Le BRF, Bois Raméal Fragmenté ou broyat de branches d’arbres pour faire simple, est un matériaux extraordinaire qui a changé notre perception du sol et donc de l’agriculture. En effet, l’incorporation de B.R.F. au sol induit de nombreux phénomènes de fertilité qui semblent paradoxaux. L’utilisation agricole de cette ressource nous invite à agencer nos connaissances de la biologie du sol différemment afin d’expliquer ces phénomènes.

 

Nous souhaitons ici rendre hommage aux précurseurs qui ont développé ces techniques et expliquer le fondement de ses origines. Les travaux scientifiques menés jusqu’ici invitent à aller plus loin dans cette recherche mais pour cela il convient de se baser sur les acquis de plus de 40 ans de recherches ayant donné lieu à des dizaines de publications de bon niveau qu’il est utile de citer.

 

Les origines

Dans les années 70, des broyeurs à végétaux sont développés massivement avec tout d’abord comme but de compacter les déchets verts et de permettre leur élimination sans devoir avoir recours au feu. Ces machines nous ont donnés accès à une matière unique : le broyant de ligneux. Très rapidement cette matière chauffe et se transforme, attestant de l’appétit qu’elle suscite chez les micro-organismes. On ne tardera pas alors à lui trouver des applications agricoles, voire forestières.

En France, Jean Pain publie un livre sur le compostage de broussaille et sur de nombreuses techniques en rapport, allant jusqu’à développer des installations de chauffage de bâtiment et serres par tas de compost : Jean Pain, Les Méthodes Jean Pain ou « un autre jardin », Ida Pain – auteur-éditeur, 1972.

Au Canada une autre approche est initiée : l’utilisation de cette matière fraîche en mulching, compostage de surface ou incorporation directe des copeaux frais au sol. L’idée d’utiliser cette matière en agriculture germe dans la tête d’un haut fonctionnaire Canadien : Edgard Guay, l’inventeur du BRF. Avec deux collègues agronomes, ils suivront plusieurs essais chez des agriculteurs de leur connaissance, débouchant sur les premiers rapports relatifs à l’utilisation de BRF en agriculture :

Guay, E. et Lapointe, R.A. et Lachance, L., Observations sur l’emploi de résidus forestiers et de lisiers chez trois agriculteurs : Carrier, Fournier et Marcoux. Rapports techniques n°1 pp. 34 et n°2 pp. 41, Ministère de l’énergie et des ressources, Québec, 1981 et 1982.

C’est avec ces textes que débute l’expérimentation canadienne, ces rapports sont riches en observations qualitatives et quantitatives, toutefois suite à la nouveauté de la technique et à la nécessité de s’en remettre aux agriculteurs on a pas pu se conformer à des protocoles stricts et rationnels.

Les analyses de sols ne sont pas toujours suivies, elles sont parfois réalisées par des laboratoires différents, utilisants des méthodes différentes. Les pratiques agricoles varient parfois un peu. Le cultivateur essaye d’abord sur une petite parcelle puis traite tout le champ, parfois il ne récolte pas ou il ne mesure pas. Les analyses statistiques manquent.

Malgré ces lacunes, bon nombre d’observations présentent un grand intérêt, les différences entre parcelles traitées et témoin sont très nettes, on constate que les cultivateurs ont bien fait leur travail et ont su tirer profit de la technique.

Ferme Carrier :

Type de sol : loam sableux.

13 Juillet 1978 Après labour, 40 ares d’un champ sont traités au moyen de 77 m3/ha de B.R.F. et entre 17 et 22 m3/ha de lisier de porc. Ces matériaux sont incorporés superficiellement au sol et on sème immédiatement de l’orge.

Le lisier épandu ne sent pas et ne ruisselle pas, il semble rapidement absorbé par le B.R.F..

L’été sera sec, la partie non traitée du champ est dévastée alors que la partie traitée résiste bien.

Septembre 78 Carrier décide de labourer son champ, incorporant au sol l’orge qui commençait à épier.

Octobre 78 Des analyses révèlent la progression de la matière organique (de 4.2 à 5.9%) et de K, Ca, Mg.

Eté 79 Une nouvelle tentative de culture d’orge donne, sur la parcelle précédemment traitée, un rendement de 170% par rapport au témoin. Le taux de matière organique s’était maintenu à 5.99%, mais la teneur en P avait sérieusement baissé.

Influencé par ces résultats M. Carrier se met à incorporer ses pailles avec du lisier en fin de saison, au printemps il incorpore la reprise du grain perdu avec éventuellement du B.R.F. et du lisier, il continue aussi à affecter de nouvelles parcelles au traitement B.R.F.. Notons que le fils de M. Carrier utilise encore actuellement cette technique, il se dit très satisfait des résultats et annonce des taux de matière organique voisinant les 10%.

Observations:

Un Champ traité avec des copeaux légèrement compostés semble donner un sol de moins bonne texture que les sols traités aux copeaux frais.

Une parcelle traitée en 1980, au moyen de 420 m3 de B.R.F. et 43 m3 de lisier pose des problèmes d’incorporation au sol : le mélange sol / copeaux se fait mal, il se forme des cumuls de copeaux dans la zone de virée des machines. Là où le mélange s’est bien fait l’orge pousse avec une vigueur inespérée, par contre là où il y a trop de copeaux l’orge lève assez bien pour jaunir aussitôt, des champignons prolifèrent à ces endroits. Le rendement de la parcelle la première année est moindre par rapport aux traitements utilisant des quantités inférieures de B.R.F., par contre les qualités du sol ont été fortement améliorées. En fin de saison les copeaux semblent avoir étés digérés par le sol.

Un tas de copeaux ayant séjourné 2 mois sur une portion de champ a eu un impact négatif sur la culture faite à cet endroit l’année suivante.

Le maïs grain et le tournesol sur B.R.F., ont étés testés avec succès par le fermier en 1981.

Le fermier constata une réduction de 25% du temps de travail de son sol, rendu plus friable par le traitement aux B.R.F., une diminution des dépenses en carburant et une usure moindre de son matériel.

Ferme Fournier :

Sol : une butte sableuse n’ayant pas porté de cultures depuis 30 ans.

9 août 1979 Sur une parcelle de 1 ha on incorpora 70 m3 de copeaux précompostés, du lisier de porc et on fit un semis d’avoine.

15 septembre 79 Les plantules d’avoine sont courtes, jaunâtre et la pointe des feuilles est sèche.

15 octobre 79 Les plants sont vert foncé et mesurent 30-35 cm.

Mai 80 Le champ est labouré au rotovator, l’avoine est incorporé et on constate que les copeaux ont été bien digérés par le sol, on plante des pommes de terres.

Une parcelle adjacente de 0.5 ha est traitée au moyen de 105 m3/ha de copeaux et de lisier, des pommes de terres furent plantées immédiatement.

Juillet 80 Le feuillage s’est bien développé sur les deux parcelles, les tiges font 70 cm de haut et 2.5 cm de diamètre.

Août 80 La récolte donne, sur les deux parcelles cumulées, 16 tonnes de pommes de terres qualité jumbo à l’ha.

Mai 80 Une troisième parcelle est traitée au moyen de 210 m3 de B.R.F. de la façon habituelle, on a précédemment entreposé des tas de copeaux pendant plus de trois semaines sur ce sol. Suite à cela, au passage des machines et au mauvais mélange des copeaux et du sol, on observe des marbrures sur la terre.

Les pommes de terres plantées, la levée suivit le dessin des marbrures.

Septembre 80 On ne récolta que 13 tonnes à l’ha et cette récolte fut dévastée par le cœur noir qui sévissait dans la région.

Octobre 80 La matière organique est passée de 3 à 6% sur les trois parcelles traitées.

Mai 81 Echec pour cause de gelées, d’une tentative de culture de maïs sur une des parcelles traitées en 80.

On constate la disparition des marbrures remarquées en 80.

Août 81 Les autres parcelles, plantées en pommes de terres, produisent une végétation moins abondante que l’année précédente, toutefois on y récoltera 20 tonnes de p.d.t. à l’ha.

Ferme Marcoux :

9 août 1979 Une parcelle de 0.8 ha ayant précédemment porté une culture de fraise, fut traitée au moyen de fumier de poules et de 70 m3/ha de B.R.F. précomposté, on planta de l’avoine.

Vigueur remarquable de l’avoine sur la parcelle traitée, bonne venue sur la parcelle témoin adjacente.

15 septembre Incorporation au sol de l’avoine sur les deux parcelles.

Printemps 80 Plantation d’une fraisière qui se développera remarquablement.

Mai 81 On constate que le B.R.F. influence positivement le développement du chevelu racinaire et la texture du sol.

On constate la présence de pucerons dans la parcelle témoin mais pas dans la parcelle traitée.

Eté 81 Lors de la récolte, la parcelle traitée donne 10.8 T de fraise à l’ha, le témoin donne 3.7 T/ha.

Fin juillet 81 On remarque la possibilité de tirer une deuxième saison de fraises de la parcelle traitées, les fraises ne seront toutefois pas récoltées.

Dans la parcelle traitée, le taux de matière organique se maintient entre 1 et 2% au-dessus du taux de la parcelle témoin.

Printemps 80 Deux autres parcelles furent traitées avec des quantités différentes de B.R.F., on y planta directement les fraisiers. Ces parcelles furent gravement touchées par le gel pour des raisons géographiques, l’une d’elle affichera cependant un rendement supérieur au témoin. Les observations concernant les pucerons et le chevelu racinaire ont étés confirmés par ces parcelles. On n’y a pas décelé de retard de croissance dommageable.

Les analyses qui ont été effectuées sur les sols traités chez les trois fermiers, montrent que, le pH augmente parfois et diminue parfois, que le phosphore augmente généralement, que le potassium augmente, que le calcium augmente généralement, que le magnésium augmente généralement et que le manganèse reste stable.

L’apport du professeur Lemieux

 

Rapidement ces travaux suscitent l’intérêt d’un professeur de foresterie de l’université de Laval, Gilles Lemieux. Ce dernier mena une des seules expérimentations scientifiques concernant l’utilisation du BRF en régénération forestière. Il est toutefois surtout connu pour avoir diffusé le BRF dans le monde entier. Il produisit u

 

ne très abondante littératures (plusieurs centaines de publications), présentant le BRF dans différents contextes : mécanismes 

 

biologiques et chimiques, utilisation dans différentes conditions, questionnement philosophique relatif à la place et au rôle de l’agriculture,…

Le Professeur Lemieux mena donc tout d’abord des essais en milieu forestier :

Lemieux, G. et Lapointe, A., La régénération forestière et les bois raméaux fragmentés : observations et hypothèses, pp. 226, Faculté de foresterie et de géodésie, Université de Laval, 1989.

Un terrain forestier de 0.5 ha, coupé à blanc en 1941 n’a pas suscité depuis, de reprise de la végétation vasculaire. Les B.R.F. issus de la fragmentation de 31 essences Nord américaines ont étés épandus séparément sur différentes parcelles de ce terrain, avec ou sans incorporation superficielle.

On mesura et on quantifia ensuite le développement de la végétation ainsi que certains indicateurs facilement observables de l’activité biologique du sol.

L’induction de la reprise de la végétation est manifeste dans de nombreux cas.

On constata que les essences en provenances des milieux forestiers les plus riches donnèrent les meilleurs résultats.

Une essence, Betula populifolia, transplantée d’un milieu forestier pauvre sur un milieu riche en 1962 et fragmenté en 1983 donne un résultat qui reflète mieux le deuxième milieu.

Par contre Juglans cinerea et Betula alleghaniensis, issus de milieux riches, suscitent des inhibitions.

Les essences qui proviennent des milieux les plus riches retiennent mieux l’humidité du sol.

Les essences réagissent différemment à la minéralisation.

L’absence d’eau suscite un arrêt de l’évolution des B.R.F..

On constate un déficit en azote 12 mois après l’application, ce déficit est résorbé l’année suivante et est moindre lorsque les B.R.F. ne sont pas incorporés au sol.

Il résuma ensuite ces premiers pas dans un texte de synthèse : Lemieux, G. (1990) «Le bois raméal et la pédogénèse: une influence agricole et forestière directe». Université Laval, Québec, 35 pages.

Par ailleurs, le Professeur Lemieux développa une approche bibliographique, consistant à réaliser ou à faire réaliser des synthèses bibliographiques, à republier voire à traduire certains articles en vue de fournir une base de connaissance permettant de comprendre les mécanismes à l’œuvre liant sol, plantes et BRF. Cirons notamment :

Tissaux, J.C. (1996) «Une revue bibliographique des principaux mécanismes pédogénétiques pour caractériser le rôle du bois raméal fragmenté (BRF) dans le processus d’humification». 34 pages, Université Laval.

Enfin, le Professeur Lemieux propagea mondialement son intérêt pour le BRF en cherchant notamment à initier de nombreuses collaborations universitaires, recherches, programmes. Il essaima le concept du BRF en Afrique, notamment au Sénégal, en Ukraine, en Belgique, en France, en République Dominicaine, à Madagascar,…

Principales contributions agronomiques

La recherche Canadienne sur le BRF

La masse considérable de papiers de synthèse et de rééditions, de compte-rendus de missions, de textes polémiques édités par le Groupe de Coordination sur les Bois Raméaux, présidé par Gilles Lemieux a malheureusement éclipsé voire passé sous silence plusieurs travaux scientifiques de premiers plans réalisés au Canada sur le sujet. Au delà du conceptuel, ces travaux attestent de la réalité scientifique des effets constatés et ouvrent la porte d’une technicité du BRF.

Ndayegamiye, A. et Dubé, A., L’effet de l’incorporation de matières ligneuses sur l’évolution des propriétés chimiques du sol et sur la croissance des plantes, pp. 623-631, Canadian Journal of Soil Science, n°66, 1986.

Cette première étude rigoureuse de l’impact agronomique du B.R.F. fourni de nombreuses données inattendues, ce qui contraste avec la pauvreté des conclusions présentées. De toute évidence les auteurs ne sont pas préparés à expliquer tant de paradoxes. Aujourd’hui le recul nous permet de donner un sens à certains de leurs résultats.

Le sol traité est un podzol à gley acide ayant nécessité des travaux de drainage et de chaulage avant sa mise en culture. Le B.R.F. utilisé est un matériau tout venant comprenant environ 30% de bois dur et constitué principalement de frêne, d’érable et de bouleau. On a testé 8 traitements : un témoin, trois traitements B.R.F. seul (25,50,100 T/ha), les trois même traitements additionnés d’une quantité de lisier de porc identique à la quantité de B.R.F., un traitement lisier seul (50 T/ha). P, K et Mg ont été ajoutés à tous les traitements de façon à ce que les apports cumulés de ces éléments soient constants. Le traitement a été renouvelé après deux ans. Les parcelles ont été cultivées selon une rotation céréale-foin classique au Québec. L’expérience débute en 1982 et se poursuit jusqu’en 1985.

Après quatre ans, les apports de copeaux n’ont pas modifié significativement la CEC ; le C/N était très élevé dès le départ, il a un peu augmenté suite aux apports de copeaux ; La matière organique oxydable n’a pas augmenté proportionnellement aux quantités de B.R.F. ajoutées ; Le rapport E4/E6 est élevé pour le témoin et pour les traitements B.R.F. seul. Tous ces éléments indiquent clairement une faible humification, une évolution lente et inachevée du B.R.F. dans ce sol.

La première année le meilleur rendement B.R.F. sans lisier représente 36% du témoin, avec lisier et B.R.F. on atteint 82% du témoin, il s’agit d’une culture de blé.

La deuxième année une culture de fléole et trèfle rouge donne 258% du témoin pour le B.R.F. seul et 264% avec lisier et B.R.F..

Après le renouvellement du traitement, une culture d’orge donne la troisième année, 108% du témoin pour le B.R.F. seul et 128% pour le B.R.F. avec lisier.

La quatrième année les rendements de blés atteignent 175% du témoin pour le B.R.F. seul et 185% pour le B.R.F. avec lisier.

Il faut aussi noter que le traitement lisier seul s’écarte peu du témoin.

Commentaires : Les rendements sont généralement meilleurs lorsque l’on ajoute du lisier au B.R.F., la culture qui donne les meilleurs résultats est capable de fixer l’azote atmosphérique, ceci suggère un problème d’immobilisation de l’azote du sol suite à l’incorporation du B.R.F.

Toutefois seul les rendements de la première année en sont affectés négativement, dès la deuxième année on observe au contraire des augmentations très spectaculaires.

L’effet délétère constaté lors de la première incorporation de B.R.F. ne pose plus problème lors du deuxième traitement.

P, K et Mg ont été ajoutés à tous les traitements de façon à obtenir un apport constant, le traitement lisier seul ne diffère pas beaucoup du témoin, dans ces conditions les augmentations spectaculaires de rendements constatées pour les traitements B.R.F. sont difficilement imputables à un apport direct de nutriments, à la rigueur on pourra les expliquer par leur disponibilité.

On peut calculer un C/N de 120 pour le B.R.F. apporté, les auteurs s’attendaient donc à observer une forte immobilisation de l’azote du sol et une augmentation importante de la matière organique humifiée.

Suite aux cultures, la matière organique est passée de 4.6% à 3.6% pour le témoin soit une diminution de 22% après 4 ans. Le traitement lisier seul induit une diminution de 15% de la M.O.. Le traitement 100 T/ha de B.R.F. seul, suscite une augmentation 30% de la M.O.. Le traitement 100 T/ha de B.R.F. + 100 m3/ha de lisier donne lieux à une augmentation de 43% de la M.O..

Commentaires : En 4 ans, compte tenu des quantités apportées, la matière organique a significativement mais relativement faiblement augmenté. D’autre part, le rapport d’absorbance E4/E6 démontre que seul la matière organique des sols traités au B.R.F. et lisier possède un degré élevé de condensation des substances humiques aromatiques.

Les apports de lisier conjointement au B.R.F. ont étés favorables au processus d’humification.

L’azote total (Kjeldahl) du témoin est passé de 0.14% en 1982 à 0.12% en 1985, soit une diminution de 14%.

En 1982 les traitements ne diffèrent pas significativement du témoin, le lisier semble toutefois avoir apporté de l’azote au sol. L’azote total du traitement lisier seul décroît régulièrement et ne diffère pas significativement du témoin. Par contre la même quantité de lisier appliquée avec du B.R.F. donne 21% d’augmentation par rapport au témoin, en 1984 et 25% en 1985. Toujours en 1985, on trouve dans le sol traité au moyen de 100T/ha de B.R.F. et lisier, 150% de l’azote du témoin ; la même quantité de B.R.F. sans lisier donne 133% du témoin.

Commentaires : Il semble que le B.R.F. a permis de fixer dans le sol une partie de l’azote labile du lisier, en outre le B.R.F. a lui-même apporté des quantités significatives d’azote au sol. Toutefois les augmentations de C/N du sol consécutivement aux traitements avec B.R.F. laisse présager une immobilisation de cet azote.

En 1982, le blé sur témoin prélève 18.7 kg d’azote par ha, le traitement au lisier permet à la culture de prélever 273% de cette quantité, la même quantité de lisier adjoint de B.R.F. autorise un prélèvement de 149% et cette quantité de B.R.F. seul réduit le prélèvement à 53% du témoin.

Commentaires : Comme on pouvait s’y attendre les prélèvements d’azotes réalisés par la première culture de blé sur sol traité au B.R.F. seul sont inférieur aux prélèvements sur le témoin, on a donc une immobilisation de l’azote du sol la première année.

On constate que le traitement au lisier permet des prélèvements supérieurs l’année consécutive au traitement mais l’année suivante, traitement au lisier et témoin ne diffèrent plus significativement. Par contre, après la première année, tous les traitements avec B.R.F. donnent lieux à des prélèvements d’azotes plus importants que le témoin.

Les meilleurs prélèvements des traitements B.R.F. seul et B.R.F. + lisier donnent respectivement en 1983 (fléole et trèfle rouge) 296% et 309% du témoin ; en 1984 (orge), 134% et 158% du témoin ; en 1985 (blé), 180% et 188% du témoin.

Commentaires : Le B.R.F. semble donc avoir apporté au sol, non seulement de l’azote facilement assimilable par les plantes mais aussi un système biologique de gestion de ce nutriment capable de le maintenir à disposition des plantes plusieurs années.

La présente étude ne permet pas de décrire et de quantifier un tel mécanisme, en effet on à pas suivi l’évolution saisonnière des différentes formes d’azote dans le sol.

Beauchemin, S. et N’Dayegamiye, A. et Laverdière, M., Effet d’amendements ligneux frais et humifié sur la production de pommes de terre et sur la disponibilité de l’azote en sol sableux, pp. 555-564, Canadian Journal of Soil Science, n°70, 1990.

L’expérience dure deux ans (1987 à 1988), et débute au printemps par l’incorporation au sol de 50 T/ha de copeaux frais ou compostés au sol. On ajoute 4 doses différentes d’azote aux parcelles afin de déterminer les quantités immobilisées, l’apport d’azote est renouvelé la deuxième année. On ajoute également P, K, Mg et S aux 12 parcelles.

Le B.R.F. est composé de 55% de feuillus (érable, bouleau) et de 45% de résineux (épinette, pin). Malgré sa nature sableuse, le sol draine mal en raison de la présence à faible profondeur d’un substratum argileux.

Comme on pouvait s’y attendre, les rendements des parcelles traitées aux copeaux sans azote affichent des rendements moindres par rapport au témoin : 50% la première année et 75% la deuxième.

Les parcelles ayant reçu des B.R.F. frais et de l’azote donnent, la première année, des rendements inférieurs par rapport aux parcelles ayant reçu uniquement la même dose d’azote, mais la deuxième année ces rendements sont supérieurs.

De même, les prélèvements moyens d’azote par la pomme de terre, la première année, pour les parcelles traitées avec B.R.F. frais représentent 71% des prélèvements moyens des parcelles ayant reçu uniquement de l’azote ou rien. La deuxième année ils représentent 113% des parcelles sans B.R.F..

Les auteurs ont calculé une immobilisation de 1,92 kg d’azote par tonne de B.R.F. la première année.

La deuxième année l’immobilisation est extrêmement faible.

Le régime hydrique de l’été 1988 fut déficitaire, ce qui eu un impact négatif sur les rendements, les analyses de sol ont montré que le taux d’humidité du sol restait très stable dans les parcelles traitées au B.R.F., alors que ce taux variait grandement dans les autres parcelles en fonction de l’évapotranspiration liée à la croissance des plantes, elle-même liée à la fertilisation azotée.

Le matériau composté ne s’est pas mieux comporté que le matériau frai, la technique de compostage rudimentaire utilisée en est peut-être la cause.

Beauchemin, S. et N’Dayegamiye, A. et Laverdière, M., Effet d’amendements ligneux sur la disponibilité d’azote dans un sol sableux cultivé en pomme de terre, pp. 89-95, Canadian Journal of Soil Science, n°72, 1992.

Cet article complète le précédent, il expose des résultats se rapportant à la même expérimentation.

La hauteur des plants de pommes de terres en fonction du temps est rapportée. Ce résultat permet aux auteurs d’affirmer que la croissance des plants n’est pas inhibée par le B.R.F..

On calcule aussi un bilan d’azote selon la méthode de Lindmann et al. (1983) ce qui permet de déterminer la minéralisation nette, le coefficient apparent d’utilisation et l’azote de l’engrais. Ces grandeurs confirment l’immobilisation de l’azote du sol la première année pour des valeurs équivalente à celles trouvées précédemment.

Beauchemin, S. et N’Dayegamiye, A. et Laverdière, M., Phytotoxicité des matériaux ligneux frais et compostés utilisés comme amendements organiques des sols, pp. 177-181, Canadian Journal of Soil Science, n°72, 1992.

Le B.R.F. utilisé est un matériau tout venant comprenant de l’érable, du bouleau, de l’épinette, du pin. Un extrait de ce matériau frai ou composté sommairement, moulu et non moulu, a donné lieu au test classique de germination du cresson.

Les auteurs ont observé une très forte inhibition dans le cas du matériau frai, ils concluent à la nécessité de leur compostage.

Commentaires : On n’a pas remarqué de phytotoxicité lors des expériences en champs décrites précédemment.

L’extrait de B.R.F. testé ne correspond pas à la réalité du terrain ; en champs, une transformation biologique comparable au compostage annihile probablement la phytotoxicité de l’amendement ligneux. Pour le démontrer, il serait plus judicieux de réaliser le teste de germination sur des extraits prélevés de semaines en semaines dans un champ traité au B.R.F..

N’dayegamiye, A. and Angers, D.A., Organique matter characteristics and water-stable aggregation of sandy loam soil after 9 years of wood-residue applications, pp. 115-122, Canadian Journal of Soil Science, n°73, 1993.

Le dispositif expérimental de Ndayegamiye A. et Dubé A. (1986) a été maintenu en activité de 1981 à 1990, on a appliqué 5 fois le traitement bisannuel (B.R.F. et lisier puis B.R.F. et NH4NO3), la rotation de culture utilisée était : froment, orge-trèfle, maïs, maïs.

Afin d’évaluer l’impact à long terme des traitements, on a prélevé la 9ième année (automne 1989) des échantillons dans les 15 premiers centimètres du sol.

Le C/N était légèrement plus important dans les parcelles traitées au B.R.F. : en moyenne leur C/N était de 21.5 alors que le C/N du témoin était de 20.4 et que la parcelle traitée avec de l’azote minéral ou du lisier affichait un C/N de 19.5.

Commentaires : On ne peut toutefois pas déduire de ces résultats que suite au C/N trop important du B.R.F., on a apporté essentiellement du carbone : Les parcelles traitées avec les quantités de B.R.F. les plus importantes (100T/ha avec ou sans azote) ont toutes deux un C/N identique au témoin ; de plus les parcelles traitées au B.R.F. uniquement ont des C/N qui décroissent régulièrement lorsque la quantité de B.R.F. augmente.

L’explication de ce paradoxe réside dans l’impact plus marqué de la quantité de B.R.F. appliquée sur l’azote Kjeldahl par rapport au carbone total : Si le carbone a augmenté (entre 16 et 24% pour les traitements B.R.F. et entre 16 et 37% pour les traitements B.R.F.+ N), contrairement à l’azote, il n’a pas augmenté en proportion des quantités appliquées.

Dans les traitements B.R.F. uniquement on a, par rapport au témoin :

Pour 25, 50, 100 T de B.R.F., le carbone augmente de 16%, 22%, 24% et l’azote de 9%, 18%, 27%.

La décroissance du C/N et l’augmentation régulière de l’azote avec les quantités de B.R.F. appliquées semblent indiquer un effet de stimulation de l’activité biologique du sol plutôt qu’une accumulation liée aux quantités de carbone appliquées.

La caractérisation de la matière organique nous apprend que la fraction insoluble dans Na4P2O7, stable (humine) a augmenté par rapport au témoin de 40% en moyenne et jusqu’à 59% dans les traitements au B.R.F. avec ou sans azote. En moyenne, les différences dans le carbone “humine” rendent compte de 90% des différences de carbone organique induites par le traitement au B.R.F.. Le traitement azote seul ne diffère pas du témoin.

Le carbone de la fraction légère (d<1.59) qui représente les résidus facilement minéralisable, a augmenté en moyenne de 68% dans les traitements B.R.F. et de 220% pour 100T/ha, par rapport au témoin. L’azote seul n’induit pas de différence par rapport au témoin.

Le carbone de la fraction lourde du sol, constituée de matière organique humifiée associée avec des argiles, augmente de 17% en moyenne dans les traitements B.R.F et rend compte de l’essentiel des variations observées suite aux traitements.

On n’a pas pu observer d’effet du B.R.F. dans la formation de macro-agrégats (>250µm).

Larochelle L., L’impact du bois raméal fragmenté sur la dynamique de la mésofaune du sol, pp. 56, Mémoire présenté pour l’obtention du grade de M. sc., Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval, 1994.

Au moyen d’un dispositif et de paramètres judicieusement choisis, cet important travail de recherche fondamental a permis d’établir l’incapacité de la variable C/N a rendre compte du phénomène d’immobilisation de l’azote consécutivement à l’incorporation de B.R.F.. Cette immobilisation serait liée à un effet de stimulation biologique complexe faisant intervenir d’autres éléments que le C/N. On a pu établir que la qualité du B.R.F. affecte le développement de la chaîne trophique dans le sol et que le dénombrement de la mésofaune peut servir d’indicateur de la dynamique de transformation des B.R.F..

Le sol est un loam limoneux de type podzol humo-ferrique gleyifié cultivé précédemment en prairie. L’expérience débute en mai 1992 et s’étale sur la saison de croissance. On met en place un témoin et 8 traitements mettant en œuvre différentes qualités de B.R.F. selon la méthode classique, la culture est l’orge. On réalise en juillet et en septembre des mesures spécifiques de la mésofaune, présentée ici comme un indicateur de la dynamique de minéralisation. En mai et en octobre on mesurera l’azote non hydrolysable en tant qu’indicateur d’humification. Les rendements et plusieurs paramètres de qualité ont été calculés sur le grain récolté. L’azote NO3 est suivi régulièrement.

Le traitement T1 est le témoin ; T2 est constitué d’érable à sucre, on a appliqué 15 T/ha de copeaux de moins d’un cm issus de branches de 3 cm de diamètre. T4 est caractérisé par des copeaux plus grossiers, T5 se différencie par l’application d’une dose double (30 T/ha), T6 par l’ajout de nitrate d’ammonium (150 kg/ha), T9 par l’ajout de 50 kg/ha de litière forestière. On a mesuré pour ces traitements 2.41% de composés phénoliques, 8.4% de lignine et un C/N du B.R.F. de 158. T3 est issu de branches de 7 cm de diamètre ce qui implique un C/N plus important (221) et un taux de lignine inférieur (4.9%), le taux de composés phénoliques étant ici légèrement inférieur à T2 (2.25%).

Le traitement T7 est identique à T2 mais on utilise du B.R.F. d’aulne rugueux, deux fois plus riche en composés phénoliques (5.72%) et en azote (C/N=80). T8 utilise un B.R.F. de bouleau gris dont les teneurs en composés phénoliques et azote sont intermédiaires.

Les échantillonnages ont permis d’établir que ce sont les collenboles et les cryptostigmates, dont le régime alimentaire est typiquement fongivore qui répondent le plus fortement à l’apport des différents types de B.R.F..

En juillet on remarque que le traitement T6, comprenant un apport d’azote diffère significativement du témoin, les populations de microarthropodes représentent pour ce traitement 500% de T1. Ceci souligne l’impact positif d’un apport d’azote sur la qualité alimentaire des champignons broutés. On remarque ensuite T5 (342%), T9 (211%), T2 (196%) qui attestent de l’effet stimulant des petits fragments de fins rameaux d’érable. Pour la même essence, T4 représente 157% du témoin, ce qui témoigne du rôle de la fragmentation, les petits copeaux étant les plus accessibles et les plus rapidement assimilés. Les autres essences : T7 (140%) et T8 (122%) diffèrent par un taux plus élevé de composés phénoliques qui semblent avoir joué un rôle inhibiteur. Etrangement T7, plus riche en composés phénoliques, donne de meilleurs résultats que T8. Ce phénomène peut être expliqué par un C/N plus bas de la ressource T7, le C/N agirait de façon inversement proportionnelle sur la qualité alimentaire de la ressource. Cette hypothèse est confirmée par le cas T3 (105% de T1) qui n’induit pas de modification de la mésofaune et qui diffère des autres traitements par un C/N beaucoup plus élevé.

En septembre, on constate une diminution générale de la mésofaune (-30%) sur le témoin et les traitements. Le traitement T9 se distingue significativement du témoin (530%) et atteste sans doute de l’effet positif d’un apport en organismes mieux adaptés à la ressource. Pour le reste, l’impact de l’azote s’estompe, T6 (341%) a été rejoint par T2 (373%) et T3 affiche 175% du témoin. D’autre part les inhibitions dues aux composés phénoliques ont diminué même si elles sont devenues plus significatives que les problèmes de C/N, on peut désormais classer T2 (373%), T8 (289%) et T7 (202%) en fonction du taux en composés phénoliques, soit respectivement 2.41%, 3.74% et 5.72%.

Deux mesures d’azote non hydrolysable ont pu mettre en évidence un impact positif de certains traitements sur l’humification. On remarque, par rapport au stock de départ, T2 (215%), T6 (197%), T8 (190%) et T9 (139%). Les deux traitements T7 (74%) et T4 (85%) ont eu un impact nettement négatif. T3 (108%) ne diffère pas du témoin T1(110%) ce qui souligne le peu d’effet d’un B.R.F. issu de branches de plus de 7 cm. La présence de composés phénoliques semble avoir joué un rôle inhibiteur sur l’humification, on peut en effet classer T2, T8 et T7 comme précédemment. L’apport d’azote n’a pas inhibé significativement l’humification. Les grandes différences entre les traitements ainsi que les résultats T4 et T5 (104%) sont difficile à interpréter, deux mesures et une saison n’ont visiblement pas suffi à saisir la temporalité du phénomène.

Les mesures régulières d’azote nitrique ont montré une évolution très semblable des traitements sans azote qui restent groupés dans une fourchette d’approximativement 5 ppm. Le témoin T1 montre une évolution en flush, avec un premier pic de 20 ppm en juin et avec un deuxième flush qui débute fin août. Le traitement T6 (+N) suit la même évolution, mais le pic de juin est double, en fin de saison T6 rejoint le témoin. Les traitements sans azote amorcent une décroissance régulière qui se poursuit jusqu’en fin de saison et marque alors une immobilisation presque totale de l’azote ; ensuite les taux d’azote semblent se rétablir et les traitements amorcent aussi une évolution en flush.

T2, T5 et T9 causent les effets dépressifs les plus marqués sur l’azote, par contre T7, T3, T4 et T8, qui ont en commun de pouvoir occasionner une inhibition l’activité de la mésofaune, donnent de moindres immobilisations.

On retrouve donc dans la catégorie des traitements occasionnant le moins d’immobilisation T3 (C/N=220) et T7 dont le C/N=80 mais qui contient une grande quantité de composés phénoliques.

Tous les traitements sans azote ont eu un effet dépressif sur les rendements, les plus marqués par rapport au témoin sont T9 (66%) et T2 (73%), T6 (+N) ne diffère pas du témoin.

Les prélèvements d’azote sont moindres par rapport au témoin, dans tous les traitements sans azote, les plus bas sont T9 (63%), T2 (69%) et T4 (72%). Le prélèvement de la culture sur T3 représente 77% du témoin, or le C/N de la ressource est ici de 220, si on compare ce résultat avec T2 dont le C/N = 158 et qui immobilise moins d’azote, il faut admettre que le C/N de la ressource ne rend pas compte de cette immobilisation.

Apports de la recherche appliquée belge, vers une technique d’utilisation agricole du BRF

En Belgique, des contacts amicaux sont entretenus entre le Comité Jean Pain de Londerzeel et le Professeur Lemieux. Ces contacts finissent par aboutir à la réalisation de travaux d’études puis de recherches appliquées menées au Centre des Technologies Agronomiques (CTA) de Strée. En 2002 le CTA obtient des budgets de recherches qui permettront de reprendre, de poursuivre et d’aboutir les travaux initiés au Canada. En parallèle, une forte émulation naît en France pour le BRF. Des chercheurs indépendants publient alors plusieurs livres qui permettront une très large diffusion du BRF, citons « Le BRF (Bois Raméal Fragmenté) vous connaissez ? » de Jacky Dupéty et « De l’Arbre au Sol : Les Bois Raméaux fragmenté » par Eléa Asselineau et Gilles Domenech. La diffusion des principes et de l’idée d’une part, puis la reprise de la recherche scientifique d’autre part, débouchèrent sur plusieurs colloques scientifiques et rencontres internationales.

L’originalité et l’importance de la recherche belge fût de permettre le changement de paradigme agricole en débouchant sur de nouvelles lois permettant de chiffrer l’apport du BRF au sol.

En effet, l’approche développée par le professeur Lemieux consistant à remettre en question le paradigme agronomique classique, elle n’a pas permis de déboucher sur des principes applicables dans ce cadre que, précisément, elle remettait en question. Origine forestière des sols agricoles, pédogenèse, polyphénols, aggradation, les idées sont belles mais elles ne répondent pas aux questions de l’agriculteur : combien dois-je mettre de BRF pour quel effet ? Que se passe-t-il avec l’azote et comment faire pour obtenir de bons rendements ? Quelle est la temporalité des changements ?…

Par ailleurs, les autres recherches menées dans un cadre agronomique rigoureux au Canada ont certes permis d’établir qu’il y avait des effets, mais elles n’ont pas non-plus réussit à déboucher sur une méthode d’application, ici par manque de remise en question de l’équation agronomique classique qui lie les kg d’apports engrais et amendements aux kg de production.

Pour comprendre, il faudra suivre l’évolution de la vie du sol, sans oublier de mesurer également les paramètres chimiques, notamment l’azote. Et au final il faudra intégrer la vie du sol dans l’équation qui lie les apports aux rendements. C’est précisément ce que permis les recherches menées au CTA, en Belgique.

Ces recherches donnèrent lieu à plusieurs travaux, dont notamment :

Werquin, R., L’impact du BRF et des Pratiques Culturales sur les Communautés Édaphiques, Mémoire de fin d’études, Haute École Provinciale du Hainaut Occidental, pp. 46, 2006.

Ce travail a permis de suivre et de quantifier les dynamiques de lombrics et des micro-arthropodes notamment.

Tanguy, M., Amélioration de quelques propriétés physiques du sol par apport de bois raméal fragmenté, Mémoire de fin d’étude, Institut National d’Horticulture – Angers, pp. 71, 2006.

Ce travail a permis de démontrer l’impact sur les propriétés physique du sol et donc sur l’érosion notamment.

Noël, B., Mise en œuvre de la technique du Bois Raméal Fragmenté (BRF) en agriculture wallonne, Rapport Final, Centre des Technologies Agronomiques, 2006.

Au cours d’une période de plus de 2 ans, un suivi poussé tant des cultures que des caractéristiques chimiques, physiques et biologique du sol a été mené sur plusieurs dispositifs en champs et ce généralement en 3 à 12 répétitions. D’autres itinéraires techniques ont également été testés : valorisation en litière d’élevage, mulching des jeunes arbres, biométhanisation.

Une loi décrivant l’immobilisation de l’azote du sol par le BRF a pu être établie : %immobilisation = 27% + 7.5%/100 m3.ha de BRF épandus. Cette immobilisation a également été évaluée à 1.2 kg d’azote en provenance d’autres sources par m3 de BRF épandu. Cette caractéristique peut être exploitée afin de mieux gérer l’azote en champs, sans préjudice pour la culture. En effet, les blocs traités ont montrés des APL (Azote Potentiellement Lessivable) compris entre 20 et 30 kg N/ha, malgré des apports initiaux importants.

Le BRF est un amendement humifère : son coefficient iso-humique (K1) en conditions tempérées a été estimé à 50%, de telle sorte que l’épandage d’un m3 de BRF occasionne la formation de 75 kg d’humus. Dans ces conditions, le sol a pu dégrader 143 m3 de BRF/ha annuellement.

Cette transformation rapide, en humus, d’un matériau à priori récalcitrant est la conséquence de son action stimulatrice sur la vie du sol. Cette action s’est marquée sur toutes les populations de la flore durant les 6 premiers mois après l’épandage. Elle a persisté durant deux ans sur les populations de champignons. Ces

dernières ont atteint jusqu’à 10 fois les populations du témoin. Des changements de l’aspect des sols traités ont été observés. Ils témoignent de l’action de la pédofaune. On a pu également mesurer, sur 2 dispositifs, la multiplication par 3 de la vitesse d’infiltration de l’eau dans le profil. Cela rend compte d’un accroissement de la macro-porosité des sols traités.

Aucune inhibition de la germination ou impact phytosanitaire n’a été constaté. L’apport de BRF n’a pas modifié le pH. Par contre on a mesuré une amélioration sur les minéraux solubles suivants : P, K, Ca, Mg. Dans certains cas, des améliorations qualitatives ont été mesurées sur les cultures, ces améliorations se sont notamment marquées sur le taux et la qualité des protéines ainsi que sur la réduction des problèmes d’adventices en culture de légumineuse.

L’apport de 200m3/ha de BRF a augmenté la capacité de rétention d’eau du sol de 5%/poids de sol sec, soit dans des proportions équivalentes à la quantité d’eau absorbée par le bois à saturation (350 l/m3 apparent de BRF). Les essais en litière d’élevage bovine ont montré que 40 kg de paille équivaut à 1 m3 de BRF.

En outre, dans ces conditions, 1.5 m3 de BRF suffit à pailler 100 m2 d’étable/jour.

Les autres essais ont montrés qu’un mulch de BRF pouvait diminuer significativement la mortalité sur les jeunes arbres repiqués.

D’autre part, seulement 5 % du carbone du BRF est biométhanisable.

Ces résultats débouchent sur plusieurs filières de valorisations intéressantes : utilisation en élevage (litière, passage des bêtes), épandage avant culture de légumineuses en bio, épandage avant les déchaumages en TCS, utilisation en mulch pour l’implantation de haies et vergers.

Vers une généralisation de l’usage du BRF à grande échelle

Par la suite, ces résultats ont permis la réalisation de plusieurs études prospectives chiffrées, citons :

Noël B., Vandenberghe C., Marcoen J.M., 2008, Contribution du BRF à l’amélioration de la qualité de l’eau Dossier GRENeRA 08-0 35 p. In Marcoen J.M., Vandenberghe C, Hulpiau A., Benoit J., 2008, Programme de Gestion Durable de l’Azote en agriculture wallonne – Rapport d’activités annuel 2008, Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques de Gembloux.

Ce rapport envisage une généralisation de l’utilisation du BRF en agriculture et en extrapole l’impact positif sur la problématique de la pollution des eaux souterraines par le nitrate et sur la diminution des taux d’humus des sols de culture en conditions tempérées.

Noël, B., Amélioration des conditions d’accès des producteurs à des amendements organiques de qualité dans le delta du fleuve Sénégal, Rapport 1, PDMAS, 2009.

Ce rapport a démontré la faisabilité et l’intérêt économique d’envisager en conditions chaudes la production de BRF en vue de maintenir et d’améliorer la productivité des sols agricoles dans un contexte de production légumière.