Étude de fonctionnement de l'écosystème prairial en conditions de nutrition N et P sub limitantes. Application au diagnostic de nutrition

Maîtriser le cycle du phosphore (P) dans les sols de prairies naturelles est une nécessité pour maintenir et optimiser leur production tout en limitant les sorties vers l'environnement. A cette fin, il est important de disposer d'outils de diagnostic de la fertilité qui soient adaptés aux spécificités de ces milieux et permettent d'estimer les évolutions à moyen et long terme des niveaux de disponibilité en relation avec les pratiques. Les objectifs de ce travail sont de i) chiffrer les différents flux (fertilisation, exportations de P par les récoltes et le drainage) du cycle du P afin de connaître le bilan annuel de P et le bilan cumulé année après année; ii) d'évaluer la biodisponibilité du P et son évolution pluriannuelle; et iii) de confronter les méthodes de diagnostic basées sur une analyse de fourrage (indice de nutrition phosphatée) ou de terre (P biodisponible). Deux dispositifs expérimentaux comprenant différents niveaux croisés de fertilisation en azote (0 et doses variables selon l'année) et en P (0 et 50 kg P ha-1 an-1) ont servis de support à cette étude; l'un a été implanté sur un Luvisol en 1999 dans la commune d'Ercé (Pyrénées Ariégeoises), et le second sur un Brunisol en 1998 dans la commune de Gramond (Ségala Aveyronnais). Le diagnostic du niveau de nutrition de la prairie est réalisé à partir des indices de nutrition azotée (INN) et phosphatée (INP). La biodisponibilité du P dans les sols a été évaluée au cours d'expériences de laboratoire de quelques heures, réalisées sur des suspensions de sol et conçues pour déterminer à la fois i) la concentration (Cp) des ions phosphates dans la solution; ii) la quantité brute correspondante d'ions phosphates diffusibles (Pr), c'est-à-dire mobilisables par un simple gradient de concentration, et susceptibles de passer en solution au cours du temps (t); et iii) la fonction dynamique (Pr vs Cp et t) qui régule le réapprovisionnement de la solution. La biomasse produite varie largement suivant les années en relation avec le bilan hydrique. Elle augmente systématiquement et significativement avec la fertilisation N et n'est que peu et rarement affectée par la fertilisation P même après toutes les années d'impasse. Le P drainé au-delà de la couche 0–5 cm est en moyenne annuelle de 0.6 kg P ha-1 à Ercé et de 8.2 kg P ha-1 à Gramond. La moyenne du bilan annuel est de –8.7 kg P ha-1 à Ercé et –18.5 kg P ha-1 à Ercé. Le bilan cumulé de P diffère entre les deux sites et pour un site donné entre les quatre traitements NP. L'indice de nutrition phosphatée est peu affecté par ces différences de bilan. La dynamique de Pr vs (Cp, t) a pu être modélisée en utilisant la fonction cinétique de Freundlich (Pr égal vCpwtp, avec Pr inférieur à Pminéral). Le paramétrage de cette dynamique varie en fonction des propriétés du sol : le flux de diffusion est plus élevé dans le Luvisol que dans le Brunisol en relation avec une teneur en oxyhydroxides de fer et d'aluminium supérieure dans le Luvisol. Par contre, les pratiques agricoles n'affectent que modérément cette dynamique. La relation décrivant l'évolution de Cp avec le bilan cumulé de P, qu'il soit négatif ou positif, est une droite dont la pente (variation de Cp par unité de bilan) est fonction du sol et reste stable avec l'année d'expérimentation. Les pentes de ces évolutions, mesurées au champ, peuvent être prédites, plus ou moins correctement suivant le sol, à partir d'un modèle qui asservit par une équation de conservation de la masse, la variation de biodisponibilité du P du sol, évaluée au laboratoire, au bilan de P mesuré à la parcelle. Ce type de modélisation est prometteur pour prévoir les évolutions à long terme du P biodisponible qui semble être un indicateur plus sensible des évolutions du statut phosphaté des sols sous prairie naturelle que l'indice de nutrition P