Introduction

Cette bibliographie permettra à chacun de développer l’utilisation du Bois Raméal Fragmenté (BRF) en tant qu’amendement sur les sols.

La finalité de cette utilisation agro-forestière rentrant dans une logique de conservation des sols contre l’érosion et l’appauvrissement organique, pour un développement durable de notre terre nourricière.

Sachant que l’utilisation des BRF en mulch (paillis) permet entre autre d’obtenir en fonction des endroits :
 une amélioration de la capacité structurale (aération du sol, teneur en eau augmenté…),
 une aggradation du potentiel de fertilité (développement humifère, puit de carbone…),
 un enrichissement de la biodiversité (travail interne facilité et résistance aux maladies accrues…).

Le Projet

1 Historique de la découverte et du développement d’une technique Canadienne

Au milieu des années 70, monsieur Edgar Guay, alors sous ministre attaché au ministère des forêts du Québec, cherche un moyen d’aider les forestiers de son pays à sortir de la misère.

Il a l’idée d’utiliser en agriculture un déchet forestier produit en masse par la société Hydro Québec, lors de l’entretien des lignes à haute tension.

Il propose à M. Carrier, un fermier qui désir augmenter le taux de matière organique de sa terre, d’utiliser les copeaux qui porteront plus tard le nom de BRF, combinés avec du lisier et incorporés superficiellement au sol.

Les résultats ne se font pas attendre, les indicateurs de fertilité grimpent en flèche ; la parcelle traité résiste à la sècheresse qui sévit cette année là, par contre la parcelle témoin est ravagée ; l’année suivante la récolte de céréale sur la parcelle traitée atteint plus de 170% de la récolte de la parcelle non traitée [Guay et al., 1981 et 1982].

Ces résultats extraordinaires et inattendus tant pour les forestiers que pour les agronomes, furent le début au Canada, d’une longue suite d’expérimentations forestières et agricoles.

Ces recherches, ont été orchestrées par le professeur Gilles Lemieux de l’université Laval à Québec, malheureusement décédé en avril 2009, au sein du Groupe de Coordination sur les Bois Raméaux.

Après plusieurs recherches et projets scientifiques menés au Canada, le BRF s’est orienté vers la coopération.
Des projets sont nés en Ukraine, au Sénégal, en République Dominicaine,...

Une ONG, le Comité Jean Pain de Madagascar (CJPM) a initié une démarche globale, basée sur le BRF, dans un des pays les plus pauvres du monde, ce avec des résultats très probants (Construction locale de broyeurs, plantation de banques de biomasse, utilisation du BRF selon plusieurs itinéraires techniques).

Benoit NOËL après avoir réalisé une thèse sur le BRF et le compost, a été accueilli par le professeur Lemieux afin de réaliser un stage sur la technique d’épandage directe des copeaux.

2 Présentation du Bois Raméal Fragmenté (BRF)

Le BRF est considéré comme un amendement et un engrais susceptible d’amener au sol nutriments, structure et énergie, sa spécificité vient de son action sur la vie du sol, ce matériau semble en effet susciter un ensemble de chaînes trophiques complexes qui structurent le sol, gèrent les nutriments, limitent les pathogènes.
Le choix de la technique d’amendement la plus adéquate dépend de la culture et des conditions climatiques.
Deux types de techniques existent :
 celle de l’amendement en mulch qui consiste à laisser le BRF se décomposer en surface.
 celle de l’incorporation superficielle qui permet d’activer son intégration au sol mais nécessite le contrôle de différents paramètres.

L’origine biologique des mécanismes en cause lors de son intégration au sol implique une grande influence de la température, plus la température sera élevée plus les bénéfices de la méthode seront rapidement acquis et perdus si le traitement n’est pas entretenu par une nouvelle application de BRF.

Les organismes impliqués forment une chaîne complexe dont il faut se garder de briser un maillon essentiel.

La question de l’énergie est d’importance, le BRF peut fournir de l’énergie chimique, du combustible à la vie du sol sous forme de noyaux benzéniques polymérisés (lignine), d’hémicellulose, de cellulose et de sucres.
La lignine est très difficile à digérer : seuls certains organismes en sont capables.
Ce sont essentiellement des champignons, les basiodomycètes, encore appelés pourritures blanches

Ce « carburant » accessible à ou par eux seuls, donne à ces champignons un pouvoir structurant :
 ils peuvent sécréter des antibiotiques qui limitent les populations bactériennes ;
 leur action rend la cellulose du BRF accessible aux micro-organismes ;
 ils alimentent aussi de leurs mycéliums des micro-arthropodes dont les déjections nourrissent d’autres organismes.

L’apport de BRF permet une reconstruction durable de l’écosystème sol, autour d’une source d’énergie disponible dans le moyen terme.

Un écosystème sol régulé et bénéfique remplace donc l’écosystème sol cataclysmique, susceptible de dégrader l’humus au lieu de le constituer.

On peut aussi examiner le processus d’un point de vue biochimique :
 les champignons responsables de la digestion du bois passent d’abord par un état dit de « métabolisme primaire » qui se caractérise par la construction de la machine biologique de digestion du bois.

Durant cette phase le champignon synthétise ses protéines (= usines biochimiques + matériaux de construction).
Or pour fabriquer des protéines il faut de l’azote et de l’énergie (exsudats racinaires).
Durant cette phase, l’azote vient naturellement à manquer dans le sol, si cet effet n’est pas compensé ou intégré convenablement dans le cycle de culture il en résultera un effet très négatif sur les cultures de la première année.

La deuxième phase, appelée « métabolisme secondaire » se caractérise par la digestion de la lignine et de tous les constituants du bois. Cette phase est déclenchée par la pénurie d’azote accessible au champignon.
Une fois enclenchée cette phase entraîne la libération contrôlée, au profit de la plante, de l’azote et d’autres nutriments.
\ C’est à ce moment que l’on observe :
 une augmentation spectaculaire des rendements de la culture,
 une accumulation durable de matières humiques stables,
 un accroissement de la résistance à la sècheresse,
 la résistance à certaines maladies,
 et l’amélioration qualitative des cultures.

3 Composition du BRF

Le bois est composé essentiellement de 50% de carbone, 43% d’oxygène, 6% d’hydrogène et 1% d’azote, il assure le transport de la sève (eau, sucres, nutriments) et sert de tissu de soutien à la plante ligneuse.

Il est composé essentiellement de cellulose (40 à 50% du poids sec) et d’hémicellulose (20 à 30% du poids sec).

La protection de ces substances contre l’attaque des micro-organismes est assurée par l’écorce à l’extérieur et à l’intérieur par la présence de tanins (polyphénols) et de lignine (20% du poids sec) mélangée aux substances cellulosiques.

Le bois contient aussi de petites quantités de lipides, glucides et protéines (<1% du poids sec) et des cendres (0.5 à 1.5 % du poids sec). Ces cendres sont constituées de CaO (>20%), de K2O (>20%), de MgO (5 à 10%) et de P2O5 (2 à 30%) [Mustin, 1987].

La distinction faite entre le bois raméal et le reste de l’arbre se justifie au regard d’une composition chimique qui fait du rameau un élément majeur du cycle forestier des nutriments.

Selon Grigal et al. [1976], les teneurs en N, P, K, Ca et Mg sont nettement plus importantes dans les pousses de l’année par rapport aux teneurs retrouvées dans le bois de tronc.
Ces résultats sont confirmés par Hendrickson [1987], qui montra que la teneur en nutriments croît de façon exponentielle lorsque le diamètre des branches diminue.
Selon Edmonds [1987], le bois de faible diamètre recèle aussi les plus fortes concentrations en lignine et, selon Scheffer et Cowling [1966], les plus faibles concentrations en composés phénoliques (molécules organiques comprenant un noyau aromatique (benzène) et au moins un groupement alcool (OH)).
La concentration en nutriments des rameaux dépend également de la fertilité du milieu de croissance [Miller, 1984] et de l’époque de la récolte [Grigal et al., 1976], [Hendrickson, 1987].
De même, leur concentration en polyphénols (composés organiques comprenant plusieurs phénols ; certains ont des vertus antibiotiques) s’accroît avec la pauvreté du site [Swift et al., 1979], [Edmonds, 1987].

Méthode quant au choix des BRF mise au point par les chercheurs canadiens :

1. Utiliser des branches de moins de 7 cm de diamètre en provenance d’un milieu riche et diversifié si possible.
2. Se limiter à 20% de conifères au maximum.
3. Fragmenter et utiliser rapidement le broyat.
4. Épandre une couche de BRF qui représente entre 50 et 250 m³/ha et, éventuellement une petite quantité de litière forestière (si sol agricole).
5. Si l’on se trouve en début de saison de culture, ajouter du lisier, du purin ou de l’azote minéral à concurrence de 2 kg de N/m³ de BRF.
6. Dans le cas d’une application agricole, mélanger la matière aux 5 premiers centimètres du sol.
7. Semer et ne plus perturber le sol.

4 Le rôle de la fragmentation

La présence de cires, de polyphénols, de gommes et de résines font de l’écorce des plantes ligneuses une barrière efficace contre la pénétration des organismes saprophytes (qui vit au dépend des matières organiques en provoquant leur décomposition).

D’autre part, le ratio surface/volume des fragments conditionne le modèle de colonisation [Larochelle, 1994].

La fragmentation permet une meilleure pénétration des hyphes (le champignon au sens commun, celui que l’on ramasse en forêt, n’est que l’appareil reproducteur d’un organisme qui vit dans le sol et est composé de filaments appelés hyphes ; l’hyphe est constitué, non pas de cellules mais de tubes, comprenant de nombreux noyaux, séparé par des plaques perforées) [Allison, 1973] et stimule la respiration fongique [Hanlon, 1978 in Swift et al., 1979].
Larochelle [1994] a montré que contrairement aux fins fragments, des fragments plus grossiers (>1cm) d’érable à sucre n’ont pas stimulé significativement la méso-faune (organismes animales du sol de taille moyenne, elle comprend essentiellement les micro-arthropodes, acariens et collemboles dont la taille peut atteindre le millimètre), la première année.

5 Rôle de la pédofaune

Les champignons jouent un rôle majeur dans la dégradation du bois. L’invasion débute par les cellules des parenchymes de rayon, ensuite certains champignons attaquent les constituants de la paroi cellulaire [Käärik, 1974].

D’autres organismes participent, régulent et complètent ce processus. Certains microarthropodes broutent les mycéliums sénescents, les mycéliums actifs étant répulsifs pour eux [Parkinson et al., 1979], [Mangenot, 1980].
Ces organismes participent grandement à la minéralisation et à la dynamique de l’azote [Persson, 1983], [Verhoef et Goede, 1985].
Leurs excréments contiennent en effet, 200 à 300 fois plus de bactéries viables par rapport au sol et une forte concentration en ammonium difficilement immobilisable par les bactéries, en raison de la pauvreté en carbone utilisable de ce milieu [Anderson et al., 1983].

En outre le broutage sélectif, en donnant l’avantage au champignon ayant le potentiel lytique de transformer la litière, est susceptible d’accélérer les stades de succession fongique [Parkinson et al., 1979], [Visser, 1985].
D’autre part, un broutage modéré accroît l’activité fongique [Elkins et Withford, 1982], [Hedlund et al., 1991].

D’autres membres de la mésofaune jouent également un rôle important dans la dégradation de la matière organique par la comminution, soit la fragmentation et la restructuration physique par mastication de la matière ingérée [Rayner et Boddy, 1988].
Etant donné leur grande mobilité, les microarthropodes sont grandement impliqués dans la dissémination des champignons et bactéries [Pherson et Beattie, 1979], [Touchot et al., 1982].

Parmi la macrofaune, on remarquera surtout les lombriciens qui exercent de nombreux rôles tels que le brassage et la restructuration du sol, la minéralisation des complexes polyphénols-protéines, l’activation biologique de la biomasse bactérienne au sein de leur turticules (excréments de vers de terre de forme spiralée ) [Toutain, 1993].
Notons que les membres les mieux adaptés à la ressource au sein de ces classes d’organismes, ne se trouveront pas nécessairement dans les sols agricoles.
Les sols cultivés ne possèdent que 25 à 50% des espèces de la faune des sols forestiers [Karg, 1967].
Ainsi Larochelle [1994] note qu’un apport de litière forestière complémentaire au BRF a favorisé une stimulation soutenue de la mésofaune, probablement du à la présence d’organismes mieux adaptés.

6 Problèmes de phytotoxicité

Les substances toxiques retrouvées dans la majorité des arbres sont des polyphénols et plus précisément des tannins [Solbraa, 1974], [Still et al., 1976], [Yazaki et Nichols, 1978].
De telles substances peuvent entraver la croissance et la germination des plantes.

Au moyen d’un extrait de BRF, Beauchemin et al. [1992 (b)] ont montré que ces substances, présentes dans le matériau frais, inhibe la germination du cresson.
Toutefois les mêmes auteurs mirent également en évidence la possibilité d’éliminer cette phytotoxicité par le compostage.
D’autre part, Beauchemin et al. [1992 (a)] démontrent que le BRF frais appliqué en champs n’inhibe pas la croissance des plants de pommes de terre et Guay et al. [1982], N’dayegamiye et Dubé [1986], Larochelle [1994] n’ont pas observé d’inhibitions pour les cultures de l’orge, de la pomme de terre, de la fraise, du maïs grain et du tournesol.

7 Rôle de la lignine

A la différence des plantes herbacées, chez les plantes ligneuses, la lignine est étroitement associée aux substances cellulosiques, elle a un effet protecteur vis à vis des celluloses et hémicelluloses [Scheffer et Cowling, 1966], [Dommergue et Mangenot, 1970], [Kirk et Fenn, 1982].
Aucun organisme ne peut utiliser la lignine comme seule source de carbone, sa dégradation débute par un processus co-métabolique, enzymatique, extra-cellulaire [Haider, 1992], [Kirk et Farrell, 1987].
Il résulte de cette dépolymérisation des monomères assimilables par les micro-organismes [Swift et al., 1979] et des précurseurs de substances humiques [Dommergue et Mangenot, 1970], [Haider et al., 1975].

Les champignons responsables de ce processus sont différents selon le type de lignine, la lignine des conifères (gymnosperme) est essentiellement de la lignine gaïacyle, plus faiblement méthoxylée que la lignine syringuile, présente à 50% chez les feuillus (angiosperme ) [Kirk et Farrell, 1987], [Foesser et al., 1996].

L’action des pourritures brunes, généralement associées aux gymnospermes est plus dé-méthoxylante que l’action des pourritures blanches associées aux angiospermes [Kirk, 1984].
Les groupements méthoxyles sont favorables à la condensation des acides humiques [Lheman et Cheng, 1987].
L’action des pourritures brunes engendre un résidu amorphe composé essentiellement de lignine, les pourritures blanches permettent une bonne métabolisation de la lignine et des autres constituants du bois [Kirk et Fenn, 1982], [Dommergue et Mangenot, 1970].

La dépolymérisation de la lignine semble être un processus de métabolisme secondaire, dans la première phase, les champignons se nourrissent des composants non structuraux du bois ; ensuite, lorsque les protéines ont été synthétisées et que l’azote devient rare dans le milieu, commence la dépolymérisation de la lignine [Kirk et Fenn, 1982].
Elle est inhibée par les sources d’azote facilement assimilables par les champignons (ammonium et acides aminés) [Kirk et Fenn, 1982], [Reid, 1979] et activée par les hydrates de carbones [Reid, 1979].
Les champignons qui en sont responsables sont adaptés à des substrats pauvres en azotes (C/N : 100-170), ils pratiquent le recyclage par autolyse du vieux mycélium [Cowling et Merril, 1966], [Rayner et Boddy, 1988].
Des conditions aérobies sont essentielles au maintient des pourritures blanches et de leur activité lignolytique, des conditions anaérobies donnent l’avantage aux bactéries et entraînent la formation de tourbe [Dommergue et Mangenot, 1970], [Kirk et Fenn, 1982], [Kirk et Farrell, 1987], [Haider, 1992].

L’optimum de ces champignons est situé entre 25 et 30 °C [Dommergue et Mangenot, 1970], [Käärik, 1974], [Rayner et Boddy, 1988], toutefois ils peuvent encore croître au-dessous du point de congélation [Käärik, 1974], les fluctuations de températures peuvent stimuler leur croissance [Jensen, 1969 in Rayner et Boddy, 1988].

La décomposition du bois nécessite généralement une humidité comprise entre 30 et 120% [Käärik, 1974], [Swift et al., 1979], toutefois l’humidité optimum est corrélée à la température, à 5°C Boddy [1983] a trouvé une respiration fongique maximale pour une humidité de 250% sur poids sec de Fagus Sylvatica.

8 Apport au sol

8.1 Apport de nutriments

Selon Hanlon [1981], Booth et Anderson [1979], Parkinson [1988], les micro-organismes qui se développent aux dépends d’une ressource pauvre en nutriments ne constituent pas une nourriture favorable à la faune en raison de leur faible teneur en protéine, dans ces conditions la minéralisation et l’humification seront lentes.

Ainsi, Larochelle [1994] observe que le BRF issu de branches de 7 cm de diamètre d’érable à sucre n’a pas induit de modification de la méso-faune durant les premiers mois après application, en fin de saison, il a induit une augmentation de la méso-faune non significative et fortement inférieure aux traitements utilisant des branches de 3 cm de diamètre.

Contrairement aux branches de 3 cm, les branches de 7 cm n’ont pas induit d’humification après un an.
De même, Lemieux [1985] constata que les BRF issus des peuplements les plus riches suscitaient généralement une meilleure régénération forestière et que Betula Populifolia transplanté d’un milieu forestier pauvre sur un milieu riche en 1962 et fragmenté en 1983 donne un résultat qui reflète mieux le deuxième milieu.

8.2 Inhibition phénolique

Une teneur importante en composés phénoliques peut être tenue pour responsable de la faible sapidité (qui est un bon aliment, ici pour la faune du sol) de certaines litières [Swift et al.,1979].

Larochelle [1994] a montré que le BRF d’aulne rugueux, deux fois plus riche que l’érable à sucre en azote et en composés phénoliques, inhibait fortement l’humification et la méso-faune durant les premiers mois.
Par contre, l’érable à sucre a nettement favorisé ces deux paramètres et le bouleau gris, qui présente des teneurs intermédiaires, a suscité des résultats intermédiaires.

8.3 Un apport en carbone organique

En raison du C/N important de cet amendement, le BRF a d’abord été perçu comme un apport en carbone organique.

En effet, après le traitement Guay et al. [1982] ont constaté que la teneur en matière organique se stabilisait entre 150 et 200% de sa valeur initiale pour une période allant de un an et demi à trois ans, ensuite elle tend vers la valeur de départ.
Les mêmes auteurs ont également constaté un brunissement marqué et un ameublissement du sol qui a eu des répercussions positives sur le temps de travail du fermier, la consommation et l’usure des machines agricoles.

Après 4 ans de cultures et deux traitements de 100 t/ha, N’dayegamiye et Dubé [1986] trouvent, par rapport au témoin, une augmentation de la MO de 52% pour le traitement BRF seul et de 65% pour le traitement BRF et lisier.
Les mêmes auteurs constatent que seul le sol traité au BRF et lisier possède un haut degré de condensation des substances humiques aromatiques.

Après un an Larochelle [1994] constate également que l’apport complémentaire d’azote minéral n’a pas inhibé significativement l’humification, mesurée ici au travers du taux d’azote non hydrolysable.

Après 9 ans de cultures et traitements bisannuels, N’dayegamiye et Angers [1993] trouvèrent légèrement plus de carbone dans les sols traités au BRF et lisier par rapport aux sols traités au BRF seul.

Les traitements comprenant 100 t/ha de BRF avec ou sans lisier donnent 37% et 25% d’augmentation du carbone organique par rapport au témoin.

Ces auteurs n’ont pas observé d’effet du BRF sur la formation de macro-agrégats.
Par contre ils ont constaté que les variations du carbone de la fraction lourde du sol, constitué de matière organique humifiée associée avec des argiles et les variations de la fraction humine, particulièrement stable rendaient compte de l’essentiel des variations de C (80%).
La fraction légère (d<1.59) de la matière organique, constituée de résidus facilement minéralisables, augmente aussi, jusqu’à 220% pour 100 t/ha de BRF.

On peut donc affirmer que l’apport de BRF est favorable à l’humification, cette matière organique suscite la formation de molécules stables dans le sol, une part participe aussi à la minéralisation. Une fertilisation azotée complémentaire a un impact positif sur le processus.

8.4 Un apport paradoxale en nutriments : blocage et apport en nutriments

L’apport de biomasse étant aussi un apport d’oligo-éléments, Guay et al. [1982] constatèrent logiquement que P, K, Ca, Mg augmentaient généralement dans les sols traités.

La présence et la disponibilité de ces nutriments ne furent malheureusement pas l’objet d’une étude plus poussée.

On s’intéressa par contre vivement à l’azote.
En raison du C/N important de l’amendement ligneux (entre 50 et 250), les auteurs se sont attendus à une immobilisation de l’azote du sol, ce qui justifie l’utilisation combinée de lisier et de BRF par Guay et al. [1982].
Comme nous l’avons déjà signalé, N’dayegamiye et Dubé [1986], Beauchemin et al. [1990], Larochelle [1994] ont constaté sur la première culture, des baisses de rendements imputables à un déficit d’azote dans le sol, consécutif à l’incorporation de BRF seul.
Lemieux [1985] constata également des carences en azote après un an d’expérimentation forestière.

Toutefois, selon N’dayegamiye et Dubé [1986], Lemieux [1985], Beauchemin et al. [1990] ce déficit d’azote ne persiste pas l’année suivante et selon Larochelle [1994], il n’est pas imputable au C/N trop important de la ressource.

8.5 Augmentation de l’azote total

Notons en premier lieu que le BRF apporte de l’azote au sol :

Après 4 ans de cultures et deux traitements N’dayegamiye et Dubé [1986] constatèrent que les parcelles amendées au moyen de BRF et de BRF + lisiers présentent un azote total supérieur au témoin, selon les doses appliquées on observe des augmentations allant de 8 à 50 % de l’azote Kjeldahl du témoin.

L’apport excède les quantités fournies par amendement

N’dayegamiye et Dubé [1986] présentent des chiffres qui permettent d’extrapoler, sous réserve, un bilan d’azote :

Considérant une couche de 30 cm de sol arable et une masse volumique 1 t (poids sec)/m³, sachant que le lisier apporte 2 Kg de N/m³ et que le BRF apporte au plus 4.8 Kg de N/t on peut calculer que les traitements apportent, après 4 ans, plus d’azote qu’ils ne devraient.

Par exemple, le traitement 100 t de BRF + 100 m³ de lisier diffère du témoin par un apport supérieur de 1925 Kg d’azote par ha, présent dans le sol ou prélevé par les cultures, or l’azote apporté par le lisier et le BRF totalise 1360 Kg/ha, la différence s’élève donc à 565 Kg/ha.

Selon Lemieux [1997], un mécanisme d’origine forestier, de fixation d’azote atmosphérique par les bactéries de la rhizosphère explique l’absence de carence en cet élément dans les sols traités.

Dans le cas présent, il faut aussi envisager la possibilité de pertes moindres dans les sols traités. En effet, le sol témoin a perdu 600 Kg de N par ha entre 1982 et 1985, or le prélèvement réalisé par les cultures se monte à 140 Kg, on a donc eu 460 Kg de pertes par lessivage et volatilisation.

La minimisation de ces pertes par complexation, par le transfert du nutriment via un circuit biologique ou par l’inhibition des bactéries dénitrifiantes pourrait expliquer l’essentiel du bilan positif dans les sols traités.
L’azote présent dans un sol n’est pas toujours accessible aux plantes, toutefois, après la première année (durant laquelle les prélèvements sur sols traités sont inférieurs au témoin), N’dayegamiye et Dubé [1986] observèrent des prélèvements d’azote nettement supérieurs sur les sols traités.

Les prélèvements des cultures sur les sols qui n’ont reçu que du BRF atteignent 296% du témoin pour le trèfle rouge et fléole en 1983, 134% pour l’orge en 1984, 180% pour le blé en 1985.

L’apport complémentaire de lisier permet d’atteindre des prélèvements légèrement supérieurs.

Apport en azote facilement assimilable par les plantes

Dans la culture de la pomme de terre, Beauchemin et al. [1990] remarquèrent également la deuxième année, que les prélèvements d’azote dans les parcelles traitées au moyen de BRF représentaient 113% des prélèvements sur les sols ayant reçu uniquement de l’azote ou rien.

Donc, d’une façon ou d’une autre, le BRF permet aux plantes de prélever plus d’azote.

9 Légère augmentation du C/N des sols traités

Le C/N d’un sol biologiquement actif est généralement inférieur à 12 [Dommergue et Mangenot, 1970], or le sol expérimental dont il est question dans l’expérience de N’dayegamiye et Dubé [1986] avait un C/N supérieur à 18 dès le début de l’expérience.

Après 4 ans, le C/N des sols traités au BRF a augmenté de 6 à 23% par rapport au témoin, selon les auteurs cette augmentation témoigne de la persistance du risque d’immobilisation.

Toutefois, les prélèvements des cultures dans cette expérience, indiquent que ce risque n’existe plus après un an.

Après 9 ans de cultures et traitements bisannuels N’dayegamiye et Angers [1993] observent que le C/N des parcelles traitées est en moyenne de 5% plus élevé que le C/N du témoin.

Toutefois, les parcelles traitées avec les quantités de BRF les plus importantes (100 t/ha avec ou sans azote) ont toutes deux un C/N identique au témoin ; de plus les parcelles traitées au BRF uniquement ont des C/N qui décroissent régulièrement lorsque la quantité de BRF augmente.

L’explication de ce paradoxe réside dans l’impact plus marqué de la quantité de BRF appliquée sur l’azote Kjeldahl par rapport au carbone total.

Dans les traitements recevant uniquement 25, 50, 100 t de BRF, 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 BRF appliquées semblent indiquer un effet de stimulation de l’activité biologique du sol proportionnelle à la quantité de BRF apportée, cet effet serait prédominant par rapport à l’accumulation liée aux quantités de carbone appliquées.

9.1 C/N de la ressource et immobilisation de l’azote du sol

On considère généralement que l’azote est immobilisé par les organismes édaphiques (du sol) jusqu’à ce que le rapport C/N de la ressource diminue et atteigne celui des tissus microbiens qui se situe généralement entre 10 et 20, ensuite l’azote est minéralisé et peut alimenter les plantes.

Or, dans notre cas le C/N de la ressource est élevé dès le départ, de plus le BRF est riche en molécules carbonées récalcitrantes à la minéralisation.

Dans les conditions de l’expérience, N’dayegamiye et Dubé [1986] constatent, après 4 ans, une évolution lente et inachevée du BRF ; pourtant les rendements des cultures sur BRF et leurs prélèvements en azote attestent de l’absence d’immobilisation de l’azote du sol après un an.

Dans un écosystème forestier, le seuil critique d’immobilisation de l’azote est atteint avec des rapports C/N > 100 pour les rameaux et > 300 pour les branches et le tronc, le taux de décomposition varie de façon inversement proportionnelle au rapport lignine/azote, le C/N du seuil d’immobilisation augmente lorsque ce rapport augmente [Edmonds, 1987].

Dans les mois qui suivent le traitement, Larochelle [1994] observe une forte immobilisation de l’azote minéral (NO3+) du sol pour tous les traitements BRF sans apport complémentaire d’azote.
Parmi eux, les traitements qui ont suscité une inhibition de la mésofaune suscitent le moins d’immobilisation.

On retrouve dans cette catégorie le BRF issu de branches de plus de 7 cm de diamètre d’érable à sucre, dont le C/N =220 et le BRF d’aulne rugueux, dont le C/N=80.

De même, le prélèvement d’azote par la culture est moindre pour le BRF de branches de 3 cm de diamètre par rapport au traitement utilisant des branches de 7 cm de la même essence : les branches de 3 cm ont un C/N de 158 et suscitent un prélèvement qui représente 69% du témoin alors que les branches de 7 cm qui ont un C/N de 220 suscitent un prélèvement qui représente 77% du témoin.
Le phénomène d’immobilisation serait d’avantage lié à la stimulation globale de la chaîne trophique plutôt qu’à un apport déséquilibré de carbone et d’azote [Larochelle, 1994].

10 Impact sur certaines maladies des plantes

10.1 Action anti-parasite

Guay et al. [1982] observèrent sur une culture de fraises que les pucerons épargnaient systématiquement les parcelles traitées au BRF mais pas le témoin.
Seck [1993] remarqua également qu’un traitement au BRF protégeait efficacement la tomate amère (Solanum Aethiopicum) contre des nématodes du genre Meloidogyne.
On attribue généralement l’effet phytosanitaire positif des apports en matières organiques compostées à plusieurs causes.

Parmi elles, on trouve :
 la compétition pour les nutriments entre les micro-organismes pathogènes et les autres micro-organismes rendus plus nombreux.
 la production d’antibiotiques par certains micro-organismes ;
 l’accroissement de la prédation et du parasitisme des agents pathogènes eux-mêmes.

On a aussi pu montrer que certains composts et jus de composts induisaient l’activation de gènes de résistance chez la plante [Hoitink et al., 1997].

11 Impact sur la résistance des plantes à la sécheresse

Guay et al. [1982] ont observé la résistance particulière à la sécheresse d’une partie de champ traitée au moyen de BRF et de lisier.
Seck [1993] remarqua la persistance accrue de l’humidité dans les sols traités au BRF, en conditions tropicales.
Beauchemin et al. [1990] montrèrent que le taux d’humidité du sol restait très stable dans les parcelles traitées au BRF 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 différence de fertilisation azotée.
Lemieux [1985] remarqua que les essences issues des milieux les plus riches, soit celles qui fournissent le matériau le plus sapide, retiennent mieux l’humidité du sol ce qui suggère une origine biologique au mécanisme en cause.

Tant la biomasse stimulée par l’apport de BRF que l’humus formé sont susceptibles de retenir l’eau dans les sols traités.

Dans plusieurs écosystèmes forestiers, Harvey et al. [1983] ont remarqué que les grumes (tronc de l’arbre) en voies de décomposition agissent comme réservoir d’eau pour les racines et les champignons.

D’autre part, l’humus formé suite à l’apport de BRF, est susceptible de retenir plusieurs fois son poids en eau.

12 Impact sur les rendements

Lorsqu’il est appliqué seul et en début de saison, le BRF a généralement un impact négatif sur le rendement de la première culture.

Une culture de blé [N’dayegamiye et Dubé, 1986] donna entre 17 et 36% du témoin selon les doses de BRF appliquées.
Une culture de pommes de terres [Beauchemin et al., 1990] a donné 50% du témoin.
Une culture d’orge [Larochelle, 1994] a donné entre 66 et 87% du témoin selon les essences, le format et la quantité de BRF appliqué.

La deuxième année les rendements surpassent généralement le témoin.
Un champ de trèfle rouge et fléole donna 258% du témoin et une culture de blé 175% du témoin [N’dayegamiye et Dubé, 1986].
Beauchemin et al. [1990] ont constaté des rendements inférieurs au témoin, la deuxième année, dans la culture de la pomme de terre, toutefois la composition du BRF utilisé (45% d’épinette et de pin) et la mauvaise capacité de drainage du sol sont susceptible d’avoir ralenti sérieusement la décomposition de l’amendement dans cette expérience.
Selon N’dayegamiye et Dubé [1986], une deuxième application de BRF n’engendre pas d’effets dépressifs sur les rendements de la première culture.
Une culture d’orge donna 108% du témoin après la seconde application de BRF.

D’autre part Beauchemin et al. [1990 et 1992 (a)], calculèrent dans le cadre d’une culture de pomme de terre, qu’une fertilisation azotée complémentaire de 1.9 Kg d’azote par tonne de BRF pouvait compenser l’immobilisation de l’azote du sol et les diminutions de rendements qui en résultent la première année.
Larochelle [1994] confirma qu’une fertilisation azotée complémentaire permettait, la première année, pour une culture d’orge, d’obtenir des rendements identiques au témoin.

L’utilisation conjointe de BRF et de lisiers donne également de très bons rendements la deuxième année.
Un champ de trèfle rouge et de fléole donna 264% et un champ d’orge 185% du témoin [N’dayegamiye et Dubé, 1986].
Un champ d’orge donna 175% et un champ de fraise 292% du témoin avec la possibilité de faire une deuxième récolte qui ne sera pas ramassée [Guay et al., 1982].

En conditions tropicales Seck [1993] a observé des rendements supérieurs dès la première culture de tomate amère, les rendements des parcelles traitées représentaient 180% du témoin.
Les prélèvements en azote des cultures sur sol traités aux BRF augmentent significativement dès la deuxième année, une meilleure disponibilité de certains nutriments pourrait donc être la cause des augmentations de rendements observées.
D’autre part Khristeva [1953], Phuong et Tichy [1976] ont montré que les acides humiques pouvaient jouer le rôle de régulateurs de la croissance des plantes, ce qui nous amène à envisager également une filière biochimique.
Des recherches récentes ont aussi montré que des substances diffusibles d’origines fongiques ou bactériennes, issues de certains organismes de la rhizosphère, pouvaient stimuler la germination, l’assimilation et la croissance de diverses catégories de plantes [Lifshitz et al., 1988], [Gillespie-Sasse et al., 1991], [Besnard et Davet, 1993].

La réduction de certains parasitismes et l’amélioration des symbioses entre la plante et certains organismes du sol pourraient aussi être à l’origine de ces augmentations.

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