Les atouts du semis sous couvert vivant pour la biodiversité du sol.

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1 Les atouts du semis sous couvert vivant pour la biodiversité du sol. Le 27 et 28 Juin 2013, l équipe du projet PEPITES a présenté les résultats de quatre années de recherches et d expérimentations ( ) sur l agriculture de conservation en France, au Brésil et à Madagascar (résultats accessibles sur L objectif général de ce projet est de produire des connaissances sur les Processus Ecologiques, les Processus d Innovation Technique Et Sociale en agriculture de conservation. Un important volet d analyse mené en France a concerné la biodiversité des sols et les services qu elle peut rendre. Aout 2013 L agriculture de conservation repose sur trois piliers : la perturbation minimale du sol, le maintien d une couverture végétale et la diversification des rotations. Ces techniques fournissent des conditions d habitats et de ressources favorables au développement des organismes du sol. Les résultats obtenus montrent que l abondance des micro-organismes et des nématodes est plus importante dans les sols conduits en semis sous couvert vivant. L équipe du projet a ensuite caractérisé l impact de cette plus grande biodiversité sur le fonctionnement du sol. Ils ont mis en évidence une accélération des processus de décomposition de la matière organique et une amélioration de la stabilité structurale des sols. Une étude comparative pour comprendre l impact des pratiques culturales. L intérêt d une étude comparative comme celle-ci n est pas de discréditer un système de culture par rapport à un autre mais bien de comprendre l impact de pratiques différentes sur la vie du sol. Cette étude a été menée sur les parcelles de l INRA Versailles-Grignon, à 15 km au Sud Ouest de Paris. Le dispositif appelé la Cage s étend sur six parcelles de 1 ha chacune, réparties en deux blocs afin d obtenir deux répétitions pour les trois systèmes de culture.

2 Les trois systèmes étudiés sont les suivants : - Un système : «Semis direct sous Couvert Végétal vivant» (SCV), sans travail du sol, avec maintien d un couvert végétal permanent de fétuque rouge et avec application de fertilisants et de pesticides -Un système : «Biologique», avec labour sans application de fertilisants et de pesticides (BIO). - Un système «Conventionnel», avec labour et application de fertilisants et de pesticides (PROD) Le tableau n 1 détaille les itinéraires techniques spécifiques à chaque système de culture. Tableau 1 : Itinéraires culturaux des trois systèmes de culture Pour chaque conduite, plusieurs prélèvements de l horizon de surface (0-10 cm) ont été réalisés afin de comprendre l impact des pratiques culturales sur les micro-organismes (bactéries et champignons) ainsi que sur la population de nématode. Non labour et apport de matière organique fraîche : 2 facteurs clé pour favoriser les micro-organismes. Les micro-organismes du sol regroupent l ensemble des champignons et des bactéries du sol. Ils contribuent au fonctionnement du sol au travers de multiples processus écologiques. Ce sont les principaux transformateurs biochimiques de la matière organique du sol. Ils recyclent le carbone et les nutriments par leur rôle de décomposeurs primaires. Leur action a un impact dans la structuration du sol, via la production de polysaccharides, ils permettent le lien entre les bactéries et les particules de sol. Enfin, certains groupes, comme les rhizobiums et les mycorhizes, peuvent avoir un effet bénéfique direct pour les plantes via les symbioses qu ils établissent avec elles. Des micro-organismes plus abondants en SCV, mais une activité microbienne équivalente pour les trois systèmes de culture. Figure 1 : Quantité d'adn total et d'arn total pour l'horizon de surface des 3 systèmes de cultures

3 La mesure de la teneur du sol en ADN total est une méthode indirecte d évaluation de la biomasse microbienne. Ces premiers résultats montrent que les systèmes de cultures étudiés impactent de façon significative la quantité de biomasse microbienne présente dans le sol (figure 1). La réduction du travail du sol apparait donc comme un levier intéressant pour augmenter la biomasse vivante de son sol. Comme on le voit en SCV, le fait de ne pas perturber l horizon de surface et d y apporter régulièrement de la matière organique favorise le développement des micro-organismes. Plus en profondeur, la biomasse microbienne décroît et suit le gradient vertical de matière organique (MO) observé sur les sols non labourés. Le non-labour pourrait donc ne pas augmenter sensiblement la biomasse microbienne dans le profil cultural global, mais simplement modifier sa distribution. On observe par contre que la teneur en ARN total ne suit pas la même tendance (figure 1). La mesure de la teneur du sol en ARN total permet d évaluer indirectement l activité microbienne. Aucune différence significative entre systèmes de culture n a été observée pour l horizon (0-10 cm), ce qui tend à montrer que l activité microbienne en surface est similaire dans chaque système de culture. Ces résultats peuvent s expliquer par la fragmentation mécanique de la matière organique fraiche lors du labour. Cette opération libère une quantité importante de carbone organique labile (non fixé). Cet apport stimulerait l activité des microorganismes présents. Ce processus temporaire compenserait ainsi le fait d avoir une biomasse de surface inférieure dans les systèmes avec labour. Les champignons plutôt sensibles au labour et les bactéries à l apport de MO fraîche Figure 2 : Abondance de champignons et de bactéries présentes au sein de l horizon 0-10 cm des parcelles du dispositif expérimental. La figure 2 montre que l abondance des champignons et bactéries sur l horizon de surface (0-10 cm) diminue avec le degré d intensification des pratiques agricoles : elle est plus élevée en SCV, intermédiaire en BIO et plus faible pour le système conventionnel. L abondance des champignons est équivalente pour les systèmes avec labour conventionnel ou biologique et nettement supérieure pour le système SCV. La population de champignon est très sensible au labour : la fragmentation du sol qu il provoque va profondément impacter la continuité des réseaux mycéliens des champignons et faire chuter leur population. L abondance des bactéries, est quant à elle liée à la teneur en C org. Pour le système SCV, les bactéries sont favorisées par le système racinaire du couvert végétal et la concentration du carbone dans l horizon de surface.

4 Au total trois fois plus de nématodes pour le système SCV par rapport au système conventionnel. Les nématodes représentent l un des taxons les plus abondants parmi les invertébrés du sol, (entre 200 et individus par kilogramme de sol «ordinaire»). Les nématodes contribuent de manière importante aux cycles des nutriments. Ils intègrent et minéralisent des nutriments du sol. Ils stimulent aussi les populations de décomposeurs primaires via la prédation qu ils exercent sur ceuxci. La population de nématode est très sensible aux perturbations physiques et chimiques et, se distingue par une grande diversité taxonomique et trophique. Chacun des groupes trophiques renseigne sur une fonctionnalité du sol : - les nématodes phytophages (obligatoires ou facultatifs) qui renseignent sur la nature et l état de la couverture végétale et le risque de perte de rendement ; - les nématodes bactérivores et fongivores qui renseignent sur le compartiment microbien, la dynamique de la matière organique et le recyclage des éléments nutritifs - les nématodes de niveaux trophiques supérieurs (omnivores et carnivores) qui reflètent les perturbations physiques ou chimiques du milieu. *Ecart important entre les systèmes SCV, BIO et le système Prod La figure ci-dessus montre que l abondance des différents groupes trophiques de nématodes est supérieure en SCV (couleur verte) en particulier pour les phytophages et bactérivores. Les résultats sont cohérents avec les résultats d abondance présentés pour les microorganismes (cf. figure n 2). Plus il y a de bactéries et de champignons et plus le nombre de leurs prédateurs augmente. Les résultats nous montrent néanmoins que l écart du SCV et du Bio par rapport au conventionnel est beaucoup plus important pour les nématodes bactériophages que pour les bactéries. Cela suggère un renouvellement des bactéries plus rapide pour le SCV et le Bio en réponse à une plus forte prédation. La modalité BIO est caractérisée par une population de nématodes bactérivores opportunistes. Cela peut s expliquer par l effet engrais vert de la luzerne qui va entraîner une stimulation des bactéries à court terme. A l inverse, la présence d un couvert permanent de graminées conduit à la présence d une faune nématode plutôt généraliste en SCV.

5 Deux services rendus par cette biodiversité du sol plus grande en SCV : amélioration de la fertilité et meilleure stabilité structurale des sols. Les micro-organismes et les nématodes jouent un rôle important dans au moins trois grandes fonctions écologiques : la transformation du carbone, le cycle des nutriments, la maintenance de la structure du sol. Les nématodes bactérivores excrètent une grande partie des nutriments contenus dans les bactéries qu ils ingèrent et permettent donc de libérer ces nutriments normalement non accessibles aux cultures. Cela se traduit par une accélération du cycle des nutriments et une amélioration de la fertilité du sol. Les hyphes du réseau mycélien plus abondant en SCV entrainent une sécrétion plus élevée de polysaccharides par les champignons. Ces sucres permettent un lien entre les bactéries et les particules de sol et renforcent la stabilité structurale du sol, diminuant ainsi sa vulnérabilité aux aléas climatiques. Les résultats de cette étude montrent que le système de culture en Semis direct sous Couvert Végétal présente un micro-réseau trophique du sol plus abondant, plus mature et diversifié en comparaison avec les systèmes de culture labourés. Ces résultats suggèrent également un turn-over des bactéries plus important en agriculture de conservation par rapport à l agriculture intensive. Certains des indicateurs biologiques utilisés dans cette étude ont permis de mettre en avant plusieurs aspects du fonctionnement du sol en agriculture de conservation et apparaissent donc pertinents dans l évaluation de la qualité du sol pour ce type d agriculture : abondance de nématodes et quantité de biomasse microbienne. Sources : Henneron L. (2011) : Impact des pratiques culturales de l agriculture conventionnelle, l agriculture biologique et l agriculture de conservation sur les microorganismes et les nématodes du sol Marmeys A. (2010) : Développement de bioindicateurs microbiens de la qualité des sols. Cas d'un gradient d'intensification du travail du sol. Padoa L. (2010) : Effects of conservation agriculture on soil macrofauna and C and N levels in the Cerrado of Brazil