Le sol est un milieu en constante évolution : les échanges et les transformations y sont permanents. À titre d’illustration, en voici quelques aspects :
Au cours de son cycle, la plante prélève différents éléments dans le sol.
En retour, elle restitue une partie des produits de la photosynthèse au niveau des racines.
Cet échange stimule la vie du sol et engendre un changement des paramètres dans la périphérie de la rhizosphère. En retour, les échanges sol-plante s'en trouvent modifiés.
L'ensemble de ce fonctionnement fluctue aussi en fonction des conditions climatiques : par exemple, le processus de photosynthèse est largement stimulé en période ensoleillée.
Par ailleurs, un excès de pluviométrie peut engendrer la lixiviation de molécules telles que les nitrates.
L'équilibre entre export (récolte) et restitution bien sûr influence en retour le sol et sa structure.
Ces différentes transformations modifient les conditions du sol et la boucle repart de nouveau.
Bien sûr, beaucoup d’autres phénomènes viennent s’ajouter à cette liste. Dès lors, suivre la manière dont évolue son sol apparaît primordial pour bien adapter ses pratiques dans le temps. En ce sens, l’analyse de sol est un des outils importants de suivi. Plusieurs questions se posent : Comment bien préparer son échantillon pour obtenir une analyse de sol représentative ? Quelles informations sont couramment accessibles dans ce document ? Quels sont les différents indicateurs ? Quelle est leur signification ? Comment interpréter leur valeur pour adapter ses pratiques en conséquence ? L'analyse de sol est-elle suffisante en soi pour connaître la fertilité du sol d'une parcelle ?
Cet article aborde l'ensemble de ces questions pour y apporter une réponse. Nous nous placerons ici dans la configuration d'une analyse de sol classique.
I. COMMENT PRÉPARER SON ANALYSE DE SOL ?
En règle générale, un volume de terre de 25 cm de profondeur sur un hectare pèse entre 2700 et 3200 T. Le poids d'un échantillon envoyé pour l'analyse se situe entre 500 g et 1 kg : dans ces conditions, il est facile de comprendre l'importance de réaliser un prélèvement le plus représentatif possible de la parcelle. À ce titre, plusieurs points sont à retenir.
En premier lieu, la technique de prélèvement : il en existe trois principales (voir figure ci-contre).
S'ajoutent ensuite les éléments suivants :
OÙ ? |
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QUAND ? |
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COMMENT ? |
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MATÉRIEL DE PRÉLÈVEMENT RECOMMANDÉ |
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PRÉCAUTIONS COMPLÉMENTAIRES |
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À compter de l'envoi, les délais d'analyse sont en règle générale de 45 jours. Une fois l'analyse parvenue, vient le moment de l'interprétation des résultats.
II. L'ANALYSE DE SOL, UN OUTIL RICHE EN INFORMATIONS
A. L'analyse de sol, plusieurs grandes catégories d'indicateurs
Une analyse de sol classique regroupe cinq grandes catégories d'indicateur : "granulométrie et texture", "matière organique", "capacité d'échange cationique", "pH et bilan acide-base", "macro et oligoéléments".
Chaque catégorie compte plusieurs indicateurs fournissant chacun une information. Dès à présent, abordons-les successivement.
B. Analyse de sol, granulométrie et texture
Le classement textural repose sur la proportion respective en argiles, en limons et en sables. Ils sont classés en fonction de leur taille, indépendamment de leur constitution minéralogique.
Dans un second temps, la répartition entre les différentes catégories granulométriques permet d'identifier le type de sol dominant. À ce titre, il existe plusieurs triangles des textures, celui ci-contre est le plus couramment utilisé.
C. Analyse de sol et matière organique
La matière organique du sol revient au centre des considérations, grâce notamment à l'émergence de courants comme la conservation des sols ou l'agroécologie. Elle est la clé de voûte de la fertilité du sol tant physique, chimique que biologique. À ce titre, il est vivement recommandé de mettre en place une politique de gestion du carbone du sol, en parallèle de la gestion classique des éléments fertilisants.
La quantité de matière organique d'un échantillon de sol est déterminée en mesurant la masse de carbone présent. Le chiffre obtenu est ensuite multiplié par 1,72 pour estimer le taux de matière organique.
1. Quel est le bon taux de matière organique pour un sol ?
Cette question est récurrente dans le paysage agricole. L'interprétation de la teneur en MO dépend du type de sol considéré : plus le sol est argileux, plus le taux minimum doit être élevé. Le calcul d'un taux seuil sera d'autant plus précis que le taux d'argile est communiqué dans l'analyse de sol.
a. En l'absence d'indication du taux d'argile
Dans cette situation, les bonnes zones de valeur sont déterminées au regard de la texture dominante.
Si les seuils indiqués pour les sables ou les limons sont assez proches de la réalité à obtenir, celui pour les argiles sera certainement trop faible dès lors que le taux d'argile sera bien au-dessus de 20%.
b. Une réponse plus précise grâce au rapport MO/argile
Les travaux de Pascal BOIVIN, agronome suisse, et de son équipe ont permis d'établir une relation assez bonne entre l'état structural du sol (évalué à partir du test bêche) et l'équilibre entre argile et matière organique.
En ce sens, la structure du sol devient intéressante dès lors que le rapport MO%/Argiles% est supérieur à 0,17. Elle est idéale au-delà d'une valeur de 0,24.
2. Le rapport C/N
Cet indicateur est obtenu à partir de la comparaison des teneurs en carbone et en azote. Il est utile pour évaluer le niveau de fonctionnement de la vie du sol.
Idéalement, ce rapport doit être compris entre 9 et 11 dans un intervalle de pH entre 6,2 et 6,8.
3. Le coefficient de minéralisation de la matière organique
Le sol contient un stock plus ou moins important de matière organique. Chaque année, ce dernier diminue peu à peu compte tenu du fonctionnement de la vie du sol, qui se nourrit essentiellement de carbone. Le calcul du coefficient de minéralisation K2 permet d'en connaître le niveau de consommation.
À l'échelle du territoire français, deux formules de calcul existent : le choix entre l'une ou l'autre dépend de la localisation géographique de la parcelle. Les facteurs sont variables de l'une à l'autre.
L'infographie ci-contre présente la zone optimale pour cet indicateur.
Si son calcul est absent de l'analyse de sol, il peut être directement réalisé en cliquant ici.
4. L'indice d'activité microbienne
Cet indice mesure le potentiel de dégradation enzymatique des substrats organiques du sol. Il varie en fonction de la quantité et de la qualité des restitutions organiques, du type de sol, des pratiques de fertilisation, de la qualité et de la quantité de flore microbienne.
Il est généralement évalué entre 0 et 5, ou 0 et 20 en fonction des laboratoires : la note la plus élevée étant la meilleure.
5. Le bilan humique
Chaque année, le sol perd une partie de son stock d'humus. Le bilan humique est une démarche importante pour vérifier si les apports de carbone au sol sous différentes formes (résidus de culture, couvert végétaux ou effluents organiques) sont suffisants pour compenser les pertes. Si le bilan humique est négatif, le taux de matière organique baisse peu à peu, la structure du sol est plus compacte, la vie du sol est affectée négativement, la nutrition de la plante est moins bonne. Dans le cas contraire, c'est un cycle vertueux qui se met en place.
Le résultat du bilan humique est exprimé en T ou kg de carbone/ha.
Si cet indicateur est absent de l'analyse de sol, son calcul peut être effectué en cliquant ici.
D. Analyse de sol et capacité d'échange cationique (CEC)
Le sol contient des éléments nutritifs en plus ou moins grande quantité. Ils sont contenus dans 3 types de compartiment : les cristaux du sol (la plus grande réserve mais aussi la moins accessible), la solution du sol (très faible quantité d'ions) ou le complexe argilo-humique.
La quantité fixée sur ce dernier représente la réserve cationique du sol, autrement appelée "capacité d'échange cationique" ou CEC. Elle correspond, comme son nom l’indique, à la capacité du sol à fixer les cations et à permettre les échanges.
Elle est souvent déterminée suivant la méthode Metson. Elle se mesure en meq/100 g ou cmol/kg (certains laboratoires la donne en meq/kg, la valeur est alors 10 fois plus grande).
À propos de la CEC, l’analyse de sol fournit 3 types d’informations complémentaires.
1. La taille de la CEC
La dimension de la CEC dépend avant tout de la texture dominante du sol : elle sera faible pour les sables, forte pour les argiles. Elle augmente aussi avec le taux de matière organique.
Dans l'illustration ci-contre, la CEC est comparée à un verre d'eau dont le volume sera d'autant plus important que le sol est argileux et riche en MO.
2. Le taux de saturation de la CEC
La CEC est remplie très majoritairement par les ions calcium, magnésium, potassium, sodium et hydrogène. Le taux de saturation mesure la proportion des quatre premiers comparée au volume global de la CEC.
Il existe une corrélation assez bonne entre le taux de saturation et le pH du sol. Dans la pratique, pour la majorité des cultures, les apports d'amendement basique doivent permettre d'atteindre un taux de saturation de 85-90% après opération.
Pour en savoir plus sur le choix des produits et des quantités à apporter, toutes les informations nécessaires sont disponibles en cliquant ici.
3. Composition et équilibre de la CEC
Au-delà de la valeur du taux de saturation de la CEC idéal (entre 85 et 90%), l'analyse de sol est l'occasion de vérifier l'équilibre du curseur calcium-magnésium. En effet, comme le montre l’infographie ci-contre, les propriétés des principaux cations de la CEC sont différentes. Or, sa composition a une influence sur le comportement du sol, notamment celui des argiles : en fonction de la répartition des cations, les argiles seront plus ou moins lâches ou cohésives, la dynamique des flux d’air et la gestion de l’eau s'en trouveront modifiées.
Les travaux de William ALBRECHT ont permis d’identifier une répartition idéale des cations de la CEC.
Le curseur entre calcium et magnésium dépend de la taille de la CEC (voir tableau ci-contre) : la proportion en calcium sera d’autant plus grande que le sol contient d’argiles, et inversement pour le magnésium. Dans tous les cas, la part ajoutée de ces deux ions est de 80%.
Les pratiques d'apport d'amendement basique doivent permettre a posteriori de bien ajuster cet équilibre.
E. Analyse de sol, pH et bilan acide-base
Le pH rend compte de la concentration en protons (particules élémentaires positives) dans le sol. Ce paramètre joue un rôle fondamental sur son fonctionnement et sur la croissance de la plante : lorsque le pH est mal ajusté, le sol se dégrade, sa fertilité est moindre, les éléments minéraux sont moins disponibles, des toxicités apparaissent, le développement de la plante est plus difficile, et elle devient plus sensible aux maladies.
L'analyse de sol délivre plusieurs informations pour cette catégorie d'indicateurs.
1. Le pH KCl et l'acidité de réserve du sol
Le pH KCl représente l'acidité de réserve du sol. Il rend compte de sa limite d’acidification maximum : plus il est bas, plus le sol aura tendance à s’acidifier, plus il sera alors nécessaire d’être vigilant et de réaliser des apports d’amendement basique réguliers.
Il est mesuré en plongeant l'échantillon de sol dans une solution de chlorure de potassium : le potassium prend alors la place des ions aluminium et hydrogène sur le complexe argilo-humique. Dans un second temps, est évaluée la concentration en ion hydrogène pour obtenir le pH KCl.
En deçà d'une valeur de 5,3, des phénomènes de toxicité à l'aluminium, au cuivre ou au manganèse peuvent apparaître.
2. Le pH H2O et l'acidité actuelle du sol
Le pH H2O est celui qui rend le mieux compte du pH de la solution du sol. Il est déterminé en plaçant l'échantillon de terre dans un solution désionisée. Comme le montre le graphique ci-contre, il varie sensiblement au cours de l’année (de 0,5 à 1 point) : dans ces circonstances, sa valeur dépend du moment où le prélèvement de l’échantillon de terre est effectué.
Pour la grande majorité des cultures, la valeur du pH eau est idéale entre 6,2 et 6,8. Elle pourra être un peu plus élevée pour les légumineuses ou pour des cultures comme la betterave.
La variation importante du pH eau au cours de l’année en fait un indicateur peu fiable pour décider précisément des pratiques d’apport d’amendement basique. À l'exception des sols sableux, il est préférable d'utiliser l'indicateur de la CEC. Pour en savoir sur le sujet, cliquer ici.
3. Carbonate de calcium, calcaire actif et pouvoir chlorosant du sol
Dans un premier temps, le dosage du carbonate de calcium permet de qualifier son caractère calcaire : un sol est considéré "calcaire" au-delà de 10%.
Ce premier calcul sert ensuite de base pour mesurer l'importance de calcaire actif dans le sol. Le calcaire actif correspond à la part du carbonate de calcium du sol soluble dans l'eau : sa teneur est jugée élevée au-delà de 10%.
La détermination du calcaire actif permet, dans un dernier temps, de calculer le pouvoir chlorosant du sol au regard de sa concentration en fer facilement assimilable.
Le pouvoir chlorosant permet de mesurer le risque de carence en fer : il est jugé élevé au-delà d'une valeur de 30.
Ce calcul est notamment utile pour orienter le choix de porte-greffes en cultures pérennes comme la viticulture ou l'arboriculture.
F. Analyse de sol, macro et oligoéléments
1. Les macroéléments principaux
a. L'azote du sol
La très grande majorité de l'azote du sol est sous forme organique, seule une faible proportion est soluble dans le sol et facilement disponible pour la plante.
La mesure de l'azote total sert de base de calcul au rapport C/N.
La partie soluble, sous forme ammonium et nitrate, correspond au reliquat azoté. Cette information est utile pour ajuster les pratiques de fertilisation. Le reliquat azoté varie dans l'année en fonction de plusieurs facteurs : l'importance de la pluviométrie, le type de sol, les pratiques d'apport d'amendements organiques et minéraux, ou encore, la présence de couverts intermédiaires (qui ont la capacité de retenir les éléments dans l'horizon de culture). En conséquence, sa valeur sera variable en fonction du moment où le prélèvement de l'échantillon de terre est effectué.
b. Le phosphore et le potassium
Avant de voir comment interpréter les résultats de l'analyse pour le phosphore et le potassium, il est important d'aborder la notion d'exigence.
1. Notion de besoin et d'exigence
L'exigence se définit par l'importance d'un élément donné pour le développement physiologique d'une culture. En ce sens, plus une culture est exigeante, plus le manque de cet élément dans le sol a des conséquences négatives sur le rendement.
Pour sa part, le besoin correspond à la quantité totale d'un élément nécessaire pour permettre à la culture d'accomplir son cycle.
Les deux infographies ci-contre montrent le niveau d'exigence des principales cultures pour le phosphore et le potassium.
2. Le phosphore
Le sol contient plusieurs tonnes de phosphore par hectare, mais seulement une infime partie est soluble dans la solution du sol et facilement disponible pour la plante.
Une autre fraction, fixée sur le complexe argilo-humique, reste échangeable avec la solution du sol et assimilable pour la plante.
La dernière partie, très majoritaire, est très difficilement accessible pour la culture. Seule une vie du sol bien développée peut permettre de "piocher" dans ce réservoir.
Pour évaluer la teneur en phosphore, trois techniques d'analyse principales sont utilisées. Elles se différencient par leur capacité à pouvoir extraire une partie plus ou grande du phosphore du sol.
La méthode Olsen : Elle peut être appliquée pour tous les types de sol. C'est la technique d'extraction la plus douce. Elle permet de mesurer la quantité de phosphore assez rapidement disponible pour la plante.
La méthode Dyer : Elle est utilisée seulement pour les sols acides. Elle est la méthode la plus agressive. Elle permet d'évaluer le phosphore de la solution du sol, celui fixé sur le complexe argilo-humique et une partie de la forme liée dans le sol.
La méthode Joret-Herbert : Elle est applicable pour tous les sols. Sa capacité d'extraction est intermédiaire comparée à celle des deux autres méthodes.
En conséquence, la teneur mesurée avec la méthode Olsen est toujours la plus faible alors que celle avec la méthode Dyer est la plus élevée.
Pour chaque méthode d'extraction et pour chaque niveau d'exigence, les valeurs seuils à retenir s’organisent autour de deux valeurs : la teneur de renforcement et la teneur d’impasse. Elles sont utiles pour décider de la nécessité de renforcer ses pratiques d'amendement, ou au contraire, de la possibilité de les ajuster à la baisse.
Pour la situation de renforcement : les apports doivent être augmentés pour tenir compte de la nécessité de redresser la teneur du sol,
Pour la situation d'impasse : pour ajuster précisément les pratiques de fertilisation, il est alors nécessaire de tenir compte des apports de phosphore au cours des campagnes précédentes et du devenir des résidus de culture (exportés ou restitués).
Ces valeurs de références varient en fonction des régions et du type de sol comme le montre les infographies ci-contre.
Pour la méthode Olsen, les valeurs de référence sont les suivantes.
Pour la méthode Joret-Herbert, les valeurs de référence sont les suivantes.
Enfin, pour la méthode Dyer, les valeurs de référence sont les suivantes.
3. Le potassium
Pour le potassium, la démarche est identique à celle du phosphore. Là encore, les valeurs seuils doivent permettre d'ajuster les pratiques de fertilisation en fonction de l'exigence de la culture, des apports de potassium passés et du devenir de la culture.
Là aussi, ces valeurs de références varient en fonction des régions et du type de sol comme le montre les infographies ci-contre.
3. Le magnésium et le sodium
L'infographie ci-contre présente les niveaux pour apprécier la teneur en magnésium et en sodium. Ces informations sont à recouper avec leur part respective occupée sur la CEC comme abordé au point II. D. 3. C'est d'ailleurs cette dernière approche qui doit être privilégiée.
2. Les oligoéléments
Les oligoéléments jouent un rôle important tant au niveau du sol que dans le développement physiologique de la plante :
Dans le sol, ils interviennent pour assurer le bon fonctionnement enzymatique et soutenir l'activité de la biologie du sol.
Pour la plante, leur action est indispensable pour soutenir sa bonne croissance au cours du cycle.
En conséquence, en cas de carence identifiée dans le sol, il sera indispensable de faire, d'abord, les corrections adéquates au niveau du sol avant d'envisager de réaliser des applications foliaires.
L'infographie ci-contre montre l'importance des oligoéléments en fonction des cultures.
Abordons maintenant le sujet des plages de teneurs optimales pour les principaux oligoéléments dans le sol.
a. Le cuivre
Pour le cuivre, les seuils sont variables en fonction du pH et de la texture du sol.
b. Le zinc
Pour le zinc, le seuil minimum varie selon le type de culture et le pH.
c. Le manganèse
Pour le manganèse, le seuil minimum varie légèrement en fonction de la valeur du pH.
d. Le fer
Les teneurs souhaitables du fer se situent entre 40 et 100 ppm.
e. Le bore
Pour le bore, les seuils varient en fonction du type de culture : en grandes cultures, ils dépendent du pH, du type de sol, de la culture et des conditions climatiques ; en viticulture et arbo, ils sont surtout liés au pH.
f. Le molybdène
La disponibilité du molybdène augmente avec le pH : pour les sols alcalins (pH>7), les risques de carence sont quasiment nuls.
L'évaluation du molybdène est seulement intéressante pour les sols acides et pour les cultures sensibles (voir tableau précédent).
3. Les équilibres entre les éléments
Dans un monde idéal, il serait très commode d’avoir de bonne teneur pour tous les éléments du sol pour être sûr d’avoir suffisamment de tout. Malheureusement, la réalité est tout autre : les ions interagissent entre eux quelque fois positivement (synergie), bien souvent, négativement (antagonisme).
a. Entre antagonisme et synergie
L'infographie ci-contre, appelée charte de Mulder, synthétise les interactions entre les principaux éléments minéraux. Comment bien en faire la lecture ?
Prenons l'exemple du potassium. Il stimule positivement la concentration en manganèse et en fer. Par contre, en excès, il engendre un blocage pour le magnésium et en bore. Dans l'autre sens, une trop grande concentration en magnésium, en calcium, en azote ou en phosphore limite son absorption.
b. Carence vraie et carence induite
Si la notion d’excès se définit par la trop grande concentration d’un élément engendrant des conséquences négatives, celle de carence peut avoir deux visages.
Intuitivement, nous serions tenté·e·s de penser qu’il s’agit de la trop faible teneur d’un élément donné....oui mais pas seulement ! L’exemple ci-contre en est une parfaite illustration.
Au-delà de l'importance d'avoir des éléments en quantité suffisante, il est primordial de respecter certains équilibres entre eux. En ce sens, le calcul de différents rapports donne une information précieuse.
c. Les principaux rapports de l'analyse de sol
En règle générale, quatre ratios sont calculés dans une analyse de sol classique : K/Mg, Ca/Mg, P/Zn et Cu/MO. L'infographie ci-contre montre les intervalles optimaux à retenir pour chacun d'eux.
Il existe bien plus de ratios encore, que nous tâcherons de traiter dans un prochain article.
Dans la pratique, en cas de déséquilibre constaté, deux questions doivent se poser successivement :
L'un des éléments est-il présent en très grande quantité ?
Ou, la teneur de l'un d'eux est-elle très basse ?
Dans l'ordre, il sera toujours important de résoudre d'abord les excès (en diminuant drastiquement les apports de l'élément considéré) avant de solutionner les carences.
III. L'ANALYSE DE SOL, UN OUTIL À COMPLÉTER
A. Analyse de sol et hétérogénéité spatiale
Le sol peut connaître une grande variabilité spatiale au sein d'une même parcelle. Le cas échéant, il est important, si possible, d'identifier plusieurs zones homogènes et de réaliser une analyse de sol pour chacune d'elle. Dans l'exemple ci-contre, les grandes différences de pH sont certainement le reflet d'une hétérogénéité du type de sol : trois zones peuvent être délimitées. Si les deux premières apparaissent relativement homogènes, la troisième l'est beaucoup moins, l'analyse sera certainement moins représentative.
B. L'analyse de sol, une vision partielle de la fertilité du sol
Si l'analyse de sol fournit des informations intéressantes pour un bon nombre d'indicateurs, dans son ensemble, elle donne une image seulement partielle de la fertilité globale du sol. L'infographie ci-contre dresse un bilan synthétique.
Au niveau de la fertilité physique, si les informations sont suffisantes pour identifier le type de sol dominant à partir de la granulométrie, des observations complémentaires (test bêche, profil de sol notamment) sont indispensables pour apprécier la qualité des argiles, la structure du sol dans les différents horizons de culture et la relation entre eux.
Au niveau chimique, l'analyse classique dresse un panorama intéressant pour connaître l'état ionique du sol. Toutefois, bien souvent des éléments tels que le soufre, le molybdène ou le bore sont absents. Egalement, les rapports calculés sont en nombre restreint alors qu'il en existe une trentaine. La souscription d'une formule d'analyse plus complète est alors nécessaire.
Enfin, l'analyse de sol ne permet pas de savoir si les éléments sont dans une forme disponible ou non pour la plante.
Au niveau de la vie du sol, si le coefficient d'activité biologique donne une idée globale de son niveau de fonctionnement, aucune information n'est présente pour connaître sa diversité. Des analyses complémentaires, réalisées dans des laboratoires spécialisés, sont indispensables pour mesurer la richesse génétique du sol. Egalement, des comptages complémentaires sont utiles pour estimer la quantité de biomasse souterraine.
Plus globalement, l'analyse de sol ne permet de savoir comment l'ensemble des paramètres du sol interagissent entre eux. Des observations telles que la réalisation de profil de sol sont alors recommandées pour apprécier cette interaction.
Nous proposons une formation sur le sujet de l'analyse des sol, vous pouvez cliquer sur le bouton ci-contre pour la découvrir :
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Au plaisir de vous retrouver pour nos prochains articles !
A bientôt !
Raphaël de TERREOM
Liens utiles :
AUREA - WikiAurea - https://wiki.aurea.eu
P. BOIVIN - Le rôle du carbone en agriculture - https://www.youtube.com/playlist?list=PL-rKfI2fHaALyyq0aEwET1D9Kg69qw5sm
WikiAurea - Calculette pour estimer le coefficient de minéralisation de la matière organique K2 - https://wiki.aurea.eu/index.php?title=L%27Agro-calculette_K2
SIMEOS AMG- Outil de calcul du bilan humique - http://www.simeos-amg.org/index.php?action=delog
UNIFA - Outil de calcul des besoins en bases - https://ipa-chaulage.info/index.php/le-raisonnement-du-chaulage-et-calcul-des-besoins#logiciel
BUCAILLE Francis - Revitaliser le sol https://www.cnra-france.org/francis-bucaille-revitaliser-les-sols/