Méthodes statistiques pour analyser un essai longue durée et mettre en évidence l'effet agronomique de l'apport répété de PRO : application à deux sites du SOERE PRO et comparaison des résultats

Résumé

L’effet des épandages de Produits Résiduaires Organiques (PRO) au champ dépend des caractéristiques des PRO épandus (composition, origine et caractéristiques des matières premières, caractéristiques analytiques des PRO) et du contexte d’apport des PRO (doses et périodes d’apports, contexte agropédoclimatique considéré), c’est pourquoi il est nécessaire d’étudier les effets de leurs apports au champ dans différentes situations. Les sites de longue durée du SOERE PRO visent justement à étudier précisément ces effets pour différents PRO et différents contextes agricoles d’apports, via l’acquisition de jeux de données complets sur les compartiments de l’agrosystème.

La présente étude a pour but de (i) présenter une démarche statistique visant à analyser les jeux de données acquis sur des sites du SOERE PRO, pour évaluer l'effet d'apports répétés de PRO différents sur l'évolution temporelle de propriétés agronomiques du sol, avec l’application aux éléments NPK, et, (ii) tester cette démarche statistique sur les résultats acquis sur 2 sites du SOERE PRO (Colmar et QualiAgro) pour mettre en évidence l’effet concordant de l’apport répété de trois PRO communs aux deux sites sur l’évolution des teneurs en NPK du sol : un compost de biodéchets (BIO), un compost de déchets verts et boue (DVB) et un fumier de bovin (FUM), en considérant les données des compartiments PRO, sol et plantes.

La démarche statistique présentée consiste en trois étapes :

• (i) la caractérisation des PRO en termes de propriétés agronomiques (teneurs et flux en éléments majeurs, stabilité de la matière organique) via une Analyse en Composantes Principales (ACP) qui est une méthode factorielle permettant de montrer les différences et les similarités entre PRO,
• (ii) l’analyse de l’évolution temporelle des stocks en éléments majeurs du sol (N total, P Olsen, K échangeable) par une ANOVA considérant la nature agronomique (variance des résidus différente fonction du PRO / de l’année) et temporelle des données (non indépendance des résidus),
• (iii) la mise en relation entre les bilans (entrées via les PRO et la fertilisation minérale – exportations par les plantes), les caractéristiques des PRO et l’évolution des stocks en éléments du sol à l’aide d’une ACP permettant aussi d’analyser les corrélations linéaires entre différentes variables, ou bien à l’aide d’une méthode alternative appelée « forêts aléatoires ».

L’application de cette démarche sur les sites de Colmar et QualiAgro a permis de montrer (i) la richesse du fumier (FUM) en K total et la richesse du compost de boues (DVB) en P total, (ii) un effet significatif et similaire entre sites des mêmes PRO sur le maintien ou l’augmentation des stocks  du sol en N total (BIO, DVB), P Olsen (DVB) et K échangeable (FUM), (iii) le lien entre les flux d’apports par les PRO en P total et K total et les évolutions des stocks de P et K dans le sol, ainsi que le lien entre la stabilité de la matière organique des PRO et l’évolution des stocks en N total du sol, les PRO présentant une stabilité de la matière organique plus élevée (BIO, DVB) amenant à une augmentation supérieure des stocks d’azote du sol. Néanmoins, l’intensité des effets observés sur chaque site était différente du fait du raisonnement différent des apports de PRO (4 T C/ha/épandage sur QualiAgro, 170 kg N/ha/épandage sur Colmar). Du fait de ces différences de conduite entre sites, l’analyse statistique des jeux de données n’a pas pu être réalisée en réseau pour étudier l’influence du contexte pédoclimatique sur l’effet des PRO au champ. Pour cela, il faudrait mettre en place un réseau d’essais coordonnés en termes de protocole, conduite et suivis.