Groupe de travail Agriculture et Développement rural : Journée thématique sur la biodiversité fonctionnelle en grandes cultures

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Sévérine Lafontaine
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1 1 Groupe de travail Agriculture et Développement rural : Journée thématique sur la biodiversité fonctionnelle en grandes cultures

2 Introduction de la journée, Sébastien Fontaine (INRA) 2

3 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 3

4 1. Pourquoi changer de modèle agricole? Appauvrissement généralisé des sols Balesdent et al.,

5 1. Pourquoi changer de modèle agricole? Limites du système Érosion des sols (30% des surfaces affectées dans le monde) Les cultures deviennent totalement dépendante de la fertilisation N A l échelle globale: 150 Tg N/an injectés, 50% est perdu. Stagnation des rendements dans de nombreux pays. Agriculture énergivore et polluante (¼ des émissions GES).

6 1. Pourquoi changer de modèle agricole? Des ajustements techniques efficaces mais insuffisants Bilan prévisionnel des besoins & pilotage de la fertilisation (e.g. Juste) Pertes réduites à 17% Essai INRA Grignon Limites: nécessite un suivi technique très fin, plusieurs passages de fertilisation, reste des pertes

7 1. Pourquoi changer de modèle agricole? La réduction du travail du sol Dimassi et al., 2014 Réduit l érosion des sols Enrichit les sols en surface mais les appauvrit en profondeur, donc bilan net nul. Les cultures restent dépendantes de la fertilisation N

8 2. Diversité et fonctions des écosystèmes Lien diversité végétale production biomasse Mélanges artificiels d herbacées Redondance fonctionnelle? Tilman et al Une faible augmentation de la diversité végétale stimule fortement la production biomasse (complémentarité, mutualisme). 8

9 2. Diversité et fonctions des écosystèmes Attention le rôle des espèces n est pas si redondant! Mélanges artificiels d herbacées Isbell et al 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. 9

10 2. Diversité et fonctions des écosystèmes Stérilisation et inoculation de sols Semis avec des herbacées Wagg et al 2013 La diversité du sol contrôle de multiples fonctions (services) écosystémiques. 10

11 3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer De quelle diversité avons-nous besoin dans les grandes cultures? Inspirons-nous des prairies permanentes Un hectare de prairie permanente: 10 T de fourrage an-1 Alimente 1-2 UGB L de lait an kg de poids vif an-1 Fertilisation N peut être fortement réduite 11

12 3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer Accumulation continue de matière organique Syers et al., 1970 Les prairies européennes accumulent de 0,5 à 2 TC/ ha /an sous forme organique 12

13 3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer Pas ou de lessivage d N sous prairies % N apporté Triboi & Loiseau, 1996

14 3. Les prairies permanentes: un modèle vertueux à mimer Paradoxe de la synchronisation entre l offre et la demande dans les prairies Fontaine et al 2011

Rôle clé des exsudats des plantes pérennes Rhizosphère des plantes pérennes Les activités microbiennes et

15 4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés Origines de la synchronisation sol-plante en prairies? Rôle clé des exsudats des plantes pérennes Rhizosphère 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 Shahzad et al. 2012, 2015 Lemaire & Nicolardot 1996 Cultures annuelles Plantes pérennes

4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés C-fluxes

uptake Humification Dé-stockeurs d humus Decomposition SOMdecomposers Microbial

Humification SOMbuilders ion zat uptake bili mo -im Stockeurs d humus Exsudats N

16 4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés C-fluxes N-fluxes Plant respiration Plant photosynthesis Plant Plant exportation Plant N uptake Humification Dé-stockeurs d humus Decomposition SOMdecomposers Microbial respiration Nm ine rali e tak up CO2 zati onimm obi liza tion Mineral N Humification SOMbuilders ion zat uptake bili mo -im Stockeurs d humus Exsudats N inputs N leaching ion zat rali ine Nm HUMUS N, P, K, S) Microbial respiration CO2 Perveen, 2015

17 4. Rétablir la synchronisation sol-plante dans les sols cultivés Décomposition de l humus Une réduction de la photosynthèse (Demande N) induit une réduction de la décomposition de l humus (Offre N)en 24h. Shahzad et al., 2012 Ajustement «en ligne» de l offre du sol au besoin de la plante

Stimuler les régulations microbiennes des cycles CN Réintroduire la mécanique d ajustement

18 Conclusions & perspectives Associer plusieurs espèces végétales améliore fortement la production & les performances environnementales Rôle clé des plantes pérennes et de leurs exsudats, des légumineuses Stimuler les régulations microbiennes des cycles CN Réintroduire la mécanique d ajustement offre-demande. Gérer la compétition plantes cultivées plantes pérennes. (Projet européen BASIL, INRA Clermont Ferrand)

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