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Carbon Cowboys

cow-boys de carbone

« C’est, de loin, le meilleur film agricole que j’aie jamais vu. Les personnages sont tous si sympathiques et captivants, les graphismes sont époustouflants et j’ai beaucoup appris sur l’écologie… mais rien de tout cela n’aurait d’importance sans l’âme et l’empathie de Peter Byck en tant que conteur. »

https://www.carboncowboys.org/

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Allélophatie

En préalable , on a souvent observer en SCV que le phénomène de l’allélopathie au champ ne fonctionnait correctement qu’à la faveur de pluies d’une certaine importance, c’est certainement ces mouvements d’eau dans les premiers centimètres du sol qui favorisent les échanges de toxines anti-germinative …..En période sèche, ce phénomène est beaucoup moins observable.

https://agritrop.cirad.fr/390382/1/document_390382.pdf

Qu’est-ce qu’une plante allélopathique ?

Une plante allélopathique a la particularité de produire des composés biochimiques qui vont entrainer des interactions biochimiques sur les plantes voisines ou avec des micro-organismes, inhibant leur croissance, empêchant la reproduction d’insectes ou bloquant la germination notamment.

Dès l’antiquité, les hommes ont décrit le comportement de certaines plantes ayant la capacité de freiner la croissance d’autres végétaux. Le terme d’ »allélopathie » fut utilisé pour la première fois en 1937  pour décrire le phénomène de concurrence entre végétaux. Il provient du grec ‘allêlon’ signifiant « réciproque » et ‘pathos’ signifiant « souffrance » : il désigne l’ensemble des interactions chimiques d’une espèce végétale sur les autres.

L’allélopathie, c’est la propriété qu’ont certaines plantes d’émettre des molécules chimiques qui affectent la germination et/ou la croissance des mauvaises herbes. Les effets antigerminatifs sont inoffensifs sur les grosses semences (céréales, soya, etc.) et les transplants, mais affecteront la germination des cultures dont les semences sont plus petites. En utilisant des plantes allélopathiques comme culture de couverture, on peut diminuer la pression des mauvaises herbes tout en récoltant les bénéfices de garder son sol couvert. L’usage de plantes allélopathiques comme intercalaires est aussi possible, mais il importe de s’assurer qu’elles n’auront pas un effet négatif sur la culture. Les avantages ne s’arrêtent pas là, on peut rouler la plante allélopathique comme le seigle pour former ensuite un paillis végétal. La biofumigation est une technique similaire, elle implique d’incorporer dans le sol des crucifères dont la décomposition produira des molécules affectant les maladies du sol et les mauvaises herbes.

Parmi les cultures pouvant être utilisées pour leur allélopathie, on compte surtout le seigle, mais aussi la fétuque élevée, le blé, le pâturin des prés, le sorgho et le radis fourrager.

L’origine du mot vient du grec allelo pour « l’un l’autre » ou « dommage mutuel » et pathos faisant référence à la « souffrance ». Toutefois, les effets ne sont pas toujours dommageables, ils peuvent aussi être bénéfiques, on parle alors respectivement d’allélopathie négative ou positive.

Les composés dits allélochimiques sont à l’origine de l’interaction, ils sont libérés par la plante dans son milieu, par différents canaux : les racines qui exsudent, ou encore les parties aériennes à l’origine de lixiviation et de volatilisation ou même la décomposition de la plante morte.

Dès lors, on comprend mieux l’effet inhibiteur d’une plante allélopathique sur la germination et le développement des adventices, ce qui fait d’elle une alternative aux désherbants intéressante pour limiter les corvées de désherbage et empêcher le recours aux herbicides chimiques.

En permettant de réduire le stock semencier ainsi qu’en agissant sur certains ravageurs et certaines maladies, l’allélopathie contribuerait à réduire les usages de produits phytosanitaires (herbicides, insecticides et fongicides) et leur transfert vers l’air. De plus, par rapport à un sol nu, l’implantation de plantes de services en interculture permet de limiter le phénomène d’acidification des sols s’il la culture est restituée au sol. Elle aura un effet alcalisant.

Par rapport à un sol nu, l’implantation d’un couvert végétal, qu’il ait un effet allélopathique ou non, permet de piéger l’azote et le phosphore. De plus, celui-ci peut éventuellement fixer l’azote atmosphérique s’il contient des légumineuses, et rendre le phosphore disponible à la culture suivante ce qui permettra de limiter les apports en engrais. L’effet allélopathique permettant de réguler la flore adventice ainsi que les attaques de ravageurs, permettrait de réduire l’usage de pesticides et donc permet d’améliorer la qualité de l’eau.

L’azote capté par le couvert pendant son développement est restitué progressivement après sa destruction. Une partie sera directement disponible pour la culture suivante. Le couvert permet aussi d’améliorer la disponibilité en phosphore et en potasse pour la culture suivante (remobilisation des éléments).

Cette technique favorise l’activité biologique du sol, permet d’améliorer les teneurs en matière organique, de stocker du carbone et fixer de l’azote dans le sol, favorisant ainsi sa fertilité.

Cette méthode limite les fuites de nitrates, l’érosion, la battance et l’altération de la structure du sol.

La présence du couvert favorise certaines espèces en leur fournissant refuge et nourriture (insectes auxiliaires, pollinisateurs, macro et microfaune du sol, oiseaux, etc.). Cet effet est variable selon la nature du couvert, par exemple s’il s’agit d’une espèce nectarifère ou pas.

https://www6.inrae.fr/ciag/content/download/6304/46330/file/Vol62-3-Gfeller.pdf

Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41
Les Cultures intermédiaires allélopathiques: un moyen de lutte contre les
adventices ?
Gfeller A. 1 , Wirth J. 1
Agroscope, Systèmes de production plantes, Malherbologie grandes cultures et viticulture, 50 Route
de Duillier, CH-1260 Nyon 1
1
Correspondance : judith.wirth@agroscope.admin.ch
Résumé
Les cultures intermédiaires allélopathiques soulèvent un grand intérêt chez les agriculteurs en tant que
technique de désherbage écologique. L’impact de l’allélopathie par les cultures intermédiaires au
champ est méconnu. Toutefois, nos résultats suggèrent que l’allélopathie est un facteur à considérer. A
contrario des idées reçues, le développement d’une biomasse aérienne importante, créant un fort
ombrage, n’est pas toujours le facteur principal de suppression des adventices. En effet, l’inhibition de
la croissance de l’amarante par le sarrasin, le radis fourrager et la moutarde brune est la même avec un
fort ou un faible ombrage du couvert, suggérant que les exsudats racinaires jouent un rôle important.
Notre approche expérimentale combine des essais au champ et une approche métabolomique.
Mots-clés : Cultures intermédiaires, Suppression des adventices, Allélopathie, Sarrasin, Radis
fourrager, Moutarde brune

  1. La maîtrise des adventices par les cultures intermédiaires
    Les cultures intermédiaires (CI) apportent beaucoup de bénéfices, dont la maîtrise des adventices. La
    réduction des adventices par les CI peut être expliquée par l’action de différents facteurs : i. compétition
    pour la lumière, l’eau, l’espace et les nutriments (Bezuidenhout et al., 2012 ; Kunz et al., 2016). ii. la
    libération des substances allélopathiques. Les substances allélopathiques peuvent être libérées :
  2. par les couverts vivants pendant l’interculture et/ou
  3. par les résidus libérés dans la culture suivante suite à la destruction de la CI (par le gel,
    mécaniquement, par un herbicide) (Farooq et al., 2011 ; Kunz et al., 2016).
    Notre approche consiste à comprendre comment certaines CI suppriment les adventices pendant
    l’interculture et si l’allélopathie joue un rôle important dans la maîtrise des adventices par des CI au
    champ.A. Gfeller et J. Wirth
  4. L’allélopathie, c’est quoi ?
    L’allélopathie est définie comme tout effet direct ou indirect, positif ou négatif, d’une plante sur une
    autre, par le biais de composés biochimiques libérés dans l’environnement (Rice, 1984). Un des
    exemples classique, qui d’ailleurs avait déjà été observé par Pline l’ancien au premier siècle avant J.C.,
    est l’action inhibitrice qu’exerce le noyer sur différentes plantes herbacées ou ligneuses. Lorsque les
    feuilles et tiges de noyer sont lessivées par la pluie, la juglone, un allélochimique très toxique, est
    libérée et inhibe la germination des graines avoisinantes.
    Figure 1: Voies possibles pour la libération des allélochimiques dans l’environnement par une plante donneur
    selon Kobayashi (2004).
    Ainsi l’effet de l’allélopathie est le plus souvent décrit comme un effet inhibiteur de la germination ou
    croissance exercé par une plante (donneur) sur une autre plante (receveur). Les substances
    allélochimiques sont en général des métabolites végétaux secondaires et appartiennent à plusieurs
    familles chimiques comme des dérivés benzéniques (p. ex. sorgoleone du sorgho), des phénoliques
    (p.ex. acide vanillique), des acides hydroxamiques (p.ex. DIMBOA du seigle) ou des terpenes (Latif et
    al., 2016 ; Massalha et al., 2017). Ils sont libérés par volatilisation, lessivage, lixiviation, décomposition
    des résidus ou exsudation racinaires (Figure 1).
    Pour mettre en évidence le phénomène d’allélopathie, la plupart des essais sont effectués en
    laboratoire ou en serre en conditions contrôlées. De nombreuses études utilisent des méthodes
    d’extraction à l’eau ou à l’éthanol des parties aériennes et/ou des racines pour des tests de germination
    avec des graines de cresson ou de laitue par exemple (Kalinova et Vrchotova, 2009). En conditions
    naturelles, l’étude est plus complexe car les interactions biotiques et abiotiques du sol peuvent
    influencer la présence des composés allélopathiques. De plus, de nombreux facteurs, comme les
    conditions environnementales ou l’état phytosanitaire de la plante, influencent la synthèse et la
    libération de ces molécules (Figure 2). La grande difficulté est de séparer la compétition pour les
    ressources des effets allélopathiques, car l’allélopathie dans le champ est subtile et il est compliqué de
    la distinguer de la compétition (Duke, 2015). En général des allélochimiques sont des molécules
    phytotoxiques, qui exercent leurs effets à des quantités faibles, mais constantes ou des
    concentrations croissantes sur des longues périodes (Duke, 2015). L’effet allélopathique peut être dû à
    un composé allélochimique ou à un mélange de molécules. Une fois libérés dans le sol, les propriétés
    34
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41Les CIMS allélopathiques: un moyen de lutte contre les adventices
    physiques, chimiques et biologiques des allélochimiques changent (Latif et al., 2016). En plus, les
    composés peuvent être transformés et dégradés par les microbes du sol (Massalha et al., 2017). Pour
    la pratique agricole ceci indique que l’effet allélopathique d’une CI ne sera très probablement jamais
    aussi fiable qu’un herbicide.
    Figure 2 : Induction de la production
    des allélochimiques par des facteurs
    biotique et abiotique selon De
    Albuquerque et al. (2011).
  5. Des cultures « allélopathiques »
    3.1 Grandes cultures
    Chez plusieurs grandes cultures, des effets allélopathiques sont connus (Jabran et al., 2015). Quelques
    allélochimiques responsables pour les effets observés ont été identifiés comme les momilactones A et B
    chez le riz, le DIMBOA chez le seigle et le blé, la sorgoleone chez le sorgho et des composés
    phénoliques chez le tournesol. Pour toutes ces cultures les effets allélopathiques sont très variables
    selon le cultivar (Jabran et al., 2015). Un cultivar allélopathique qui supprime bien les adventices doit
    également produire des bons rendements et ne pas avoir d’impact négatif sur la culture suivante. En
    effet, la production d’allélochimiques peut générer des phénomènes d’autotoxicité, comme chez l’orge
    (Bouhaouel et al., 2015). La sélection d’un cultivar allélopathique est donc un long processus et
    demande beaucoup de travail. Actuellement le premier et seul cultivar allélopathique commercialisé est
    le cultivar de riz Haugan-3 en Chine (Jabran et al., 2015 ; Kong et al., 2011).
    3.2 Cultures intermédiaires
    Contrairement aux grandes cultures mentionnées ci-dessus les connaissances sur les effets
    allélopathiques des CI sont beaucoup plus faibles pour plusieurs raisons.
    3.2.1 Métabolome
    Dans l’état actuel des connaissances, la nature des molécules n’est pas toujours connue, ce qui
    implique la nécessité d’une approche métabolomique très large et donc coûteuse et compliquée.
    3.2.2 Génome
    Une connaissance plus approfondie du génome des CI permettrait pour la recherche fondamentale de
    mieux comprendre les gènes et mécanismes impliqués dans l’allélopathie et profiterait ultérieurement à
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41
    35A. Gfeller et J. Wirth
    la recherche agronomique appliquée. Chez le blé, des locus qui sont liés à des traits allélopathiques ont
    été identifiés (Zuo et al., 2012).
    3.2.3 Cultivars
    De nombreux CI, comme la phacélie, existent encore en tant que population et souvent, le nom du
    cultivar n’est pas connu lorsque l’on achète les semences d’une CI dans le commerce Suisse. Nous
    avons été surpris de remarquer des différences marquées de phénotypes entre des lots de sarrasin soi-
    disant de la même variété. Nous pensons que le travail de sélection et distribution des CI est donc très
    en retard par rapport à celui réalisé sur les cultures principales comme le blé.
    De plus les cultivars d’une même CI sont rarement comparés pour leur effet sur le contrôle des
    adventices. La plupart des études scientifiques qui étudient le potentiel allélopathique des CI travaille
    avec un seul cultivar. Nous pouvons citer pour exemple les études réalisées sur le radis fourrager.
    Nous, ainsi que Lawley et al. (2012), avons travaillé avec Raphanus sativus var. longipinnatus, tandis
    que Kunz et al. (2016) ont travaillé avec Raphanus sativus var. niger. Est-ce que ces résultats peuvent
    être comparés? Autant de différences entre les cultivars des CI par rapport à leurs effets allélopathiques
    sont susceptibles d’exister qu’entre les cultivars des grandes cultures. Bertholdsson (2004) a montré
    que les cultivars d’orge apparus les 100 dernières années au Danemark et en Finlande ont perdu de
    leur activité allélopathique, suggérant une dilution des gènes contribuant au potentiel allélopathique par
    les techniques de sélection. La sélection de cultures intermédiaires allélopathiques offre l’avantage de
    pouvoir s’affranchir de la nécessité de sélectionner ces variétés aussi pour leur rendement. Toutefois
    les traits liés aux autres services rendus par les CI devraient si possibles être conservés.
    Des nombreuses CI sont décrits comme allélopathiques dans les articles de vulgarisation et sur
    internet, comme par exemple sur les pages d’Agro-PEPS :
    http://agropeps.clermont.cemagref.fr/mw/index.php/Implanter_des_cultures_interm%C3%A9diaires_%C
    3%A0_effet_all%C3%A9lopathique_ou_biocide,_biofumigation
    Pourtant, les sources ne sont pas citées et lorsque la recherche est approfondie, ces informations
    relèvent plus d’une appréciation que d’une base scientifique. Peu d’études montrent l’effet inhibiteur de
    différents CI sur la croissance des adventices dans des expériences au champ et en laboratoire (Jabran
    et al., 2015 ; Kunz et al., 2016). À notre connaissance l’effet allélopathique exercé par les CI vivantes
    pendant l’interculture au champ n’a pas encore été prouvé. Notre expérience et nos connaissances
    bibliographiques indiquent que les CI qui montrent un bon potentiel allélopathique sont des céréales,
    des brassicacées et le sarrasin, toutefois nous ne sommes pas exhaustifs dans cette liste. Le pouvoir
    allélopathique des légumineuses est difficile à prouver par le fait qu’elle apporte des avantages
    compétitifs aux plantes voisines via la fixation de l’azote qui masquerait l’effet allélopathique, s’il en
    existe un chez les légumineuses.
  6. Notre projet de recherche
    Le but de nos essais est de comprendre pourquoi certaines CI vivantes contrôlent bien les adventices
    et si l’allélopathie joue un rôle important au champ, c’est-à-dire si la suppression des adventices est
    liée à la libération d’allélochimiques dans le sol. Pour cela nous avons mis au point un système
    permettant de séparer les différents facteurs de concurrence notamment l’ombrage des éventuels
    phénomènes allélopathiques.
    4.1 L’ombrage n’est pas le facteur principal dans la suppression des
    adventices
    Il est connu que de nombreuses CI suppriment fortement les adventices pendant l’interculture, comme
    par exemple le sarrasin (Fagopyrum esculentum Moench) (Creamer et Baldwin, 2000 ; Kumar et al.,
    2009), la moutarde brune (Brassica juncea (L.) Czern.) (Björkman et al., 2015) et le radis fourrager
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    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41Les CIMS allélopathiques: un moyen de lutte contre les adventices
    (Raphanus sativus var. longipinnatus L.H. Bailey) (Lawley et al., 2012). Nous avons pu le confirmer
    dans des essais au champ pendant trois années de suite (Tableau 1). Le sarrasin supprimait des
    adventices pour au moins 95%, la moutarde brune 91% et le radis fourrager 93% par rapport à un
    témoin sol nu sans CI.
    Tableau 1 : Suppression des adventices par le sarrasin (var Lileja), la moutarde brune (var Vitasso) et le radis
    fourrager (var Structurator) entre 2013 et 2015 dans des essais au champ. La suppression est calculée par
    rapport au témoin sol nu sans CI.
    année
    2013
    2014
    2015
    moutarde
    daikon
    brune
    Suppression des adventices (%)
    100
    100
    95
    91
    93
    100
    98
    sarrasin
    De nombreuses études montrent qu’il y a une corrélation entre la biomasse des couverts et leurs effets
    suppressifs sur les adventices (Finney et al., 2016 ; Lemessa et Wakjira, 2015 ; Wittwer et al., 2017).
    Un développement juvénile rapide et une biomasse importante crée un ombrage aux adventices. Des
    études suggèrent que la suppression des adventices est due à la réduction par les couverts de la
    lumière solaire disponible (ombrage) (Brust et al., 2014 ; Uchino et al., 2011). Avec l’installation des
    filets dans les CI nous avons étudié l’impact de l’ombrage sur la croissance des adventices. Ces filets
    permettent d’écarter le matériel végétal et de fortement diminuer l’ombrage sur les adventices (Photo 1).
    Photo 1 : Dispositif au champ
    pour tester l’influence de
    l’ombrage sur la croissance de
    l’amarante .
    Dans nos recherches nous avons choisi comme plante modèle, l’amarante (Amaranthus retroflexus),
    une adventice typique des cultures d’été. Nous avons pu observer une forte suppression de l’amarante
    sous les couverts à l’ombre : sarrasin (≥ 87%), moutarde brune (≥ 94%) et radis fourrager (≥ 94%)
    (Tableau 2, ombrage fort).
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41
    37A. Gfeller et J. Wirth
    Tableau 2 : Suppression de la croissance de l’amarante par différents couverts entre 2013 et 2015 dans des
    essais au champ. Les amarantes poussaient soit sous la CI (ombrage fort) soit entre deux filets qui écartaient les
    feuilles (ombrage faible). La suppression est calculée par rapport au témoin sans CI (sol nu).
    année sarrasin
    ombrage
    fort sarrasin
    ombrage
    faible
    2013
    2014
    2015 100
    87
    99 94
    89
    99
    moutard
    brune
    ombrage
    fort moutarde
    brune
    ombrage
    faible
    100
    94 97
    88
    daikon
    ombrage
    fort daikon
    ombrage
    faible
    94
    99 92
    99
    Si l’ombrage des couverts (= biomasse importante) est un facteur significatif dans la suppression de
    l’amarante, la diminution de l’ombrage par les filets devraient augmenter sa croissance. Pourtant, dans
    nos essais au champ, la suppression de l’amarante en faible ombrage entre les filets est presque
    toujours la même que sous le couvert (Tableau 2, ombrage faible). Des petites différences peuvent être
    observées pour le sarrasin en 2013 et la moutarde en 2014 ou l’adventice poussaient mieux avec plus
    de lumière. Sur la base de nos résultats nous concluons que l’ombrage n’est pas le facteur principal de
    la suppression de l’amarante par le sarrasin, la moutarde brune et le radis fourrager. D’autres facteurs
    doivent donc être responsables pour les effets observés. Nous supposons que l’allélopathie joue un rôle
    important (Gfeller et al., 2018).
    Pourtant, dans la littérature scientifique il n’existe aucune preuve pour l’effet allélopathique de ces trois
    CI. L’état actuel des connaissances sur le sarrasin est résumé dans une review (Falquet et al., 2015).
    Les moutardes sont connues pour leurs effets de biofumigation après incorporation dans le sol. Ils
    contiennent des glucosinolates qui sont hydrolysés par l’enzyme myrosinase pour former des
    isothiocyanates qui peuvent être toxiques pour les adventices. Les glucosinolates s’accumulent dans
    les tissus végétaux et sont également sécrétés par les racines (Schreiner et al., 2011). La moutarde
    brune a été étudiée dans des essais aux États-Unis (Björkman et al., 2015). Ces études ont également
    pu montrer que la suppression des adventices par la moutarde brune était indépendante de sa
    biomasse aérienne. Ils concluent que ce résultat n’est pas attendu si la compétition pour la lumière et
    l’eau sont les principaux mécanismes de suppression. Björkman et al. (2015) ont également étudié si
    l’effet suppressif sur les adventices était plus fort avec les variétés de moutardes avec des teneurs
    élevées de glucosinolates. Pourtant, aucune différence sur la suppression des adventices n’a pu être
    montrée entre des variétés ayant des teneurs en glucosinolates variables. En ce qui concerne le radis
    fourrager des hypothèses différentes existent. Dans une récente étude, Kunz et al. (2016) concluent
    que la suppression des adventices par le radis fourrager en automne est due à des effets compétitifs et
    allélopathiques. Cependant, les effets biochimiques/allélopatiques ont été étudiés avec des extraits
    aqueux des parties aériennes et racinaires du radis fourrager cultivé en pot. Il n’a pas été testé si les
    mêmes composés allélochimiques sont présents au champ en quantité suffisante pour avoir un effet
    suppressif sur les adventices. Lawley et al. (2012) ont également étudié la suppression des adventices
    pendant l’interculture en automne et concluent que le développement rapide du radis fourrager en
    automne concurrence les adventices et est responsable de l’effet observé. Dans leur étude il ne trouve
    pas d’indications d’effets allélopathiques.
    4.2 Essais au phytotron
    Dans nos essais au champ nous avons pu supprimer l’effet d’ombrage des couverts. Par contre, en
    plus de la lumière la compétition pour les ressources comprend l’eau, les éléments nutritifs et l’espace.
    Dans des conditions naturelles, il est difficile de garantir un apport en eau et en éléments nutritifs
    38
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41Les CIMS allélopathiques: un moyen de lutte contre les adventices
    suffisant et régulier. Nous avons donc mené des expériences en pot dans des conditions contrôlées en
    phytotron. Dans un premier temps nous avons supprimé l’ombrage avec des filets et séparé les racines
    des deux espèces par une barrière en plastique. Ainsi nous avons montré que la suppression de
    l’amarante par le sarrasin est due à l’ombrage et à des interactions racinaires potentiellement
    allélopathiques entre les deux espèces (Falquet et al., 2014). Actuellement, nous travaillons avec un
    tissu (30 µm) qui nous permet d’étudier si les exsudats racinaires diffusent d’une plantes à l’autre. Ces
    expériences en cours indiquent que la suppression de l’amarante par le sarrasin est (en grande partie)
    due à des exsudats racinaires du sarrasin. Nous supposons que le même mécanisme joue un rôle
    important au champ ce qui pourrait expliquer la suppression de l’amarante en absence d’ombrage, ce
    qui reste à prouver.
    4.3 Approche métabolomique
    Nos recherches se concentrent sur le rôle des exsudats racinaires dans la manifestation d’un effet
    allélopathique. Les racines sont une zone métaboliquement active qui joue un rôle essentiel dans les
    interactions avec la rhizosphère et la principale voie par laquelle les allélochimiques atteignent le sol
    environnant sont les exsudats racinaires (Massalha et al., 2017). Dans notre recherche, nous
    considérons que, pour trouver de nouveaux phénomènes allélopathiques, la présence de compétiteurs,
    dans notre cas les adventices, est nécessaire. En effet, toute stratégie de défense est coûteuse pour la
    plante car elle nécessite des ressources qui pourraient être utilisées dans la croissance ou la
    reproduction. Ainsi si le coût lié à la défense est inférieur au coût lié à la perte engendrée par la
    présence des compétiteurs, la plante a intérêt de produire des composés allélopathiques. Suite à ces
    hypothèses, nous cherchons à connaître la réponse d’une CI, le sarrasin, à la présence d’une
    adventice. Est-ce qu’il y a une reconnaissance de la présence de l’adventice ? Est-ce que la
    reconnaissance par le sarrasin induit la production et libération de molécules affectant la croissance et
    le développement de l’adventice? Ceci a déjà été démontré chez le riz (Zhao et al., 2005) et le sorgho
    (Dayan, 2006), car les allélochimiques étaient déjà connus et mesurables. Dans notre cas, il est difficile
    d’isoler et d’identifier des allélochimiques dans le sol car c’est un environnement très complexe et riche
    en composés très variés. Nous avons pris parti de nous éloigner de la réalité agronomique en utilisant
    des modèles simplifiés. Le sarrasin est cultivé dans de l’agar ou du sable en présence ou absence de
    l’adventice. Les composés intéressants sont ceux produits lorsque le sarrasin est en présence de
    l’adventice. Le risque est que l’exsudation des racines soit différente dans ces conditions
    « artificielles », toutefois la présence des molécules sera vérifiée ultérieurement dans la terre du champ.
    Après avoir extrait les exsudats, la séparation des composés chimiques se fait par des techniques de
    chromatographie couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Cette technique ne permet d’identifier
    la molécule que si celle-ci est déjà répertoriée dans les bases de données et donc connue, ce qui n’était
    pas le cas pour les composés intéressants exsudés par le sarrasin. En effet, les études
    métabolomiques sur le sarrasin ont été pour la plupart réalisées sur des farines de sarrasin avec des
    objectifs différents des nôtres. Il nous faudra donc purifier les composés d’intérêts et les identifier par
    résonance magnétique nucléaire (RMN), un travail long et laborieux. Des résultats préliminaires
    montrent que les exsudats et le potentiel allélopathique du sarrasin sont différents s’il est en présence
    de l’amarante.
    Conclusions et perspectives
    Nos contacts avec les agriculteurs et notre propre expérience nous ont montré que l’efficacité des CI
    est parfois variable, il est nécessaire d’améliorer la fiabilité des CI. L’utilisation de cultivars respectant
    les mêmes règles de sélection que les cultivars élaborés pour les cultures principales nous paraît un
    élément important. Actuellement, l’allélopathie des cultures intermédiaires n’a pas été prouvée au
    champ car nous ne connaissons pas les mécanismes impliqués. Plusieurs indices suggèrent que le
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41
    39A. Gfeller et J. Wirth
    sarrasin supprime l’amarante via des exsudats racinaires allélopathiques. Nous travaillons à identifier
    les composés allélopathiques impliqués chez le sarrasin. Cette approche sera ensuite élargie à d’autres
    CI. Le but sera la mise en évidence des différences variétales au sein d’une CI pour le caractère
    allélopathique et l’étude du potentiel d’amélioration lié à ce trait et son efficacité en champ.
    Références bibliographiques
    Bertholdsson N.O., 2004. Variation in allelopathic activity over 100 years of barley selection and
    breeding. Weed Res. 44, 78-86.
    Bezuidenhout S.R., Reinhardt C.F., Whitwell M.I., 2012. Cover crops of oats, stooling rye and three
    annual ryegrass cultivars influence maize and Cyperus esculentus growth. Weed Res. 52, 153-160.
    Björkman T., Lowry C., Shail J.W., Brainard D.C., Anderson D.S., Masiunas J.B., 2015. Mustard cover
    crops for biomass production and weed suppression in the great lakes region. Agronomy Journal 107,
    1235-1249.
    Bouhaouel I., Gfeller A., Fauconnier M.L., Rezgui S., Slim Amara H., du Jardin P., 2015. Allelopathic
    and autotoxicity effects of barley (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare) root exudates. BioControl 60, 425-
    436.
    Brust J., Claupein W., Gerhards R., 2014. Growth and weed suppression ability of common and new
    cover crops in Germany. Crop Protection 63, 1-8.
    Creamer N.G., Baldwin K.R., 2000. An evaluation of summer cover crops for use in vegetable
    production systems in North Carolina. Hortscience 35, 600-603.
    Dayan F.E., 2006. Factors modulating the levels of the allelochemical sorgoleone in Sorghum bicolor.
    Planta 224, 339-346.
    De Albuquerque M.B., Dos Santos R.C., Lima L.M., Melo Filho P.D.A., Nogueira R.J.M.C., Da Câmara
    C.A.G., Ramos A.D.R., 2011. Allelopathy, an alternative tool to improve cropping systems. A review.
    Agron. Sustain. Dev. 31, 379-395.
    Duke S.O., 2015. Proving allelopathy in crop-weed interactions. Weed Science 63, 121-132.
    Falquet B., Gfeller A., Pourcelot M., Tschuy F., Wirth J., 2015. Weed Suppression by Common
    Buckwheat: A Review. Environmental Control in Biology 53, 1-6.
    Falquet B., Roux D., Henriet L., Tschuy F., Wirth J., 2014. Simple method to separate resource
    competition from allelopathic root interactions. Allelopathy Journal 34, 227-240.
    Farooq M., Jabran K., Cheema Z.A., Wahid A., Siddique K.H., 2011. The role of allelopathy in
    agricultural pest management. Pest Management Science 67, 493-506.
    Finney D.M., White C.M., Kaye J.P., 2016. Biomass production and carbon/nitrogen ratio influence
    ecosystem services from cover crop mixtures. Agronomy Journal 108, 39-52.
    Gfeller A., Herrera, J.M., Tschuy, F., Wirth, J., 2018. Explanations for Amaranthus retroflexus growth
    suppression by cover crops. Crop Protection 104, 11-20.
    Jabran K., Mahajan G., Sardana V., Chauhan B.S., 2015. Allelopathy for weed control in agricultural
    systems. Crop Protection 72, 57-65.
    Kalinova J., Vrchotova N., 2009. Level of Catechin, Myricetin, Quercetin and Isoquercitrin in
    Buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench), Changes of Their Levels during Vegetation and Their
    Effect on The Growth of Selected Weeds. J. Agric. Food Chem. 57, 2719-2725.
    Kobayashi K., 2004. Factors affecting phytotoxic activity of allelochemicals in soil. Weed Biology and
    Management 4, 1-4.
    Kong C.H., Chen X.H., Hu F., Zhang S.Z., 2011. Breeding of commercially acceptable allelopathic rice
    cultivars in China. Pest Management Science 67, 1100-1106.
    Kumar V., Brainard D.C., Bellinder R.R., 2009. Effects of Spring-sown Cover Crops on Establishment
    and Growth of Hairy Galinsoga (Galinsoga ciliata) and Four Vegetable Crops. Hortscience 44, 730-
    736.
    40
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41Les CIMS allélopathiques: un moyen de lutte contre les adventices
    Kunz C., Sturm D.J., Varnholt D., Walker F., Gerhards R., 2016. Allelopathic effects and weed
    suppressive ability of cover crops. Plant, Soil and Environment 62, 60-66.
    Latif S., Chiapusio G., Weston L.A., 2016. Allelopathy and the Role of Allelochemicals in Plant
    Defence, Advances in Botanical Research.
    Lawley Y.E., Teasdale J.R., Weil R.R., 2012. The mechanism for weed suppression by a forage radish
    cover crop. Agronomy Journal 104, 205-214.
    Lemessa F., Wakjira M., 2015. Cover crops as a means of ecological weed management in
    agroecosystems. Journal of Crop Science and Biotechnology 18, 133-145.
    Massalha H., Korenblum E., Tholl D., Aharoni A., 2017. Small molecules below-ground: the role of
    specialized metabolites in the rhizosphere. Plant Journal 90, 788-807.
    Rice E.L., 1984. Allelopathy. Academic Press.
    Schreiner M., Krumbein A., Knorr D., Smetanska I., 2011. Enhanced glucosinolates in root exudates
    of brassica rapa ssp. rapa mediated by salicylic acid and methyl jasmonate. J. Agric. Food Chem. 59,
    1400-1405.
    Uchino H., Iwama K., Jitsuyama Y., Ichiyama K., Sugiura E., Yudate T., 2011. Stable characteristics of
    cover crops for weed suppression in organic farming systems. Plant Production Science 14, 75-85.
    Wittwer R.A., Dorn B., Jossi W., Van Der Heijden M.G.A., 2017. Cover crops support ecological
    intensification of arable cropping systems. Scientific Reports 7.
    Zhao H., Li H.B., Kong C.H., Xu X.H., Liang W.J., 2005. Chemical response of allelopathic rice
    seedlings under varying environmental conditions. Allelopathy Journal 15, 105-110.
    Zuo S., Liu G., Li M., 2012. Genetic basis of allelopathic potential of winter wheat based on the
    perspective of quantitative trait locus. Field Crops Research 135, 67-73.
    Cet article est publié sous la licence Creative Commons (CC BY-NC-ND 3.0).
    https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/fr/
    Pour la citation et la reproduction de cet article, mentionner obligatoirement le titre de l’article, le nom de tous
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    publication, et son URL).
    Innovations Agronomiques 62 (2017), 33-41
    41

https://hal.science/hal-01770356/document

https://hal-agroparistech.archives-ouvertes.fr/hal-01357168/document

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L’agriculture de conservation avec glyphosate, championne de la biodiversité des sols

09 Oct 2017

L’agriculture de conservation avec glyphosate, championne de la biodiversité des sols

 Résumé : Les agriculteurs ont manifesté récemment pour rappeler que le glyphosate est un outil important de gestion agro-écologique. Alors que certains présentent au contraire son utilisation comme une catastrophe écologique, une comparaison de systèmes de cultures menée pendant 14 ans par l’INRA démontre que le système de culture qui a permis la meilleure amélioration de la biodiversité des sols est l’agriculture de conservation, avec un usage raisonné des pesticides, devant le bio. Mais il faut bien fouiller dans les publications intermédiaires pour découvrir que du glyphosate a été utilisé dans cette modalité « agriculture de conservation ».

Depuis que Nicolas Hulot a annoncé qu’il s’opposerait à la prolongation de l’autorisation du glyphosate en Europe, les organisations agricoles ont rappelé que ce produit était largement utilisé par les agriculteurs engagés dans des démarches d’agro-écologie, et que l’interdire serait donc un contresens environnemental. Cet argument est tourné volontiers tourné en dérision par les écologistes, qui nous assurent que l’utilisation du glyphosate provoque au contraire une catastrophe écologique. Ces deux points de vue sont-ils incompatibles ? Curieusement, l’INRA a déjà publié des travaux qui permettraient de trancher ce débat… mais ne l’exprime pas très clairement.

Fig 1 : un florilège de réactions sur les dangers du glyphosate dans Twitter. De quelle destruction des écosystèmes parle-t-on ?

Une étude de l’INRA aux résultats très clairs… à un détail près

Des chercheurs de l’INRA et d’AgroParisTech ont publié en 2014 un article de synthèse sur une comparaison de systèmes de cultures conduite pendant 14 ans sur une ferme expérimentale céréalière proche de Versailles[1].  Trois modes de cultures étaient comparés dans cet essai au long cours :

  • Agriculture conventionnelle
  • Agriculture biologique
  • Agriculture de conservation, c’est à-dire un mode de culture visant à préserver au mieux les sols (semis direct, présence d’un couvert végétal vivant continu,…), avec utilisation de pesticides seulement en cas de dépassement des seuils de nuisibilité des ennemis des cultures observés sur les parcelles.

La biodiversité des sols a été étudiée très finement sur les 3 systèmes de culture, et les résultats sont parfaitement clairs : l’agriculture de conservation est de loin le meilleur système pour préserver la biodiversité des sols. Nettement devant l’agriculture conventionnelle, mais aussi souvent supérieur à l’agriculture bio (et en tout cas jamais significativement inférieur au bio, à l’exception d’un résultat mineur sur lequel nous reviendrons). De plus, sa performance en terme d’empreinte culture[2] est légèrement meilleure que celle du bio, avec des rendements du blé de 68 q/ha en agriculture de conservation au lieu 62 en bio (à comparer quand même aux 93q/ha en conventionnel).

Fig 2 : Biodiversité comparée des 3 modes d’agriculture étudiés : conventionnel (en bleu), bio (en jaune), et agriculture de conservation (en vert). On voit que les parcelles d’agriculture de conservation (où du glyphosate a été utilisé, avec une fréquence non précisée) ont la plus forte biodiversité pour presque tous les groupes zoologiques ou microbiens étudiés, souvent supérieure au bio, à l’exposition d’un groupe de lombrics, les espèces endogées (qui vivent dans le sol avec peu d’interaction avec la surface). Même pour ces espèces, il est peu probable que leur diminution soit due à une toxicité des produits employés, mais plutôt à un effet trophique (l’absence de labour a appauvri les ressources alimentaires dans le sol).

Il est déjà utile de rappeler qu’en l’occurrence, le système de culture le plus favorable à la biodiversité n’est pas le bio, mais un système de culture où les pesticides sont employés avec modération. Mais en quoi cela éclaire-t-il le débat sur le glyphosate ? C’est là que le rapport final de ces essais ne suffit plus. En effet, la publication de 2014 ne cite pas le glyphosate parmi les herbicides utilisés dans le système « Agriculture de conservation ». C’est un peu surprenant, car cette matière active est très souvent utilisée par les adeptes de ce mode de culture. Toutefois, l’article de 2014 ne mentionne que les produits utilisés pendant la campagne précédant les comptages de biodiversité (automne 2010 à printemps 2011).

Le glyphosate oublié

Si on fait une recherche sur les publications intermédiaires, parues avant ce bilan final, on constate que le glyphosate a bel et bien été utilisé dans le mode « Agriculture de conservation ». Par exemple, dans un article de 2009 sur le suivi des populations de vers de terre dans cette même ferme expérimentale[3], les auteurs nous signalent bien que du glyphosate a été utilisé sur les parcelles en agriculture de conservation, au moins pendant la période 2005-2007. L’article ne précise toutefois pas à quelle fréquence.

Par ailleurs, cet article de 2009 fournit des indications intéressantes à propos  l’impact du mode de culture sur les vers de terre. Le suivi biologique des parcelles a distingué 3 populations de lombrics :

  • Les espèces épigées, qui vivent à la surface du sol dans les débris végétaux
  • Les espèces endogées, qui vivent dans le sol, et font peu de mouvements verticaux
  • Les espèces anéciques, qui font des galeries subverticales, et jouent un rôle fondamental en entrainant en profondeur les débris végétaux de surface

Les résultats sont contrastés entre ces 3 catégories de vers : en moyenne sur les 3 ans, l’agriculture de conservation est significativement la plus favorable aux vers anéciques et épigées (le conventionnel et le bio étant dans le même groupe statistique). Par contre, la densité et la biomasse globale des vers endogés y sont significativement inférieures à celles du bio et du conventionnel (qui étaient dans le même groupe statistique, lors de cette étude intermédiaire ; lors du bilan final, un écart significatif s’est creusé en faveur du bio).

Cette réduction des espèces endogées dans l’agriculture de conservation est-elle due à la toxicité des pesticides employés dans ce mode de cultures (dont le glyphosate) ? C’est peu probable, car s’il y avait toxicité, elle devrait logiquement s’exercer plutôt sur les espèces épigées (qui sont les plus exposées aux traitements) et anéciques (qui consomment des débris végétaux qu’ils ont prélevés à la surface, plutôt que sur les endogées qui sont relativement protégés des traitements). De plus, nous avons vu que lors du bilan intermédiaire de 2009 (donc après déjà 10 ans d’expérience), les parcelles en mode conventionnel avaient encore une biomasse de vers de terre égale à celle du bio. En fait, il est probable que ces différences de populations de lombrics entre modes de culture résultent essentiellement du travail du sol : en bio, le labour enfouit les résidus végétaux de la surface du sol, ce qui réduit l’alimentation disponible pour les vers épigées et anéciques, et enrichit par contre les couches de sol où vivent les endogées.

Il est vrai que dans des expérimentations de laboratoire, ou dans des sols traités spécialement pour une expérimentation toxicologique, le glyphosate a montré quelques effets négatifs sur les lombrics[4]. Mais ces effets négatifs potentiels ne se sont pas traduits sur le terrain, même sur long terme. Ces expérimentations d’écotoxicité démontrent donc l’existence d’un danger, mais l’expérimentation INRA montre bien que ce danger  potentiel ne se traduit pas par un risque[5] réel dans les conditions du terrain, même après une longue période de test. Or, contrairement au cas de la toxicologie humaine, la réglementation européenne ne prévoit aucun cas où la simple existence d’un danger écotoxicologique, non confirmée par la démonstration d’un risque, conduise à l’interdiction d’un produit.

Bien sûr, cette expérimentation de l’INRA ne suffit pas à faire le tour la question. On peut en particulier objecter que, dans l’idéal, il aurait fallu un 4ème mode d’agriculture pour que le protocole soit parfaitement « carré » : un mode « agriculture de conservation bio ». Mais, outre le fait qu’il était difficile d’alourdir encore un dispositif expérimental de terrain déjà très complexe, ce mode de culture est encore très marginal, à cause justement de la difficulté de maitriser un couvert végétal sans jamais utiliser d’herbicides[6]. S’il avait pu être mis en place, on peut supposer que ce mode « agriculture de conservation bio » aurait eu encore de meilleures résultats pour la biodiversité… mais probablement aussi des rendements encore inférieurs à ceux du bio avec labour, comme le montrent déjà les expérimentations mises en place sur ce thème[7], et donc un effet encore plus négatif sur l’empreinte culture.

Quoiqu’il en soit, cette expérimentation de long terme de l’INRA rappelle déjà, de façon fort utile, que l’usage ou non de pesticides et d’engrais de synthèse est loin d’être le facteur le plus déterminant de la biodiversité des sols : le mode de travail (ou non) du sol est beaucoup plus important. Elle démontre clairement que, même sur le long terme, et même avec du glyphosate, l’agriculture de conservation est bien le mode de culture le plus performant pour préserver la biodiversité des sols, devant l’agriculture conventionnelle, mais aussi le bio. En cela, elle donne pleinement raison aux organisations agricoles qui réclament le maintien du glyphosate pour assurer la pérennité de leurs actions en faveur de l’agro-écologie. Mais pourquoi l’INRA ne le rappelle-t-il pas plus clairement ? Pas une seule référence au glyphosate sur son espace presse, habituellement si prompt à signaler ses travaux sur l’impact des pesticides…

Philippe Stoop

[1]https://www.researchgate.net/publication/273088887_Fourteen_years_of_evidence_for_positive_effects_of_conservation_agriculture_and_organic_farming_on_soil_life

[2] Sur l’empreinte culture et son importance dans l’évaluation environnementale d’un système de culture, voir http://www.forumphyto.fr/2017/08/07/le-jour-du-depassement-ou-les-incoherences-de-lecologisme/

[3] https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00886495/document

[4] Voir réf. Bibliographiques de l’article 3

[5] Sur la différence entre danger et risque, voir : http://www.forumphyto.fr/2015/09/07/clairement-distinguer-danger-et-risque-risque-danger-x-exposition/

[6] http://www.itab.asso.fr/downloads/com-agro/brochure_sdsc_partie2.pdf

[7] http://www1.montpellier.inra.fr/dinabio/docs/Session_1_oraux/Peigne.pdf

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Comment l’agriculture de conservation peut améliorer la qualité des sols

AGROÉCOLOGIE 

Qu’est-ce qu’un sol de qualité ? Quels sont aujourd’hui les principaux leviers pour pallier l’appauvrissement et l’érosion des terres agricoles ? L’agriculture « régénérative » plante les graines de nouveaux modes plus durables de travail des sols. Enquête auprès des scientifiques du centre Occitanie-Toulouse de l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE).

Publié le 12 juillet 2022

illustration Comment l’agriculture de conservation peut améliorer la qualité des sols ?
© eXploreur

Par Fleur Olagnier, journaliste

Des machines et des outils agricoles toujours plus lourds et qui travaillent profondément, souvent jusqu’à 25 à 30 centimètres, perturbent l’écosystème souterrain. La terre manipulée à outrance est trop aérée, elle s’assèche plus vite, et le travail des bactéries et champignons qui s’y trouvent est perturbé. Ainsi, les méthodes de l’agriculture intensive détériorent la qualité des sols.

Les scientifiques du centre de recherche INRAE Occitanie-Toulouse travaillent sur les transitions vers une agriculture plus écologique : l’agroécologie. Le concept d’agriculture « simplifiée », par la suite appelée agriculture « de conservation » et de plus en plus aujourd’hui agriculture « régénérative », est né à la fin des années 1990. Cette nouvelle méthode d’exploitation des terres a pour ambition de maximiser la qualité des sols. 

« L’agriculture de conservation est basée sur trois principes étroitement liés : la réduction du travail du sol, la couverture du sol pour un maximum de biomasse produite et restituée, ainsi qu’une rotation diversifiée des plantes », décrypte Lionel Alletto, directeur de recherche en agronomie systémique au centre INRAE Occitanie-Toulouse et spécialiste des effets des pratiques agroécologiques, en particulier sur le fonctionnement du sol. « Au sein du laboratoire Agroécologie, innovations et territoires (AGIR), nous réfléchissons à la manière la plus pertinente de combiner ces trois leviers. » 

Un sol de qualité est un sol fertile

La rotation diversifiée des plantes consiste à alterner des cultures destinées à être récoltées et des cultures dites « de service ». La culture de service permet de diminuer les bioagresseurs (maladies, ravageurs…), afin d’utiliser moins d’intrants chimiques dans les sols, notamment de pesticides. Elle a également le pouvoir de régénérer la terre et donc de restaurer la matière organique.

Mais qu’est-ce qu’un « sol de qualité » ? « La qualité globale d’un sol, du point de vue agricole, est une vraie question », poursuit Lionel Alletto. « Un sol est un élément complexe, avec des propriétés physiques, chimiques et biologiques en constante interaction. Si cette interaction est positive et produit une grande diversité de services écosystémiques, on parle de sol fertile. Il existe même aujourd’hui des cabinets spécialement dédiés à la notation des terres ! »

Dans un premier temps, la qualité du sol est liée à sa nature intrinsèque. « Un sol de la plaine de la Beauce par exemple est considéré comme plus fertile qu’un sol des Causses du Quercy, car il est plus profond avec moins de cailloux. Il retient donc mieux l’eau et il est plus simple à travailler », détaille le directeur de recherche.

La structure du sol est également importante car un milieu plus poreux avec des mottes est plus meuble : l’eau y pénètre bien, les racines descendent plus facilement en profondeur et les microorganismes s’y développent plus vite.

La matière organique, un élément essentiel

« Toutefois, la clef de voûte d’un sol de qualité demeure principalement la matière organique qu’il contient », appuie Lionel Alletto. « De façon un peu simplifiée, on peut considérer que plus un sol agricole est riche en carbone et donc en matière organique, plus il est fertile. » Les ressources en matières organiques sont multiples : résidus de cultures, composts ou fumiers par exemple.

Une fois restituées au champ, elles sont consommées par les microorganismes (bactéries, champignons…). Cela libère des éléments que les plantes peuvent absorber tels que l’azote, le magnésium, le potassium… « Lorsque la plante meurt, elle redevient cette matière organique de départ, et cela constitue un véritable cercle vertueux d’activité microbiologique. » 

Cette activité microbiologique permise par la matière organique contribue notamment à stabiliser les particules minérales du sol par la production de « colles », telles que la glomaline. Ainsi stabilisé et donc structuré, le sol a une meilleure capacité à retenir l’eau et à nourrir les plantes, et résiste mieux au phénomène d’érosion en cas de fortes pluies. Dans le cadre de la lutte contre la déstructuration, l’érosion et l’appauvrissement des sols, les chercheurs INRAE réfléchissent à des méthodes pour favoriser la présence de carbone et donc de matière organique dans les sols.

« Aujourd’hui, la réintroduction de matière organique dans les sols est l’objectif principal des trois piliers cités précédemment. C’est un défi car cette réintroduction dépend souvent de l’élevage qui tend à décroître au niveau national », souligne Lionel Alletto. « Manger moins de viande, se tourner vers des protéines végétales… Ces tendances populaires aujourd’hui résultent des excès liés à l’élevage intensif. Cette pratique a généré des dégradations environnementales telles que l’excès de nitrate dans les eaux. Elle renvoie une image de non-respect du bien-être animal et contribue au changement climatique à travers les émissions de méthane. »

Mais tous les élevages ne sont pas intensifs, et pour être améliorée, la qualité des sols nécessite bien une corrélation avec les animaux. En effet, les recherches d’INRAE indiquent que les élevages bovins et ovins sont à l’origine d’effluents organiques qui peuvent apporter à la terre la matière organique dont elle a besoin. Ces substances permettent, le plus souvent, d’installer des prairies permanentes ou temporaires à l’origine d’un stockage de matière organique, en complément d’autres services écosystémiques. La piste d’élevages plus raisonnés et respectueux de l’environnement est donc bien à considérer comme un levier de transition agroécologique.

Valoriser (tous) les déchets

Les prairies maintenues ou réintroduites par des élevages raisonnés représentent également une très bonne alternative pour réduire l’utilisation de pesticides dans les cultures. Le pâturage ou la fauche de ces dernières permet un contrôle direct des mauvaises herbes, appelées adventices, et donc un recours moins important aux herbicides. Il est également possible de valoriser des cultures en alimentant du bétail suite à la fauche.

D’autre part, les chercheurs INRAE ont démontré que les prairies pouvaient aussi contribuer favorablement à l’enrichissement des sols en éléments nutritifs et à de nombreux autres services écosystémiques. « Les prairies peuvent contenir des légumineuses qui fixent l’azote de l’air et fournissent des protéines, des fleurs variées qui favorisent la pollinisation ou encore des graminées pour satisfaire les besoins énergétiques des animaux », explique le directeur de recherches. « Lorsque des cultures sont couplées à de l’élevage, l’entretien des prairies est alors extrêmement simple. »

Enfin, pour Lionel Alletto, une autre piste à explorer davantage par l’agriculture est la valorisation de l’ensemble des ressources de matière organique sur un territoire, comme les déchets humains par exemple. « La bioéconomie du carbone en particulier est cruciale pour l’avenir de l’agriculture, et une meilleure valorisation agronomique des ressources en carbone (par exemple des stations d’épurations) pourrait largement contribuer au système… », conclut le scientifique. Combiné aux leviers précédemment décrits, les systèmes agricoles devraient gagner en résilience face aux effets du changement climatique.

La version originale de cet article a été publiée sur le site d’Exploreur le 1er juillet 2022.

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Cycle de l’eau

https://wiki.tripleperformance.fr/index.php?curid=15826

La quantité d’eau présente sur Terre est constante. Elle se répartit entre plusieurs réservoirs d’eau que sont l’atmosphère, les mers et océans, les glaciers et calottes glaciaires, les cours d’eau, les lacs, les nappes phréatiques et la végétation. L’eau circule entre ces différents réservoirs sous forme d’eau liquide ou de vapeur d’eau gazeuse. L’ensemble de ces flux entre réservoirs constitue le cycle de l’eau.

Fonctionnement du cycle de l’eau

Le cycle de l’eau peut se résumer comme suit :

Schéma simplifié du cycle de l’eau dans un bassin versant où le fonctionnement du cycle de l’eau est optimal (ex : forêt de feuillus).

L’accumulation dans l’atmosphère

L’eau de pluie se forme par condensation de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère sous forme d’eau liquide. Sur les continents, les deux tiers des pluies sont provoquées par la couverture végétale. Les précipitations proviennent du mélange de la vapeur d’eau issue de la mer et de l’évapotranspiration des terres, selon la répartition suivante :

  • 60 % d’eau évapo-transpirée par la végétation en milieu continental (en particulier les feuillus).
  • 30% d’eau issue de l’évaporation de l’eau de mer. L’énergie solaire rend possible l’évapotranspiration de l’eau par la végétation grâce à la photosynthèse. L’énergie solaire correspond au moteur du cycle de l’eau.
  • 10 % sont évaporés du sol[1].

Le retour à l’océan (rivières et ruissellements de surface)

  • Une partie de l’eau de pluie s’évapore immédiatement (≈10%).
  • Une autre partie de l’eau de pluie s’infiltre dans les sols. L’eau infiltrée dans les sols rejoint les eaux souterraines et nappes phréatiques par gravité. Une part des eaux souterraines alimente les cours d’eau et rivières qui se jettent dans l’océan (≈30%)[2]. L’eau du sol et des nappes phréatiques peut être également captée par les racines de la végétation.
  • Une autre partie de l’eau de pluie peut s’écouler en surface par ruissellement. L’eau de ruissellement de surface alimente directement les rivières et cours d’eau qui se jettent dans l’océan sans infiltration préalable dans les sols. Dans une forêt de feuillus, ces ruissellements de surface sont inexistants, l’intégralité de l’eau de pluie non évaporée s’infiltre dans le sol. La part des eaux de pluie qui retourne à l’océan n’excède alors pas 30%. Dans un écosystème où la végétation est moins abondante ou dans les zones artificialisées, des ruissellements de surface ont lieu. L’eau de pluie est alors rejetée en excès vers l’océan par la rivière (>30%).

Prélèvement vs ressource

Les prélèvements en eau ne représentent que 2 à 3% de la ressource en eau, c’est-à-dire du volume des précipitations annuelles. La ressource en eau ne fait pas défaut mais l’enjeu est de parvenir à mieux capter cette ressource et de mieux raisonner ses usages à l’échelle collective.

Schéma de l’origine et des usages des prélèvements d’eau.

Une fois prélevée, l’eau est utilisée pour :

  • L’utilisation humaine (34%) – y compris alimentation mais aussi sanitaires et lavage.
  • L’utilisation agricole (46%) – y compris irrigation et usage dans les processus agricoles. L’eau utilisée pour l’irrigation retourne soit dans les bassins aquifères, soit dans l’atmosphère par évapotranspiration.
  • L’utilisation industrielle et production énergétique (20%)[3].


Une fois utilisée, l’eau fait l’objet de traitements avant de finir dans les cours d’eau, ou bien d’être infiltrée dans les sols et éventuellement de rejoindre les bassins aquifères. In fine, l’eau utilisée est renvoyée à la mer. Les rejets en rivière sont sources de pollutions et amplifient la vidange des bassins versants. Recycler l’eau signifie de ne pas la jeter en mer via les rivières, donc de la réinfiltrer dans les sols après traitement ou de la recycler pour des usages non domestiques comme l’arrosage.

NB : L’eau est utilisée et non consommée, car elle ne disparaît pas – dans tous les cas, elle finit par retourner dans le cycle ! En revanche, son utilisation s’accompagne d’une pollution plus ou moins importante.

La végétation dans le cycle de l’eau

La végétation occupe une place centrale dans la régulation du cycle de l’eau. A l’interface entre le sol et l’atmosphère, elle est nécessaire au maintien de l’équilibre entre évaporation, transpiration, infiltration et ruissellement des eaux de pluie.

Elle diminue l’évaporation par :

  • un effet brise-vent,
  • la création de zones ombragées et humides par le feuillage,
  • la diminution de la température du sol (environ 20°C de moins).

Elle limite le ruissellement et favorise l’infiltration par :

  • le ralentissement de l’eau de pluie par le feuillage,
  • la structuration du sol par les racines qui assurent une bonne porosité et stabilité du sol (réserve utile),
  • la protection contre l’érosion grâce au tapis d’humus (matière organique et végétale décomposée).

Phénomène d’évapotranspiration

La végétation participe localement à la création des précipitations par la transpiration des feuilles.  La transpiration est conditionnée par plusieurs facteurs :

  • L’espèce végétale : tous les végétaux n’ont pas la même capacité de transpiration. Un feuillu transpire deux fois plus qu’un conifère et provoque donc deux fois plus de pluie qu’un conifère. Dans l’idéal, une forêt ne devrait pas être constituée de plus d’un tiers de conifères. Il en va de même du maïs qui a une capacité d’évapotranspiration bien supérieure au blé par exemple.
  • Les conditions climatiques : l’humidité et la température de l’air, le vent et le rayonnement solaire impactent la capacité d’évapotranspiration des plantes.

Une plante en stress hydrique n’évapotranspire plus (les feuilles s’assèchent). Pour garder le cycle en fonctionnement, il est donc nécessaire de fournir de l’eau aux plantes.


Le cycle d’évapotranspiration est nécessaire pour déclencher les pluies sur le bassin versant. Dit autrement, l’absence d’évapotranspiration va générer une absence de pluie. Inversement, il pleut pratiquement de manière continue au-dessus des jungles, et jamais au – dessus des déserts, quelle que soit la distance à l’océan.

Rôle clé de l’arbre

L’arbre joue un rôle primordial dans le cycle de l’eau. 

  • La profondeur de ses racines est essentielle à la communication entre la surface du sol et les nappes superficielles (nappes des sables dans les Landes ou nappes d’accompagnement des cours d’eau par exemple).
  • Le réseau mycorhizien favorise l’hydratation du sol et de la végétation environnante.

En réponse aux variations météorologiques à l’échelle locale, l’arbre permet donc de réguler l’accès aux eaux profondes.

Dérèglement du cycle de l’eau

Les perturbations du cycle de l’eau se traduisent par un dérèglement de la répartition annuelle des pluies qui donne lieu à une alternance d’inondations et d’épisodes de sécheresse.

Augmentation de la température

Une température plus élevée augmente la capacité d’évaporation. En pratique, l’air chaud peut contenir plus d’eau que l’air froid. Ce phénomène s’observe avec la rosée : en refroidissant à la surface des plantes, l’air se déleste de son excès d’eau.

Infiltration insuffisante et ruissellement excessif

Schéma simplifié du cycle de l’eau altéré dans un bassin versant où l’infiltration de l’eau est insuffisante (densité végétale insuffisante et/ou sols artificialisés).

Lorsque le fonctionnement du cycle de l’eau est optimal, seul 30% de l’eau de pluie est restituée à la mer par la rivière. Lorsque l’infiltration de l’eau dans les sols est insuffisante, cette proportion augmente. :

  • Au niveau de la Garonne, 50% de l’eau de pluie est aujourd’hui rejetée en mer.
  • En 2020, cette proportion a atteint 75% au niveau de la Sèvre Niortaise en Nouvelle Aquitaine.[4]

Cet excès d’eau non stockée dans les sols sortant du bassin versant conduit à une diminution du volume d’eau qui peut être transpirée par la végétation, donc à une diminution du volume des précipitations. Aux inondations succèdent donc des périodes de sécheresse.

Infiltration et qualité du sol

L’infiltration de l’eau dans le sol est étroitement liée au type de sol et à la qualité du sol.

La texture du sol conditionne évidemment sa capacité d’infiltration, mais on peut améliorer ce taux d’infiltration en régénérant la vie du sol : un sol vivant a une structure qui favorise l’infiltration de l’eau et limite le ruissellement.

De même que pour sa capacité d’infiltration, la structure du sol a un impact direct sur sa capacité de rétention (réserve utile).

Plusieurs mécanismes sont à l’œuvre :

  • Les racines (y compris les réseaux mycorhiziens)
  • Les espaces laissés par la faune du sol (microfaune, mais aussi bien sûr vers de terres, etc…)

A l’inverse, le travail du sol, le tassement et le labour diminuent le taux d’infiltration et de rétention de l’eau dans le sol. Même s’il augmente la porosité du sol, le labour détruit les réseaux mycorhiziens et les micropores recouverts de matière organique nécessaires à la stabilité du sol.

Un sol nu génère par ailleurs des phénomènes de battance.

Artificialisation des sols

La diminution de la couverture végétale du fait de la déforestation, de l’urbanisation et de certaines pratiques agricoles a dégradé la qualité des sols et a perturbé le cycle de l’eau tant à l’échelle locale que globale.

La réduction de la surface occupée par la végétation a pour conséquences :

  • Une diminution du volume des pluies formées dans les terres due à la réduction de l’évapotranspiration.
  • Une communication entravée entre les eaux superficielles et les eaux plus profondes par la déforestation et l’absence d’arbres dans certaines zones agricoles ou certaines zones urbanisées.

Les revêtements imperméables du sol tels que les routes et trottoirs des zones urbanisées font obstacle à l’infiltration de l’eau. 

De même, de nombreuses parcelles qui avaient comme rôle de servir de tampon lors des grosses pluies (parcelles inondables, zones humides, etc…) ont été asséchées et drainées au fil du temps pour favoriser la production agricole ou la construction de bâtiments, accentuant le phénomène de ruissellement.

En résumé, au même titre que les sols nus ou ayant une faible densité végétale, les sols artificialisés rendus imperméables génèrent un excès de ruissellement qui perturbe le cycle de l’eau, accentue les  inondations et réduit l’évapotranspiration, donc les précipitations.[5]

Comparaison d’un écosystème désertique et d’une forêt de feuillus

Une forêt de feuillus correspond à un écosystème idéal où le petit cycle de l’eau, aussi appelé cycle court, a un fonctionnement optimal. Dans un écosystème désertique où la végétation est peu présente et la vie du sol peu abondante, le petit cycle de l’eau est altéré voire inexistant. Le tableau ci-contre récapitule différents paramètres du cycle de l’eau dans ces deux écosystèmes.

DésertVégétation (feuillus)
PrécipitationsIrrégulièresRégulières
RuissellementMaximalMinime
EvapotranspirationNulMax
Réserve hydriqueMinimaleMaximale (sol structuré)
Flux de l’eauRapideLent

La régulation du cycle de l’eau nécessite de prendre en compte les liens structurels qui existent entre la couverture végétale et forestière, l’activité biologique et la qualité du sol et les flux d’eau qui constituent le cycle de l’eau.

Quels leviers de régulation ?

Le dérèglement du cycle de l’eau survient lorsqu’une part trop importante (supérieure à 30%) des eaux de pluie est rejetée en mer par ruissellement.

Les solutions qui peuvent être mises en place pour remédier à ce dérèglement consistent à favoriser la rétention d’eau et limiter les ruissellements de surface pour éviter que l’eau de pluie ne soit rejetée en excès vers la mer.

Freiner et réguler le débit de l’eau

Plus l’eau de pluie prend du temps à descendre vers la mer, plus elle a de facilité à s’infiltrer dans le sol. De nombreuses techniques permettent de ralentir l’écoulement de l’eau, et plus ces techniques sont mises en œuvre en amont des bassins versants, plus elles sont efficaces.

  • Noues, fossés et infrastructures hydrologiques passives : les noues et les fossés permettent de retenir l’eau sur les coteaux pour lui laisser le temps de s’infiltrer.
  • Végétation et forêts : un terrain structuré par la végétation va ralentir l’écoulement de l’eau.
  • Castors : les castors, grâce à leurs barrages, augmentent le niveau des cours d’eau, et irriguent de cette manière une surface très importante.
  • Les terrasses : sur un terrain en pente, la culture en terrasses permet de fractionner l’écoulement des eaux de ruissellement et de ralentir le retour de ces eaux à la mer.  Cette architecture se retrouve notamment dans les pays d’Asie qui cultivent des rizières en terrasses dans des milieux pentus.

Structures de rétention d’eau

Il existe une diversité de structures qui permettent de conserver l’eau :

  • Les barrages : ces constructions assurent un contrôle du débit des cours d’eau et/ou un stockage de l’eau. Les barrages peuvent également avoir vocation à produire de l’hydroélectricité.
  • Les retenues collinaires : les eaux de ruissellement de surface peuvent être retenues et temporairement stockées par la mise en place de digues dans des vallons. L’eau stockée peut s’infiltrer lentement et/ou être prélevée pour l’irrigation, la consommation humaine et les usages industriels.
  • Les bassines agricoles : elles correspondent à des réservoirs d’eau creusés dans le sol et recouverts d’un film étanche. Contrairement aux retenues collinaires, l’eau stockée dans les bassines agricoles provient de prélèvements effectués dans les nappes phréatiques pendant les périodes dites de hautes eaux ou dans les rivières en crue. Ce stockage des eaux profondes en surface permet de rendre l’eau facilement accessible pour l’irrigation en été. Bien qu’elles fassent l’objet de nombreuses controverses et posent des questions d’équité sociale entre les agriculteurs, elles n’en restent pas moins un moyen de sécuriser l’approvisionnement en eau des cultures et de maintenir une couverture végétale vivante en période estivale, dès lors qu’elle font l’objet d’une gestion rigoureuse.

Pratiques agricoles favorisant l’infiltration d’eau

Le taux d’infiltration de l’eau dans le sol étant fonction de la qualité du sol et de sa couverture végétale, favoriser l’infiltration de l’eau revient à privilégier des pratiques agricoles qui améliorent la stabilité structurale du sol et qui maximisent la densité végétale.

L’ Agriculture de Conservation des Sols

L’Agriculture de Conservation des Sols repose sur trois piliers :

  • Maximiser la couverture végétale tout au long de l’année par des couverts végétaux ou paillis.
  • Diversifier les successions culturales et les associations de cultures pour étendre l’exploration du sol, l’exploitation de l’eau du sol et optimiser sa restructuration.
  • Réduire voire supprimer le travail du sol pour maintenir sa stabilité structurale assurée par la végétation et l’activité biologique du sol. Le passage des engins agricoles doit être limité pour minimiser le tassement du sol et les coûts de production.

Cet ensemble de pratiques présente plusieurs bénéfices :

Ces bénéfices concourent à favoriser l’infiltration et la rétention de l’eau dans le sol et à limiter le ruissellement.[6]

L’ Agroforesterie

L’agroforesterie consiste à associer des arbres et des cultures sur une même parcelle agricole. Compte tenu du rôle central de l’arbre dans la régulation du cycle de l’eau, l’extension de l’agroforesterie est indispensable pour :

  • Limiter l’évaporation grâce à l’effet brise-vent des arbres et haies implantés dans les exploitations agricoles.
  • Protéger les sols et cultures en cas de fortes intempéries.
  • Assurer le rechargement des nappes phréatiques et l’approvisionnement des cultures en eau par le réseau racinaire des arbres.
  • Diminuer la température (« climatisation naturelle« ).

Non seulement la réintroduction des arbres et des haies sur les parcelles agricoles rend les cultures plus résilientes aux sécheresses et inondations qui tendent actuellement à s’intensifier, mais elle contribue également à réguler le cycle de l’eau, donc à atténuer les sécheresses et inondations.

Le keyline design

Organiser ses parcelles selon les principes du keyline design va permettre à la fois de diriger, infiltrer, stocker, répartir les eaux de ruissellement et d’en évacuer l’excédent (vers des noues ou bassins), mais aussi d’infiltrer de l’oxygène et des nutriments tout ceci dans le but de favoriser le développement d’un sol vivant, profond et présentant une grande fertilité biologique. Il est moins coûteux d’atteindre ce but dans un paysage qui a été organisé à cette fin.

Ne pas confondre consommation et ressource

L’eau ne disparaît pas. C’est un cycle. La seule façon de perdre de l’eau douce est de la rejeter en mer au lieu de la recycler dans les terres. On ne manque pas d’eau, on en jette trop.


Plus on a d’eau, plus on a de végétation, et plus on a de végétation, plus on a d’eau. En période de sécheresse, la tentation est forte de réduire l’irrigation qui constitue la moitié de la consommation d’eau. Mais consommation n’est pas ressource. Réduire l’irrigation revient à amplifier la sécheresse. En effet, en période de sécheresse, l’irrigation est nécessaire au maintien de la vie des sols et de la couverture végétale, elle-même nécessaire à la bonne régulation du cycle de l’eau. Conserver l’irrigation lorsqu’elle est indispensable, contribue au bon fonctionnement du cycle de l’eau et permet à terme de limiter les périodes de sécheresse.

La bonne santé hydrique d’un bassin versant dépend de sa densité végétale (surtout l’été), l’idéal étant la densité végétale de l’écosystème forestier (de feuillus).


Cet article a été rédigé avec l’aimable participation de Laurent Denise, chercheur indépendant sur le lien climat-eau-biodiversité.

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Hommage à David BRANDT

Agriculteur dans l’Ohio, David Brandt, du comté de Fairfield, est décédé à l’âge de 76 ans des suites d’un accident de voiture. 

Il était connu dans le monde entier pour son travail en ACS. Dans les cercles agricoles, Brandt restera dans les mémoires comme un leader mondial du non-labour, des cultures de couverture, de la santé des sols, des cultures riches en nutriments et du marketing direct. 

Des agriculteurs du monde entier ont visité sa ferme du comté de Fairfield chaque année pour voir ses sols de première main et apprendre de ses nombreuses années d’expérience. Il a également parcouru le monde en parlant de sa ferme. Brandt était un vétéran du Vietnam qui est rentré chez lui pour cultiver à la fin des années 1960, mais peu de temps après son retour, le père de Brandt est décédé dans un accident agricole. Lui et sa femme, Kendra (décédée en 2020), ont été contraints de vendre la ferme et de recommencer avec très peu d’équipement. Le semis direct était un moyen de réduire les coûts. Depuis lors, l’utilisation par Brandt du semis direct et des cultures de couverture, il a augmenté la matière organique du sol et réduit considérablement les coûts des intrants. Il a servi de mentor en conservation à de nombreuses personnes. Il a cultivé et exploité Walnut Creek Seeds , avec son fils, sa belle-fille et son petit-fils. Merci à lui .

Nous avons perdu une légende dans #regenerativeagriculture . Dave Brandt est décédé hier soir des suites de graves blessures qu’il a subies dans un accident de voiture alors qu’il livrait des semences. C’est difficile car il m’a beaucoup touché et j’en connais des milliers d’autres………….Steve Groff

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SCV Lucien Séguy

« Cultiver autrement les sols de la planète pour produire plus par unité de surface, proprement au moindre coût, et en même temps préserver les ressources naturelles dont le sol, l’eau, l’air, le climat dans toutes ses potentialités »

« Utiliser le Génie Végétal qui est un ensemble d’interactions complexes qui créent des synergies positives reproductibles (encore peu connues dans leur fonctionnement intime) de très fort impact agronomique multifonctionnel , entre les couverts végétaux Multi-espèces et l’intense activité biologique soutenue et diversifiée qu’ils induisent .

La puissance du génie végétal se traduit par diverses fonctions agronomiques très efficaces , gratuites et reproductibles (services écosystémiques) qui permettent la substitution des intrants chimiques par des fonctions naturelles.
Avec de l’eau et de la chaleur le “génie végétal”est une puissance capable de régénérer /restaurer à court terme la fertilité des sols de très basse fertilité naturelle et celle de sols très dégradés… Il permet aussi d’élever significativement le potentiel productif des sols de bonne fertilité permettant de retirer progressivement les engrais et pesticides chimiques
L.Séguy, 2018