ont été établies par des essais aux champs de longues durées dans différents contextes pédoclimatiques. Mais cette approche expérimentale est longue et  coûteuse. Elle n’a finalement été développée que pour un nombre restreint de type de produits bien identifiés, et ne permet pas de réponde aux prescripteurs et utilisateurs des produits organiques  absents de ces essais de référence. La question se posait 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.  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 premiers 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 pour mieux prendre en compte les nouveaux produits organiques disponibles et aboutir à un autre indice, l’Indice de Stabilité de la Matière Organique (ISMO – norme XP U 44-162, Décembre 2009). L’ISB/Tr avait été construit sur la base de 10 à 50 produits, tandis que le travail réalisé pour l’élaboration de l’indice ISMO a été effectué sur une gamme plus large (83 produits). Établi sur la base d’études de minéralisation de longues durées, on considère que l’ISMO estime mieux les phénomènes intervenant sur le long terme.

ISB ou ISMO, ces indicateurs ont pour objectif  d’exprimer  a priori dans le produit initial le pourcentage de matière organique potentiellement résistante à la dégradation. Ainsi, plus leur valeur est élevée, plus le potentiel amendant de la matière organique du produit est important.

 AU LABORATOIRE
L’analyse est effectuée sur un échantillon préalablement séché à 38°C et broyé à 1 mm.

Le principe de la méthode est une caractérisation de la matière organique par solubilisations successives. Par analogie avec les résidus végétaux tombés au sol, dont les parties les plus biodégradables disparaissent en premier, l’objectif de l’analyse est  de fractionner le produit organique en différentes composantes biochimiques telles que : la fraction soluble, la fraction hémicellulose, la fraction cellulose (calculée) et la fraction lignine et cutine. On obtient un profil biochimique du produit.
Les fractions organiques ainsi déterminées rentrent  dans les équations spécifiques à l’ISB ou à l’ISMO  qui déterminent a priori, dans le produit initial, la proportion de matière organique potentiellement résistante à la minéralisation.
L’équation de l’ISMO comprend, en plus des fractions biochimiques mesurées, le carbone minéralisé 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 d’améliorer la qualité du modèle. 

Dans l’état actuel des connaissances (2), des différences de l’ordre de +/- 5 sur la valeur de l’ISMO en absolu semblent correspondre à la variabilité analytique normale (incertitude de mesure). A cela, viennent s’ajouter les variabilités liées à l’échantillonnage.

POUR QUELS PRODUITS ?
Le domaine d’application de la méthode réserve son utilisation aux amendements organiques et supports de culture ayant au moins 20% de MO sur MS.
Bien que la méthode soit assez robuste sur ces matrices, certains produits (1 à 5% selon les sources) peuvent présenter des résultats aberrants du fractionnement biochimique.
Dans ce cas, le calcul de l’ISMO ou de l’ISB doit alors se faire à partir d’autres approches (cinétique de minéralisation au laboratoire par exemple).

SIGNIFICATION ET UTILISATION
Ces indices, comme les résultats de cinétiques, permettent 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, ….)
– Climat
– Pratiques culturales
– Sol nu / cultivé
– Caractéristiques physiques du produit (granulométrie, présentation)
Par conséquent, la transposition des potentiels au champ ne peut pas être directe. Par contre, les classements des produits les uns par rapport aux autres restent pertinents. 

Les études réalisées lors de l’élaboration de l’ISMO ont montré une bonne prédiction du carbone non minéralisé.

Enfin, il faut noter que, par rapport à son prédécesseur, l’ISB, le calcul de l’ISMO a tendance à fournir des valeurs plus élevées pour un même produit. En réalité ces deux indices se réfèrent à deux modèles de prédictions différents de l’évolution de la matière organique dans les sols (3) : l’ISB est à comparer au coefficient isohumique K1 du modèle de Hénin-Dupuis, alors que l’ISMO permet d’approcher la valeur du coefficient K’1 du modèle AMG (Andriulo-Mary-Guérif). En savoir plus.


  

QUAND DEMANDER LA DETERMINATION DE L’ISMO ?

La mesure de l’ISMO est intéressante pour caractériser un produit  organique : 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).
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 U 44-051 (Amendements organiques), comme élément de marquage facultatif (mais même pour ces produits, l’analyse est obligatoire à la création).
Au-delà de l’aspect réglementaire ou normatif, l’ISMO, au même titre que les cinétiques de minéralisation, trouve toute son utilité dans le calcul du bilan humique, lorsque des produits organiques sont utilisés. Dans ce cas, il suffit de multiplier la dose d’épandage (en kg MF / ha), la teneur en matière organique (en % MF) et l’ISMO pour déterminer la quantité d’humus apportée par le produit. 


Pour aller plus loin : consultez L’Agrocalculette K2 d’Auréa AgroSciences, qui permet d’estimer les pertes annuelles en matière organique des sols.

Le laboratoire Auréa AgroSciences propose la détermination des deux indices, ISB et ISMO. N’hésitez pas à contacter nos agronomes pour toute information.

Article coordonné par : Marie-Elisabeth Despont – Référent technique du pôle Valorisation Organique et Environnement (Auréa AgroSciences)


(1) : 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 biogéochimique d’humification.
(2) cf. tableau A.6. de la norme XP U 44-162
(3) 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 nouveau 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).

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