Merci à ver de terre production pour cette magnifique vidéo et aussi à Sylvain Delahaye
Piéger le carbone dans le sol : ce que peut l’agriculture
REGARD D’EXPERT 8 novembre 2023
Il est là, sous nos pieds : le sol. On le regarde à peine, pourtant c’est sous la terre que sont stockées les plus grandes quantités de carbone des écosystèmes terrestres. Les sols peuvent jouer un rôle substantiel pour réduire les concentrations de gaz à effets de serre dans l’atmosphère. Via la préservation des stocks importants de carbone souterrain, d’une part, mais aussi par la restauration des terres dégradées notamment grâce à certaines pratiques agricoles, qui permettent de piéger davantage de carbone sous la terre, voici comment.
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Rémi Cardinael
Cirad, Zimbabwe
Dans notre vie quotidienne on le regarde à peine, et pourtant, il ne s’agit rien de moins que du plus grand stock de carbone des écosystèmes terrestres. Ce palmarès ne revient en effet pas aux forêts, ni à l’atmosphère, mais bel et bien aux sols. On trouve environ 2400 milliards de tonnes de carbone dans les deux premiers mètres de profondeur sous la terre, soit trois fois plus que ce que l’on trouve dans l’atmosphère.
À l’heure du dérèglement climatique et de la nécessité absolue de réduire les émissions de gaz à effet de serre, cette impressionnante capacité des sols à stocker du carbone laisse songeur. Si les sols ne pourront bien entendu pas à eux seuls faire baisser drastiquement les concentrations de gaz à effets de serre dans l’atmosphère qui sont responsables du réchauffement climatique, ils peuvent néanmoins jouer un rôle substantiel, via la préservation des stocks importants de carbone souterrain, mais aussi via la restauration des terres dégradées notamment grâce à certaines pratiques agricoles, qui permettent de piéger davantage de carbone sous la terre.
Comment le carbone entre dans les sols
Tout commence par la photosynthèse : au cours de celle-ci, les plantes fixent du dioxide de carbone (CO2) atmosphérique au sein de chloroplastes, de petits organites cellulaires riches en chlorophylle. Le CO2 est associé à des molécules d’eau (H20) grâce à l’énergie solaire, et produit ainsi des glucides (molécules riches en carbone) et de l’oxygène (O2). Une partie de ce carbone capté par la plante arrive directement dans le sol via les racines des végétaux, à la fois par l’exsudation racinaire et par le renouvellement des racines fines.
Du carbone peut également entrer dans les sols lorsque les feuilles mortes d’une plante tombent, ou quand les résidus de culture sont laissés sur le champ. Une fois tombées, ces feuilles mortes riches en carbone tapissent le sol, se décomposent, sont ingérées par des bactéries, champignons ou vers de terre et finissent par se transformer en matières organiques des sols. Des animaux peuvent également accélérer ce processus de transfert du carbone dans le sol par exemple, les termites champignonnistes, qui transportent des résidus de végétaux dans leurs termitières où une symbiose avec des champignons leur permet de les rendre plus assimilables pour celles-ci.
Certaines régions et écosystèmes possèdent des stocks de carbone des sols très importants. C’est le cas par exemple des régions boréales, où des stocks énormes sont préservés dans le permafrost mais aujourd’hui menacés par le réchauffement climatique. Dans les régions tropicales, la productivité importante des écosystèmes notamment forestiers, ainsi que des sols très profonds, expliquent aussi les stocks importants observés.
L’enjeu principal pour tous ces écosystèmes riches en carbone tels que les forêts, les zones humides, les mangroves ou encore les prairies permanentes est le maintien de ces stocks plus que leur augmentation, car ce carbone est considéré comme irrécouvrable à l’échelle humaine. Cela passe par un arrêt de la déforestation et de la conversion des écosystèmes en terres cultivées. En moyenne, 25 % du carbone du sol est perdu lorsque des forêts ou des zones humides sont converties en terres cultivées, parfois plus. Sur les terres agricoles, certaines pratiques permettent de séquestrer plus de carbone dans les sols. Généraliser leur utilisation est un des objectifs de l’initiative baptisée « 4 pour 1000 » lancée à l’occasion de la COP21.
Quelles pratiques agricoles augmentent le stock de carbone des sols ?
De nombreuses pratiques permettent d’augmenter les stocks de carbone des sols agricoles, comme l’agroforesterie, les couverts intermédiaires, ou encore les amendements organiques. Parmi les solutions souvent mises en avant, trois reviennent régulièrement. La première est le non-labour ou la réduction du travail du sol. Cette technique consiste à semer les cultures sans que l’intégralité du champ n’ait été travaillée ou labourée, au préalable. Cette pratique permet de réduire l’érosion du sol, de ralentir la décomposition des matières organiques par une moindre oxygénation du sol, de préserver sa biodiversité (notamment les vers de terre).
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La deuxième pratique promue est celle de la couverture permanente des sols, soit avec des paillis issus des résidus de culture laissés sur le champ, soit par des couverts végétaux vivants entre les différentes cultures. Cette couverture des sols les protège contre l’érosion notamment hydrique, permet de fixer du carbone tout en étant bénéfique pour la faune du sol (bactéries, champignons, lombrics…).
La troisième technique promue est celle de la diversification des cultures, soit en rotation, soit en association. Cette diversification permet de limiter le développement des bioagresseurs et maladies des plantes, mais aussi d’augmenter la productivité des parcelles cultivées notamment grâce à des effets précédents des cultures. Par exemple, une légumineuse (pois, haricot, arachide, féverole, luzerne…) dans la rotation va fixer de l’azote de l’air et le rendre disponible dans le sol pour la culture suivante, favorisant ainsi sa croissance. Une meilleure productivité des cultures permet d’avoir plus de carbone fixé sur la parcelle, et donc plus de carbone dans les sols, notamment via les racines des cultures.
Ces trois pratiques correspondent aux trois piliers de ce que l’on appelle « l’agriculture de conservation ». Ces pratiques deviennent réellement efficaces pour augmenter le carbone des sols lorsqu’elles sont associées. Pratiquées seules, elles n’ont parfois que peu ou pas d’impact. C’est notamment le cas du non-labour seul, qui peut avoir un effet positif sur le carbone des sols dans certains contextes mais pas dans d’autres. La communauté scientifique a mis du temps à s’en rendre compte car les travaux se sont d’abord surtout focalisés sur les premiers centimètres du sol qui, sous l’effet du non-labour, avaient effectivement une plus forte teneur en carbone.
Mais cela s’accompagnait parfois d’une réduction du carbone du sol dans les couches plus profondes par rapport à des systèmes labourés où le carbone du sol est homogénéisé sur 20 ou 30 cm de profondeur. Le non-labour a donc, dans certains cas, surtout un effet sur la redistribution du carbone dans le profil de sol, sans nécessairement conduire à une augmentation nette du stock sur son ensemble, ce qui est nécessaire quand on s’intéresse à l’atténuation du changement climatique. Une synthèse récente de travaux menés en Afrique subsaharienne suggère que seule la combinaison des trois piliers de l’agriculture de conservation permet d’augmenter significativement les stocks de carbone des sols, la réduction du travail du sol seule étant inefficace.
Quels résultats au Zimbabwe et au Cambodge ?
Pour bien comprendre les bénéfices de ces trois pratiques quand elles sont associées, il est crucial d’avoir des expérimentations sur le long cours. Il faut en effet compter en moyenne 5 à 10 ans pour qu’une variation de stock de carbone du sol soit détectée de façon significative.
Au Cambodge, le Cirad et le ministère de l’agriculture du Cambodge ont démarré des expérimentations il y a quatorze ans, sur des systèmes à base de manioc, une culture couvrant près de 700 000 hectares dans le pays et principalement destinée à l’exportation pour produire de la farine pour l’alimentation animale.
En couplant le non-travail du sol et du semis direct, la couverture permanente des sols avec des couverts végétaux, et la rotation des cultures avec du maïs, nous avons pu noter une hausse importante de carbone dans les sols, avec des taux d’accumulation du carbone de l’ordre de 0,7 à 0,8 tonnes de carbone par hectare et par an jusqu’à 40 cm de profondeur. Le climat chaud et humide de la région permet en effet une couverture permanente des sols avec des couverts végétaux très productifs incluant des légumineuses (crotalaire, niébé) et des graminées (mil) entre la culture du manioc et du maïs, sur lesquels on sème le maïs.
Ce faisant, du carbone est fixé toute l’année par la photosynthèse, et un système racinaire très profond se développe permettant d’augmenter les stocks de carbone au-delà des premières strates du sol. Ce stockage de carbone additionnel dans le sol va continuer jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre du système soit atteint. Cet essai a vocation à être maintenu dans la durée pour estimer pendant combien de décennies un tel système permet de stocker du carbone. Une fois l’équilibre atteint, l’enjeu sera alors la préservation de ces stocks de carbone par le maintien des bonnes pratiques de gestion des sols. Bien gérer les sols suppose une gestion sur la durée plutôt que par à-coup.
Au Zimbabwe, dans un contexte totalement différent, avec une saison sèche de sept mois et une saison des pluies de cinq mois, nous avons voulu également mesurer l’efficacité de ces pratiques couplées sur le long terme. Nous disposons pour cela d’un essai mis en place par nos collègues du Centre International d’Amélioration du Maïs et du Blé il y a dix ans dans un système bas-intrant avec pour culture principale le maïs. Nous avons pu mesurer les stocks de carbone du sol des différentes pratiques, seules ou associées : des champs avec du travail du sol, des champs sans travail du sol, avec ou sans résidu de culture du maïs (paillis), et avec ou sans rotation avec le niébé, une légumineuse.
Encore une fois, les résultats montrent que le non-travail du sol seul ne peut pas grand chose, il induit même une légère perte de carbone du sol par rapport à un travail du sol. Cela est expliqué sur ce site par la plus forte compaction du sol quand celui-ci n’est pas travaillé, les racines donc ont du mal à se développer. De plus, la pluie pénètre moins bien et ruisselle sur le sol, ce qui entraîne des stress hydriques sur le maïs. Au final, le maïs se développe beaucoup moins bien dans ces systèmes, il y a donc moins d’apport de carbone au sol par les racines, ce qui se traduit par une perte de carbone des sols.
En revanche, les champs sans travail du sol avec un paillis de résidus de culture de maïs de la saison précédente et une rotation des cultures permettent eux d’augmenter les stocks de carbone, avec, cependant, un effet limité à l’horizon de surface. On observe cependant une augmentation nette du stock de carbone car aucune perte de carbone en profondeur n’a été observée.
Quels obstacles au développement de ces pratiques ?
Si ces résultats sont prometteurs, ces pratiques ne sont pour autant pas toujours faciles à mettre en place. Au Zimbabwe, par exemple, une contrainte majeure apparaît. Les systèmes agricoles sont des systèmes de polyculture-élevage à bas-intrant (peu de fertilisation minérale, peu ou pas de mécanisation). À la récolte, seuls les épis de maïs sont récoltés, à la main, et les tiges de maïs restent debout dans le champ. Celles-ci serviront de nourriture au bétail pendant la saison sèche où les vaches viennent pâturer directement dans les champs, après avoir vagabondé dans les forêts et zones communales pendant la saison humide.
Il y a donc une compétition d’usage pour les résidus de maïs, pour nourrir le bétail ou pour couvrir les sols. Certains agriculteurs installent des clôtures afin que le bétail ne vienne pas manger les résidus durant la saison sèche, ce qui a un coût. D’autres les récoltent et les entreposent en hauteur, à l’abri des bêtes, et apportent le paillis à l’approche de la saison humide. Cela suppose toute une organisation, du temps et de l’énergie supplémentaires. Dans les deux cas, il faut également trouver une source d’alimentation alternative pour le bétail.
Sur ces terrains comme sur d’autres, l’intérêt de ces pratiques pour les agriculteurs ne réside donc pas dans la séquestration de carbone dans les sols et de son impact sur l’atténuation du changement climatique. Ces techniques sont surtout plébiscitées pour leur impact positif sur la fertilité des sols et la productivité des cultures qui en découle, en réduisant le risque d’érosion, en améliorant la disponibilité des nutriments mais aussi en permettant de s’adapter au changement climatique à travers par exemple une meilleure conservation de l’eau. Ces bénéfices sont cruciaux et bien souvent prioritaires pour les agriculteurs du Sud Global, qui sont parmi les plus impactés par le changement climatique.
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Les couverts végétaux, couteau suisse de l’agriculture de conservation des sols
Les couverts végétaux, appelés aussi plantes de services, apportent une multitude de bénéfices à l’agriculture, notamment environnementaux. Ils contribuent à la protection des sols et de l’eau et favorisent la biodiversité. Mais de quoi parlons-nous ?
Les couverts végétaux sont cultivés entre deux cultures principales. C’est par la directive européenne dite « nitrates » (1), qui impose de ne pas laisser les sols nus pendant l’hiver dans les zones vulnérables, que les couverts végétaux sont arrivés dans les exploitations agricoles. Ils donnent également accès au « paiement vert », une aide de la Politique agricole commune.
Conscients des bienfaits des couverts végétaux sur les sols, les agriculteurs ont fait de cette contrainte réglementaire un atout. De fil en aiguille, ils se sont aperçus qu’ils rendaient un tas de services agronomiques, environnementaux et économiques. Ainsi ils peuvent élargir leur utilisation à bien des situations. À tel point que l’on parle maintenant de « plantes de service ».
Les plantes de service peuvent être cultivées avant, pendant ou après la culture principale, dans la même parcelle ou à proximité, de manière temporaire ou permanente. Elles ne sont pas destinées à être récoltées, même si cela reste possible. Leur appellation change, en fonction de leur durée d’implantation ou du service qu’elles apportent.
Cultivés entre deux cultures
Les couverts d’interculture sont des plantes de services cultivées entre la récolte d’une culture principale et le semis de la suivante, par exemple entre un blé récolté en juillet et un maïs semé en mai. Ces couverts limitent l’érosion du sol et le ruissellement des pluies en surface, ils dynamisent la vie du sol et l‘enrichissent en humus.
Les plus connus sont les cultures intermédiaires pièges à nitrates (Cipan) dont la fonction est de retenir les nitrates et d’éviter qu’ils ne soient lessivés vers les cours d’eau. Ils sont semés juste avant ou après la moisson et sont détruits par un passage d’outils (herse, rouleau), par le gel ou avec un herbicide. Ils restituent alors les nitrates captés, disponibles pour la culture suivante. Les espèces Cipan les plus courantes sont les moutardes, l’avoine rude, les radis et la phacélie. Le nyger, le moha, le sarrasin, le tournesol et les légumineuses peuvent aussi faire partie des mélanges.
Les engrais verts ont pour rôle principal de fertiliser la culture suivante. Ce sont souvent des mélanges riches en légumineuses (trèfles, vesce, pois fourrager, féverole) qui fixent l’azote de l’air. Ils structurent le sol et l’enrichissent en nutriments azotés.
À l’inverse des Cipan et des engrais verts qui retournent entièrement au sol, d’autres couverts d’interculture sont récoltés. C’est le cas des dérobées fourragères, fauchées pour nourrir les animaux. Les espèces sont choisies pour leur productivité et leur valeur alimentaire : ray-grass d’Italie, trèfles, colza, moha, avoine, vesce.
Quant aux cultures intermédiaires à vocation énergétique (Cive), elles sont destinées à la méthanisation. Avoine, sorgho, tournesol, triticale, trèfle ont un fort potentiel méthanogène et produisent beaucoup de biomasse.
De la bonne compagnie
Les plantes de services peuvent aussi être des plantes compagnes, c’est-à-dire semées en même temps que la culture principale. L’exemple le plus répandu est le colza associé à de la féverole. Cette légumineuse occupe l’espace entre les rangs de colza et permet de limiter les désherbages. Elle perturbe aussi les insectes ravageurs à l’automne.
Si le couvert associé reste en place au-delà d’une année (de 18 mois à 4 ans), il se nomme alors couvert permanent. Du fait de sa forte croissance pendant les intercultures et de sa longue présence, ses bénéfices sont maximisés : plus de stockage de carbone, une meilleure structure du sol, moins de mauvaises herbes, plus d’azote apporté, plus de biodiversité et une source de fourrage supplémentaire. Les espèces adaptées sont la luzerne, le trèfle et le lotier. Un couvert permanent est difficile à conduire car il ne doit pas prendre le dessus sur la culture principale.
Dans les vignes et les vergers, les couverts permanents semés entre les rangs doivent être pérennes, denses, résistants aux passages d’engins et s’installer rapidement. On mise sur le ray-grass, la fétuque et les trèfles.
Plus de diversité
Les plantes de service peuvent également être semées en bandes à l’intérieur ou à côté d’une parcelle avec des espèces qui vont, soit repousser, soit attirer les ravageurs de la culture. D’autres jachères fleuries installées dans des zones incultes favorisent la biodiversité. En bordure de cours d’eau, le couvert végétal permanent (obligatoire) pompe les fertilisants et les dérives de pulvérisation. Temporaires ou pérennes, les couverts faunistiques offrent gîte et couvert à la faune sauvage, tandis que les compositions mellifères ont une floraison très étalée pour fournir aux abeilles pollen et nectar sur plusieurs mois.
Sabine Huet
Difficile d’augmenter la matière organique du sol
7 novembre 2023Par Andrew McGuire
Vous savez peut-être qu’il est difficile d’augmenter la matière organique du sol, mais à quel point est-ce difficile, avec des chiffres ? Premièrement, votre récolte élimine jusqu’à 50 % de la biomasse cultivée. Ensuite, environ 90 % de la biomasse restante des cultures est décomposée par les organismes du sol, ne laissant que 10 % contribuant à la matière organique du sol. Vous devez également tenir compte des pertes annuelles de 1 à 5 % de matière organique existante dans le sol. À l’aide de ces estimations et d’autres, effectuons quelques calculs approximatifs afin que vous sachiez à quoi vous attendre. La tâche est difficile, mais le calcul est facile, je le promets.
Une question d’intrants et de pertes
Voici l’équation de base (Janzen et al. 2022).
∆SOM= Biomasse entrante – Pertes sortantes
La variation de la matière organique du sol (MOS), qu’elle soit positive ou négative, est égale aux apports de biomasse des cultures moins les pertes dues à la décomposition de la biomasse des cultures et de la MOS existante. C’est le cas quels que soient les mécanismes spécifiques conduisant à la formation de MOS, les racines, les microbes morts, etc. (Caruso et al. 2018 ; Janzen et al. 2022).
L’équation nous indique que le principal facteur limitant de la matière organique du sol est la production végétale, ou la biomasse dans l’équation ci-dessus (Fujisaki et al., 2018). Par conséquent, la photosynthèse limite la limite supérieure des niveaux de MOS.
« Étant donné que tout le C du sol provient de la photosynthèse, la quantité de productivité primaire nette (NPP) appliquée au sol doit représenter la limite ultime de la séquestration supplémentaire de C. » Janzen et coll., 2022
Pour ces calculs approximatifs, les résultats seront à peu près égaux, qu’on utilise le carbone (C) ou la biomasse sèche totale. Cela fonctionne parce que le C représente environ la moitié de la biomasse végétale et le C organique du sol représente environ la moitié de la matière organique du sol. De plus, je suppose que tous les poids sont des poids secs lorsque certains d’entre eux (valeurs de rendement en résidus) incluent de faibles quantités d’humidité. Et je ne vais pas aborder les nutriments nécessaires pour augmenter la MOS . Commençons par ce chiffre de 90 %.
Nourrir votre sol nécessite 90 % de la biomasse végétale ajoutée
Au moins 90 % des apports de biomasse végétale ajoutés aux sols sont consommés par les organismes du sol (principalement des microbes) et retournent dans l’atmosphère sous forme de CO 2 (Berthelin et al. 2022 ; voir aussi Janzen et al. 2022). En d’autres termes, pour chaque 10 lb, tonne ou kg de biomasse végétale entrant dans votre sol, vous obtenez 1 lb, tonne ou kg de matière organique du sol, soit un rapport de 10 : 1. Environ la moitié de cette perte se produit au cours de la première année, passant à 80 % après 7 ans et atteignant 90 % après 30 ans, mais elle peut se produire beaucoup plus rapidement en fonction de plusieurs facteurs. Des conditions plus chaudes et plus humides et la perturbation des sols accélèrent toutes ces pertes.
Berthelin et coll. (2022) estiment qu’il s’agit d’une estimation prudente, particulièrement pertinente lorsque le sol a une grande capacité de rétention de matière organique. À mesure que les niveaux de MOS augmentent, il devient de plus en plus difficile d’augmenter la MOS, ce qui nécessite un ratio supérieur à 10 : 1.
Une légère augmentation de la matière organique du sol
Supposons que vous souhaitiez augmenter la matière organique de votre sol de 2,0 % à 2,1 % en un an, soit une augmentation d’un point de pourcentage (à 3 %) sur 10 ans. Ce n’est pas un mauvais objectif. Si nous regardons simplement la surface de 6 pouces, un sol à 2 % de MOS contient 40 000 lb de MOS par acre :
Un acre de sol, d’une profondeur de 6 pouces, pèse environ 2 000 000 de livres (tranche de sillon d’acre).
2 % de SOM : 2 000 000 x 0,02 = 40 000 lb de SOM
Notre augmentation de 0,1 point de pourcentage est alors d’environ 2 000 lb :
2,1 % de SOM : 2 000 000 x 0,021 = 42 000 lb de SOM
42 000-40 000 = 2 000 livres.
Malheureusement, cela ne suffit pas. Nous devons également remplacer la MOS qui se décomposera au cours de l’année.
Maintenir la matière organique du sol existante
La perte continue de matière organique existante offre les avantages des nutriments minéralisés (le crédit d’azote de la MOS) et de la nourriture pour les organismes du sol (Janzen 2006), mais pour maintenir ces avantages, la perte doit être remplacée par une nouvelle MOS. L’ampleur de cette perte est plus difficile à estimer car elle dépend à la fois du lieu – sol et climat – et des pratiques – travail du sol et irrigation. Avec une érosion minimale, les taux de perte annuelle varient de 1 à 5 % de la MOS totale (Magdoff et Weil, 2004).
Regardons un scénario modéré : vous pratiquez le semis direct sur un sol contenant une bonne quantité d’argile, ce qui entraîne une perte de seulement 2 %.
Perte annuelle de MOS : 40 000 x 0,02 = 800 lb de MOS perdue
Mais attendez, c’était pour un sol avec 2% de SOM. Compte tenu des conditions ci-dessus, vous pourriez avoir 5 % de SOM, auquel cas vous auriez besoin de 1 200 lb de plus. Ce facteur de perte annuelle explique pourquoi il devient de plus en plus difficile d’augmenter la MOS à mesure que les niveaux de MOS augmentent ; plus vous en avez, plus vous devez entretenir.
Nous devons également tenir compte de l’évolution à long terme de la MOS résultant du changement d’affectation des terres. Cela peut être positif, comme c’est le cas ici, dans le bassin du Columbia, dans l’État de Washington, où l’irrigation a augmenté les apports des plantes dans le sol, ce qui entraîne des niveaux de MOS plus élevés. Cependant, le changement est souvent négatif, comme lorsque la production agricole annuelle remplace les prairies indigènes. Dans ce cas, la diminution de la matière organique du sol due à la réduction des apports ou au travail du sol peut se poursuivre pendant des décennies jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint. En raison du changement des intrants, d’autres pratiques telles que le travail réduit du sol ne peuvent que ralentir la diminution ( Pour en savoir plus ici ). Ce n’est pas facile à estimer, je vais donc ignorer ce facteur dans nos calculs et m’en tenir à notre sol à 2 % de SOM au lieu de celui à 5 %.
Ainsi, notre biomasse totale a besoin d’une augmentation annuelle de 0,1 point de pourcentage et pour tenir compte de la perte annuelle de MOS est de 2 800 lb de matière organique du sol :
2 000 lb pour l’augmentation en points de pourcentage de 0,1
800 lb pour remplacer la matière organique en décomposition.
La question suivante est : quelle quantité de biomasse végétale cela nécessitera-t-il et vos cultures la fourniront-elles ?
Apport des racines et des exsudats racinaires
Parce qu’elles sont beaucoup plus difficiles à mesurer, les estimations de la biomasse racinaire, y compris les exsudats, et du taux de conversion de la biomasse racinaire en MOS varient considérablement. Il y a plus d’incertitude avec ces chiffres. Cependant, ce qui est clair, c’est que dans les cultures annuelles, la biomasse des racines ne représente qu’un faible pourcentage de la biomasse des pousses. Ici, j’ai utilisé un ratio Root:Shoot de 0,21 (Pausch et Kuzyakov, 2018). Il est également clair que la conversion de la biomasse des racines en MOS est beaucoup plus élevée que celle de la biomasse des pousses. Fujisaki et coll. (2018) trouvent une fourchette de 1,5 à 3 fois celle de la conversion de la biomasse des pousses. J’utiliserai le taux de conversion de 3x ou 30 %.
Biomasse des cultures requise
En utilisant le rapport de 10 : 1 pour la biomasse aérienne et la contribution des racines indiquée ci-dessus, la biomasse aérienne (pousses) de la culture nécessaire pour y parvenir est de 12 389 lb ou 6,2 tonnes/acre par an.
Biomasse des pousses x 0,1 + Biomasse des racines x 0,3 = 2 800 lb. Augmentation de la MOS
Racine / pousse = 0,21, donc : Biomasse racinaire = Biomasse totale des racines x 0,21.
Ici, avec un indice de récolte de 0,5 (voir ci-dessous), la biomasse totale des pousses est 2x la biomasse résiduelle des pousses que nous calculons (sans compter la récolte exportée).
( Biomasse des pousses x 0,1) + ( Biomasse des pousses x 2 x 0,21) x 0,3 = 2 800 lb d’augmentation de la MOS
Biomasse des pousses = 12 389 lb/acre
La biomasse des cultures peut être estimée par le rendement et l’ indice de récolte de la culture . Avec un indice de récolte de 0,5 pour le maïs et le blé, le poids des résidus de culture aériens ≈ rendement en grains. Pour obtenir les 6,2 tonnes/acre de résidus dont nous avons besoin, nous avons besoin d’un rendement de blé de 206 boisseaux. ou un rendement de maïs de 221 boisseaux/acre.
6,2 tonnes / acre × 2 000 lb / tonne × bu. blé /60 lb = 206 bu. / c.a.
6,2 tonnes / acre × 2 000 lb / tonne × bu. maïs /56 lb = 221 bu. / c.a.
Il s’agit de rendements élevés, supérieurs aux moyennes américaines. Il faudra donc plus d’un an pour parvenir à cette augmentation de MOS en utilisant uniquement les résidus de récolte. Et ce sont des cultures à haute teneur en résidus ; Il faudra encore plus de temps pour obtenir les 6,2 tonnes/acre dont nous avons besoin avec des cultures contenant moins de résidus.
Que peut-on faire pour améliorer les choses ? Il existe deux manières d’augmenter les apports de biomasse végétale au sol :
- Augmenter la production totale de biomasse végétale
- Augmenter la quantité de production de biomasse végétale allant au sol (réduire la récolte)
Et si on utilisait des cultures de couverture ? Ils font les deux.
Les cultures de couverture aident… un peu
Les cultures de couverture augmentent la production totale de biomasse et, comme elles ne sont pas récoltées, 100 % de leur biomasse est disponible pour construire la MOS. Le problème avec les cultures de couverture est qu’elles ne bénéficient pas d’une bonne saison de croissance. Pour de bonnes raisons, les cultures commerciales occupent la majeure partie de la meilleure saison de croissance, laissant des périodes de croissance plus courtes et moins productives pour les cultures de couverture. En utilisant les données sur les cultures de couverture hivernales , une culture de couverture dans une bonne année peut produire 2,4 tonnes/acre de biomasse, de racines et de pousses.
En utilisant ce chiffre, nous n’avons alors besoin que de 3,8 tonnes/acre pour notre augmentation de MOS (6,2 – 2,4 = 3,8 tonnes/acre), ce qui se traduit par une récolte de blé de 126 boisseaux/acre ou une récolte de maïs de 135 boisseaux/acre.
13,8 tonnes/acre x 2 000 lb/tonne x 1 boisseau/60 lb = 126 boisseaux/acre de récolte de blé
13,8 tonnes/acre x 2 000 lb/tonne x 1 boisseau/56 lb = 135 boisseaux/acre de récolte de maïs
Nous sommes désormais en bonne voie, car ces rendements sont réalisables dans de nombreuses régions. Cependant, rappelez-vous qu’il s’agit d’une augmentation modeste de la MOS dans un sol avec une MOS relativement faible et de faibles pertes annuelles, ce qui constitue un scénario proche du meilleur des cas. Dans de nombreuses régions où la MOS et les pertes sont plus élevées, cela peut encore être hors de portée. C’est pourquoi les cultures de couverture, bien qu’elles présentent de nombreux autres avantages, notamment celui de minimiser l’érosion, ne se sont pas révélées très efficaces pour augmenter les niveaux de matière organique du sol (voir également Chaplot et Smith, 2023). Compte tenu de leur modeste production de biomasse, ils contribuent mieux à maintenir les niveaux de MOS qu’à les augmenter.
Voir la figure 1 pour une représentation visuelle de ces calculs.
Et le fumier et le compost ?
Le fumier et le compost aident… mais ne sont pas la solution
Le fumier et le compost sont d’excellents outils si vous y avez accès au bon prix. Lorsqu’ils sont appliqués à des taux élevés, ils peuvent sembler magiques, mais ils ne le sont pas :
- Bien qu’ils semblent contourner le rapport apports/MOS stockée de 10 : 1, c’est une illusion causée par l’ignorance de la source des amendements organiques. Si on revient aux cultures ou aux plantes qui sont devenues du fumier ou du compost, on voit que les pertes sont toujours là ; avec le fumier, à l’intérieur du bétail, et avec le compost, dans le processus de compostage (Tiquia et al., 2002). De la photosynthèse au fumier ou au compost en passant par la matière organique du sol, les pertes sont similaires, proches de 90 %.
- Leurs résultats ne sont pas évolutifs. Aux taux élevés nécessaires pour augmenter la MOS, l’application de fumier et de compost constitue une concentration de biomasse végétale d’une grande surface sur une plus petite surface. Cette concentration permet de produire des niveaux de MOS supérieurs à ce que dicterait la productivité de la terre, mais pour cette raison, elle n’est pas durable à grande échelle. ( J’ai déjà écrit sur le fumier et le compost ici ). L’épandage de fumier ou de compost au rythme où les terres qui les reçoivent produisent de la biomasse entraînerait des gains de MOS similaires au retour de la biomasse végétale fraîche.
Si vous êtes dans la position enviable d’avoir accès à beaucoup de fumier ou de compost, tant mieux. Utilisez-le et améliorez vos sols, mais nous ne devrions pas présumer que cette option ne concerne que une petite partie des terres cultivées.
Et si nous cultivions des plantes vivaces pour le pâturage ?
Plantes vivaces et aide au pâturage
Nous avançons désormais quelque part, mais au prix de la suppression des cultures annuelles. Cultiver uniquement des plantes vivaces pour le pâturage, comme c’est souvent le cas avec l’agriculture régénérative , augmente les apports de biomasse et diminue les pertes de MOS. Les apports sont augmentés grâce à l’allongement de la saison de croissance des plantes fourragères vivaces et à la réduction des récoltes. La viande récoltée par le bétail pâturé enlève beaucoup moins de biomasse que la récolte, ce qui en laisse davantage à subir le processus de décomposition 10:1. Les pertes sont réduites car le travail du sol est supprimé.
De plus, les plantes vivaces produisent plus de biomasse racinaire qui, comme nous l’avons vu précédemment, est convertie plus efficacement en MOS. Alors que le rapport racine/pousse des cultures annuelles est d’environ 0,21, pour les cultures pérennes, il peut varier de 1 à plus de 3 (Bolinder et al., 2002 ; Sainju et al., 2017).
Les calculs pour les systèmes de pâturage du bétail deviennent compliqués car il y a tellement de facteurs que je ne les ferai pas. Sachez simplement que le ratio de 10 : 1 s’applique toujours ici pour la biomasse aérienne, mais les apports et les pertes changent, et il y a plus de racines. Les cultures de foin pérennes, où presque toute la biomasse aérienne est éliminée, s’apparentent davantage à des cultures annuelles destinées à la construction de MOS.
La concentration de la SOM en surface aide
Une alternative à l’augmentation des apports ou à la diminution des pertes consiste à diriger la matière organique de votre sol là où elle compte le plus : la surface .
Ce gain de 0,1 point de pourcentage dans les 6 premiers pouces du sol, qui a nécessité 6,2 tonnes de biomasse végétale, ne nécessitera que 3,1 tonnes/acre dans les 3 premiers pouces, et seulement 2,1 tonnes/acre pour les 2 premiers pouces du sol. Cela rend l’augmentation de la MOS beaucoup plus réalisable, et la surface est l’endroit où se déroulent de nombreuses fonctions importantes (pour l’agriculture) du sol. Une surface de sol fonctionnelle réduit l’érosion éolienne et hydrique, favorise le libre échange d’air, améliore l’activité biologique, permet aux semis d’émerger sans entrave et aux racines des plantes de proliférer et, peut-être le plus important, favorise une infiltration rapide de l’eau et un mouvement profond dans le sol.
Même si le semis direct réduit la perturbation des sols et réduit donc les pertes de MOS, il n’ajoute rien du côté des intrants. Un autre avantage du travail du sol direct, cependant, est de permettre à la MOS de se concentrer à la surface du sol plutôt que d’incorporer les résidus en profondeur comme le font la plupart des pratiques de travail du sol.
Le maintien de la matière organique des sols devient de plus en plus difficile.
Les chiffres confirment la difficulté d’augmenter les niveaux de matière organique des sols. Et c’est de pire en pire. À mesure que le climat se réchauffe, les sols se réchauffent également, ce qui entraîne chaque année des pertes de MOS plus élevées. On estime que nous aurons besoin de 50 à 90 % de biomasse supplémentaire dans les sols simplement pour maintenir les niveaux de matière organique du sol (Riggers et al., 2021). Cette augmentation sera nécessaire avant même de commencer à penser à augmenter les niveaux de SOM. Ajoutez à cela le risque de tempêtes moins fréquentes mais de plus forte intensité entraînant davantage d’érosion… dans de nombreux endroits, nous pourrions avoir du mal à maintenir les niveaux de MOS, et encore moins à les augmenter. Même en utilisant les meilleures pratiques.
Flux d’énergie à travers le sol ; Une lueur d’espoir ?
À ce stade, j’aimerais vous donner quelques chiffres positifs, mais je n’ai pas pu en trouver. Cependant, que se passe-t-il si nous regardons mal les choses ? Poussés par la recherche de la santé des sols et de la séquestration du carbone, notre concentration actuelle sur l’accumulation de matière organique dans le sol est-elle vraiment ce qui compte ? Nous devons nous rappeler que les avantages du carbone fixé par la photosynthèse des cultures ne se produisent pas seulement lorsqu’il se transforme en MOS à long terme. Le taux de décomposition de 90 % représente un flux d’énergie à travers le sol qui est également bénéfique (Janzen 2015).
« La matière organique est plus utile, biologiquement, lorsqu’elle se décompose… la matière organique est le carburant de la machinerie biologique du sol » Janzen 2006
Le sol n’est pas seulement un seau pour le stockage du carbone. Il s’agit plutôt d’une vanne contrôlant le débit de C. En fonction de notre gestion, ce débit peut être augmenté ou diminué, et le timing peut être ajusté. Étant donné la difficulté d’augmenter la matière organique du sol, et le changement climatique rendra cette tâche de plus en plus difficile, nous devrions peut-être nous concentrer sur le maintien des niveaux actuels de MOS et du flux de C/énergie à travers le sol. C’est peut-être tout ce que nous pouvons espérer faire.
11-8-23 Mise à jour
Les calculs ont été mis à jour suite à une erreur constatée par Lucie (merci !), voir ci-dessous dans Commentaires. Et certains facteurs ont été modifiés en raison des commentaires des lecteurs.
Les références
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Bolinder, MA, DA Angers, G. Bélanger, R. Michaud et MR Laverdière. 2002. Biomasse racinaire et rapports pousses/racines des cultures fourragères vivaces dans l’est du Canada. Peut. J. Plant Sci. 82(4) : 731-737. est ce que je: 10.4141/P01-139.
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Les engrais azotés synthétiques brûlent-ils la matière organique du sol ?
Engrais azotés et matière organique du sol : que disent les preuves ?
5 décembre 2023Par Andrew McGuire
Auteurs : Jordan Wade et Andrew McGuire
Les engrais azotés synthétiques brûlent-ils la matière organique du sol ? Que vous vous concentriez sur la santé des sols, la séquestration des sols ou les crédits de carbone des sols, c’est une question importante. L’affirmation persistante est que les engrais azotés synthétiques peuvent « brûler » le carbone du sol en suralimentant les microbes du sol. Cette affirmation découle principalement d’un article de recherche de 2007 rédigé par des chercheurs de l’Université de l’Illinois (Khan et al., 2007 ; accès libre ici ) et a récemment refait surface dans un autre article (Jesmin et al., 2021) et dans les médias (imparfaits) qui en ont résulté. couverture . Cependant, une seule étude est loin d’être concluante – alors que dit la littérature scientifique au sens large ? Et qu’avons-nous appris au cours des dernières décennies sur la relation entre l’azote synthétique et la matière organique du sol ?
Un peu de contexte
Le terme « matière organique du sol » (MOS) fait généralement référence à un large éventail de composés d’origines et de complexité variables provenant de plantes ou d’organismes morts du sol. Environ la moitié de cette matière organique du sol est constituée de carbone, ou C organique du sol (COS) (Figure 1), qui est au centre de la séquestration du carbone du sol. Le reste est principalement composé d’autres composés. Certains de ces composés fournissent des éléments nutritifs aux plantes (par exemple, l’azote, le phosphore et le soufre), tandis que d’autres ne le font pas (par exemple, l’hydrogène et l’oxygène). Les termes « matière organique du sol » et « carbone du sol » sont souvent utilisés de manière interchangeable dans les conversations quotidiennes, mais il est important de garder la distinction claire lorsque l’on parle de processus spécifiques du sol.
Ce que nous savons
Une chose est très claire dans la littérature scientifique : les microbes du sol sont généralement limités en N. En moyenne, la matière organique du sol, source de nourriture et d’énergie pour les microbes, a un rapport C:N d’environ 10:1, mais les microbes ont un rapport C:N d’environ 8:1.
Cela signifie que les microbes ont besoin de plus d’azote que n’en trouve la matière organique. Si nous avons 100 livres de carbone organique du sol, il y aura environ 10 livres de N organique du sol. Cependant, 100 livres de biomasse microbienne du sol auront besoin d’environ 12,5 livres de N organique (Figure 1). Pour y parvenir, les microbes vont récupérer dans le sol du N qui n’est pas facilement disponible dans la matière organique du sol. Entrez l’engrais N.
L’azote synthétique est facilement disponible pour les microbes, de sorte que lorsque des engrais sont ajoutés, la taille de la biomasse microbienne augmente rapidement (Geisseler et Scow, 2014). À court terme, cela augmente l’activité microbienne (c’est-à-dire la production de CO 2 ou « respiration ») – mais qu’en est-il à long terme ?
Eh bien, nous savons maintenant que lorsque ces microbes meurent, ils peuvent devenir une forme persistante de matière organique du sol (le C du sol associé aux minéraux). Une méta-analyse récente, utilisant 428 observations provenant de 52 études, a montré que les ajouts de N synthétique augmentent à la fois cette forme persistante de SOC (matière organique associée aux minéraux, MAOM) et la forme de SOC plus disponible microbienne (matière organique particulaire, POM). , ainsi qu’une augmentation globale de la matière organique du sol (Rocci et al., 2021). Une autre étude similaire utilisant 803 comparaisons provenant de 98 études publiées a montré un résultat similaire : les ajouts de N ont augmenté les deux formes de SOC (Tang et al., 2023). Il est important de noter que ces deux méta-analyses ont révélé cet effet quel que soit le type de système étudié, qu’il s’agisse de terres cultivées, de prairies ou de forêts. Il ne s’agit pas d’une découverte nouvelle, car de nombreuses études ont montré que l’augmentation du carbone du sol nécessite également d’autres nutriments, tels que le P, le K et le molybdène (van Groenigen et al., 2006 ; Van Groenigen et al., 2017).
Une des raisons possibles de l’augmentation globale de la MOS est simplement que davantage de nutriments (c’est-à-dire d’engrais) entraînent une croissance plus importante des plantes et donc un apport plus important de résidus. Cependant, il est important de faire la distinction entre simplement augmenter le carbone à cycle rapide et conserver le carbone à cycle lent (ou idéalement, les deux !). Une méta-analyse récente a examiné cette question à l’aide d’isotopes, qui nous aident à déterminer à la fois l’âge et la source du carbone du sol. Ils ont découvert que la fertilisation azotée peut faire les deux : elle augmente la quantité de « nouveau » carbone entrant dans les résidus tout en ralentissant également la perte du « vieux » carbone (au moins à des taux d’azote plus élevés) (Huang et al., 2020) (Figure 2).
En résumé, nous disposons de plusieurs synthèses d’expériences sur le terrain montrant que le N synthétique :
- Augmente la biomasse microbienne,
- Augmente à la fois les réservoirs de carbone du sol facilement décomposables et moins facilement décomposables (ces derniers se formant à partir des microbes morts), et
- Augmente les « nouveaux » apports de carbone tout en ralentissant la perte du « vieux » carbone du sol.
Dans l’ensemble, cela constitue une preuve assez solide que l’azote synthétique ne provoque pas la « combustion » de la matière organique.
Mais pourquoi cela se produit-il ? Comprendre le mécanisme contribuera grandement à expliquer les résultats que nous avons observés sur le terrain.
Pourquoi l’azote synthétique contribuerait-il à ralentir les pertes de matière organique dans le sol ?
Pour comprendre pourquoi l’azote synthétique peut ralentir (voire inverser) la perte de carbone dans le sol, nous devons examiner de plus près les expériences en laboratoire. Les expériences en laboratoire sont souvent de plus courte durée que les expériences sur le terrain, mais elles nous permettent d’examiner de près les causes profondes spécifiques des études sur le terrain. L’un des moyens les plus simples de se rapprocher des processus sur le terrain consiste à examiner l’activité enzymatique avec l’ajout d’engrais azoté.
Les microbes produisent des enzymes qui ciblent des liaisons spécifiques dans les résidus afin d’accéder à leur énergie. Les enzymes produites peuvent nous donner un aperçu des molécules qui sont ou non ciblées par les microbes du sol. Une méta-analyse récente a montré que la fertilisation azotée augmentait les enzymes que nous considérons généralement comme dégradant les résidus nouvellement ajoutés (activité hydrolytique) et diminuait celles que nous considérons comme dégradant la matière organique « native » ou plus ancienne du sol (activité oxydase) (Jian et al., 2016). Cela concorde avec les résultats de nombreuses expériences sur le terrain dont nous avons discuté précédemment : les ajouts de N entraînent un apport plus important de résidus tout en ralentissant toute dégradation du C ancien du sol. Cependant, ces classifications des classes d’enzymes sont très larges – pouvons-nous être plus précis sur le pourquoi de L’azote synthétique et l’histoire du carbone dans le sol ?
C’est exactement ce qu’a cherché à faire une autre étude en intégrant à la fois des mesures enzymatiques en laboratoire et des mesures sur le terrain du carbone du sol provenant de 40 études menées à travers le monde (Chen et al., 2018). Ils ont constaté que les ajouts de N diminuent l’activité des enzymes dégradant la lignine et augmentent l’activité des enzymes dégradant la cellulose. Il est important de noter qu’ils ont établi un lien entre le laboratoire et le terrain en montrant que les augmentations du stockage de carbone dans le sol dues aux ajouts d’azote étaient liées aux différences d’activité enzymatique dégradant la lignine. Ils ont également (une fois de plus) montré que les ajouts de N augmentaient les réserves de carbone des sols plus anciens. Vous sentez une tendance ici ?
L’assembler (alias le tl;dr)
Donc, revenons à notre question : les engrais azotés synthétiques brûlent-ils la matière organique du sol ? En bref : les preuves disponibles suggèrent que non, ce n’est pas le cas. Au lieu de cela, nous assistons à de nombreuses expériences sur le terrain, à la fois dans des systèmes agricoles et dans des systèmes gérés moins intensivement (par exemple, prairies et forêts), où l’azote augmente le carbone du sol. Ces augmentations sont dues à la fois à une augmentation des apports de résidus dans le sol et à une meilleure rétention du carbone plus ancien du sol. Cela semble se produire en raison des effets uniques sur des enzymes spécifiques du sol.
Cela vaut la peine de s’arrêter et de souligner à quel point cela est rare : nous voyons des preuves provenant de systèmes agricoles et non agricoles, couvrant à la fois des expériences sur le terrain et en laboratoire, convergeant vers la même conclusion. Il ne s’agit pas d’études isolées, mais de méta-analyses (une étude quantitative d’études) incluant des travaux du monde entier. Ces preuves sont assez solides et ont résisté à un examen approfondi de la part des chercheurs du monde entier.
Les engrais azotés synthétiques ont une histoire compliquée. D’une part, les engrais azotés synthétiques ont permis à la population mondiale de doubler (Ritchie et al., 2022), tandis que d’autre part, une myriade de risques pour l’environnement et la santé publique découlent d’applications excessives d’azote (Keeler et al. , 2016 ; Houlton et coll., 2019). Ces conséquences peuvent être assez graves et méritent toute l’attention qu’elles reçoivent de la part des acteurs agricoles. Il ne fait aucun doute qu’il existe un besoin urgent d’une meilleure gestion des engrais synthétiques azotés. Cependant, il s’agit d’un outil puissant parmi les outils permettant de maintenir (ou même de construire !) le carbone de notre sol. Nous espérons donc pouvoir lui accorder toute l’attention et la considération nécessaires. mérite.
Jordon Wade est responsable de l’évaluation de la santé des sols pour Syngenta Group, une entreprise mondiale de technologie agricole. Les opinions présentées ici reflètent une approche de la santé des sols basée sur les données, étayée par les résultats de ses recherches évaluées par des pairs antérieures à son rôle chez Syngenta.
Les références
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van Groenigen, K.-J., J. Six, BA Hungate, M.-A. de Graaff, N. Van Breemen et al. 2006. Les interactions entre éléments limitent le stockage du carbone dans le sol. Actes de l’Académie nationale des sciences 103(17) : 6571-6574.
Houlton, BZ, M. Almaraz, V. Aneja, AT Austin, E. Bai et al. 2019. Un monde de co-bénéfices : résoudre le défi mondial de l’azote. L’avenir de la Terre 7(8) : 865-872. est ce que je: 10.1029/2019EF001222.
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Van Groenigen, JW, C. Van Kessel, BA Hungate, O. Oenema, DS Powlson et al. 2017. Séquestration du carbone organique du sol : un dilemme lié à l’azote. Publications de l’AEC.
Le sol est certainement le réservoir le plus efficace que le système « Nature » a su mettre en place …..Nourrir et élever le sol , lui confiez nos déchets et le faire vivre avec un maximum de végétation et de photosynthèse pour les générations qui vont nous succéder …!
La gestion de la santé des sols peut se résumer à deux principes :
18 juin 2020 Par Andrew McGuir
- Maximiser la photosynthèse
- Minimiser le travail du sol
Ce sont des principes ; ils ne vous disent pas quelles pratiques vous devez utiliser, mais plutôt ce que devraient apporter les pratiques que vous choisissez de mettre en œuvre.
Maximiser la photosynthèse consiste à intercepter la lumière du soleil pour alimenter la croissance des plantes.
Remplissez l’ espace dont vous disposez avec la croissance des plantes. Visez autant que possible une canopée complète à temps plein.
Remplissez le temps dont vous disposez avec la croissance des plantes, la croissance des plantes tout au long de l’année, même si je doute que nous puissions dire si vous avez manqué quelques semaines au cours d’une année.
Le remplissage du temps et de l’espace nécessitera un sol contenant suffisamment de nutriments, un pH optimal et une structure propice à l’émergence des plantules et à la croissance des racines, ce qui nous amène au deuxième principe.
Minimiser le travail du sol consiste à maintenir la structure du sol et à le protéger de l’érosion. Le travail du sol endommage la structure du sol et réduit la couverture protectrice des résidus.
Lorsque les deux principes sont suivis, vous obtenez les cinq principes et pratiques de santé des sols du NRCS , de l’agriculture régénérative et d’autres :
- Gardez le sol couvert autant que possible. Ceci est réalisé en combinant les principes Max et Min.
- Minimiser la perturbation du sol. Le travail du sol est le principal responsable de la perturbation du sol, d’où le principe min.
- Gardez les plantes en croissance toute l’année. C’est une façon de réaliser le principe Max.
- Utiliser des cultures de couverture et la rotation des cultures. Ces pratiques accomplissent également le principe Max.
- Intégrer le pâturage du bétail. Cette pratique permet plus de flexibilité dans l’application des principes Max et Min, permet l’utilisation de plantes vivaces et réduit le travail du sol.
Les principes Max et Min produisent ensemble un sol avec la matière organique concentrée à la surface du sol , là où elle peut faire le plus de bien.
Le flux de carbone à travers le sol est presque continu, provenant à la fois des plantes et des résidus de culture en décomposition.
À long terme, et parfois à court terme , ces deux principes devraient répondre aux véritables problèmes des sols .
Ces principes correspondent aux conceptions actuelles de la matière organique et de la biologie des sols .
Les cultures de couverture, en monoculture ou en mélange , peuvent être utilisées avec des cultures commerciales pour maximiser la photosynthèse. Il sera plus facile d’atteindre le principe Max dans les cultures annuelles grâce à la rotation des cultures .
Les engrais verts montrent le compromis entre les deux principes ; la photosynthèse est maximisée en produisant une grande biomasse , mais le travail du sol est impliqué. Les engrais verts peuvent, semble-t-il, apporter des avantages dans certains systèmes de culture qui ne peuvent être obtenus avec des pratiques respectant les deux principes. Cependant, une quantité suffisante de biomasse doit être produite pour qu’elles soient bénéfiques.
Il est beaucoup plus facile de minimiser le travail du sol avec les herbicides. Ils constituent un choix facile plutôt que le travail du sol et ont peu ou pas d’ effet sur la biologie du sol .
Enfin, ces deux principes peuvent intégrer les éléments essentiels d’une production agricole durable . Et ces principes supposent que l’érosion, qui est l’opposé de la construction des sols, soit minimisée. On ne peut pas bâtir la santé sur un sol qui s’érode.
Bien sûr, ce n’est pas simple. Ces principes doivent être ajustés en fonction de nombreux facteurs : climat, marchés, économie, cultures, ravageurs, sols, réglementations, équipements, technologies, etc. et de tous les compromis inhérents à l’agriculture. Peut-être que « optimiser » serait mieux. Au sein de ces principes, il y a beaucoup de place pour la créativité et l’innovation.
Nous avons le choix à agir sur le sens à tourner les boutons de nos techniques pour organiser la durabilité des productions agricoles tout en gardant les potentialités des sols ….
Cultiver durablement et proprement les sols de la planète, en SCV
Définition et bref historique du semis direct : du geste ancestral à son
essor dans l’agriculture moderne, d’abord aux États Unis, puis au Brésil.
Le semis direct est un système de semis, dans lequel la semence est placée
directement dans le sol qui n’est jamais travaillé. Seul un petit sillon ou un trou est
ouvert, de profondeur et largeur suffisantes, avec des outils spécialement conçus à cet
effet, pour garantir une bonne couverture et un bon contact de la semence avec le sol.
Aucune autre préparation du sol n’est effectuée1
. L’élimination des mauvaises herbes,
avant et après le semis pendant la culture, est faite avec des herbicides, les moins
polluants possibles pour le sol.
Le principe du semis direct n’est pas nouveau en soi, il est utilisé depuis les
temps anciens par les cultures indigènes : les agriculteurs de l’Égypte ancienne, et les
Incas dans les Andes d’Amérique du Sud, utilisaient un bâton pour faire un simple trou
dans le sol, dans lequel la graine était placée à la main et recouverte au pied.
Aujourd’hui encore, des centaines de milliers d’hectares sont plantés traditionnellement,
en semis direct, par les petites agriculteurs indigènes2
de la zone tropicale humide qui
pratiquent l’agriculture itinérante de subsistance sur brûlis, dans les forêts d’Amérique
Latine, d’Afrique et d’Asie.
Dans l’agriculture moderne motorisée des pays du Nord, c’est aux États Unis
que les premières tentatives de semis direct sans aucune préparation du sol ont vu le
jour, dès la fin des années 19403
, en réaction à une période catastrophique pour
l’environnement, où les grandes plaines américaines subissaient une érosion éolienne
catastrophique : le fameux « Dust Bowl ». Mais c’est surtout à partir du début des années
1960, avec la diffusion de l’herbicide total Paraquat4
, que le semis direct a réellement
pris son essor, grâce en particulier, aux travaux de Harry et Lawrence Young sur leur
ferme à Hemdon1
, dans le Kentucky, qui ont rapidement fait des milliers d’émules sur le
territoire américain.
Simultanément à ces premières démonstrations convaincantes, le fabricant
de machines agricoles, Allis Chalmers, créait en 1966, le premier semoir de semis
direct. Comme le semis direct est possible immédiatement après la récolte, le soja de
semis direct se développait sur les résidus de la culture de blé1
. Dans le même temps,
Shirley Phillips5
, pionnier de la recherche sur le semis direct à Lexington, Université du
Kentucky, se consacrait corps et âme à la diffusion de ces nouvelles techniques, non
seulement aux USA, mais aussi en Amérique Latine. La surface en semis direct aux
USA, qui occupait 2,2 millions d’hectares en 1973/74, dépasse aujourd’hui les 20
millions d’ha, soit environ 16% de la surface totale cultivée aux États Unis.
Au Brésil, les premières tentatives sur le semis direct ont commencé en
1969 dans l’État du Rio Grande do Sul6
. Mais c’est surtout à l’État du Paranà7
que
revient le mérite d’avoir développé très vite, ces techniques à grande échelle, grâce
1
Phillips and Young, 1973.
2
Le système de culture du haricot « Tapadd », en Amérique Centrale et Mexique est également une
technique de semis direct, depuis des siècles.
3
En Caroline du Nord, avec l’avènement de la molécule 2-4 D, dans la fin des années 1940. 4
Développé par ICI, au Royaume Uni, en 1955.
5
Shirley Phillips est unanimement considéré comme le « père » du semis direct.
6
Faculté d’agronomie de Néo Me Toque.
7
Initiative de l’IPEAME (Institut de Recherches Agropastorales du Sud, basé à Londrina), en coopération
avec GTZ (Recherche agronomique allemande).
Document obtenu sur le site Cirad du réseau http://agroecologie.cirad.fr Document obtenu sur le site Cirad du réseau http://agroecologie.cirad.fr
d’abord à l’initiative pugnace de Herbert Bartz, agriculteur d’origine allemande, qui,
après un voyage d’informations sur le semis direct en Angleterre et aux États Unis,
importait le premier semoir d’Allis Chalmers et plantait sa première culture de soja de
semis direct en 1972 à Rolândia.
Ensuite, les recherches intensives conduites par l’IAPAR8
, entre 1973 et
1981, avec la coopération d’ICI et de la GTZ9
ont permis de mettre au point, les
rotations les plus appropriées au semis direct, aux plans agronomique et économique,
dans les conditions subtropicales de l’État du Paranà. Dans le même temps, les travaux
pionniers à grande échelle de Frank Dijkstra et Manoel Henrique Pereira10, agriculteurs
dans la région des « campos garais » de Ponta Grossa, ont entraînés une très large et très
rapide diffusion du semis direct dans le Paranà, qui occupait environ 200 000 hectares
en 1986, les états du Sud du Brésil11 et en Amérique Latine.
Plus récemment, à partir du début des années 1990, la nouvelle et la plus
importante expansion du semis direct s’est faite dans la région des cerrados (savanes) du
centre et de l’Ouest du Brésil, grâce, à la fois, aux travaux de recherches de L. Séguy et
S. Bouzinac du CIRAD sur les fronts pionniers du sud de l’Amazonie, à ceux de John
Landers12 avec les agriculteurs partenaires dans le sud ouest de l’État de Goiàs et au
remarquable travail de diffusion de l’APDC (Association du Semis Direct des
Cerrados). Plus de 3 millions d’hectares sont passés en semis direct, en moins de 10 ans
dans cette région.
Les cultures les plus importantes conduites en semis direct au Brésil sont
maintenant le soja, le maïs, le blé, l’orge, le sorgho, le tournesol, le riz irrigué, et plus
récemment le coton, le riz pluvial à haut potentiel13, et les pâturages temporaires.
Entre 1970 et 1998, plus de 10 millions d’hectares ont été conquis par les
techniques de semis direct au Brésil. En Amérique Latine, on estime que les surfaces
occupées par ces techniques conservatrices, en moins de 20 ans, dépassent les 16
millions d’hectares. L’ampleur et la vitesse de conquête du semis direct dans cette région
du monde tropical et subtropical constitue certainement, la révolution agricole la plus
importante des 50 dernières années.
C’est a cette conquête la plus récente et la plus spectaculaire, que l’essentiel
de cet article sera consacré, sur les frontières agricoles des savanes (cerrados) humides
du sud du bassin amazonien, dans des conditions climatiques extrêmes où sont
rapidement extériorisées les intérêts et les limites des techniques.
8
Institut de recherche de l’État du Parané.
9
R. Derpsh, et al., 1991.
10Président de la Fédération du Semis Direct au Brésil – FEBRAPDP , entre 1992 et 1998. 11 Travaux de la Fondation ABC (Hans Peeten, Josué Nelson Pave). 12 Secrétaire éxécutif de l’APDC (Association du serras direct des cerrados). 13 Travaux du CIRAD (L. Séguy, S. Bouzinac) et ses partenaires (Groupe MAEDA et AGRONORTE).
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Un vaste réservoir de terres mécanisables pour aider à nourrir
l’humanité du 21ème siècle : les cerrados d’Amérique Latine, dernier rempart de
terres vierges exploitables, avant la forêt.
En Amérique Latine, les cerrados de sols acides occupent près de la moitié
des terres cultivables, soit environ 243 millions d’hectares, concentrés pour la plupart au
Brésil, puis en Colombie et au Venezuela, soit le double de la surface des terres
cultivées aux États Unis. Environ 23 % du territoire brésilien est occupé par
l’écosystème du « cerrado » avec 200 millions d’hectares, dont au moins 50 millions sont
potentiellement utilisables pour une agriculture mécanisée intensive ; une bonne part de
ce vaste réservoir de terres arables se situe dans la zone tropicale humide, à l’Ouest et au
Nord.
Tous les spécialistes du développement agricole brésilien sont d’accord pour
affirmer qu’une mise en valeur pleine, rationnelle et intensive de ce réservoir de terres,
pourrait fournir sans irrigation complémentaire, plus de 150 millions de tonnes de
grains, 9 millions de tonnes de viande et plus de 300 millions de m3
de bois, tout en
conservant 20 % de cette surface pour la préservation de l’environnement14. En
considérant la possibilité d’utiliser l’irrigation sur 10 millions d’ha, la production finale
pourrait atteindre 190 millions de tonnes14, soit plus de 40 % de la production de grains
des États Unis.
Les savanes (cerrados) représentent donc, un vaste réservoir encore peu
exploité, disponible pour alimenter l’humanité du 21ème siècle, et en particulier, les
savanes humides caractérisées par un fort potentiel climatique qui peut être mis en
valeur aussi bien pour les cultures pérennes, alimentaires et industrielles annuelles que
pour l’élevage, si l’homme sait exploiter ce milieu durablement, sans le dégrader (cf.
carte en annexe) .
Le transfert Nord-Sud des technologies de travail du sol : un constat
d’échec lourd de conséquences pour la ressource sol et l’environnement en général.
Au Brésil, la mise en culture des savanes de la zone tropicale humide
(cerrados) a commencé vers la fin des années 1970, avec l’arrivée des agriculteurs des
états du Sud, qui ont colonisé et conquis rapidement les états du Centre-Ouest, puis de
l’Ouest plus humide ; l’agriculture qui s’y est développée, est mécanisée et a été
construite, après ouverture des terres avec du riz pluvial et des pâturages extensifs
(Brachiatias), sur la monoculture industrielle de soja pour gérer des excédents
exportables. Ce mode d’exploitation pratiqué exclusivement aux engins à disques s’est
révélé rapidement désastreux pour les sols sous une très forte pluviométrie de 2 000 à
3000 mm répartie sur 7 mois.
Les sols, qui correspondent aux sols ferrallitiques fortement désaturés15 de
la classification française, sont très acides, très pauvres en éléments nutritifs (carencés
en Phosphore, Potasse, Calcium, Magnésium et Zinc), et très rapidement dépourvus de
matière organique, lorsque la couverture végétale est enlevée. De plus, l’exploitation
inadéquate et exclusive des terres mises en culture par des engins à disques (offset
lourds et pulvériseurs légers) a très rapidement, sous ces conditions climatiques
excessives, détruit l’état structural des sols par pulvérisation excessive, entraîné une
14 Godebert et al., 1980 ; Godebert, 1989.
15 Oxysols de la soil taxonomy américaine.
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forte compaction en surface, qui réduit la porosité, diminue la capacité d’infiltration de
l’eau et concentre les semences des mauvaises herbes dans les 10-15 premiers
centimètres, les plaçant ainsi en conditions idéales de germination et de compétition
précoce pour les cultures.
Au total, ce mode destructeur de travail du sol venu des pays du Nord et
allié à la pratique continue de la monoculture de soja a provoqué des dégâts
considérables sur les sols : érosion catastrophique des unités de paysage, qui a entraîné
une baisse insidieuse d’abord, puis rapide et continue ensuite de la productivité du sol
malgré l’emploi accrû d’intrants chimiques (engrais minéraux, pesticides). En quelques
années, des faillites régionales spectaculaires ont eu lieu, laissant des paysages vides et
désolés. Ces faillites, pour l’agriculture et l’environnement ont été d’autant plus sévères
que ces fronts pionniers de l’Ouest brésilien sont très isolés économiquement. Ils sont
très éloignés des ports d’exportation et des grands centres de transformation et de
consommation, ce qui pénalise fortement les exploitations agricoles, car elles dépendent
du réseau routier, précaire et mal entretenu qui élève le coût du transport, donc les coûts
de production et réduit d’autant les prix payés aux producteurs. Ces prix payés peuvent
être ainsi, inférieurs de 20 à 50 % à ceux pratiqués dans les états du Paranâ et de Sâo
Paulo (Sud Brésil).
L’intervention de la recherche agronomique : une stratégie au service
des agriculteurs, chez eux, dans leurs milieux.
Le CIRAD16 est intervenu sur les fronts pionniers du centre nord du Mato
Grosso, où plus d’un million d’hectares sont aujourd’hui cultivés, pour construire les
bases de la fixation d’une agriculture durable d’abord en zone de savanes entre 1983 et
1994, puis ensuite en zone de forêt pour précéder et préparer l’arrivée éventuelle des
fronts pionniers mécanisés dans cette écologie qu’il faut à tout prix protéger. Dans un
contexte économique très sensible, chaotique, un milieu physique fragile soumis à des
contraintes climatiques excessives, la gestion durable de la ressource sol, au moindre
coût, a été prise en compte comme un objectif majeur pour la recherche, indissociable
de celui de gestion du risque économique. Partant de la situation généralisée de
monoculture de soja, désastreuse pour le milieu physique, cette gestion du risque
économique s’est traduite par la mise au point progressive de systèmes de cultures
diversifiés, agronomiquement justifiés et reproductibles, techniquement praticables et
préservateurs du capital-sol, qui tirent le mieux parti du fort potentiel hydrique
disponible (création de systèmes à deux cultures annuelles), et qui soient
économiquement lucratifs et les plus stables possible. Parallèlement à la gestion durable
du patrimoine sol, la recherche de la qualité des produits en rotations a été considérée
également comme prioritaire pour leur donner un maximum de valeur ajoutée.
La recherche œuvrant avec, pour et chez les agriculteurs, dans leurs milieux,
a rapidement mis en évidence l’échec du transfert Nord-Sud des techniques de
préparation mécanisée des terres dans ce type de milieu : malgré une amélioration très
significative, mais de courte durée, des performances technico-agronomiques des
16 Équipe L. Séguy, S. Bouzinac et ses partenaires brésiliens de la recherche et du développement : en
coopération avec les agriculteurs (dont le pionnier, Mr. Munefume Matsubara), le CNPAF, Centre de
Recherche Fédéral sur le riz et le haricot de l’EMBRAPA et l’EMPAER-MT, Centre de Recherche de
l’état du Mato Grosso, puis, en partenariat avec RHODIA (filiale BrésiI de Rhône Poulenc) et la
coopérative COOPERLUCAS de Lucas do Rio Verde, de 1993 à 1995, et plus récemment, avec
l’entreprise AGRONORTE, implantée à Sorriso et Sinop, entre 1995 et 1999.
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systèmes de culture par rapport à la situation initiale, toutes les techniques de travail
mécanisé associées aux rotations de culture (labour, chisel, outils à disques), ont montré
très vite leur limite pour la gestion durable et au moindre coût de la ressource sol,
notamment par une maîtrise insuffisante de l’érosion et surtout par la perte de la moitié
du stock de matière organique après seulement 5 ans d’utilisation continue de ces modes
de gestion mécanisée, interdisant toute agriculture durable sans très forte augmentation
d’intrants coûteux (fig. 1).
II fallait donc se rendre à l’évidence : les sols tropicaux doivent être cultivés
autrement.
La recherche a alors imaginé de nouveaux concepts et pratiques agricoles
qui soient réellement adaptés aux contraintes pédoclimatiques de la zone tropicale
humide. Ces nouveaux concepts de gestion et leur mise en pratique sont basés sur le
fonctionnement de la forêt ombrophile, adapté à l’activité agricole (fig. 2 et 3). Les
caractéristiques de l’écosystème forestier, en particulier sa stabilité, révèlent un
fonctionnement complexe et remarquablement efficace, capable d’assurer à la fois, une
productivité primaire élevée et le recyclage du faible stock d’éléments minéraux nutritifs
présents, sans perte ni exportation. La plus grande partie du prélèvement des éléments
nutritifs par les racines des plantes, les mycorhizes et la biomasse microbienne se situe
dans les 5 à 10 premiers centimètres du sol.
Ce sont à ces mécanismes de fonctionnement qui confèrent à la forêt sa
remarquable stabilité, que les recherches du CIRAD ont été consacrées pour les
reproduire et les adapter à l’échelle des systèmes de culture qui devront être pratiqués
sur un sol toujours recouvert d’une importante couverture végétale morte ou vivante et
dans lequel les pertes en éléments nutritifs devront être réduites au minimum, nulles si
possible.
La recherche a construit 3 grands types de systèmes de culture à partir de ce
concept de base, qui s’inspire du fonctionnement de l’écosystème forestier :
1 – Les systèmes de production continue de grains, bâtis sur des
successions à 2 cultures annuelles pratiquées en semis direct : Une culture
commerciale suivie d’une culture qui soit capable de produire une forte biomasse aussi
bien au dessus du sol que dans le sol, et qui ne reçoit pas d’intrants ou un minimum. Si
en conditions subtropicales et tempérées qui comportent une saison froide, le semis
direct des cultures peut s’effectuer dans les seuls résidus de récolte qui se décomposent
lentement à la surface du sol (graminées surtout) et assurent une bonne couverture du
sol. il en va tout autrement dans les conditions tropicales chaudes et humides de basse
altitude où le taux de minéralisation (décomposition) de la matière organique est
beaucoup plus élevé (taux annuel de 5 % environ, contre 2 % en climat tempéré).
Les seuls résidus de récolte sont insuffisants pour assurer une couverture
permanente du sol, donc une protection totale contre l’érosion, et l’entraînement des
éléments nutritifs en profondeur est très important sous plus de 2 000 – 3 000 mm de
pluviométrie annuelle, en particulier les nitrates, le calcium, la potasse ; il fallait donc
dans ces conditions, à la fois, renforcer la couverture du sol pour qu’elle soit
permanente, par l’implantation d’une biomasse additionnelle et que cette biomasse ait
grâce à ses racines, une grande capacité de recyclage pour les éléments nutritifs
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entraînés en profondeur, qu’elle exerce un fort pouvoir restructurant du sol pour pouvoir
substituer un travail biologique du sol à celui du travail mécanique (fig. 2 et 3).
Cette biomasse est produite par une culture de mil ou sorgho guinea capable
de fort développement végétatif au dessus et au dessous de la surface du sol, en
conditions climatiques marginales dû début et/ou de la fin de saison de pluies ; la
biomasse produite est donc placée avant et/ou après la culture commerciale et son coût
est inférieur à celui de la préparation mécanisée des terres (moins de 50 US$/ha).
Véritable « pompe biologique », cette biomasse qui précède et/ou succède à la culture
commerciale, a pour fonctions agronomiques essentielles et complémentaires de :
protéger complètement le sol contre l’érosion, séquestrer le carbone dans le profil
cultural, alimenter la culture commerciale par voie biologique en se décomposant
(minéralisation), minimiser, voire supprimer les pertes en éléments nutritifs dans le
système sol-plante, grâce à un puissant système racinaire recycleur, maintenir une biostructure stable dans le profil cultural, amortir les variations d’humidité et de
température à la surface du sol, pour permettre à la faune de se développer et de se
maintenir dans l’horizon de surface, assurer un meilleur contrôle au moindre coût des
adventices (actions conjuguées de l’obscurité et des propriétés allélopathiques 17 des
couvertures) et du complexe parasitaire des cultures, en général.
Le sol n’est plus travaillé, les résidus de récolte et la phytomasse additionnée
par les « pompe biologiques » assurent une couverture permanente du sol aussi bien en
saison des pluies qu’en saison sèche. Un horizon nourricier à très forte activité
biologique se crée dans les 5 premiers cm du sol, à l’image de celui que l’on trouve sous
la forêt.
La biomasse des pompes biologiques type mil, sorgho, Eleusine c., peut être
renforcée. si nécessaire, en succession de la culture commerciale en fin de cycle des
pluies, en implantant, en semis direct un mélange de mil ou de sorgho avec des espèces
fourragères du genre Brachiaria qui peuvent se maintenir vertes durant toute la saison
sèche et donc être pâturées (ferme de production de grains + élevage). L’activité
racinaire du Brachiaria se poursuit en saison sèche, améliorant les propriétés physiques
du sol, parachevant le travail de recyclage plus limité dans le temps du mil ou sorgho
associés (fig. 8).
La biomasse verte à aptitude fourragère constitue également une assurance
contre les incendies accidentels de saison sèche.
Au premières pluies de la saison suivante, le mélange mil ou sorgho plus
Brachiaria repart et renforce encore la couverture au sol avant le semis direct de la
culture commerciale. Juste avant le semis direct de cette dernière, un herbicide total du
type glyphosate est appliqué sur la biomasse pour la dessécher ; une semaine à 10 jours
après l’application de l’herbicide, le semis direct de la culture commerciale peut
commencer.
Les herbicides totaux de type Glyphosate18, ne sont pas polluants pour le sol
dans ce système appliqués sur une très forte phytomasse verte, ils n’atteignent pas le sol
ou en quantité dérisoire qui est immédiatement inactivée au contact du sol (fortement
17 En se décomposant, la couverture morte du sol libère des substances qui inhibent la germination des
mauvaises herbes.
18 Le sulfosate, le glufosinate sont également des matières actives utilisées pour le même objectif.
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adsorbée parles colloïdes, donc non lixiviable). Sur la culture commerciale en
développement, les herbicides utilisés sont sélectifs de la culture. Comme dans le cas de
l’utilisation des herbicides totaux en pré-semis, les herbicides sélectifs dans la culture
n’atteignent pas ou très peu le sol protégé sous la couverture. De plus, les nouvelles
molécules utilisées sont de plus en plus performantes à très faible dose19 et sont de
moins en moins polluantes surtout dans de tels systèmes de culture sur couverture
permanente où le sol est totalement protégé et où l’activité biologique intense est une
garantie supplémentaire de dégradation rapide des molécules xénobiotiques.
Dans ce système de semis direct construit sur 2 cultures annuelles en
succession, les cultures commerciales peuvent être : le soja, le maïs, le riz pluvial à haut
potentiel, le coton ; les cultures pompes biologiques qui précèdent la culture
commerciale et qui se substituent au travail mécanique du sol sont : le mil, le sorgho,
l’Eleusine coracana. Les pompes biologiques qui succéderont à la culture commerciale :
du mil, du sorgho, associés ou non à des espèces fourragères, du tournesol. Les pompes
biologiques de succession associant mil ou sorgho au Brachiaria produisent entre 7 et
13 tonnes/ha de matière sèche au dessus du sol à l’entrée de la saison sèche, et plus de 4
t/ha de racines dans les 50 premiers cm du profil cultural (fig. 4, 5 et 6).
Ce sont ces systèmes qui se sont diffusés très rapidement entre 1992 et 1998
qui dominent aujourd’hui, sur les 3 millions d’hectares de semis direct que compte le
centre ouest brésilien.
2 – Les systèmes de semis direct intégrant les systèmes précédents de
production de grains, pratiqués en rotation avec des pâturages, tous les 2, 3, 4 ou 5
ans pour la production de viande ou de lait.
A la différence des systèmes précédents, dans lesquels l’espèce fourragère
(Brachiaria r.) n’est présente que pendant quelques mois en mélange avec le mil ou le
sorgho pour renforcer la biomasse de surface, dans les systèmes mixtes « production de
grains-élevage » les espèces fourragères sont implantées pour 2, 3, 4 à 5 ans, en rotation
avec les systèmes de production de grains (fig. 8 ).
L’implantation du pâturage se fait après récolte de la culture commerciale,
(en général du soja semé aux premières pluies) en semis direct dans les résidus de
récolte. Le pâturage à base de Brachiaria brizantha ou de Panicum maximum, implanté
par cette technique sans engrais, dispose de réserves en eau suffisantes pour produire
une très forte biomasse fourragère à l’entrée de la saison sèche. II peut supporter 1,7 à
2,2 têtes/ha de gros bétail dont le gain de poids sur les 100 à 120 jours de la saison sèche
est d’environ 450g/jour/animal.
Inversement, pour repasser du pâturage à la culture, on utilise les herbicides
totaux18 à forte dose qui détruisent le pâturage (parties aériennes et racinaires), et le
semis direct de la culture commerciale peut commencer entre 15 et 25 jours après le
dessèchement à l’herbicide, le temps que la biomasse se réduise suffisamment en surface
et permette ainsi un semis direct dans de bonnes conditions opérationnelles (rapidité
d’exécution. placement précis de ta semence).
19 Les sulfonylurées par exemple s’utilisent à des doses de quelques grammes par hectare présentent une
très faible toxicité pour les mammifères, les oiseaux et les poissons.
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Ces rotations production de grains-élévage, pratiquées en semis direct
continu sont actuellement en voie de diffusion rapide.
Enfin, une variante à ces systèmes, a été mise au point pour les éleveurs
stricts qui ne souhaitent pas produire de grains pendant 2 ans ou plus. Dans ce cas, il
faut rénover le pâturage qui se dégrade avec le temps : le pâturage dégradé est détruit à
l’herbicide total (glyphosate) et du riz pluvial à cycle court est installé en semis direct
sur le pâturage désséché et détruit, dès le début de saison des pluies. A la récolte du riz,
le nouveau pâturage (genres Brachiaria, Panicum) est implanté en semis direct dans les
pailles de riz. Dans ce système, aucun herbicide n’est utilisé dans la culture de riz et la
fumure utilisée sur cette culture est supérieure de 30 % à ses besoins. Le reliquat
d’engrais est utilisé par le nouveau pâturage semé directement en succession du riz.
Avec un riz de belle qualité de grains (variétés CIRAD), les marges nettes couvrent le
coût d’installation du nouveau pâturage, et offrent un reliquat monétaire avec l’élevage
en saison sèche, comp
Les enjeux des ressources génétiques desplantes cultivées
https://adnaturam.org/wp-content/uploads/2021/03/article-les-enjeux-des-ressources-genetiques.pdf
BIOLOGIE VÉGÉTALE, ENVIRONNEMENT, GÉNÉTIQUE
Les enjeux des ressources génétiques des plantes cultivées
La biodiversité en danger
Au fil de l’évolution, notre planète s’est peuplée d’une multitude d’être vivants. Ils représentent une diversité étonnante – allez donc « googler » Ambystoma mexicanum ou Hydnora africana pour voir ! – c’est ce que nous appelons la « biodiversité ». Elle désigne donc le tissu vivant de notre planète et elle nous fournit des biens et services indispensables au quotidien comme la nourriture, la pollinisation des végétaux ou l’épuration de l’air.
La biodiversité s’est créée durant des milliards d’années mais aujourd’hui, à cause de l’activité humaine, de nombreuses espèces sont en voie d’extinction. Presque la moitié des animaux et plus des deux tiers des végétaux auront disparu d’ici la fin du siècle si notre impact sur l’environnement ne diminue pas. Les plantes que nous cultivons pour notre alimentation ne sont malheureusement pas épargnées par cette disparition…
L’impact du changement climatique chez les plantes
Le changement climatique n’impacte pas seulement les espèces végétales en danger. Il altère également leurs phases de développement saisonnier, comme la floraison ou la fructification, qui sont de plus en plus précoces. C’est problématique, notamment pour les espèces fruitières, car une floraison trop précoce peut survenir durant les périodes de gelées tardives printanières, ce qui entraînera une diminution de la production de fruits.
Le changement climatique impacte également la qualité de croissance des plantes. Une étude menée sur différentes forêts montre que la densité du bois des arbres a diminué de 10% en moyenne en une centaine d’années. La stabilité de l’arbre face au vent ainsi que sa capacité de stockage du dioxyde de carbone sont donc réduites. Le changement climatique pourrait aussi augmenter la fréquence des maladies des cultures dans les années à venir.
Les ressources génétiques végétales, une des formes de la biodiversité cultivée
Le lien entre les humains et la biodiversité agricole débute il y a environ 10 000 ans. L’être humain, encore nomade, a commencé à cultiver certaines plantes à graines comme le blé. De manière inconsciente, en favorisant les plantes qui paraissaient plus résistantes et productives, nos ancêtres ont inventé le principe de l’amélioration des plantes. C’est le début de la sédentarité et de la domestication.
Mais dans les années 1960, la politique de « Révolution verte » modernise l’agriculture qui se fonde alors sur l’utilisation d’engrais, de pesticides et surtout de variétés à haut rendement ce qui a conduit irrémédiablement à une standardisation des cultures, se traduisant par un remplacement progressif des variétés locales par des variétés modernes, plus homogènes et moins nombreuses. Ce phénomène a favorisé la perte de la biodiversité cultivée.
Heureusement, la biodiversité a profité d’une reconnaissance mondiale grâce à la Convention sur la Diversité Biologique adoptée lors du Sommet de la Terre de Rio de Janeiro en 1992. Son objectif est de développer des stratégies nationales pour la conservation et l’utilisation durable de la biodiversité. Une définition des ressources génétiques a été énoncée durant cette convention comme étant un « matériel génétique d’origine végétale, animale, microbienne ou autre, ayant une valeur effective ou potentielle ».
Les ressources phytogénétiques (RPG) des espèces cultivées (phyto, du grec ancien phytón : « végétal ») font donc l’objet d’enjeux cruciaux. Elles permettent de rechercher des caractères désirés en agriculture dans un contexte d’augmentation de la population et de changement climatique. Il s’agit d’un réservoir de biodiversité dans lequel il est possible de puiser pour faire face aux nouveaux problèmes : meilleure production, meilleure tolérance aux maladies, meilleure qualité gustative, nouveaux médicaments, etc. Le terme de « ressource » prend alors tout son sens.
Le trésor que représentent ces RPG a soulevé des interrogations sur leurs systèmes de gouvernance et leurs échanges. L’inquiétude justifiée des pays en développement a conduit l’Organisation des Nations Unies (ONU) à créer des obligations internationales pour partager les bénéfices. En conséquence, lorsque les scientifiques ou les entreprises souhaitent les exploiter, un permis d’accès et de partage des avantages auprès des autorités du pays fournisseur devra être obtenu.
L’état des RPG dans le monde et leur conservation
Dans le monde, il existerait plus de 7 millions de variétés (dont plus de 28% représentées par le blé, le riz et l’orge) conservées dans plus de 1600 banques. De manière simple, il existe deux principaux moyens de conservation des RPG selon le type de plante : les collections de graines pour les plantes annuelles (plantes ayant un cycle d’un an), puis les collections en vergers pour les plantes pérennes (plantes pouvant vivre plusieurs années).
Néanmoins, ces collections sont vulnérables, une semence n’est pas éternelle et il est nécessaire d’en collecter régulièrement pour renouveler les collections. Le processus de gestion des RPG est donc crucial pour faciliter l’accès à cette diversité.
L’utilisation de ces RPG pour la résilience de notre agriculture
Face aux nouveaux enjeux cités, comme ceux du changement climatique, la perte de la biodiversité cultivée pourrait fragiliser la durabilité de nos systèmes agricoles. En 2009, 51% des terres cultivables françaises étaient représentées par un petit nombre de céréales comme le blé, le maïs et l’orge. Pour inverser cette tendance de monoculture, il conviendrait d’augmenter le nombre d’espèces cultivées au sein d’un même système agricole.
En parallèle, il conviendrait aussi d’augmenter le nombre de variétés cultivées au sein d’une même espèce. En effet, certains types de variétés sont intéressants comme les variétés dites anciennes ou locales. Ces variétés ont perdu de la valeur commerciale car moins productives, mais elles sont peut-être plus adaptées aux terroirs, comme dans leur besoins en eau et en traitements phytosanitaires. Elles sont bien souvent disponibles en petite quantité, mais représentent une richesse de notre patrimoine.
Enfin, il conviendrait de sélectionner les futures variétés en adéquation avec les pratiques culturales de demain, qui se caractériseront par une réduction des intrants et de l’apport en eau. En écho aux exigences du Protocole de Nagoya, des actions sont menées dans le but d’identifier et mettre en réseau les personnes et organismes impliqués dans la gestion des RPG, puis de mettre en place des stratégies pour sauvegarder les RPG en danger.
En conclusion…
Nous avons su diversifier les plantes pour nos besoins durant des siècles : les ressources phytogénétiques sont ainsi nées. Mais l’homogénéisation des cultures a engendré une perte de cette biodiversité cultivée, au nom de la praticité. Cette standardisation a permis d’augmenter l’efficacité agricole mais nos cultures sont devenues plus vulnérables aux maladies et dépendantes des intrants, ce qui n’est pas sans impact sur notre santé et notre environnement.
Un système agricole s’intègre dans le fonctionnement écologique avec la faune, la flore, ou encore avec les cycles de l’eau et des nutriments, ce qui implique des responsabilités en terme d’impacts et de maintien de l’équilibre des écosystèmes. Adapter les modes de culture et les RPG aux conditions locales permet de minimiser les impacts écologiques tout en optimisant les services écosystémiques. La diversification des cultures augmente la biodiversité, la pollinisation, la régulation des ravageurs, le cycle des nutriments, la fertilité du sol et la régulation hydrologique sans en diminuer les rendements !
L’agriculture de demain se doit de prendre en compte les connaissances écologiques afin d’être adaptée, résiliente, durable et vertueuse.
■ Anthony Bernard | Docteur en biologie végétale
Attention a préserver le GÉNIE VÉGÉTALE pour une performance durable …..!!! La sélection génétique que la nature nous propose est validée depuis quelques millions d’années …..!!
Et la SANTÉ …..!!
Sérotonine
La sérotonine est un produit chimique qui transporte des messages entre les cellules nerveuses du cerveau et dans tout votre corps. La sérotonine joue un rôle clé dans des fonctions corporelles telles que l’humeur, le sommeil, la digestion, les nausées, la cicatrisation des plaies, la santé des os, la coagulation sanguine et le désir sexuel. Des niveaux de sérotonine trop faibles ou trop élevés peuvent entraîner des problèmes de santé physique et psychologique.
Qu’est-ce que la sérotonine ?
La sérotonine, également connue sous le nom de 5-hydroxytryptamine (5-HT), est un neurotransmetteur monoamine. Il agit également comme une hormone.
En tant que neurotransmetteur, la sérotonine transporte des messages entre les cellules nerveuses de votre cerveau (votre système nerveux central) et dans tout votre corps (votre système nerveux périphérique). Ces messages chimiques indiquent à votre corps comment fonctionner.
La sérotonine joue plusieurs rôles dans votre corps, notamment en influençant l’apprentissage, la mémoire, le bonheur ainsi qu’en régulant la température corporelle, le sommeil, le comportement sexuel et la faim. On pense que le manque de sérotonine joue un rôle dans la dépression , l’anxiété , la manie et d’autres problèmes de santé.
La majeure partie de la sérotonine présente dans votre corps se trouve dans votre intestin (intestins). Environ 90 % de la sérotonine se trouve dans les cellules tapissant votre tractus gastro-intestinal. Il est libéré dans votre circulation sanguine et absorbé par les plaquettes. Seulement environ 10 % sont produits dans votre cerveau.
La sérotonine est fabriquée à partir du tryptophane, un acide aminé essentiel. Un acide aminé essentiel signifie qu’il ne peut pas être fabriqué par votre corps. Il doit être obtenu à partir des aliments que vous consommez.
Que fait la sérotonine dans mon corps ?
La sérotonine joue un rôle dans de nombreuses fonctions de votre corps :
- Humeur : La sérotonine dans votre cerveau régule votre humeur. On l’appelle souvent le produit chimique naturel du « bien-être » de votre corps. Lorsque la sérotonine est à des niveaux normaux, vous vous sentez plus concentré, émotionnellement stable, plus heureux et plus calme. De faibles niveaux de sérotonine sont associés à la dépression. De nombreux médicaments utilisés pour traiter l’anxiété, la dépression et d’autres troubles de l’humeur visent souvent à augmenter le niveau de sérotonine dans votre cerveau.
- Digestion : La majeure partie de la sérotonine de votre corps se trouve dans votre tractus gastro-intestinal, où elle aide à contrôler votre fonction intestinale et joue un rôle dans la protection de votre intestin. Votre intestin peut augmenter la libération de sérotonine pour accélérer la digestion et débarrasser votre corps des aliments irritants ou des produits toxiques. La sérotonine joue également un rôle dans la réduction de votre appétit en mangeant.
- Nausée : la nausée se déclenche lorsque la sérotonine est libérée dans votre intestin plus rapidement qu’elle ne peut être digérée. Le message chimique est reçu par votre cerveau, que vous percevez comme une nausée. De nombreux médicaments utilisés pour réduire les sensations de nausée et de vomissement ciblent des récepteurs de sérotonine spécifiques dans votre cerveau.
- Sommeil : la sérotonine, associée à un autre neurotransmetteur dopamine, joue un rôle dans la qualité de votre sommeil (la qualité et la durée de votre sommeil). Votre cerveau a également besoin de sérotonine pour fabriquer de la mélatonine, une hormone qui régule votre cycle veille-sommeil.
- Cicatrisation des plaies : la sérotonine est libérée par les plaquettes présentes dans votre sang pour aider à cicatriser les plaies. Cela provoque également le rétrécissement des plus petits vaisseaux sanguins, les artérioles, ce qui ralentit le flux sanguin et favorise la formation de caillots. Il s’agit d’un processus important dans la cicatrisation des plaies.
- Santé des os : les niveaux de sérotonine peuvent jouer un rôle dans la densité de vos os. Des niveaux élevés de sérotonine dans votre intestin peuvent jouer un rôle dans la faiblesse des os, ce qui peut entraîner des fractures osseuses et l’ostéoporose .
- Santé sexuelle : la sérotonine joue également un rôle, avec le neurotransmetteur dopamine, dans votre désir sexuel.
Quels problèmes sont associés à de faibles niveaux de sérotonine ?
De faibles niveaux de sérotonine peuvent être associés à de nombreux problèmes de santé, notamment :
- Dépression et autres problèmes d’humeur.
- Anxiété.
- Problèmes de sommeil .
- Problèmes digestifs.
- Comportement suicidaire.
- Trouble obsessionnel compulsif .
- Trouble de stress post-traumatique.
- Troubles paniques .
- Schizophrénie .
- Phobies.
Les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur le rôle de la sérotonine dans l’organisme et dans les maladies.
Qu’est-ce qui peut causer de faibles niveaux de sérotonine ?
Un faible taux de sérotonine a généralement plusieurs causes. Techniquement, les niveaux de sérotonine sont faibles parce que :
- Votre corps ne produit pas suffisamment de sérotonine.
- Votre corps n’utilise pas efficacement la sérotonine. Cela peut se produire si vous n’avez pas suffisamment de récepteurs de sérotonine ou si ceux-ci ne fonctionnent pas comme ils le devraient.
Que puis-je faire pour augmenter les niveaux de sérotonine ?
Les moyens d’augmenter les niveaux de sérotonine comprennent :
- Manger plus d’aliments contenant du tryptophane.
- Obtenir plus de soleil.
- Prendre certains suppléments.
- Faire plus d’exercice et réduire votre niveau de stress.
Aliments pour augmenter les niveaux de sérotonine
De nombreux aliments contiennent naturellement du tryptophane, l’acide aminé à partir duquel la sérotonine est fabriquée. Vous pouvez essayer d’augmenter votre taux de sérotonine en mangeant des aliments contenant du tryptophane, tels que :
- Saumon.
- Œufs.
- Fromage.
- Dinde.
- Tofu.
- Ananas.
- Noix, avoine et graines.
Manger des aliments riches en tryptophane n’augmentera pas nécessairement les niveaux de sérotonine. C’est un processus complexe. Votre corps a besoin de glucides pour libérer l’insuline, nécessaire à l’absorption des acides aminés. Même si le tryptophane pénètre dans votre sang, il doit entrer en compétition avec d’autres acides aminés pour être absorbé par votre cerveau. Les scientifiques étudient encore comment la consommation d’aliments contenant du tryptophane pourrait augmenter les niveaux de sérotonine.
Lumière du soleil
Ne pas être suffisamment exposé au soleil peut entraîner des troubles de l’humeur et des troubles affectifs saisonniers chez certaines personnes. Essayez de profiter de 10 à 15 minutes de soleil chaque jour pour augmenter non seulement les niveaux de sérotonine, mais également les niveaux de vitamine D. Si vous vivez dans une région où vous ne pouvez pas obtenir la lumière naturelle du soleil, envisagez d’utiliser la luminothérapie pour obtenir la lumière du soleil quotidienne dont vous avez besoin.
Suppléments
Plusieurs compléments alimentaires et à base de plantes augmentent également les niveaux de sérotonine. Ceux-ci inclus:
- Complément alimentaire : Tryptophane, probiotiques et SAMe.
- Suppléments à base de plantes : ceux-ci peuvent inclure le ginseng, le millepertuis , la rue syrienne et la muscade.
Exercice
On sait que l’exercice régulier augmente les niveaux de sérotonine. Trente minutes d’ exercices aérobiques cinq fois par semaine et deux séances de musculation par semaine peuvent améliorer les troubles de l’humeur et la santé cardiaque.
Quels médicaments augmentent les niveaux de sérotonine ?
La sérotonine ou les récepteurs de la sérotonine sont des cibles courantes de l’industrie pharmaceutique puisque de nombreux problèmes de santé sont affectés par la sérotonine. Certains des médicaments les plus courants qui augmentent les niveaux de sérotonine sont les suivants.
Plusieurs classes différentes d’ antidépresseurs bloquent la réabsorption et le recyclage de la sérotonine, permettant ainsi à une plus grande quantité d’en rester dans le cerveau. Les médicaments qui agissent de cette façon sont les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (par exemple, la paroxétine [Paxil®]), les inhibiteurs de la recapture de la sérotonine et de la noradrénaline (par exemple, la venlafaxine [Effexor®]) et les antidépresseurs tricycliques (par exemple, l’amitriptyline [Elavil®]). Un autre type d’antidépresseur, les inhibiteurs de la monoamine oxydase (par exemple, la phénelzine [Nardil®]) bloque une enzyme qui décompose la sérotonine.
De nombreux autres médicaments, pris pour de nombreuses pathologies, augmentent également la sérotonine. Certains de ces médicaments comprennent la famille des triptans, des analgésiques opioïdes, des antitussifs contenant du dextrométhorphane et des médicaments contre la nausée.
Quels problèmes sont associés à des niveaux élevés de sérotonine ?
Le syndrome sérotoninergique est une maladie qui survient lorsque les niveaux de sérotonine augmentent trop. Cela se produit généralement si vous augmentez la dose d’un médicament connu pour augmenter les niveaux de sérotonine ou si vous prenez un autre médicament connu pour augmenter la sérotonine.
Les symptômes légers comprennent des frissons, une transpiration abondante, de la confusion, de l’agitation, de l’hypertension artérielle, des contractions musculaires et de la diarrhée. Les symptômes graves comprennent une forte fièvre, des convulsions, des évanouissements et un rythme cardiaque anormal.
Le syndrome sérotoninergique peut être mortel s’il est grave et s’il n’est pas détecté tôt et traité rapidement.
Questions courantes supplémentaires
Quelle est la différence entre la dopamine et la sérotonine ?
La dopamine et la sérotonine sont toutes deux des neurotransmetteurs. Cela signifie qu’ils véhiculent des messages chimiques entre les cellules nerveuses du cerveau ainsi que vers et depuis d’autres zones de votre corps. Les deux sont également considérées comme les « hormones du bonheur », car elles jouent toutes deux un rôle dans l’humeur et les émotions positives. La sérotonine est associée au bonheur, à la concentration et au calme. La dopamine est associée aux récompenses et à la motivation. La dopamine et la sérotonine sont également impliquées dans certains problèmes de santé mentale, notamment la dépression et les troubles de l’humeur.
La dopamine et la sérotonine ont également des fonctions distinctes. La dopamine contrôle les mouvements et la coordination du corps. La sérotonine aide à réguler les fonctions digestives, notamment la fonction intestinale et l’appétit. La dopamine provoque une sensation de faim tandis que la sérotonine supprime cette sensation. La dopamine est principalement stockée dans votre cerveau tandis que la sérotonine se trouve principalement dans votre intestin.
Parfois, ces neurotransmetteurs travaillent ensemble pour maintenir un équilibre chimique minutieux dans votre corps. Parfois, un déséquilibre entraîne une surproduction de l’autre neurotransmetteur. Avoir trop ou pas assez de l’un ou l’autre peut provoquer des symptômes physiques et psychologiques.
Un message de la Cleveland Clinic
La sérotonine joue un rôle clé dans des fonctions corporelles telles que l’humeur, le sommeil, l’appétit, l’anxiété, la digestion, la coagulation sanguine et le désir sexuel. Si vous souffrez d’un problème de santé qui affecte la sérotonine ou qui est affecté par la sérotonine, demandez à votre médecin ce que vous devez savoir sur la sérotonine. Pour éviter une variation du taux de sérotonine de votre corps et réduire le risque d’interactions médicamenteuses, n’arrêtez pas de prendre vos médicaments, ne modifiez pas votre dose et ne prenez pas de suppléments alimentaires ou à base de plantes sans en parler au préalable avec votre fournisseur.
https://my.clevelandclinic.org/health/articles/22572-serotonin
On a encore beaucoup à découvrir dans de si nombreux domaines comme la santé humaine , mais aussi la santé de la vie du sol et la santé des plantes ……A quel niveau intervient l’action des rayons solaires sur cette santé commune à tous, sachant que le soleil nous fait bénéficier de son rayonnement depuis un bon moment …..Sans soleil , sous une serre agricole , la qualité de l’alimentation est-elle la même …..??