Effets des pratiques culturales sur les microorganismes du sol. PNR68, Biologie du sol II, Neuchâtel,

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Geoffrey Dussault
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1 Research Institute of Organic Agriculture Forschungsinstitut für biologischen Landbau Institut de recherche de l agriculture biologique Effets des pratiques culturales sur les Introduction: rôle des Facteurs influençant les Caractéristiques physico-chimiques des sols Plantes Caractéristiques biologiques des sols Effets des pratiques culturales sur les Cécile Thonar, Andreas Fliessbach, Paul Mäder, Jacques G. Fuchs Exemple 1: Travail du sol Exemple 2: bio / conventionnel Conclusions jacques.fuchs@fibl.org Rôles de divers Rôles de divers Champignons Amélioration de la nutrition des plantes (p.ex. mycorhizes) Immobilisation (stockage) d éléments fertilisants Structure du sol (formation humus stable) Parasites des plantes et animaux Agents de protection des plantes (production d antibiotiques, concurrence, hyperparasitisme, ) Décomposition de la matière organique (entre autres décomposition du bois) Rôles de divers Rôles de divers Bactéries Nutrition des plantes (p.ex. fixation d azote, nitrification, dénitrification, solubilisation du phosphore, réduction du fer, ) Décomposition de molécules (p.ex. molécules polluantes) Parasites des plantes et animaux Parasites des plantes et animaux Agents de protection des plantes Actinomycètes (bactéries formant des «hyphes») Donnent l odeur caractéristique du sol (production de géosmine) Bonne adaptation à la sécheresse Actifs aussi à des ph élevés Peuvent décomposer des molécules tenaces (chitine, cellulose) Agents de protection des plantes (production d antibiotiques comme streptomycine) 1

2 Facteurs influençant les Facteurs influençant les Caractéristiques physico-chimiques des sols ph du sol Teneurs en éléments fertilisants (quantité et forme) Taux d humus Fraction minérale (formes d argiles) Structure du sol aération, rétention en eau Humidité du sol Facteurs influençant les Facteurs influençant les Plantes Espèce Légumineuse ou non Forme du système racinaire Exsudats Culture pure ou en mélange Rotation des cultures ou monoculture Caractéristiques biologiques des sols Faune Interaction entre les microorganismes Collaborations Concurrences Parasitisme Toxines Pratiques culturales influençant la vie du sol Fertilisation minéral / bio quantités employées et moment de l application etc. Travail du sol labour / sans labour profondeur du travail etc. Cultures type de culture rotation culture intercalaires etc. Irrigation 2

3 Essai de longue durée à Frick (AG) mise en place 2003 rotation culturale de 6 ans sol argileux lourd (Cambisol, env. 50% d argile) précipitations: en moyenne 1000 mm/an, température moyenne 9 ºC travail du sol: labour (15cm) / travail réduit (10 cm) Fertilisation: lisier / fumier composté apport de N moyen en 3013: 113 kg N tot / ha Rendements (labour = 100%) 140% 120% 100% * 80% *) tournesol 2010: 60% travail réduit: 2.6 t graines /ha reduced travail tillage réduit labour: pas de récolte 40% plough labour 20% 100%= t MS /ha 0% Berner et al., 2008, Soil & Tillage Research & Krauss et al., 2010, Soil Use & Management amended Effets sur la structure du sol Travail réduit Effets sur les propriétés physiques et chimiques du sol (0-5 cm) Paramètre Travail réduit Variation en % Carbone organique du sol SOC (%) *** C mic (µg/g) * C mic /SOC (%) * Densité maximum Swelling (g/cm 3 ) * Teneur en eau (g/g) * Données: 2009 Fontana et. al. 2015, SSSAJ 27 octobre 2008 Effets sur la diversité microbienne du sol Abondance et activité microbienne du sol Rapport champignons/ bactéries Diversité des champignons mycorhizes arbusculaires AMF Diversité intraspécifique de Rhizophagus irregularis Travail réduit vs labour +46% (abondance) + 57 % (activité) Méthode d analyse CFU Activité déhydrogénase Bibliographi e Kuntz et al., 2013 Gadermaier et al., % Profils PLFA Kuntz et al., 2013 Déplacement de la communauté Abondance des AMF plus élevée Déplacement de la communauté Nombre plus élevé d intratypes Morphologie des spores qpcr Profils RFLP Säle et al., 2015 Thonar et al., 2012 Boerstler et al., 2010 Impact du travail réduit du sol sur les vers de terre Densité totale de vers de terre Biomasse totale de vers de terre Densité des adultes Densité des juvéniles Cocons Kunz et al., 2013, Pedobiologia Augmentation par rapport au labour en % = 100% 3

4 Impact du travail réduit du sol sur la biomasse microbienne Impact sur l abondance et la diversité des AMF Cmic Concentration totale PLFA PLFA bactériens PLFA fongiques PLFA protozoaires Densité des spores / g Kunz et al., 2013, Pedobiologia = 100% Augmentation par rapport au labour en % Travail réduit Impact sur l abondance et la diversité des AMF Le travail du sol influence divers paramètres du sol Ces influences se répercutent sur la population microbienne tellurique Nombre d espèces Dans l essai longue durée de Frick, le travail réduit du sol influence positivement la quantité de microorganismes dans le sol, leurs diversités et leurs activités Travail réduit Essai de longue durée DOK à Therwil (BL): mis en place en 1978 Essai DOK: les variantes bio-dynamique (BIODYN) Fumier composté et lisier Biologique bio-organique (BIOORG) Fumier mûr et lisier aéré Poudres de roche Contrôle mécanique des adventices Contrôle préventif des maladies Biocontrôle Conventionnel (intégré) Conventionnel (CONFYM) Fumier en tas et lisier NPK NPK Mineral (CONMIN) Herbicides (seuils de tolérance) Fondicides (seuils de tolérance) Insecticides (seuils de tolérance) Préparations biodynamiques CuSO 4 Régulateurs de croissance 4

5 Essai DOK: apports de fertilisants Rendements relatifs relative Rendements yield relatifs (CONFYM=100%) =100%) 120% 4.45 t ha t ha t ha % 80% 60% N tot N min P K matière organique 40% 20% 0% Blé Winter d automne wheat Pommes Potatoes de terre Prairie Grass-clover temporaire BIODYN BIOORG CONFYM CONMIN Rendements du maïs (4 ème et 5 ème rotation) Rendements du soja (4 ème et 5 ème rotation) 4ème rotation (pré-culture soja) 4ème rotation 5ème rotation (pré-culture prairie graminées/trèfle) 5ème rotation Premières constatations Les systèmes biologiques ont provoqués une baisse des rendements d environ 20% Les procédés biologiques ont reçu entre 34 à 53% moins de fertilisants ou d énergie et 97% moins des produits phytosanitaires. La production bio est plus efficace que la production conventionnelle, car les rendements moyens ont moins baissé que les apports nutritifs et phytosanitaires DOK: évolution de la biomasse microbienne [mg Cmic / kg de sol] 5

6 DOK: évolution de la biomasse microbienne DOK: décomposition de la paille Mycorhizes Saccharase Biomasse microbienne Phosphatase Dehydrogénase Protéase BIODYN BIOORG CONFYM CONMIN Carbone de la paille minéralisé ( 14 CO 2 ) et assimilé ( 14 C mic ) DOK: influence sur la matière organique du sol DOK: influence sur la structure du sol Fraction de matière organique du sol [µg C/g de sol] et plus de matière organique stable Plus de microorganismes: moins de matière organique non décomposée Fraction légère Fraction intermédiaire Fraction lourde Production intégrée sans fumier Production bio-dynamique avec fumier composté Photos: Fliessbach nov Biomasse microbienne du sol [µg C mic /g de sol ] DOK: influence sur la structure du sol 6 5 Score DOK: influence sur la diversité microbienne Résistance à l érosion après maïs Résistance à l érosion après pommes de terre 6

7 DOK: influence sur les indicateurs de fertilité du sol Conclusions Systèmes bio plus efficaces, car la diminution des intrants est nettement plus importante que les diminutions de rendements La performance écologique des systèmes bio était meilleure dans la plupart des cas, comme le montrent les indicateurs environementaux agricoles Les systèmes bio du DOK améliorent les indicateurs chimiques, physiques et biologiques de la qualité du sol Le mode de production influence les population microbiennes du sol (en quantité et en diversité) et leurs activités Conclusions Conclusions Les s sont primordiaux pour la fertilité du sol et la santé des plantes. Les pratiques culturales influencent la quantité et la diversité des, ainsi que leurs activités. Les interactions entre les microorganismes et les autres paramètres du sol sont complexes et interactifs Pour un système agricole stable et durable, il ne faut pas se contenter de cultiver les plantes, mais aussi penser à «cultiver» les microorgansmes du sol Quelques questions? Remerciements: Aux financeurs de ces projets (offices fédéraux, communauté européenne, ) A tous les scientiques participants à ces projets (FiBL, Agroscope, ETHZ, universités suisses et étrangères, hautes écoles, ) 7

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