Fertilité et matière organique des sols, François Hirissou
Cette vidéo a été réalisé dans le cadre du Carrefour des Éleveurs 2023 organisé par La Vache Heureuse : https://www.lvh-france.com/
Présentation de l’intervention
François Hirissou se présente comme agronome, ayant travaillé pendant environ quarante ans à la Chambre d’agriculture de la Dordogne. Retraité, il continue à intervenir autour de l’écologie des sols et de l’agroécologie. Il a également accompagné pendant une vingtaine d’années des groupes d’agriculteurs vers la conservation des sols.
Dans cette intervention, il propose une lecture globale de l’agriculture à travers ce qu’il appelle une mutation énergétique. Selon lui, l’agriculture doit se déshabituer des énergies fossiles, qui occupent une place centrale depuis environ 150 à 200 ans, pour revenir à l’énergie solaire, la plus puissante, la plus importante et la plus gratuite. L’enjeu est de transformer le dioxyde de carbone, souvent vu comme un problème, en molécules de sucres riches en énergie grâce à la photosynthèse.
Il insiste sur le fait que le travail de l’agriculteur consiste à maximiser et optimiser la photosynthèse. Pour lui, l’agriculture de conservation des sols est la forme d’agriculture qui permet le mieux cette optimisation, et qui peut répondre à la fois aux problématiques alimentaires, climatiques, sociales et environnementales.
Plan de l’intervention
L’exposé est structuré autour de trois grands axes :
- la matière organique, présentée comme la clé de voûte de la circulation de l’énergie dans les sols et de leur productivité ;
- le rôle central des micro-organismes de la rhizosphère, c’est-à-dire la zone autour des racines ;
- la place des légumineuses, considérées comme des plantes fondamentales des systèmes agricoles, en particulier lorsqu’elles sont implantées en proportion importante et en forte densité.
François Hirissou souligne également qu’il préfère parler de déplafonnement des rendements plutôt que de faibles rendements. Il considère en effet que les systèmes agroécologiques bien conçus permettent à la nature de produire davantage que ce que l’on imaginait.
Le sol, réservoir majeur de biodiversité
L’intervenant rappelle qu’environ 25 % de la biodiversité mondiale se trouve dans les sols. Il regrette que cette réalité reste encore mal prise en compte, notamment dans les politiques publiques, alors que les sols sont trop souvent considérés comme de simples supports de culture sur lesquels on apporte des engrais et des produits phytosanitaires.
Parmi cette biodiversité, deux grandes familles sont particulièrement importantes :
- les champignons, qui peuvent représenter environ 3,5 tonnes par hectare dans des sols de conservation aboutis ;
- les bactéries, autour de 1,5 tonne par hectare.
À elles seules, ces deux composantes représentent déjà environ 5 tonnes de micro-organismes par hectare.
À cela s’ajoutent d’autres organismes vivants du sol :
- des algues, également capables de photosynthèse, présentes à la surface des sols ;
- des protozoaires et d’autres organismes de la microfaune et de la mésofaune ;
- les vers de terre, souvent utilisés comme indicateurs, mais qui ne représentent qu’une partie de l’ensemble.
François Hirissou insiste sur le fait que l’énergie solaire est à la base de tout le système. Les feuilles agissent comme des capteurs qui permettent à la plante, par photosynthèse, de transformer une molécule pauvre en énergie, le dioxyde de carbone, en molécule riche en énergie, le sucre, qui sera ensuite redistribué à l’ensemble du vivant.
Le rôle central des racines et du microbiote
L’intervenant explique que, si la plante produit de la biomasse aérienne, c’est surtout sa partie souterraine qui intéresse ici : les racines. La plante n’est pas seule ; elle vit avec un cortège de micro-organismes autour de ses racines, formant un microbiote comparable, selon lui, à un intestin à l’envers.
Une part importante des sucres produits par la photosynthèse, de 20 à 50 %, est envoyée vers les racines puis exsudée dans le sol. Ces exsudats racinaires, parfois désignés sous le nom de carbone liquide, servent à nourrir les micro-organismes du sol, notamment les bactéries et les champignons.
Ce microbiote remplit alors des fonctions essentielles pour la plante :
- dissolution et mobilisation du phosphore ;
- recherche du fer, de la potasse et d’autres éléments indispensables ;
- alimentation générale de la plante en nutriments.
François Hirissou souligne que si cette fonction avait été peu utile, la sélection naturelle l’aurait éliminée depuis des centaines de millions d’années. Si elle est encore présente aujourd’hui, c’est qu’elle est indispensable.
La matière organique, clé de voûte du fonctionnement du sol
La matière organique est présentée comme la réserve d’énergie du sol. C’est elle qui alimente le microbiote des plantes et permet ensuite de nourrir les cultures.
L’intervenant prend l’exemple du maraîchage, où les évolutions peuvent être très rapides. Il évoque le cas d’un maraîcher de Dordogne ayant repris des terres de maïs labourées en conventionnel, avec seulement 1 % de matière organique, et ayant réussi à remonter ce taux à 3, 4 voire 5 % en quelques années grâce à des apports massifs de matière organique.
Mais il insiste aussi sur un point fondamental : le vivant apporte lui-même du carbone stable au sol. La matière organique stable ne vient donc pas seulement des apports extérieurs comme les fumiers ou les composts ; elle vient aussi de l’activité biologique du sol.
Les quatre fonctions de la matière organique
François Hirissou rappelle quatre fonctions majeures de la matière organique :
- elle concentre les électrons, donc l’énergie, ce qui en fait un accumulateur d’énergie dans le sol ;
- elle aère les sols trop compactés en floculant les argiles et en limitant l’abattance ;
- elle sert de support de stockage pour les nutriments chargés positivement, comme le magnésium ou l’ammonium ;
- elle contribue à la fixation de l’eau.
Pour lui, la fonction la plus importante aujourd’hui est la première : la capacité de la matière organique à distribuer de l’énergie.
Il distingue également :
- la matière organique labile, fraîche, riche en carbone et pauvre en nutriments, qui sert surtout d’énergie aux micro-organismes ;
- la matière organique stable, plus pauvre en carbone mais plus riche en nutriments, qui constitue une réserve durable.
Selon les ordres de grandeur qu’il cite, on serait en moyenne autour de 20 % de matière organique labile et 80 % de matière organique stable, même si cela varie selon les sols.
Il résume cela ainsi :
- matière organique fraîche = Énergie ;
- matière organique stable = Nutriments.
La plante s’alimente sur un tapis roulant de nutriments
En s’appuyant sur les travaux du chercheur Sébastien Fontaine, François Hirissou explique que la plante s’alimente en permanence sur un tapis roulant de nutriments. Le fonctionnement du sol repose sur un équilibre entre :
- des micro-organismes minéralisateurs, qui libèrent rapidement des nutriments et consomment beaucoup de carbone ;
- des micro-organismes immobilisateurs ou humificateurs, qui contribuent au stockage de matière organique.
Au printemps, lorsque la plante a de forts besoins, les minéralisateurs dominent. À d’autres périodes, les immobilisateurs prennent davantage le relais. Parmi eux, on trouve notamment les champignons mycorhiziens.
Si les pratiques agricoles défavorisent ces derniers, par exemple par le travail du sol ou l’usage de fongicides, le sol perd une partie de sa capacité à stocker de la matière organique.
Le rôle décisif des micro-organismes dans la stabilisation du carbone
L’intervenant insiste sur une évolution importante des connaissances agronomiques de ces dix à vingt dernières années : on pensait auparavant que seules les molécules très résistantes, comme celles issues du bois, permettaient un stockage durable du carbone. Or la recherche a montré que même ces composés peuvent être dégradés relativement vite par les champignons.
À l’inverse, la matière organique labile issue :
- des lessivats de résidus végétaux ;
- des produits de décomposition ;
- et surtout des exsudats racinaires,
peut, via l’action des bactéries, former des films bactériens très stables et contribuer à la production de matière organique durable.
Les champignons participent eux aussi à cette stabilisation :
- par leur chitine, présente dans leurs parois, qui peut former des molécules très résistantes en se liant à certains composés des plantes ;
- par la glomaline, produite par les champignons mycorhiziens, qui contribue au stockage de carbone stable pour des décennies, voire davantage.
Les boulettes fécales de la faune du sol participent également à cette production de matière organique stable.
Le message central est clair : le stockage durable du carbone dans le sol vient largement du vivant, et en particulier des racines et des micro-organismes.
Temps de stockage du carbone dans le sol
François Hirissou distingue plusieurs échelles de temps pour le stockage du carbone :
- à court terme, certains composés organiques peuvent s’accumuler mais restent relativement dégradables ;
- à moyen terme, les agrégats du sol jouent un rôle essentiel en protégeant les micro-organismes et les matières organiques qu’ils contiennent ;
- à long terme, de petites molécules organiques s’associent à l’argile, ce qui les protège fortement contre la dégradation.
Il insiste sur le fait que les racines jouent un rôle particulièrement important dans ce stockage, plus encore que les seules parties aériennes mortes des plantes. Il cite à ce sujet des travaux montrant que les exsudats racinaires contribuent davantage au carbone stabilisé du sol que les racines, tiges et feuilles mortes.
Cela conforte, selon lui, la légitimité des sols couverts en permanence et des couverts végétaux entre cultures.
Le rapport carbone/azote et la faim d’azote
François Hirissou revient sur le rapport carbone/azote des matières organiques. Lorsqu’on apporte un matériau à rapport C/N élevé, donc riche en carbone et pauvre en azote, les micro-organismes utilisent une partie importante du carbone pour leur respiration et ont besoin de capter de l’azote supplémentaire pour équilibrer leur fonctionnement. C’est ce qui explique les phénomènes de faim d’azote.
Dans les systèmes qu’il défend, cette difficulté est souvent compensée par les bactéries fixatrices libres d’azote, qui aident à faire baisser rapidement le rapport C/N.
Il souligne aussi l’intérêt de mélanger des matériaux à C/N élevé avec des matériaux à C/N plus faible afin de se rapprocher du fonctionnement naturel du sol.
Le ratio argile / matière organique comme indicateur de fonctionnement
François Hirissou cite les travaux du chercheur suisse Pascal Boivin, selon lesquels les sols les plus fonctionnels et les plus vivants présentent un certain équilibre entre taux d’argile et taux de matière organique.
Il retient comme seuil minimal un ratio permettant d’atteindre environ 17 % de matière organique par rapport à l’argile, avec un optimum plutôt autour de 20 à 25 %. Cela donne un repère concret pour interpréter les analyses de sol en fonction de leur texture.
Par exemple, dans un sol contenant 20 % d’argile, 2 % de matière organique ne suffisent pas selon ces critères ; il faudrait viser au moins 3,4 % pour un fonctionnement satisfaisant. Cela suppose d’introduire régulièrement de la matière organique stabilisée, de l’ordre de plusieurs tonnes par hectare et par an.
Le sol comme réacteur biologique
Le sol est décrit comme un réacteur biologique extrêmement complexe. Les micro-organismes y sont à la base de presque tous les cycles biogéochimiques :
- cycle du carbone ;
- cycle de l’azote ;
- cycle du phosphore ;
- cycle du soufre.
Ils transforment les éléments du sol en formes assimilables et assurent la libération des nutriments et oligo-éléments.
François Hirissou reprend aussi une idée présentée par Sarah Singla : la plante sélectionne ses micro-organismes auxiliaires grâce aux composés organiques qu’elle synthétise. Selon ses besoins, elle fournit tel ou tel sucre, ou tel acide organique, pour nourrir les bactéries ou les champignons qui, en retour, vont l’alimenter.
Cela implique que le sol doit offrir un habitat de grande qualité à ces organismes, avec une exploration racinaire maximale. Il oppose à ce titre les sols fonctionnels, comme les prairies ou les sols bien conduits en conservation, aux sols tassés, stratifiés et limitant fortement le développement racinaire.
Vers une protection agroécologique des cultures
Lorsque les sols sont bien structurés, riches en vie microbienne et fortement explorés par les racines, les plantes sont plus robustes. Elles résistent mieux aux pathogènes et aux stress.
À l’inverse, dans des sols dégradés, les plantes sont plus fragiles. Cela conduit François Hirissou à situer son propos dans le cadre plus large de la protection agroécologique des cultures : plus que des interventions extérieures, c’est d’abord le bon fonctionnement biologique du sol qui permet de maintenir des plantes saines.
Les agrégats du sol, unités fonctionnelles de base
Les agrégats sont présentés comme des unités fonctionnelles indispensables. Ils constituent l’habitat des bactéries, protègent les résidus en décomposition et retiennent l’eau. Ils sont cimentés par les productions bactériennes et fongiques.
Le travail intensif du sol, le labour et certaines formes de pulvérisation peuvent les détruire. Or sans agrégats stables, le fonctionnement biologique du sol est fortement altéré.
L’importance fondamentale des champignons mycorhiziens
François Hirissou insiste particulièrement sur le rôle majeur des champignons mycorhiziens, notamment les champignons endomycorhiziens. Il rappelle que ces champignons ont accompagné les plantes lors de leur sortie des océans il y a environ 450 millions d’années et qu’ils continuent aujourd’hui à agir comme un prolongement du système racinaire.
Une grande partie des plantes cultivées dépend de ces symbioses, en particulier :
- de nombreuses cultures ;
- les légumineuses ;
- les prairies ;
- l’arboriculture ;
- une large partie des productions maraîchères.
Grâce aux mycorhizes, le volume de sol exploré est très largement augmenté, bien au-delà de ce que permettent les seuls poils absorbants des racines. Cela améliore :
- la nutrition minérale ;
- l’alimentation en eau ;
- la résistance au stress hydrique ;
- la protection contre certains agents pathogènes ;
- la formation des agrégats ;
- le stockage du carbone.
L’intervenant rappelle une formule forte : l’étude des plantes sans leur microbiote est incomplète.
La glomaline et le stockage du carbone
Parmi les contributions des mycorhizes, François Hirissou met l’accent sur la glomaline. Cette molécule, produite par les champignons mycorhiziens, est décrite comme une glycoprotéine très stable :
- hydrophobe ;
- résistante à la chaleur ;
- peu biodégradable ;
- persistante pendant 30 à 80 ans dans les sols.
Selon les données citées, elle représenterait environ un tiers du carbone des sols. Détruire les réseaux mycorhiziens revient donc à se priver d’un levier majeur de stockage du carbone et de stabilité structurale des sols.
Les couverts végétaux comme relais des réseaux mycorhiziens
Dans un projet mené avec l’INRAE de Dijon, François Hirissou explique avoir observé que les couverts végétaux jouent un rôle majeur de relais pour les réseaux mycorhiziens, notamment en hiver.
Il insiste particulièrement sur les couverts à base de légumineuses, qui sont très dépendants de la mycorhization. Ces couverts permettent de maintenir les réseaux fongiques actifs pendant les périodes où la culture principale ou l’arbre, comme le noyer dans son exemple, est en repos végétatif.
Quand la végétation redémarre au printemps, le réseau mycorhizien est déjà en place et peut immédiatement soutenir la nutrition de la plante. Des observations similaires ont été faites sur maïs en semis direct sous couvert, avec une augmentation de la diversité mycorhizienne sur les racines.
Les légumineuses, plantes fondamentales des systèmes agricoles
François Hirissou termine son intervention sur les légumineuses, qu’il présente comme un carrefour de nombreuses interactions biologiques et comme un levier central pour aller vers l’autofertilité et l’autonomie azotée.
En s’appuyant sur les travaux de Thierry Têtu, il explique que les légumineuses ne se contentent pas de fixer de l’azote grâce aux bactéries symbiotiques. Elles entretiennent également des centaines d’autres espèces de bactéries et de champignons bénéfiques.
Parmi leurs effets favorables, il cite :
- le développement de bactéries promotrices de croissance ;
- une meilleure résistance au stress hydrique ;
- une meilleure résistance au stress azoté ;
- la synthèse d’hormones favorables au développement racinaire ;
- le soutien des systèmes de défense de la plante ;
- la solubilisation du phosphore et du potassium ;
- le transport du fer ;
- l’amélioration de la structure du sol.
Pour lui, introduire des légumineuses dans les rotations et les couverts est donc fondamental pour bénéficier de l’ensemble de ces services.
Pourquoi semer les légumineuses en proportion forte et en surdensité
L’intervenant insiste sur deux recommandations :
- rendre les légumineuses majoritaires dans les couverts ;
- les semer en surdensité.
Cette surdensité permet de rapprocher les rhizosphères les unes des autres, donc d’augmenter très fortement l’activité microbienne dans le sol. Il rappelle qu’autour des racines de légumineuses, la biomasse microbienne de la rhizosphère peut être jusqu’à 50 fois plus importante, contre seulement 2 fois autour de certaines crucifères.
Il attire d’ailleurs l’attention sur les crucifères comme le colza ou le radis, qui sont non mycorhiziens. Elles peuvent avoir leur place, mais il recommande de ne pas en faire l’unique base des couverts et de les associer avec des légumineuses pour bénéficier des deux types d’effets.
Densité du couvert et recyclage du CO₂
François Hirissou rapporte également un point qu’il juge très intéressant dans les travaux de Thierry Têtu : plus un couvert végétal est dense, plus le CO₂ peut s’accumuler sous la canopée. Cette concentration locale plus élevée en CO₂ favorise la photosynthèse.
Il donne à ce sujet des valeurs montrant que la teneur en CO₂ sous un couvert dense peut être supérieure à celle de l’air ambiant, ce qui contribuerait à renforcer encore la photosynthèse et donc à participer au déplafonnement des rendements.
Associations de plantes et intensification agroécologique
L’intervention se conclut sur l’intérêt des associations végétales, en particulier lorsque des légumineuses sont présentes. Ces associations permettent :
- de développer des plantes en physiologies décalées ;
- d’améliorer la nutrition d’une plante par la présence d’une autre ;
- d’optimiser l’utilisation des ressources ;
- de mieux gérer adventices, ravageurs et maladies.
L’intensification agroécologique repose ainsi sur le fait de nourrir chaque jour la biomasse microbienne du sol avec des couverts permanents et diversifiés, en particulier riches en légumineuses.
François Hirissou donne enfin une recommandation pratique forte :
- viser au minimum 250 pieds par mètre carré ;
- avec environ 70 % de légumineuses dans le couvert.
Pour lui, cette densité est une condition pour obtenir un sol rhizosphérique partout, c’est-à-dire un sol entièrement activé par les racines et les micro-organismes.
Échange final sur les apports de bactéries
En réponse à une question sur les produits à base de bactéries proposés aux agriculteurs, François Hirissou estime que l’introduction de bactéries exogènes, si elles ne correspondent pas au milieu, peut poser des problèmes, même si ceux-ci restent souvent limités du fait de l’immense diversité microbienne déjà présente dans les sols vivants.
En revanche, il voit un réel intérêt dans la multiplication de ses propres bactéries, à partir d’humus ou de litières locales, puis leur remise au sol après fermentation avec des substrats simples comme le son ou la mélasse. Cette approche permettrait de réactiver les bactéries indigènes déjà adaptées au milieu.
Il cite à ce sujet les litières forestières fermentées, actuellement testées en Dordogne sur châtaigniers et noyers, avec des résultats prometteurs. Ces préparations peuvent aussi servir de support à l’apport d’oligo-éléments en cas de carence.
Il conclut en rappelant que tout l’enjeu est de travailler avec ses propres micro-organismes et de favoriser leur multiplication, ce que permet justement l’agriculture de conservation des sols.
