Agriculture de conservation des sols : quelle contribution pour une agriculture durable ?
Vidéo issue d'une séance de l'Académie d'agriculture de France.
Ouverture de la séance
La séance est ouverte par le président de séance, qui indique d’abord les excuses de la présidente de l’Académie, absente car en traitement en ce moment, mais qui suivra la séance à distance. Une pensée lui est adressée.
Un mot de félicitations est ensuite adressé à Daniel Éric Marchand, distingué Chevalier dans l’Ordre national du Mérite. Il est salué pour sa contribution importante à l’Académie, notamment sur les questions audiovisuelles et le développement des formats de diffusion en webinaire et sur YouTube, avec Christine.
L’introduction rappelle également que cette séance s’inscrit dans la continuité de deux précédentes séances consacrées à l’agriculture de conservation des sols, qui ont rencontré un très fort succès d’audience : plus de 4 100 vues pour la première et plus de 3 000 pour la seconde. Cela montre, selon l’orateur, à quel point ce thème préoccupe, est étudié et déjà mis en œuvre.
La question posée aujourd’hui est la suivante : comment l’agriculture de conservation des sols contribue-t-elle réellement à une agriculture durable ? Cette interrogation est replacée dans le contexte du Pacte et de la future loi d’orientation et d’avenir agricoles.
Introduction générale : de l’agriculture de conservation des sols à la transition agroécologique
L’introduction scientifique est assurée par Hubert Boizard, qui précise que cette troisième séance ne constitue pas un simple prolongement des précédentes :
- la première séance avait dressé un état des lieux de l’agriculture de conservation des sols dans le monde et en France ;
- la deuxième reposait sur des témoignages d’agriculteurs et de praticiens ;
- la troisième adopte un angle différent : la contribution de l’agriculture de conservation des sols à la transition agroécologique.
Définition de l’agriculture de conservation des sols
Hubert Boizard rappelle la définition de la FAO. L’agriculture de conservation des sols repose sur trois principes :
- une perturbation mécanique minimale du sol ;
- une couverture organique permanente du sol ;
- une diversification des espèces cultivées.
Il insiste sur le fait qu’il s’agit d’une définition stricte :
- la perturbation mécanique minimale signifie que seul le semoir intervient, sans aucun autre outil de travail du sol ;
- la couverture organique permanente suppose au moins 30 % de résidus végétaux, quelles que soient les conditions climatiques.
Quelques enseignements des deux premières séances
Plusieurs points sont rappelés.
À l’échelle mondiale
L’objectif initial de l’agriculture de conservation des sols est la lutte contre l’érosion, notamment après le Dust Bowl aux États-Unis dans les années 1930.
Son développement a reposé sur :
- le progrès technique, avec la mise au point de semoirs capables de semer dans des résidus organiques ou dans des couverts en croissance ;
- l’apparition des herbicides, et en particulier le glyphosate, qui a joué un rôle majeur à l’échelle mondiale.
Il est aussi rappelé, à la suite des travaux d’Éric Scopel, que l’adoption des trois principes se fait souvent de manière progressive, la diversification des espèces étant généralement le levier le plus lent à mettre en place.
Enfin, l’enjeu majeur souligné est le passage de l’agriculture de conservation des sols à l’agroécologie.
En France
En France, les surfaces sont plus limitées qu’en Amérique latine ou en Amérique du Nord, mais les agriculteurs engagés sont présentés comme des pionniers qui expérimentent, innovent et développent des pratiques variées.
Il est rappelé que les systèmes observés sont rarement conformes à la définition stricte de la FAO : on rencontre surtout des systèmes diversifiés et hybrides.
Les effets observés sont variables, mais quelques tendances ressortent :
- les charges sont globalement un peu plus faibles grâce à la baisse de la mécanisation ;
- on observe en revanche une légère augmentation des herbicides ;
- les rendements se maintiennent globalement au niveau des systèmes conventionnels, ce qui constitue déjà en soi un résultat important ;
- les praticiens expriment souvent l’impression d’une meilleure résilience de leurs systèmes.
Changement de questionnement
L’idée forte de la séance est de changer de paradigme. Plutôt que de considérer l’agriculture de conservation des sols comme un objectif en soi fondé sur la mise en œuvre la plus stricte possible des trois principes, il s’agit de s’interroger sur la manière dont les systèmes en agriculture de conservation peuvent s’inscrire dans la transition agroécologique.
L’agroécologie est ici définie comme la mise en œuvre de systèmes s’appuyant sur les fonctionnalités offertes par les écosystèmes pour réduire les intrants, par exemple via une meilleure régulation biologique des bioagresseurs.
La transition est également centrale : il s’agit de changer de modèle agricole pour répondre aux crises actuelles, notamment le changement climatique.
Enfin, cette réflexion est articulée à la notion de services écosystémiques, parmi lesquels :
- la production ;
- la régulation climatique ;
- la qualité de l’eau et la recharge des nappes ;
- l’entretien des sols ;
- la biodiversité.
Objectif de la séance
L’objectif annoncé est de faire le point sur quelques grandes questions agronomiques posées par l’adoption de l’agriculture de conservation des sols :
- la gestion de l’eau ;
- la fertilité des sols ;
- la gestion de la flore adventice ;
- la biodiversité.
Pour chaque thème, les questions posées sont les suivantes :
- quels sont les points forts et les points faibles de l’agriculture de conservation des sols dans le cadre de la transition agroécologique ?
- quels leviers mettre en œuvre ?
- comment combiner les pratiques pour optimiser les systèmes de culture ?
- quelle souplesse se donner ?
- quelles connaissances sont déjà acquises et lesquelles restent à construire ?
Intervenants de la séance
La séance s’organise autour de quatre interventions :
- Lionel Alletto, sur la gestion de l’eau et de la fertilité chimique des sols en agriculture de conservation des sols ;
- Stéphane Cordeau, sur la flore adventice ;
- Sophie Joimel, sur les effets sur la biodiversité ;
- une conclusion confiée à Philippe Gate et Christian Huyghe.
Il est aussi indiqué qu’un ouvrage collectif intitulé L’agriculture de conservation des sols doit paraître à l’automne, et qu’il sert déjà de support à plusieurs références mobilisées durant la séance.
Gestion de l’eau et fertilité chimique des sols en agriculture de conservation des sols
L’intervention de Lionel Alletto, chercheur à l’INRAE à Toulouse au sein de l’unité AGIR (« Agroécologie, innovations et territoires »), est diffusée en vidéo. Il associe plusieurs collègues à son travail, notamment Sixtine Quef, Valérie Pot, Luís A. M. Ribeiro, Jean Nouvel, Norberto, Vincent Bustuillo et Yves Coquet.
L’exposé est structuré autour de trois points :
- les effets de l’agriculture de conservation des sols sur la fertilité chimique ;
- les effets sur le fonctionnement hydrique des sols ;
- quelques perspectives de recherche.
Effets sur la fertilité chimique des sols
Lionel Alletto rappelle qu’il est difficile de dissocier fertilité chimique, physique et biologique, tant elles interagissent étroitement. Il choisit néanmoins ici de mettre l’accent sur les aspects plus spécifiquement chimiques.
Stratification de la matière organique
Le premier effet marquant est une modification de la localisation de la matière organique dans le sol. Avec l’arrêt du travail du sol, les résidus et restitutions restent en surface, ce qui entraîne rapidement une stratification du carbone organique.
Cette stratification est ensuite brassée progressivement par l’activité biologique, notamment celle des vers de terre.
Une hypothèse courante est que cette répartition plus superficielle de la matière organique pourrait modifier la minéralisation. À ce jour, les travaux disponibles ne mettent pas clairement en évidence une différence nette de minéralisation globale à l’échelle annuelle, que ce soit dans les expérimentations de longue durée ou dans les méta-analyses.
En revanche, Lionel Alletto souligne plusieurs limites importantes :
- peu d’études portent réellement sur des systèmes relevant pleinement des trois piliers de l’agriculture de conservation des sols ;
- les effets de couverts végétaux détruits tardivement, voire semés dans des couverts encore vivants, sont encore peu documentés ;
- même si le bilan annuel de minéralisation paraît voisin, la dynamique dans l’année peut être différente, avec des relargages plus tardifs.
Cela rejoint des observations de terrain d’agriculteurs qui signalent parfois des « fins d’azote » au début du cycle de la culture.
Stratification des éléments nutritifs
Des phénomènes analogues de stratification sont observés pour d’autres éléments nutritifs, notamment le phosphore et le potassium.
Cette stratification dépend :
- du niveau de fertilisation ;
- des propriétés physico-chimiques du sol ;
- du mode de gestion des résidus de culture, restitués en surface ou légèrement enfouis.
Là encore, les connaissances restent limitées sur les conséquences exactes de cette stratification sur l’alimentation minérale des plantes. Les interactions entre plantes et micro-organismes, par exemple autour du phosphore et des mycorhizes, apparaissent comme des points clés encore insuffisamment compris.
Effets sur le fonctionnement hydrique des sols
Lionel Alletto rappelle les principaux processus du fonctionnement hydrique :
- la pluie ou l’irrigation atteint la parcelle ;
- selon les propriétés du sol, l’eau s’infiltre ou ruisselle ;
- le ruissellement peut provoquer de l’érosion ;
- l’eau infiltrée peut soit réalimenter les nappes, soit être retenue dans le sol ;
- une partie de cette eau retenue est disponible pour les plantes, constituant le réservoir utilisable.
Réduction du ruissellement et de l’érosion
L’agriculture de conservation des sols agit très fortement sur deux leviers majeurs :
- la réduction de l’énergie cinétique des pluies grâce au mulch ou au couvert végétal ;
- l’amélioration de la stabilité structurale des agrégats liée à l’accumulation de carbone en surface.
Ces effets réduisent fortement les risques de ruissellement et d’érosion, quels que soient les contextes agropédoclimatiques. Il est rappelé que la lutte contre l’érosion constitue d’ailleurs le socle historique de l’agriculture de conservation des sols.
Rétention de l’eau et infiltration
Sur la rétention de l’eau, les résultats sont plus contrastés. Certaines études montrent qu’une augmentation de la matière organique améliore significativement la capacité de rétention, tandis que d’autres soulignent que l’effet dépend aussi fortement de l’organisation de la porosité.
Les travaux récents conduisent à s’intéresser de plus en plus à la connectivité des réseaux poraux, depuis les macropores jusqu’aux micropores.
Concernant l’infiltration, Lionel Alletto souligne que beaucoup d’études comparent seulement des systèmes avec ou sans travail du sol, sans prendre en compte l’ensemble des leviers de l’agriculture de conservation des sols, notamment les couverts. Malgré cela, de nombreux résultats vont dans le sens d’une amélioration des capacités d’infiltration.
Rôle de la biologie et de l’exploration racinaire
Un autre levier essentiel est la meilleure valorisation du réservoir utilisable par les plantes, via :
- les interactions avec les micro-organismes, notamment les mycorhizes ;
- une prospection racinaire modifiée par l’état physique du sol.
Ces effets sont encore en cours de caractérisation, mais apparaissent prometteurs.
Le projet Bagages
Pour répondre à ces questions, Lionel Alletto présente les résultats du projet Bagages, conduit pendant plus de cinq ans sur le territoire Adour-Garonne, avec un cofinancement de l’agence de l’eau et de la région Occitanie.
Ce projet associait de nombreux partenaires : unités de recherche INRAE, acteurs techniques, instituts, organismes de développement agricole et acteurs économiques.
Son ambition était d’évaluer certains effets des pratiques relevant de l’agriculture de conservation des sols, et dans quelques cas de l’agroforesterie, sur le cycle de l’eau :
- quantité d’eau stockée ;
- infiltration ;
- transferts de polluants.
Les travaux ont mobilisé plusieurs échelles :
- la parcelle ;
- l’exploitation ;
- le petit bassin versant, via la modélisation.
Un point important est souligné : les sites étudiés n’étaient pas en phase de transition initiale, mais déjà considérés comme stabilisés, avec des durées de pratique allant d’environ 8 à 30 ans.
Résultats sur le carbone et la matière organique
Les résultats montrent que sur des sols initialement pauvres en carbone, les systèmes en agriculture de conservation des sols peuvent permettre une accumulation significative de matière organique.
En revanche, sur des sols déjà riches, l’effet est beaucoup plus faible, voire nul. Dans certains cas, les systèmes permettent au moins de maintenir la teneur en matière organique malgré des rotations qui, sans cela, auraient probablement conduit à une baisse.
Lionel Alletto insiste sur un point : le principal levier de stockage du carbone n’est pas seulement le non-travail du sol, mais surtout la production de biomasse par les couverts végétaux. Le non-travail du sol organise ce carbone différemment, mais n’en crée pas à lui seul.
Résultats sur le réservoir utilisable
Le projet a permis d’évaluer le réservoir utilisable des sols grâce à de très nombreuses mesures sur des échantillons non remaniés.
Les résultats montrent une augmentation du réservoir utilisable dans les systèmes en agriculture de conservation des sols, mais dans des proportions modérées :
- généralement de l’ordre de 5 à 10 % ;
- jusqu’à 24 % dans une situation particulière de sol argilo-calcaire.
Lionel Alletto insiste sur le fait qu’il ne faut pas surestimer cet effet : on n’observe pas de doublement du réservoir utilisable, comme cela a parfois pu être avancé.
Un résultat important est aussi que les fonctions de pédotransfert classiques apparaissent mal adaptées aux sols en agriculture de conservation des sols, notamment parce que la densité apparente n’y a pas le même sens hydrologique que dans des sols travaillés.
Résultats sur l’infiltration et la structure
Dans les systèmes labourés, les propriétés physiques du sol évoluent fortement entre le travail du sol et les stades suivants de la culture. Sur des sols limoneux en particulier, on observe :
- une dégradation rapide de l’état structural de surface ;
- une densification importante des horizons superficiels ;
- une baisse marquée des capacités d’infiltration.
À l’inverse, dans les systèmes en agriculture de conservation des sols :
- la densité apparente est souvent plus élevée ;
- mais les propriétés restent beaucoup plus stables dans le temps ;
- et surtout la conductivité hydraulique reste élevée.
Cela constitue un paradoxe apparent : une porosité totale plus faible, mais une meilleure circulation de l’eau. L’explication avancée repose sur une meilleure connectivité du réseau poral.
Connectivité du réseau poral
Les travaux récents suggèrent que la connectivité du réseau poral joue un rôle majeur, probablement plus important que le seul volume total de pores.
L’hypothèse est notamment que :
- les biopores sont plus stables ;
- leurs parois sont tapissées de matière organique ;
- les filaments mycéliens laissés par les mycorhizes peuvent contribuer à maintenir une microporosité fonctionnelle.
Cela permettrait d’expliquer à la fois :
- la meilleure infiltration ;
- la meilleure rétention en eau ;
- malgré une densité apparente plus élevée.
Rôle des mycorhizes
Lionel Alletto présente aussi des résultats issus de la thèse d’Arthur Metz Monnay, menée avec l’UMR RLSV, sur les champignons mycorhiziens arbusculaires.
Ces champignons augmentent fortement le volume de sol exploré par les plantes. Les ordres de grandeur précis restent à consolider, mais l’effet est potentiellement très important.
Dans les systèmes en agriculture de conservation des sols bien établis, on observe :
- une augmentation du taux de mycorhization du maïs ;
- une augmentation de la présence et de la diversité des mycorhizes dans le sol.
La difficulté scientifique reste maintenant de relier directement cette diversité au fonctionnement effectif de la plante.
Bilan et perspectives
Au total, Lionel Alletto conclut que les effets de l’agriculture de conservation des sols sur la gestion quantitative de l’eau sont globalement plutôt positifs.
Le principal point potentiellement négatif réside dans le maintien trop tardif de couverts végétaux, qui peut provoquer un assèchement du réservoir utile avant la culture suivante, ce qui pose particulièrement question dans les systèmes non irrigués et dans le contexte du changement climatique.
Les perspectives de recherche identifiées sont nombreuses :
- mieux caractériser les dynamiques temporelles de minéralisation ;
- améliorer les connaissances sur la rétention d’eau et l’infiltration à l’échelle fine de la saison ;
- intégrer ces processus dans les modèles ;
- développer des référentiels propres aux sols en agriculture de conservation des sols ;
- comprendre la dynamique de restauration des propriétés d’un sol en agriculture de conservation après un travail du sol occasionnel ;
- poursuivre les travaux sur les systèmes d’agriculture biologique de conservation.
Flore adventice en agriculture de conservation des sols
L’intervention suivante est assurée par Stéphane Cordeau, chercheur à l’INRAE de Dijon, spécialiste de l’agroécologie de la flore adventice.
Son objectif est de montrer en quoi les systèmes d’agriculture de conservation des sols peuvent être des moteurs de transition agroécologique, tout en soulignant les limites et les menaces qui pèsent sur la gestion durable de la flore adventice.
Messages principaux
Dès l’introduction, Stéphane Cordeau formule plusieurs messages clés :
- les systèmes d’agriculture de conservation des sols mobilisent fortement la couverture végétale comme levier de concurrence vis-à-vis des adventices ;
- mais, en se privant de certains leviers majeurs, notamment le travail du sol, ils surprennent de moins en moins les adventices ;
- or, pour qu’une gestion reste durable, il faut continuer à « surprendre » les adventices par une diversité de leviers ;
- cela suppose de ne plus raisonner seulement par les moyens, mais aussi par les objectifs.
Diversité et biologie de la flore adventice
La flore adventice regroupe un ensemble très divers d’espèces. En France, sur 6 000 à 7 000 espèces végétales, environ 1 200 à 1 300 sont caractérisées dans les champs cultivés.
La grande majorité de ces adventices sont des espèces annuelles. Cela signifie qu’elles doivent obligatoirement produire des graines pour assurer leur pérennité.
Quelques espèces sont vivaces, et il existe aussi des espèces intermédiaires dites pluriannuelles.
Stéphane Cordeau rappelle que la flore visible chaque année ne représente qu’une petite partie du potentiel réel de la parcelle : la majorité des adventices est présente dans le stock semencier du sol.
Ce stock peut être très élevé :
- un stock considéré comme faible correspond déjà à moins de 1 000 graines par mètre carré ;
- un stock très élevé peut dépasser 20 000 à 100 000 graines par mètre carré.
Effets du non-travail du sol
Le non-travail du sol modifie fortement les conditions de levée des adventices.
La plupart des espèces ne lèvent bien que lorsqu’elles se trouvent dans les premiers centimètres du sol. Or le non-travail du sol concentre justement les graines près de la surface.
Cependant, les graines adventices ne germent pas nécessairement bien lorsqu’elles restent exactement à la surface. Beaucoup d’espèces germent mieux lorsqu’elles sont légèrement enfouies.
Or même les semoirs de semis direct, qu’ils soient à disque ou à dent, perturbent suffisamment la ligne de semis pour créer localement des conditions favorables à certaines levées. Stéphane Cordeau cite l’exemple du géranium disséqué observé sur la ligne de semis.
Des travaux expérimentaux montrent que :
- la simple présence des graines en surface réduit leur germination ;
- le stress hydrique de surface réduit encore cette germination ;
- la présence d’un couvert végétal modifie la qualité de la lumière arrivant au sol et réduit également les levées.
La combinaison de ces effets peut diminuer fortement les levées d’adventices.
Effets de la transition à l’agriculture de conservation des sols
Des travaux menés en Bourgogne-Franche-Comté, dans des blés tendres situés sur un gradient de 1 à 13 ans de semis direct, montrent que la composition de la flore adventice évolue avec l’ancienneté du système.
Contrairement à une idée parfois répandue, les parcelles anciennes en agriculture de conservation des sols contiennent encore beaucoup d’espèces annuelles problématiques.
Cela signifie qu’il existe encore suffisamment de perturbations du sol, même en semis direct, pour permettre l’installation de ces espèces.
Diversité et homogénéisation des flores
Les travaux de Damien Derrouch, conduits sur un large réseau d’agriculteurs, montrent que :
- l’ancienneté de la transition n’a pas d’effet clair sur l’abondance totale de la flore ;
- en revanche, elle augmente le nombre d’espèces présentes ;
- les parcelles en agriculture de conservation des sols sont généralement plus diversifiées que les parcelles conventionnelles.
Mais, paradoxalement, cette diversité s’accompagne d’une homogénéisation progressive des flores : les parcelles finissent par se ressembler davantage entre elles.
On retrouve alors des flores dites « typiques » de l’agriculture de conservation des sols, avec davantage d’Asteraceae, de Poaceae, de Brassicaceae, de crépis, de vergerettes ou certaines vivaces.
Cette homogénéisation peut devenir problématique si elle se traduit par la domination d’espèces difficiles à maîtriser.
Caractéristiques des espèces sélectionnées
Les espèces sélectionnées dans ces systèmes ont plusieurs traits communs :
- une augmentation des vivaces, même si elle reste modérée ;
- une augmentation d’espèces de printemps-été, surtout après une dizaine d’années, en lien avec la diversification des rotations ;
- une diminution des espèces strictement héliophiles, au profit d’espèces tolérant davantage l’ombrage.
Le passage à l’agriculture de conservation des sols modifie donc rapidement la flore adventice, parfois dès les premières années.
Évolution des pratiques de gestion
À partir d’enquêtes menées auprès de 415 agriculteurs, Stéphane Cordeau décrit l’évolution des pratiques au cours de la transition :
- avant l’agriculture de conservation des sols, le travail du sol est un levier majeur, avec labour ou techniques culturales simplifiées ;
- lors de l’adoption des principes de l’ACS, les pratiques de désherbage prélevée disparaissent souvent, notamment parce que les herbicides racinaires fonctionnent mal en présence de matière organique en surface ;
- les couverts végétaux, parfois pérennes, se développent ;
- les dates de semis sont optimisées ;
- dans les systèmes les plus expérimentés, les rotations sont mieux diversifiées et les couverts mieux maîtrisés.
Résultats d’une évaluation multicritère
Une évaluation multicritère a été conduite à partir du réseau DEPHY Ferme. Elle a comparé :
- 36 systèmes en agriculture de conservation des sols ;
- 185 systèmes labourés ;
- 90 systèmes en techniques culturales simplifiées.
Les résultats montrent que, dans les systèmes en agriculture de conservation des sols :
- le temps de traction diminue ;
- les charges de mécanisation baissent ;
- la consommation de carburant diminue ;
- la productivité brute peut baisser dans certaines situations, lorsque certaines cultures ne peuvent plus être conduites ;
- mais la rentabilité se maintient, en marge semi-nette comme en productivité du travail.
Sur les bioagresseurs :
- les IFT totaux augmentent si l’on prend en compte le glyphosate ;
- les IFT hors glyphosate sont comparables ;
- il n’y a pas de baisse nette démontrée sur les fongicides et insecticides ;
- une légère baisse des insecticides existe parfois, mais sans toujours être statistiquement démontrée.
Stéphane Cordeau rappelle que ce résultat n’est pas surprenant : réduire le travail du sol tout en réduisant fortement les herbicides constitue un objectif particulièrement difficile.
Gestion agroécologique de la flore adventice
La gestion agroécologique de la flore adventice consiste à identifier les processus biologiques de régulation, puis à mobiliser des pratiques qui les favorisent.
Parmi ces processus :
- la compétition pour les ressources ;
- la prédation des graines ;
- la modification du microclimat ;
- plus hypothétiquement, le parasitisme et l’allélopathie.
Les leviers mobilisables sont nombreux :
- couverts végétaux ;
- couverts permanents ;
- cultures associées ;
- variétés couvrantes ;
- raisonnement de la fertilité ;
- augmentation de la densité de semis ;
- choix de cultures plus couvrantes ;
- préservation des organismes prédateurs ;
- maintien de résidus à la surface.
L’un des messages forts est qu’il faut non seulement mettre en œuvre ces leviers, mais aussi les optimiser.
Par exemple :
- un couvert très diversifié n’est pas nécessairement le plus efficace contre les adventices ;
- des couverts simples peuvent produire plus de biomasse concurrentielle ;
- le réglage des densités de semis et des proportions relatives entre espèces est crucial.
Il faut aussi éviter que d’autres pratiques ne viennent annuler les effets attendus. Stéphane Cordeau donne l’exemple de couverts systématiquement détruits par travail du sol ou herbicides : dans ce cas, leur capacité à réguler durablement la flore adventice peut disparaître.
Opportunités et menaces
Stéphane Cordeau considère que l’agriculture de conservation des sols s’inscrit pleinement dans la transition agroécologique car elle mobilise des processus biologiques, raisonne à l’échelle du système, augmente l’observation de terrain et oblige à revisiter les fondamentaux de la malherbologie.
Mais il souligne aussi plusieurs menaces :
- la dépendance persistante aux herbicides, notamment au glyphosate ;
- une mobilisation encore insuffisante du levier rotation ;
- la sélection de flores homogènes et difficiles ;
- le risque de pertes de rendement si la flore se dégrade.
Le point d’alerte majeur est l’apparition de résistances. Stéphane Cordeau indique qu’en France :
- une résistance du ray-grass au glyphosate a été officiellement caractérisée en grandes cultures ;
- et, plus récemment encore, une résistance du vulpin au glyphosate a été identifiée, ce qu’il présente comme une première européenne et mondiale en grande culture.
Cela renforce l’idée qu’une gestion durable de la flore adventice nécessite de diversifier les leviers et de ne pas reposer sur un seul herbicide.
Effets de l’agriculture de conservation des sols sur la biodiversité
L’intervention suivante est assurée par Sophie Joimel, maîtresse de conférences à AgroParisTech. Elle s’appuie principalement sur la synthèse bibliographique réalisée avec Claire Chenu pour l’ouvrage collectif annoncé, ainsi que sur des résultats issus de la thèse récente de Juliette Chassin.
L’exposé porte sur la biodiversité des sols.
Pourquoi s’intéresser à la biodiversité des sols ?
Sophie Joimel rappelle d’abord que la biodiversité des sols représente environ 25 % des espèces terrestres.
Elle distingue plusieurs grands groupes :
- la microflore, avec les bactéries et les champignons ;
- la microfaune, notamment les nématodes ;
- la mésofaune, en particulier les collemboles et les acariens ;
- la macrofaune, avec notamment les vers de terre, les carabes et d’autres groupes ;
- la mégafaune du sol, incluant certains micromammifères.
Cette biodiversité est importante à la fois pour sa valeur intrinsèque et pour les services qu’elle rend :
- production de biomasse ;
- recyclage des nutriments ;
- régulation des bioagresseurs ;
- structuration des sols.
Dans le contexte actuel d’érosion de la biodiversité, y compris en milieu agricole, la question devient centrale, tant pour la recherche que pour les agriculteurs.
Effets attendus de l’agriculture de conservation des sols
Les pratiques caractéristiques de l’agriculture de conservation des sols sont supposées influencer directement ou indirectement la biodiversité des sols :
- la couverture permanente du sol ;
- la diversification des rotations ;
- la réduction du travail du sol.
Mais Sophie Joimel précise qu’en réalité, la majorité des travaux disponibles n’étudient pas véritablement l’effet complet des systèmes d’agriculture de conservation des sols : ils portent surtout sur l’effet du non-labour, sans toujours intégrer les compensations internes au système.
État des connaissances
Une méta-analyse citée dans l’exposé montre que les publications sont relativement peu nombreuses, et inégalement réparties selon les groupes étudiés et les variables observées.
Pour certains groupes, on dispose de données sur l’abondance mais très peu sur la diversité ou le fonctionnement. C’est notamment le cas de la mésofaune, par exemple les collemboles.
Micro-organismes
Chez les micro-organismes, plusieurs résultats se dégagent :
- l’agriculture de conservation des sols augmente généralement la biomasse microbienne ;
- cette biomasse présente souvent un gradient décroissant avec la profondeur, en lien avec la stratification du carbone organique ;
- les effets peuvent être rapides et se maintenir sur le long terme.
Des hausses très importantes ont parfois été observées, de l’ordre de +94 % après 25 ans de différenciation.
Concernant la composition :
- on observe souvent plus de champignons par rapport aux bactéries ;
- mais ce point reste variable selon les études ;
- même lorsqu’il n’y a pas d’augmentation nette de la diversité, les communautés microbiennes diffèrent entre agriculture de conservation et conventionnel.
Les principaux facteurs explicatifs sont liés à la quantité, à la qualité et à la disponibilité de la matière organique.
Nématodes
Chez les nématodes, les études disponibles montrent généralement :
- une augmentation de l’abondance ;
- une augmentation de la diversité.
Mais il existe une forte variabilité selon les groupes trophiques. En particulier, certains travaux indiquent que les nématodes phytophages peuvent être favorisés, ce qui pose des questions du point de vue fonctionnel et de la régulation biologique.
Mésofaune
Pour la mésofaune, et notamment les collemboles :
- l’abondance est souvent plus élevée en agriculture de conservation des sols ;
- la diversité peut également augmenter ;
- les espèces vivant en surface sont particulièrement favorisées ;
- on observe aussi un effet sur la taille des individus, avec une tendance à favoriser les collemboles de plus grande taille.
Cependant, les résultats sont variables selon les années. Sophie Joimel montre notamment qu’un effet net observé une année peut disparaître l’année suivante sur les mêmes parcelles.
Les facteurs qui influencent ces organismes sont :
- le travail du sol ;
- la couverture végétale ;
- l’âge du système.
La notion de « stabilité » du système reste d’ailleurs très difficile à définir : selon les études, un système peut être considéré comme stabilisé après 2 ans ou seulement après 7 ans.
Macrofaune
La macrofaune est plus étudiée et les effets sont souvent plus marqués.
Vers de terre
Chez les vers de terre :
- les densités augmentent souvent fortement, de 2,3 à 3,7 fois selon certaines études ;
- en revanche, l’effet sur le nombre total d’espèces est moins net ;
- mais si l’on regarde le type d’espèces, on voit que les espèces anéciques et épigées, vivant davantage en surface, sont favorisées.
Sophie Joimel souligne ici un point méthodologique important : si l’on ne regarde que le nombre d’espèces, on risque de conclure à l’absence d’effet, alors que la composition fonctionnelle change bel et bien.
Autres groupes de macrofaune
L’agriculture de conservation des sols tend aussi à favoriser :
- les carabes ;
- les gastéropodes ;
- les araignées ;
- les mille-pattes.
Mais les réponses diffèrent selon les groupes et les contextes.
Un cas emblématique est celui des limaces. Elles sont souvent favorisées par ces systèmes, ce qui constitue une préoccupation fréquente des agriculteurs. En revanche, l’augmentation des prédateurs comme les carabes ou les araignées est moins systématique.
Sophie Joimel insiste sur le fait que ces résultats sont très dépendants du contexte et de l’échelle d’étude. Pour les organismes très mobiles comme les carabes, le paysage alentour peut être au moins aussi important que les pratiques de la parcelle elle-même.
Effets fonctionnels
Les modifications de biodiversité se traduisent par des effets sur le fonctionnement des sols.
Régulation biologique
En agriculture de conservation des sols, la biodiversité du sol favorise à la fois :
- certains ravageurs, comme les limaces ou certains nématodes phytophages ;
- mais aussi leurs prédateurs potentiels.
Cela conduit à des situations complexes. Par exemple, les collemboles peuvent servir de proies alternatives aux prédateurs, qui se nourrissent alors moins des ravageurs eux-mêmes.
D’où la nécessité de mieux comprendre non seulement quels groupes sont présents, mais aussi quelles interactions effectives se mettent en place.
Stabilité structurale
Les effets sur la structure du sol sont plus consensuels. Sophie Joimel présente des résultats montrant une augmentation de la stabilité des agrégats en agriculture de conservation des sols, fortement corrélée :
- à la matière organique ;
- à la biomasse microbienne.
Cela confirme que les changements biologiques et les changements physiques du sol sont étroitement liés.
Mégafaune et micromammifères
L’agriculture de conservation des sols favorise aussi certains micromammifères, notamment les campagnols.
Ici, l’effet est souvent perçu négativement par les agriculteurs, car il peut se traduire par des pertes de rendement directes.
Sophie Joimel indique que certains auteurs proposent un labour occasionnel pour gérer ces populations, comme cela peut aussi être proposé pour la flore adventice.
Mais une telle intervention pose immédiatement la question de ses effets sur les autres groupes, notamment les vers de terre ou la mésofaune.
Approche par les pratiques plutôt que par les systèmes
Pour mieux comprendre les résultats, Sophie Joimel montre l’intérêt d’une approche par indicateurs de pratiques :
- intensité du travail du sol ;
- pesticides ;
- fertilisation organique ;
- etc.
Cette approche, plus fine qu’une simple comparaison « ACS vs conventionnel », permet de mieux relier les réponses biologiques aux pratiques effectivement mises en œuvre.
Conclusion sur la biodiversité
La conclusion est que la biodiversité des sols est globalement favorisée par l’agriculture de conservation des sols :
- sur l’abondance ;
- souvent sur la diversité ;
- presque toujours sur la composition des communautés.
Mais les réponses restent très variables selon :
- la taille des organismes ;
- le type de sol ;
- le climat ;
- l’ancienneté du système ;
- les pratiques réellement mises en œuvre.
Il reste de très nombreuses questions ouvertes :
- mieux comprendre les variations saisonnières et interannuelles ;
- travailler davantage sur les groupes peu étudiés, notamment la mésofaune ;
- mieux analyser l’effet de la diversité des pratiques en agriculture de conservation des sols ;
- préciser les effets du travail du sol occasionnel ;
- approfondir les liens entre couverts végétaux, biodiversité et fonctionnement des sols.
Échanges et discussions
La discussion qui suit les exposés met en avant plusieurs thèmes transversaux.
Interactions entre physique, chimie et biologie
Il est souligné que les interactions entre dimensions physique, chimique et biologique sont encore insuffisamment étudiées dans leur ensemble.
À partir de l’exemple du dispositif de Boigneville, il est rappelé que le semis direct peut conduire à une acidification marquée en surface après plusieurs décennies, avec :
- baisse du pH ;
- perte de capacité de rétention des cations par la matière organique ;
- dissolution partielle du réseau cristallin des argiles ;
- présence d’aluminium ;
- apparition possible de manganèse toxique.
D’où l’idée que, dans certains contextes pédologiques, le chaulage pourrait devenir un impératif pour conserver la fertilité à long terme.
Il est aussi suggéré que les modifications de charge en surface pourraient jouer sur le comportement hydrophobe du sol, donc sur les relations avec l’eau.
Besoin de références de long terme
Plusieurs interventions insistent sur le manque de références de très longue durée. Beaucoup de résultats disponibles portent sur des temps encore relativement courts au regard des dynamiques des sols.
Le long terme est jugé essentiel pour comprendre :
- l’évolution de la fertilité chimique ;
- la dynamique des populations biologiques ;
- les effets du stockage de carbone ;
- ou encore les conséquences d’un travail du sol occasionnel après plusieurs décennies d’agriculture de conservation.
Diversité des systèmes d’agriculture de conservation
Une question porte sur la diversité des modèles d’agriculture de conservation des sols. Il est rappelé qu’il existe en réalité une très grande diversité de systèmes, liée notamment :
- à la présence ou non d’élevage ;
- à l’accès à l’irrigation ;
- aux cultures dominantes du territoire ;
- à la possibilité de valoriser certaines productions ;
- au niveau d’engagement dans les trois piliers.
Des systèmes avec phases de semis direct alternant avec travail du sol occasionnel existent, de même que des systèmes intégrant des cultures industrielles, des légumineuses, des couverts permanents ou de la méthanisation.
Importance de la rotation
La discussion revient à plusieurs reprises sur le rôle des rotations.
Stéphane Cordeau insiste sur le fait que la rotation est un levier essentiel de gestion de la flore adventice, mais qu’elle est souvent contrainte par des facteurs techniques, économiques et territoriaux.
Certaines espèces comme le vulpin peuvent encore être partiellement régulées par la diversification des rotations, même si leur calendrier de levée semble s’élargir.
En revanche, le ray-grass est présenté comme particulièrement problématique, en raison de sa grande plasticité de levée et de grenaison.
Cela conduit à reposer la question des systèmes avec travail du sol ponctuel, voire avec labour occasionnel, pour mobiliser la faible persistance du stock semencier de certaines espèces.
Allélopathie et exsudats racinaires
Une question porte sur l’allélopathie et les exsudats racinaires.
Stéphane Cordeau souligne que l’allélopathie est un sujet riche scientifiquement, mais que les preuves de son efficacité au champ restent très limitées. Une revue systématique de la littérature montre qu’une fois éliminés les facteurs de confusion, très peu d’études démontrent clairement un effet d’allélopathie en conditions réelles.
Il est néanmoins rappelé qu’il existe des travaux montrant l’existence de ce phénomène, et que certaines propriétés auraient pu être perdues au cours de la sélection variétale.
Sur les exsudats racinaires, il est indiqué que plusieurs projets de recherche récents visent à explorer leur rôle :
- sur l’alimentation minérale ;
- sur la protection contre certaines maladies.
Modélisation
La question de la modélisation est soulevée, notamment pour la dynamique des populations.
Il est indiqué que la modélisation est déjà largement mobilisée pour la flore adventice, mais que se pose la question du domaine de validité des modèles dans les systèmes d’agriculture de conservation des sols.
Pour la faune du sol, le développement de modèles est jugé plus complexe, car il suppose des connaissances biologiques très fines encore incomplètes.
Conclusion générale de Philippe Gate
La synthèse finale insiste sur les principaux atouts, limites et voies de progrès de l’agriculture de conservation des sols.
Des effets génériques bénéfiques
Philippe Gate souligne d’abord qu’il existe des effets génériques bénéfiques bien établis :
- réduction de l’érosion ;
- amélioration de la portance des sols ;
- hausse de la matière organique ;
- augmentation de la biomasse microbienne ;
- stockage du carbone.
Des effets positifs sont aussi visibles dès les premières années pour l’agriculteur :
- baisse du temps de travail ;
- amélioration de la productivité du travail ;
- réduction de la consommation d’énergie.
Il insiste aussi sur un point majeur : contrairement à d’autres approches, l’agriculture de conservation des sols n’est pas incompatible avec des rendements élevés à l’hectare, voire avec une baisse de certains intrants.
Agriculture de conservation des sols et changement climatique
L’un des messages importants est la meilleure résilience de ces systèmes face aux aléas climatiques, notamment les excès d’eau.
Philippe Gate cite les fortes pertes de rendement observées lors de certaines années humides en systèmes conventionnels, alors que dans les systèmes avec couverture, les conditions de semis peuvent rester possibles grâce à une meilleure portance.
Sur la sécheresse, le bilan est plus nuancé :
- il existe des effets positifs, notamment via l’amélioration du réservoir hydrique et du fonctionnement racinaire ;
- mais aussi des effets négatifs potentiels si les couverts consomment trop d’eau avant la culture suivante.
Il évalue à la louche le gain sur le réservoir utile à environ 15 mm, ce qui reste modeste et doit être replacé dans le cadre plus large des autres leviers disponibles.
Fertilité et alimentation minérale
Philippe Gate rappelle que les systèmes bien maîtrisés peuvent conduire à des teneurs en protéines plus élevées, grâce à une minéralisation tardive de l’azote au profit de la culture.
Il souligne aussi une meilleure stabilité de l’alimentation azotée, moins dépendante d’une pluie post-apport qu’en fertilisation minérale de surface classique.
Sur le phosphore, il insiste sur la nécessité d’approfondir les travaux sur la biodisponibilité, en lien notamment avec les mycorhizes et les interactions racinaires.
Il évoque également la question de la qualité nutritionnelle des récoltes, qui mériterait des références plus solides.
Rôle de la génétique
Un champ majeur d’innovation est, selon lui, la génétique.
Deux directions sont évoquées :
- améliorer l’aptitude des cultures à cohabiter avec des couverts permanents ou pluriannuels ;
- améliorer leur aptitude à concurrencer les adventices.
Des travaux existent déjà, notamment sur les associations blé-luzerne, et bénéficient désormais de moyens de phénotypage à haut débit et de modèles dynamiques.
Réorganiser l’espace et le temps des cultures
L’agriculture de conservation des sols amène aussi, selon Philippe Gate, à repenser l’organisation spatiale et temporelle des espèces cultivées et associées.
Le gradient va du couvert mort au couvert pluriannuel vivant.
Il note qu’une tendance existe chez certains agriculteurs à aller vers des couverts pluriannuels, notamment parce qu’ils seraient moins sensibles au changement climatique qu’un couvert semé chaque année.
Mais cela suppose de savoir gérer les « disservices » associés :
- concurrence ;
- nématodes ;
- maladies ;
- adventices vivaces comme le chardon.
Il évoque aussi :
- les semis décalés ;
- les outils de broyage de précision comme EcoMulch ;
- l’intérêt de paysages agricoles en mosaïque de petites parcelles hétérogènes, qui seraient favorables à la biodiversité.
Outils et projets en cours
Philippe Gate mentionne plusieurs outils et projets en développement :
- des outils d’aide au choix des couverts, y compris permanents ;
- des plateformes de phénotypage ;
- le projet AgroEcoSol pour le diagnostic de la fertilité des sols ;
- le projet Graal sur les agroéquipements et la régulation mécanique des couverts sans herbicides ;
- le projet Pulsar sur la gestion des adventices ;
- un projet sur le phosphore ;
- le projet Bébé So Cool sur le phénotypage et le génotypage du blé dur en association avec la luzerne ;
- de nombreuses démarches de co-construction avec des agriculteurs.
Mot de synthèse final
La conclusion générale insiste sur plusieurs idées :
- l’agriculture de conservation des sols offre de réels atouts pour une agriculture durable ;
- elle repose sur des systèmes complexes, très variables, à raisonner localement ;
- elle nécessite une approche territoriale, filière et trans-filière ;
- elle suppose aussi une certaine souplesse, y compris la possibilité de pratiques occasionnelles comme un travail du sol ponctuel, si elles sont raisonnées dans un cadre global ;
- elle appelle enfin de nouveaux outils de pilotage et un effort de recherche important.
L’enjeu n’est donc pas seulement d’appliquer des moyens techniques définis à l’avance, mais de construire des systèmes capables d’atteindre des objectifs de multi-performance, en combinant agronomie, écologie, génétique, agroéquipements et savoirs d’expérience.
