Optimising Exogenous Organic Matter use in cropping systems of a francilian region : evolution of soil organic carbon stocks and substitution of mineral fertiliser

Résumé : L?utilisation des Produits R?siduaires Organiques (PRO) par l?agriculture peut permettre de substituer une partie des engrais min?raux et augmenter les niveaux de mati?re organique des sols. Elle peut ?galement g?n?rer des pollutions azot?es via la lixiviation de nitrate ou des ?missions gazeuses. Mieux connaitre le devenir du carbone (C) et de l?azote (N) apr?s applications de PRO sur les sols agricoles contribue ? am?liorer les b?n?fices de cette pratique et ? en limiter les impacts environnementaux. Cette th?se a pour objectif: (i) de pr?dire les dynamiques du C et du N en cas d?applications de PRO sur les sols agricoles, (ii) d??tudier les effets de scenarios d?apports de PRO sur les stocks de carbone dans les sols, la substitution des engrais azot?s et les pollutions azot?es dans le contexte du territoire de la Plaine de Versailles, en prenant en compte la diversit? des sols, de leurs teneurs en C et des successions culturales, (iii) d?am?liorer ces b?n?fices ? l??chelon du territoire via une distribution optimale des PRO. Le mod?le CERES-EGC a ?t? utilis? pour simuler les effets de 13 ans d?apports de PRO sur les dynamiques de C et de N dans le syst?me sol-plante-atmosph?re de l?exp?rimentation QualiAgro, situ?e au c?ur du territoire d??tude. Le sous-mod?le NCSOIL a ?t? param?tr? ? partir de cin?tiques de min?ralisation de C et N mesur?es en conditions contr?l?es de laboratoire. Le transfert de ces param?tres dans CERES-EGC a permis de simuler correctement les ?volution des stocks de carbone dans les sols, les rendements et les pr?l?vements de N par les cultures ainsi que l??volution des stocks de N min?ral dans les sols. Les dynamiques de min?ralisation de C et N des 18 PRO disponibles sur le territoire ont ?t? d?termin?es. NCSOIL a ?t? param?tr? ? partir des caract?ristiques analytiques et des r?sultats de fractions biochimiques des PRO. Les types de sol du territoire n?ont pas impact? significativement le param?trage. Les PRO ont ?t? class?s selon 4 types : (1) composts stables, (2) composts moins matures restant plus r?actifs et les fumiers stables, (3) des fumiers tr?s r?actifs correspondant ? des fumiers de chevaux, (4) des PRO tr?s r?actifs tels que des boues et des fientes pouvant plut?t ?tre utilis?s comme fertilisants. De nombreux scenarios d?apport de PRO, contraints par les flux de phosphore et de N apport?s, ont ?t? simul?s sur 20 ans dans tous les contextes de sols, successions culturales et teneurs en C organique des sols du territoire. Le type de sol a impact? le plus le stockage de C et les lixiviations de nitrate tandis que les successions culturales ?taient pr?pond?rantes sur la substitution des engrais. Des composts ont permis de stocker 1.1 t C ha- 1 an-1 allant jusqu?63% du C apport?. Des substitutions de 74 kg N ha-1 an-1 ont ?t? atteintes avec une boue mais aussi un compost en prenant en compte la substitution des engrais li?e aux augmentations de mati?re organique dans les sols. La substitution des engrais a pu atteindre plus de 90% du N apport? par les PRO, ceci ?tant li? aux arri?res-effets sur le stockage de mati?re organique dans les sols et d?pendant des hypoth?ses de calcul de la substitution des engrais azot?s. Un mod?le d?optimisation a ?t? d?velopp? pour s?lectionner les scenarios d?apports de PRO pour chaque ilot du territoire (sol x succession de culture x teneur en C organique initiale x surface) tenant compte de la disponibilit? des PRO et avec pour objectif de maximiser le stockage de C ou les substitutions en engrais azot?s ou de minimiser la lixiviation de nitrate au niveau du territoire. En apportant pr?f?rentiellement les PRO les plus stables sur les sols ? fort potentiel de stockage de C (fortes teneurs en argile et calcaire), jusqu?? 0.47 t C ha-1 an- 1 pourrait ?tre stock?. En appliquant pr?f?rentiellement les PRO fertilisants sur les successions ? ma?s, et les PRO amendants sur les successions ? colza jusqu?? 53 kg N ha-1 an-1 de N de synth?se pourrait ?tre ?conomis?s.
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Thèse
Ecology, environment. AgroParisTech, 2016. English. 〈NNT : 2016AGPT0011〉
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Soumis le : jeudi 23 novembre 2017 - 18:16:09
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Paul-Emile Noirot-Cosson. Optimising Exogenous Organic Matter use in cropping systems of a francilian region : evolution of soil organic carbon stocks and substitution of mineral fertiliser. Ecology, environment. AgroParisTech, 2016. English. 〈NNT : 2016AGPT0011〉. 〈tel-01646806〉

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