HAL Id: hal-02798302
https://hal.inrae.fr/hal-02798302
Submitted on 5 Jun 2020
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
Comprendre les écosystèmes pour imaginer une autre agriculture
Sébastien Fontaine
To cite this version:
Sébastien Fontaine. Comprendre les écosystèmes pour imaginer une autre agriculture. Groupe de travail Agriculture et Développement rural : Journée thématique sur la biodiversité fonctionnelle en grandes cultures, Réseau Rural Auvergne., Nov 2016, Lempdes, France. �hal-02798302�
w w w .re se au ru ra l-a uv erg ne .fr
1
Groupe de travail Agriculture et Développement rural :
Journée thématique sur la biodiversité fonctionnelle en grandes cultures
2
Déroulé de la journée
Introduction : Les enjeux et intérêts de la biodiversité fonctionnelle en grandes cultures – un regard scientifique sur le sujet
1ère partie : La biodiversité des surfaces d’intérêt écologique
- le site de Marmilhat : présentation des initiatives prises en matière de biodiversité fonctionnelle et premiers résultats obtenus
•Échanges avec Philippe Raynard, Directeur du CFPPA et Alain Rochegude, Directeur de l’exploitation
- Mission haies : les apports de la mission haies, la démarche
•Rencontre avec Bruno Jallu, agriculteur, engagé dans une démarche de gestion de haies
Visite du site
2ème partie : La biodiversité souterraine
- L’APAD (Association Pour une Agriculture Durable) : présentation de l’association, ses outils, ses méthodes...
- Rencontre avec Jean-Marie Chédru, agriculteur et Vice-Président de la Chambre d’agriculture de l’Allier, qui pratique l’agriculture de conservation des sols.
- Présentation des outils financiers et réglementaires à disposition
3
Introduction de la journée,
Sébastien Fontaine (INRA)
COMPRENDRE LES ECOSYSTEMES POUR IMAGINER UNE AUTRE AGRICULTURE
1. Pourquoi changer de modèle agricole?
2. Diversité et fonctions des écosystèmes
3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer 4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés
4
5
Appauvrissement généralisé des sols
Balesdent et al., 1988
1. Pourquoi changer de modèle agricole?
Limites du système
v
Erosion des sols (30% des surfaces affectées dans le monde)
v
Les cultures deviennent totalement dépendante de la fertilisation N
v
A l’échelle globale: 150 Tg N/an injectés, 50% est perdu.
v
Stagnation des rendements dans de nombreux pays.
v
Agriculture énergivore et polluante (¼ des émissions GES).
1. Pourquoi changer de modèle agricole?
Des ajustements techniques efficaces mais insuffisants
Bilan prévisionnel des besoins & pilotage de la fertilisation (e.g. Juste)
Limites: nécessite un suivi technique très fin, plusieurs passages de fertilisation, reste des pertes
Pertes réduites à 17%
Essai INRA Grignon
1. Pourquoi changer de modèle agricole?
Dimassi et al., 2014
La réduction du travail du sol
v
Réduit l’érosion des sols
v
Enrichit les sols en surface mais les appauvrit en profondeur, donc bilan net nul.
v
Les cultures restent dépendantes de la fertilisation N
1. Pourquoi changer de modèle agricole?
9 2. Diversité et fonctions des écosystèmes
v
Une faible augmentation de la diversité végétale stimule fortement la production biomasse (complémentarité, mutualisme).
Redondance fonctionnelle?
Tilman et al. 2001 Mélanges artificiels d’herbacées
Lien diversité végétale – production biomasse
10 2. Diversité et fonctions des écosystèmes
Le nombre d’espèce contribuant au fonctionnement des écosystèmes augmente au fur et à mesure que la diversité des fonctions et des conditions pédoclimatiques est considérée.
Attention le rôle des espèces n’est pas si redondant!
Isbell et al. 2011
Mélanges artificiels d’herbacées
11 2. Diversité et fonctions des écosystèmes
La diversité du sol contrôle de multiples fonctions (services) écosystémiques.
Wagg et al 2013
Stérilisation et inoculation de sols
Semis avec des herbacées
12
Quel diversité avonsnous besoin dans les grandes cultures?
Inspironsnous des prairies permanentes…
Un hectare de prairie permanente:
•
10 T de fourrage an-1
•
Alimente 1-2 UGB
•
3000 - 6000 L de lait an-1
•
350 – 550 kg de poids vif an-1
•
Fertilisation N peut être fortement réduite
3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à
mimer
13
Syers et al., 1970
Les prairies européennes accumulent de 0,5 à 2 TC/ ha /an sous forme organique
Accumulation continue de matière organique
3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à
mimer
Pas ou de lessivage d’N sous prairies
% N apporté
Triboi & Loiseau, 1996 3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à
mimer
Paradoxe de la synchronisation entre l’offre et la demande dans les prairies
OFFRE DU SOL 80 à 250 U / an
Teneur et chimie MOS Texture sol Structure et activité
des communautés microbiennes
T°C et Ψ sol
MOS
minéralisationN minéral
DEMANDE DES PLANTES80 à 250 U / an
Lumière
Composition botanique Santé des plantes T°C air
Ψ sol
N minéral
photosynthèseBiomasse
Photo planteSynchronisation quasi parfaite (< 5% perte)
3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer
Fontaine et al 2011
Origines de la synchronisation solplante en prairies?
4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés
Rhizosphère des plantes pérennes
Rôle clé des exsudats des plantes pérennes
Les activités microbiennes
et les flux CN sont 2 à 4 fois supérieures en
présence des exsudats Deux groupes
fonctionnels microbiens très importants
x4
Plantes pérennes Cultures annuelles
Shahzad et al. 2012, 2015
Lemaire & Nicolardot 1996
4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés
Plant photosynthesis
Plant respiration
Plant
Plant N uptake Humification
HUMUS N, P, K, S)
Exsudats
SOM- decomposers
SOM- builders
CO2
CO2 Mineral N
Microbial respiration
Microbial respiration
N inputs
N leaching
Decomposition
Humification
Plant exportation
uptake
N min
eralization-im mobiliz
ation
ine N m zati rali im on- iliz mob n atio
C-fluxes N-fluxes
Dé-stockeurs d’humus
Stockeurs d’humus
uptake
Perveen, 2015
Une réduction de la photosynthèse (Demande N) induit une réduction de la décomposition de l’humus (Offre N)en 24h.
D éc om po si tio n d e l’h u m us
Shahzad et al., 2012
Ajustement « en ligne » de l’offre du sol au besoin de la plante 4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols
cultivés
Conclusions & perspectives
Ø
Associer plusieurs espèces végétales améliore fortement la production & les performances environnementales
Ø
Rôle clé des plantes pérennes et de leurs exsudats, des légumineuses
Ø
Stimuler les régulations microbiennes des cycles CN
Ø
Réintroduire la mécanique d’ajustement offredemande.
Ø
