Principe de la méthode
Méthode :
La mise en place de couverts végétaux est théoriquement bénéfique au sol, qu’il s’agisse de la structure, de la protection, de la nutrition ou encore de l’activité biologique. On se doute également que l’introduction de légumineuses apporte un plus en termes de biomasse, de captage d’éléments minéraux et de fixation d’azote. La question est de savoir combien d’éléments minéraux sont recyclés et fixés dans le couvert, et surtout combien seront disponibles pour la culture suivante.
À partir de la biomasse mesurée de chaque espèce présente dans le couvert, MERCI permet de calculer les quantités d’éléments présents dans le couvert ainsi que les quantités d’éléments restitués à la culture suivante. La méthode repose sur des pesées de biomasse du couvert végétal au champ. L’outil permet également de prendre en compte les mélanges d’espèces.
Le principe de la méthode MERCI est présenté par le schéma général de calcul suivant. A partir d’une mesure au champ de la biomasse verte aérienne (fraiche) de la culture intermédiaire, la méthode MERCI vise à estimer la matière sèche (biomasse) aérienne par hectare. Cette valeur permet ensuite de calculer l’ensemble des résultats fournis par la méthode.
Calcul de la biomasse sèche du couvert
Méthode :
La biomasse du couvert étant la seule variable mesurée, la pesée du couvert doit être la plus précise possible. La mesure se fait généralement sur 3 placettes par parcelle (ex. : 3 x 1m²), toute la biomasse aérienne est prélevée. Il faut donc couper toutes les plantes au ras du sol. Sauf dans le cas des radis asiatiques, où la partie racinaire émerge au-dessus du sol, seules les feuilles sont prélevées. Il faut alors couper au-dessus du collet.
La biomasse peut être pesée fraîche. Dans ce cas-là, pour calculer la biomasse sèche, l’outil applique un pourcentage lié à l’espèce et à l’âge du couvert. En effet, plus le couvert est âgé, plus il se lignifie, donc plus le pourcentage de matière sèche augmente. Il est donc indispensable de connaitre la date de semis ou de levée afin de pouvoir déterminer l’âge du couvert.
Ensuite, afin de déterminer la quantité de matière sèche totale (parties aérienne mais également parties racinaires), l’outil MERCI prend en compte un coefficient racinaire propre à chaque espèce. Ce coefficient représente une proportion de biomasse racinaire par rapport à la biomasse aérienne pour chaque espèce.
Attention :
La pesée doit être effectuée à un moment où la biomasse est bien ressuyée (pas de pluie, pas de rosée). Toute humidité superflue entraînerait des erreurs de calcul importantes (1 mm d’eau pèse 10 t/ha). Chaque espèce est pesée séparément et fera l’objet d’un calcul spécifique.
Complément :
Il est également possible de faire une mesure de la biomasse sèche. Cependant, cette mesure est plus contraignante et parfois impossible à réaliser car elle implique de disposer d’une étuve ou d’un système permettant de déshydrater l’échantillon pendant 48 h à une température de 75 °C à 80 °C.
Calcul de la quantité d'azote restituée à la culture suivante
Dans un premier temps, MERCI calcule la quantité totale d’azote contenue dans le couvert à partir de la matière sèche aérienne et racinaire de chaque espèce constituant le couvert. Pour cela, l’outil prend en compte une teneur en azote de la partie aérienne et de la partie racinaire propre à chaque espèce.
Pour la teneur en azote de la partie aérienne, l’outil prend également en compte la quantité de matière sèche totale du couvert afin de prendre en compte des effets de compétition pour l’azote entre les différentes espèces constituant le couvert.
Ensuite, MERCI détermine la quantité d’azote disponible pour la culture suivante en tenant compte de différents paramètres :
Le devenir du couvert végétal, c’est-à-dire est-ce que la partie aérienne du couvert est exportée, ou bien est-ce que tous les résidus sont restitués. Si la partie aérienne est exportée (pour une utilisation en fourrage par exemple), le modèle considère qu’il reste 15% de partie aérienne afin de prendre en compte les bas de tiges.
Le taux de minéralisation : ce coefficient est établi en fonction du rapport C/N, de la gestion des résidus (enfouis ou laissés en surface) et du climat.
Le risque de lessivage de l’azote : grâce aux données saisies par l’utilisateur (localisation de la parcelle et type de sol) le modèle prend en compte le risque de lessivage de l’azote en fonction du contexte pédoclimatique de la parcelle et de la date de destruction du couvert (plus la date de destruction est précoce, plus le modèle considère que le risque de lessivage est élevé).
Les valeurs sont exprimées en quantité totale d’azote restituée, mais aussi avec un aperçu de la dynamique de restitution après la destruction sur les 6 premiers mois (tous les 30 jours). La minéralisation des résidus du couvert est considérée « négligeable » après 6 mois.
La vitesse de minéralisation des résidus dépend du contexte pédoclimatique et du rapport C/N du couvert végétal. En règle générale, plus le couvert est âgé, plus le C/N est élevé et plus la libération d’éléments est lente. Aussi, la présence de légumineuses, en améliorant la part d’azote, permet de conserver des C/N plus bas et donc de restituer plus rapidement des éléments pour la culture suivante.
Des valeurs négatives peuvent apparaitre, en particulier les premières semaines suivant la destruction. Elles correspondent au phénomène de faim d’azote qui se produit dans le cas des couverts pauvres en azote (C/N élevés).
Tous les éléments restants (non minéralisés) ne sont bien entendu pas perdus. Ils sont stockés dans la matière organique et seront redistribués les années suivantes. Ainsi, il est nécessaire de trouver le bon compromis entre le court terme (C/N bas : fertilité minérale) et le long terme (C/N haut : fertilité organique).
Calcul des quantités restituées pour les autres éléments (P, K, Mg et S)
Pour chaque élément, MERCI calcule la quantité d’élément restituée à la culture suivante en fonction du devenir du couvert, de la teneur de l’élément dans les différentes espèces constituant le couvert (avec des teneurs différenciés pour la partie aérienne et la partie racinaires) et d’un pourcentage de disponibilité de l’élément pour la culture suivante.
élément minéral | pourcentage de disponibilité |
|---|---|
Potassium (K), et Magnésium (MG) | 100% |
Phosphore (P) | 70% |
Souffre (S) | 50% |
Afin de faciliter l’interprétation pour l’utilisateur, les résultats sont exprimés en équivalent engrais.
Calcul de la quantité de carbone stable stockée et évolution de la MO du sol
L’introduction de couverts végétaux là où il n’y en avait pas, ou une modification significative de leur conduite (implantation plus fréquente dans la rotation ou destruction plus tardive conduisant à une augmentation significative de leur biomasse), peut permettre d’augmenter les restitutions de carbone stable et de contribuer au stockage du carbone dans le sol.
La méthode MERCI estime la quantité de carbone provenant du couvert végétal (partie aérienne et racinaire) qui rejoint le stock de carbone stable du sol. Cette quantité ne correspond pas à la totalité du carbone contenu dans le couvert car une part importante de ce carbone est rapidement transformée en CO2 sous l’action des micro-organismes du sol lors de la minéralisation des résidus de couvert. Ainsi, près des trois quarts du carbone des couverts est émis dans l’atmosphère sous forme de CO2 et seule la fraction la plus stable, difficilement transformée par les micro-organismes contribue à enrichir le sol en carbone. C’est cette contribution aux entrées de carbone stable dans le sol qui est estimée par la méthode MERCI. Elle est exprimée en quantité de carbone stable (t de C/ha) et de matière organique entrante (t de MO/ha).
Les restitutions en carbone stable sont estimées à partir :
Du devenir du couvert : partie aérienne exportée (15%) ou restituée (100%).
Des pourcentages de carbone (% C) pour les parties aériennes et racinaires définis par espèce.
De la matière sèche aérienne et racinaire de chaque espèce constituant le couvert
D’un coefficient multiplicateur : valeur correspondant à la proportion de carbone issu de la biomasse sèche totale du couvert qui contribue à alimenter le stock de carbone stable. Ce coefficient est identique pour toutes les espèces de couverts dans la plateforme MERCI (28%)
Pour convertir la quantité de carbone stable en quantité de matière organique apportée suite à la destruction du couvert végétal, MERCI utilise le même coefficient de conversion que celui qui est couramment utilisé lors des analyses de sol en laboratoire (1.724). Cet apport de matière organique vient alors compléter le stock de matière organique du sol.
Valeur fourragère et méthanogène
Le modèle MERCI fourni également des résultats concernant la valeur fourragère et la valeur méthanogène du couvert végétal. Les calculs se basent sur la biomasse aérienne. Ces données sont fournies à titre indicatif et sont calculées à partir de valeurs moyennes par espèce.
Pour la valeur fourragère, l’outil fourni des indications sur la qualité fourragère de la biomasse aérienne en UFL (Unité Fourragère Lait, en UFL / kg de matière sèche) et MAT (Matière Azotée Totale en g de MAT / kg de matière sèche).
Il est également possible d’estimer un rendement fourrager. En effet, MERCI fourni le rendement total en matière sèche (« au ras du sol »). Par conséquent, pour estimer le rendement fourrager (et tenir compte des bas de tiges non fauchées ou non pâturées), il faut considérer 85% du rendement total.
Ainsi, rendement fourrager = matière sèche aérienne totale estimée par MERCI X 0.85 (en T de MS/ha).
Le potentiel méthanogène est exprimé en Nm3 de méthane / Ha. Le calcul se base sur 85% de la matière sèche aérienne (comme pour le fourrage).