Les tests pratiques du sol permettent aux agriculteurs d’évaluer simplement et sur le terrain les propriétés physiques, chimiques et biologiques de leur sol. Ces évaluations aident à identifier les problèmes comme l’érosion, la compaction, la salinisation ou la perte de fertilité, et à adopter des pratiques durables (ajout de matière organique, rotations de cultures, etc.). Ils se basent souvent sur des observations tactiles, visuelles ou des mesures basiques, sans besoin d’équipement coûteux. Voici une explication structurée par catégorie, avec étapes, exemples et interprétations adaptées à une utilisation agricole.
Tests Physiques
Ces tests évaluent la distribution des particules minérales (argile, limon, sable), l’arrangement des agrégats et le mouvement de l’eau, qui influencent la porosité, l’aération et la rétention d’eau.
Test de Texture (Appréciation Tactile / Test du Boudin / Sédimentation)
Étapes : Prélevez de la terre fine (sans éléments >2 mm) de l’horizon A. Tactile : Mélangez 5-10 cm³ avec de l’eau, frottez entre les doigts (granuleux = sableux, lisse/glissant = limoneux, collant/argileux = argileux). Boudin : Roulez un échantillon humide en boudin de 3-10 mm de diamètre (5-10 cm de long), laissez sécher 24-48h, observez la cohésion (fissures = grossier ; intact = fin). Sédimentation : Mélangez de la terre humide avec de l’eau pour former une boue, laissez décanter 24h dans un récipient transparent ; observez les couches : sable au fond (>50% = sableux), limon au milieu, argile au sommet (>50% = argileux). Utilisez la rupture du boudin à la paume pour estimer le % d’argile (impossible <10-12% ; fragile 10-18% ; stable >25%).
Interprétation pour Agriculteurs : Sableux (>70% sable) : perméable, érodable, faible rétention d’eau/nutriments ; ajoutez de la matière organique (MO) comme du compost pour améliorer. Limoneux (>80% limon) : retient l’eau mais forme des croûtes. Argileux (>25% argile) : riche en nutriments mais imperméable, difficile à travailler ; aérez avec du compost. Équilibré (15-25% argile, 30-50% limon, 40-60% sable) : optimal pour aération/rétention, rendements stables ; corrigez les argileux avec de l’humus. Sableux : irrigation fréquente ; argileux : cultures en milieu humide (ex. riz) ; choisissez des cultures adaptées pour éviter l’érosion.
Aspect
Sol Sableux
Sol Limoneux
Sol Argileux
Sol Équilibré
Sensation/Formation
Pas de boudin ou granuleux ; fissures
Onctueux/boudin fragile
Collant, mottes durables/anneau
Friable, boudin stable
Couches (% Dominance)
Sable >50% au fond
Limon >80% au milieu
Argile >50% au sommet
Distribution équilibrée
Risques/Impacts
Érosion, perte de nutriments
Formation de croûtes
Compaction, asphyxie
Rendements stables
Actions pour Agriculteurs
Ajouter MO (compost)
Surveiller les croûtes
Aérer (labour léger), ajouter fumier
Maintenir avec couverts végétaux
Test de Structure (Observation des Agrégats / Excavation de Profil / Test de la Boule)
Étapes : Prélevez un échantillon humide/sec, écrasez doucement (stable = granuleux ; s’effrite = compact). Excavation : Creusez un profil (50-100 cm de profondeur), observez les horizons, agrégats (mottes), pores/galeries ; écrasez pour tester la stabilité (grumeleux = espacés ; massé = dense). Boule : Humidifiez un échantillon sec, formez une boule, pressez (tient = grumeleuse ; s’effrite = compacte).
Exemples : Agrégats grumeleux (anguleux, stables) ; masse compacte sans pores ; mottes instables = dégradé ; boule tient sans coller (bonne) ; s’effrite en poudre (mauvaise).
Interprétation pour Agriculteurs : Grumeleuse : perméable, aérée, favorable aux racines, réduit l’érosion de 20-30% en sécheresse ; compacte : asphyxie des racines, mauvais drainage, due au machinisme/pluie. Améliorez avec MO (fumier) ou vers de terre ; labourez minimalement/ajoutez fumier pour agrégats/drainage. Tassée : labour minimal ou MO ; bonne structure booste infiltration/aération, réduit pertes en sécheresse.
Test d’Infiltration (Mesure du Temps / Beerkan / Infiltrométrie Simplifiée / Double Anneau)
Étapes : Creusez un trou (10-30 cm de profondeur/diamètre), remplissez avec 1-3L d’eau, chronométrez la disparition (<5 min = rapide ; >30 min = lent). Beerkan : Insérez un cylindre (30 cm diam.), ajoutez 2-3L, chronométrez l’infiltration complète, répétez 10-15x pour stabiliser. Double anneau : Appliquez de l’eau, mesurez la montée du niveau. Répétez après pluie.
Exemples : <5 min sableux (rapide) ; >20-30 min argileux (lent) ; <10 min rapide ; >1h lent ; >10 mm/h rapide (structuré) ; <2-5 mm/h lent (compacté).
Interprétation pour Agriculteurs : Rapide (>10 mm/h) : perméable, évite ruissellement/inondations, mais perte d’eau en sableux ; idéal pour cultures sensibles (tomates). Lent (<5 mm/h) : imperméable, risque d’engorgement en argileux, signe de compaction ; ajoutez couverts végétaux/MO pour porosité/rétention. Ruissellement en lent ; améliorez drainage, prévenez asphyxie racines ; testez après compaction (labour léger si lent).
Tests Chimiques
Ces tests mesurent l’acidité (pH) et la salinité (conductivité), qui affectent la disponibilité des nutriments via le complexe argilo-humique (CAH) et la capacité d’échange cationique (CEC).Test de pH (Acidité / pH Eau/KCl)
Étapes : Prélevez en surface (0-20 cm), mélangez 1:2 ou 1:5 avec eau distillée/KCl 1M, agitez 30 min, laissez décanter, mesurez avec compteur/bandelettes/électrode (échelle 3-10 ; comparaison de couleurs).
Interprétation pour Agriculteurs : 6-7 : nutriments disponibles (Ca/Mg sur CAH), CEC optimale ; <5.5 : acide, Al toxique, lessivage des bases, rendements réduits/sensibilité maladies ; >8 : alcalin, P fixé. Chaulez (ajoutez carbonate, 100-300 kg/ha) pour monter à 6-7 ; alcalin : ajustez avec amendements (soufre pour acidifier) ; mesurez régulièrement pour engrais. pH bas bloque P ; chaulez pour maïs ; alcalin réduit Fe, acidifiez pour légumes ; évitez acidification sur calcaire ; limitez excès KCl pour prévenir salinisation.
Test de Conductivité (Salinité / CE / Conductivité Électrique)
Étapes : Mélangez 1:5 avec eau/distillée, agitez, filtrez/extrayez solution saturée, mesurez CE (dS/m) avec compteur (corrigez à 25°C ; convertissez en mg/L sels).
Ces tests évaluent la vie du sol (microbes, vers) comme indicateurs de fertilité via décomposition et structuration.Test d’Activité Microbienne (Respiration / Libération CO2 / Fumigation-Extraction / Enzymes)
Étapes : Incubez échantillon humide (25°C, 24h) avec glucose/substrat, mesurez CO2 (coloration, pièges, kits, bulles ; ou fumigez un échantillon au chloroforme, extrayez différence C >50 μg C/g = haute). Observez décomposition rapide résidus ; respirométrie (CO2 >10 mg/kg/jour) ; enzymes (déshydrogénase).
Interprétation pour Agriculteurs : Haute : sol vivant, bonne minéralisation nutriments (cycles N/P) ; basse : dégradé (déforestation/pesticides/acidification), risque maladies, rendements bas. Ajoutez compost/fumier pour booster microbes (bactéries/champignons) ; préservez avec rotations. Faible : ajoutez compost ; élevée pour légumineuses ; réduite par chimiques (fongicides limitent mycorhizes) ; stimulez avec MO/chaulage pour fertilité.
Test de Vers de Terre (Présence / Abondance / Comptage / Galeries)
Étapes : Creusez 20×20 cm (10-50 cm profondeur) après pluie, comptez vers/m²/kg (visibles/lombrics ; >10/m² = abondant) ; ou extrayez avec formol-sel/lab ; observez galeries (>3 mm grosses, 0.5-1 mm petites ; >40 petites/4 cm² = excellent ; grosses tous 3-5 cm = excellent). Dénombrement galeries (30-50 cm) ; comptez par m² ; observez tunnels/turricules.
Figure 1. Ectomycorhizes sur une racine d’arbre (crédit photo : E. Force).
Les Trachéophytes, ou plantes vasculaires, sont capables d’établir d’étroites relations, aussi appelées symbioses, avec de nombreux micro-organismes. Au niveau racinaire, les plantes terrestres ont la capacité de s’associer avec des champignons, on parle de mycorhizes (fig. 1), mais également avec des bactéries aux voisinages du système racinaire : les rhizobactéries (ex. Rhizobium). Ces symbioses sont largement répandues dans les différents écosystèmes terrestres, aussi bien dans les zones arides que dans les zones tempérées.
Figure 2. Les différents types de mycorhizes (illustration : E. Force, d’après F. Le Tacon, 1985). En bleu : éléments du champignon ; en gris : éléments végétaux.
Figure 3. Photographie en microscopie optique d’une coupe transversale de rhizome fossile d’Aglaophyton de Rhynie (A) et détail au niveau de deux cellules (B) (crédit photo : F. Le Tacon & M.-A. Selosse).
Concernant les mycorhizes, il existe trois associations différentes : les ectomycorhizes, les endomycorhizes et les ectendomycorhizes (fig. 2). Les endomycorhizes sont majoritairement observées, et plus particulièrement les endomycorhizes dites à arbuscules (fig. 2). Celles-ci sont établies entre des racines de la plante et des Gloméromycètes, ou champignons mycorhizogènes. Ces champignons ont co-évolué avec les plantes terrestres depuis plus de 460 Ma, leur permettant très probablement de coloniser les divers écosystèmes terrestres grâce notamment à l’amélioration de la fonction de nutrition (fig. 3). Quant aux rhizobactéries, celles-ci colonisent la rhizosphère ou encore le système racinaire de la plante.
Ces deux associations symbiotiques sont caractérisées par un transfert bidirectionnel de nutriments. En effet, les Gloméromycètes, comme les rhizobactéries, étant hétérotrophes pour le carbone, les composés carbonés indispensables aux besoins énergétiques sont issus de la plante. L’estimation du carbone transféré de la plante vers les champignons varie entre 4 et 20% du carbone total chez la plante.
Les champignons mycorhiziens améliorent la nutrition en eau de la plante. Les rhizobactéries ainsi que les Gloméromycètes favorisent l’assimilation de sels minéraux par la plante en échange du carbone fourni par celle-ci. Ces échanges nutritionnels permettent d’une part une meilleure croissance des symbiotes et d’autre part une meilleure résistance de la plante aux stress biotiques et abiotiques. À l’heure du développement durable et de l’agriculture biologique, les mycorhizes et les rhizobactéries semblent être des acteurs majeurs des services écosystémiques (transfert de nutriments du sol à la plante, d’une plante à une autre, etc.) fournis par la nature aux sociétés humaines. Dans un tel contexte, ces symbioses représentent un enjeu majeur pour une agriculture plus durable en visant à réduire l’usage des pesticides et en permettant une amélioration de la production végétale.
En quoi certains micro-organismes du sol sont-ils à l’origine de services écosystémiques pour l’Homme ?
Les mycorhizes et la biostabilisation du sol
Figure 4. Glomaline représentée comme matériau immunoréactif (IM) sur les agrégats de sol et les hyphes d’un champignon mycorhizien arbusculaire (d’après Wright & Upadhyahy, 1998). A : agrégat provenant d’un sol collecté dans une zone non perturbée montre une IM à la surface. B : IM sur les hyphes (H) sur un agrégat du même sol. C : IM sur les hyphes d’un isolat de Gigaspora gigantea attaché à un morceau de film horticole en plastique. De nombreux petits morceaux de IM ont été vus comme de petits points sur le film horticole. (Barre d’échelle = 60 micromètres).
Les champignons mycorhiziens confèrent des bénéfices pour la structure du sol. En effet, les hyphes, observés en nombre dans les sols, ont la propriété d’agir sur la macro-agrégation des constituants du sol et par conséquent sur sa stabilité. Ces filaments mycéliens produisent une glycoprotéine extracellulaire, la glomaline, agglomérant de petites particules pour former des micro-agrégats de diamètre inférieur à 250 micromètres. Les micro-agrégats s’agencent ensuite pour donner des macro-agrégats stables de diamètre supérieur à 250 micromètres (fig. 4). L’amélioration de la stabilité du sol permet de limiter l’érosion, la perte de nutriments et de la matière organique par lixiviation, ce qui conduit alors à une augmentation de la pénétration de l’air et de l’eau dans le sol. Tout ceci favorise la productivité des cultures.
L’amélioration de la nutrition hydrique et minérale des plantes par les micro-organismes
Le rôle majeur des champignons et bactéries symbiotiques est l’amélioration de la nutrition hydrique et minérale de la plante, et ce, par des transferts d’eau et d’éléments minéraux, dont le phosphore et l’azote, des micro-organismes vers la plante. Ces transferts de matière permettent une augmentation de la croissance des plantes symbiotes. En effet, l’élongation des filaments mycéliens accroit la surface de contact entre la solution du sol et le système racinaire. Aussi, ces hyphes ont la capacité d’explorer des zones non accessibles pour les plantes non mycorhizées et y prélever l’eau et les autres nutriments pour les transférer à la plante hôte. En parallèle, certaines bactéries du genre Rhizobium permettent l’assimilation de l’azote atmosphérique (N2) pour la plante par la formation de nodosités.
Bactéries et champignons : une aide à l’assimilation de l’azote pour la plante
L’azote (N) est un composé fondamental pour les plantes. Il entre dans la formation des phospholipides, des coenzymes, des acides aminés (constituants des protéines) et des acides nucléiques (ADN et ARN). L’azote se retrouve sous deux types de formes dans le sol : une forme organique et une forme minérale. Ces formes sont assimilables par la plante grâce à certaines bactéries et autres Gloméromycètes.
Figure 5. A : Les différentes étapes de l’établissement de la symbiose rhizobienne (illustration : E. Force) ; B : schéma de l’organisation d’une nodosité (illustration : T. Duchateau).
Les racines des Fabacées, ou Légumineuses, rencontrent au sein de leur rhizosphère des bactéries du genre Rhizobium. Ces dernières pénètrent en quelques heures dans les racines par l’intermédiaire des poils absorbants ou des blessures. Les bactéries se multiplient ensuite dans le cortex de la racine qui réagit par une hypertrophie. Des galles, appelées bactériocécidies, se forment sur toute la longueur des racines : il s’agit de nodosités bactériennes ou nodules. En réponse à la multiplication bactérienne, la plante met en place une réaction de défense en internalisant les bactéries comme lors d’une phagocytose : les bactéries deviennent alors des bactéroïdes (fig. 5).
Figure 6. Modalités de la coopération entre le bactéroïde et la plante (illustration : T. Duchateau). Les échelles ne sont pas respectées.
La nodosité constitue une unité fonctionnelle regroupant des bactéroïdes capables d’assimiler le diazote atmosphérique. De plus, un pigment rouge analogue à l’hémoglobine, la leghémoglobine, est synthétisée par les cellules végétales. Ce pigment est indispensable à l’assimilation du diazote par les bactéroïdes. En effet, l’activité de la nitrogénase du bactéroïde (transformation du N2 en azote organique utilisable) est inhibée par le dioxygène ; c’est pourquoi la séquestration de l’O2 par la leghémoglobine est crucial. À l’issue de la réaction catalysée par la nitrogénase, l’ammoniac formé se combine à un sucre donnant alors un aminoacide directement transporté au sein des vaisseaux du xylème (fig. 6).
Quant aux filaments mychoriziens, ceux-ci sont capables de prélever l’azote à la fois sous une forme minérale (NH4+ et NO3–) et sous une forme organique (acides aminés). Les champignons mycorhiziens peuvent également favoriser la dégradation de la matière organique et augmenter la biodisponibilité de cet élément pour les plantes. L’assimilation de l’azote par les plantes nécessite des transporteurs localisés au niveau de l’interface sol-filaments mycéliens extra-racinaires. Ces transporteurs de l’azote sont codés par deux gènes : GintAMT1 et GintAMT2. Ces derniers sont des transporteurs de haute affinité pour les ions NH4+.
Les micro-organismes et le transfert du phosphore du sol vers la plante
La majorité des sols contient d’importantes quantités de phosphore (P) organique ou inorganique (entre 200 et 3 000 mg/kg de sol). Cet élément se retrouve généralement sous forme de phosphate inorganique lié à d’autres constituants cationiques du sol pour former des complexes avec du calcium (CaPO4) à pH élevé, et des complexes avec le fer (FePO4) ou l’aluminium (AlPO4) à pH faible. Le phosphore peut également s’observer sous forme de molécules organiques comme la lécithine, une molécule de la classe des phospholipides. Cependant, comparé à d’autres éléments minéraux, le phosphore est très peu mobile dans les sols. L’action de prélèvement de la solution du sol par les racines engendre rapidement des zones appauvries en phosphore à leurs alentours. Une très faible proportion, souvent inférieure à 1%, est directement disponible pour les plantes, rendant cet élément difficile à acquérir alors que les besoins en phosphore sont conséquents. Le phosphore est un élément indispensable à la vie des plantes : il entre dans la synthèse de nombreuses molécules comme l’ATP, les nucléotides, les phospholipides, certaines enzymes, ainsi que dans les processus énergétiques, de régulation, de signalisation, etc. Le phosphore est aussi stocké dans les vacuoles sous forme d’inositol-hexaphosphate ou phytate.
Les plantes ont élaboré des stratégies leur permettant d’accroitre leur capacité d’absorption à partir de la solution du sol. Une première stratégie consiste à augmenter la surface entre le système racinaire et le sol ce qui permet d’accéder à une plus grande quantité de phosphore directement disponible. Puis, une deuxième stratégie élaborée par la plante consiste à libérer le phosphore des complexes formés avec les divers cations en sécrétant des molécules telles que le malate ou le citrate entrant en compétition avec le phosphore. Aussi, des enzymes, les phosphatases, peuvent être synthétisées et libérées dans le sol pour minéraliser et rendre accessible le phosphore contenu dans les composés organiques.
Figure 7. La symbiose mycorhizienne et ses modalités d’échange entre les symbiotes (illustration : E. Force).
En parallèle de ces deux stratégies, l’absorption du phosphore (sous forme de phosphate) via les mycorhizes est possible (fig. 7). Cette dernière est la plus rencontrée.
Figure 8. Modalités de prélèvement des éléments azotés et phosphatés par les filaments mycéliens à partir du sol et transferts vers la plante (illustration : E. Force).
Les filaments mycéliens sont capables d’hydrolyser le phosphore organique en phosphore inorganique le rendant alors disponible dans le sol pour la plante, ou bien de le transférer directement à la plante hôte après son assimilation par le champignon (fig. 8). En échange, des glucides provenant de la plante sont distribués au champignon. Les cellules végétales au contact du champignon montrent une concentration en phosphore supérieure comparée aux autres cellules racinaires. Le prélèvement du phosphore par les hyphes s’effectue contre le gradient de concentration. Ceci nécessitant de l’énergie, le phosphore entre dans le cytoplasme via des symports Pi/H+ de haute affinité. De plus, il existe une importante diversité de transporteurs.
Les micro-organismes participent d’une part à la nutrition hydrique et d’autre part à la nutrition minérale des plantes, favorisant alors leur croissance. En quoi les champignons et les bactéries assurent-ils des services écosystémiques pour l’Homme ?
L’amélioration du rendement et de la qualité des productions végétales assurés par des micro-organismes
De multiples études rapportent que les micro-organismes du sol augmenteraient jusqu’à deux fois la productivité des plantes au sein des prairies. Par exemple, l’apport de champignons mycorhiziens ou de rhizobactéries (appelés PGPR pour Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) en champ a permis d’améliorer la croissance de plusieurs espèces de Fabacées fourragères. Cet accroissement de la qualité du fourrage peut s’expliquer par l’amélioration de la nutrition minérale des plantes. En effet, les champignons et bactéries permettent une meilleure absorption du phosphore, élément indispensable au développement des organismes végétaux. En détails, les champignons mycorhiziens contribuent à 90% dans l’absorption du phosphore par les plantes.
De plus, des études récentes montrent que les mycorhizes ont un effet bénéfique à la fois sur la croissance et le rendement mais également sur la qualité des productions végétales. Les champignons mycorhiziens accroissent la concentration des huiles essentielles chez différentes plantes aromatiques comme l’Origan (Origatum vulgare), le Basilic (Ocimum basilicum) ou encore la Menthe (Mentha arvensis).
Aussi, l’apport de symbiotes mycorhiziens sembleraient avoir un impact sur la diversité des plantes : les mycorhizes augmenteraient de 30% la diversité des plantes dans les prairies européennes en favorisant l’installation des jeunes plantules et en améliorant la capacité compétitive de certaines espèces vis-à-vis d’espèces dominantes.
Figure 9. Modes d’action des rhizobactéries bénéfiques, conduisant à des effets de phytostimulation ou de phytoprotection (illustration : E. Force, d’après Vacheron et al., 2013).
Quant aux rhizobactéries, ces micro-organismes peuvent aussi améliorer la santé des plantes. En effet, les PGPR inhibent la prolifération de phytopathogènes des racines et peuvent conduire à l’induction d’une résistance systémique chez les plantes. Par exemple, l’inoculation du Blé aves la PGPR Pseudomonas fluorescens entraine une accumulation de protéines impliquées dans les réactions de défense (fig. 9).
De nos jours, les pratiques employées en agriculture conventionnelle semblent altérer ces interactions entre la plante et les micro-organismes du sol.
L’agriculture conventionnelle : un bref historique
Qu’est-ce que l’agriculture conventionnelle ?
Dans les années 1950, portée par les révolutions industrielles et chimiques, l’agriculture se modernise drastiquement au cours de ce que les historiens appellent « la révolution verte ». La modification des pratiques agriculturales est majoritairement conduite par une industrialisation prononcée ; le recours à des machines de récolte, de plantation ou d’irrigation conduisent, à l’époque, à un meilleur rendement, à des denrées alimentaires moins chères ainsi qu’à une réduction du nombre de personnes ou d’heures de travail à production équivalente.
Mais l’industrialisation n’est pas le seul changement qui s’opère : les industries chimiques et entreprises biotechnologiques s’emparent du marché et proposent aux agriculteurs des solutions chimiques (intrants azotés, intrants phosphorés, terreaux nutritifs…), génétiques (OGM…) et éradicatrices (bactéricides, fongicides, insecticides…). Ces solutions améliorent, à court terme, le rendement des cultures en fournissant de manière illimitée des éléments nutritifs (tels que le phosphore et l’azote) et en éliminant les pathogènes.
Les productions entrent aussi dans des utilisations de plus en plus diverses : pour nourrir les humains mais aussi pour nourrir le bétail dont l’élevage connait la même intensification ou pour produire des biocarburants/matériaux utiles. Il ne s’agit alors plus de produire des aliments mais des « matériaux bruts ».
De la révolution à la catastrophe
Au départ, l’agriculture conventionnelle permet de fournir des éléments limitants ou d’éliminer des pathogènes (qui affectent les rendements) là où l’on en a besoin. L’impact à court terme est donc une amélioration de la sécurité alimentaire directe ainsi qu’une amélioration du rendement.
Mais très vite l’agriculture conventionnelle se heurte à ses propres limites : les pathogènes se développent et s’adaptent, passent outre les mesures de défenses chimiques que l’agriculture conventionnelle consomme en abondance demandant alors de développer et de mettre sur le marché de nouveaux produits.
En à peine quelques décennies, les économistes et agriculteurs mettent en évidence un autre problème : malgré une consommation toujours plus grande de produits chimiques ainsi qu’un investissement toujours plus conséquent dans la recherche et le développement de technologies « conventionnelles », le rendement fléchit. Il n’évolue d’ailleurs plus depuis les années 2000 alors que les financements des entreprises de biotechnologies et la consommation de produits chimiques, eux, continuent d’augmenter.
De plus, la qualité des aliments, bien que plus faciles à produire, devient aussi de plus en plus mauvaise. Les études se multiplient démontrant les effets nocifs à long terme des pesticides et produits d’intrants sur la santé humaine (maladies auto-immunes, cancers…). En particulier, la valeur nutritive du Blé cultivé de manière conventionnelle est en chute libre.
D’autres problèmes indirects mais tout aussi dramatiques se présentent. Le phosphore, un des intrants chimiques les plus utilisés et les plus essentiels pour l’agriculture conventionnelle, est issu de l’exploitation de roches phosphorées. Ces roches sont rares et fournies par une poignée de pays. L’approvisionnement du phosphore mondial est majoritairement géré par le Maroc qui possède sur son territoire la plus grande (et la seule capable de soutenir l’agriculture mondiale) réserve de phosphore sous forme minérale. Une crise politique et/ou économique pourrait, de ce fait, avoir de graves conséquences sur la capacité à nourrir l’humanité et sur la sécurité alimentaire mondiale.
Mais quels sont les effets de telles pratiques sur les symbioses mises en place par la plante ? Ces effets peuvent-ils expliquer les échecs de l’agriculture conventionnelle ?
L’agriculture conventionnelle : observation des effets sur les interactions plantes-micro-organismes
Des effets alarmants : de la perte de diversité à la perte des services écosystémiques
Des études récentes mettent en avant un disfonctionnement sévère du prélèvement du phosphore au sein des agrosystèmes cultivés de manière conventionnelle. Dans un système agricultural conventionnel, les mycorhizes ne représentent plus que 0-30% de l’import de phosphore. La plante survient à ses propres besoins en absorbant 70-100% du phosphore qui lui est nécessaire pour sa croissance. À l’inverse dans un environnement naturel, les mycorhizes importent 80% du phosphore utilisable par la plante ! Cette perte drastique d’efficacité d’importation du phosphore est étudiée et mise en évidence dans tous les systèmes agriculturaux conventionnels.
Récemment, ces mêmes observations ont été réalisées sur des Fabacées associées à des bactéries Rhizobium. Dans ces cultures, les bactéries sont peu efficaces pour l’absorption du N2 atmosphérique et sont, statistiquement, beaucoup plus souvent pathogènes (et donc néfastes) que bénéfiques.
Les effets de l’agriculture conventionnelle impactent à la fois la fonction (perte de services écosystémiques et perte d’efficacité) et la diversité (perte de diversité des micro-organismes dans le sol) des agrosystèmes.
Une première hypothèse incomplète : la « symbiose inutile »
Une des premières hypothèses proposées par les chercheurs et ingénieurs agronomes a été que si l’on fournit à la plante les éléments dont elle a besoin en grande quantité, alors elle n’a plus besoin des bactéries ou des champignons pour prélever suffisamment ces éléments limitants. De fait, la plante ne fournit plus de carbone à ses symbiotes devenus inutiles. On peut alors penser que les symbiotes, privés de leurs ressources périssent ou deviennent pathogènes et parasitent la plante.
Quels seraient les effets de l’arrêt de l’importation de phosphore par l’Homme ? Les micro-organismes du sol impliqués dans les symbioses redeviendraient-ils efficaces ?
C’est le pari qu’a relevé certains agriculteurs, notamment au Mexique, où les intrants chimiques (azote et phosphore) ont été supprimés et remplacés par des substituts. Par exemple, des Fabacées (du genre Trifolium) bordant les cultures devraient, en théorie, enrichir le sol en azote grâce à leur association avec Rhizobium. Pourtant, le rendement des cultures n’était pas meilleur et l’efficacité des symbioses restait profondément impactée.
Cette expérience permet de mettre en évidence que les effets dramatiques de l’agriculture conventionnelle ne sont pas seulement liés à l’import du phosphore mais à d’autres facteurs, et qu’ils ne peuvent pas être uniquement expliqués par des symbiotes devenues « inutiles ».
L’agriculture conventionnelle et la destruction des relations plantes-micro-organismes : un modèle actualisé
Pourquoi les mycorhizes perdent-elles ces services écosystémiques suite à la pratique d’une agriculture conventionnelle ?
La faute revient d’abord aux pesticides (bactéricides et fongicides) utilisés à outrance par l’agriculture conventionnelle. Ces pesticides, destinés initialement à l’élimination des pathogènes, sont très nocifs pour les champignons et bactéries symbiotiques.
La dégradation des symbiotes conduit à deux effets :
La perte de diversité au sein du sol. Cela limite le choix de la plante pour son partenaire le plus efficace. En effet, de nombreuses souches de Rhizobium et de nombreux champignons existent et sont plus ou moins efficaces pour la capture et le transport des éléments nutritifs. Il peut arriver que certains symbiotes deviennent des tricheurs en ne fournissant plus de nutriments, ou s’avèrent plus couteux en carbone que d’autres. La plante est capable de sentir l’efficacité de ses symbiotes. Elle peut alors favoriser ses partenaires efficaces en leur octroyant plus de carbone, et sanctionner les tricheurs et les symbiotes peu efficaces mais couteux énergiquement en leur fournissant moins de carbone. La perte de diversité liée à l’utilisation des fongicides limite alors le choix de la plante. S’il n’y a plus de compétition entre les symbiotes pour être le plus attractif et le plus efficace, la plante devra se contenter des partenaires qu’elle trouve même si ceux-ci sont peu bénéfiques voire néfastes.
La perte du nombre de partenaires et donc la diminution du volume de sol exploré par les symbiotes de la plante. Dans ce cas, le phosphore ou l’azote pouvant être récupérés par l’importante surface des hyphes ne sont plus accessibles et la plante n’obtient plus autant d’éléments qu’auparavant.
Figure 10. Le modèle de modification des symbioses par l’agriculture conventionnelle (1/2). Les fongicides (dans le cas des mycorhizes, représenté ici) ou les bactéricides dans le cas des bactéries diazotrophes) modifient la nature et l’efficacité des symbioses. Ces pesticides éliminent les pathogènes mais limitent aussi le nombre et l’efficacité des symbiotes et rendent les relations plus ambiguës (moins efficaces, plus de triche…) (illustration : T. Duchateau).
Ces effets impactent généralement le rendement : les plantes possèdent moins de partenaires et ceux restants sont moins efficaces, voire tricheurs (fig. 10). La plante reçoit donc moins de phosphore et sa croissance est altérée. Ses symbioses deviennent plus ambiguës et certaines relations s’apparentent à du parasitisme (fig. 10).
Le sol reste néanmoins la « matière noire » de la recherche et de l’ingénierie agriculturale ; le système sol est très complexe, très régulé et peu étudié. À l’époque où ces premiers effets sont indéniables, peu d’individus pense à s’intéresser au sol pour expliquer la baisse du rendement.
Figure 11. Le modèle de modification des symbioses par l’agriculture conventionnelle (2/2). L’introduction des éléments limitants est le coup de grâce aux symbiotes. Malgré une efficacité moindre, les symbiotes restent relativement utiles. L’apport d’éléments limitants les rends totalement « inutiles » pour la plante qui n’a alors plus d’intérêt à les conserver. Les symbiotes ont donc le choix de périr ou de devenir parasites (illustration : T. Duchateau).
La solution est l’utilisation d’intrants. Autrement dit, si la plante n’est plus aussi développée qu’avant, il est important de lui procurer tout ce dont elle a besoin pour favoriser sa croissance ! L’import de phosphore, en particulier, intensif et non régulé (typique de l’agriculture conventionnelle) dans le sol permet à la plante de s’approvisionner en cet élément initialement limitant et devenu alors abondant (fig. 11). En conséquence, les symbioses déjà altérées et ambigües, deviennent extrêmement couteuses énergétiquement pour la plante, et perdent leurs bénéfices. L’utilisation des intrants agit alors comme un facteur crucial de modifications des interactions plantes-micro-organismes : les symbioses sont affaiblies, modifiées, peu efficaces, et l’import des éléments limitants les rend inutiles. Cela provoque alors le passage d’une relation symbiotique à une relation parasitaire (fig. 11). Ce processus a été très bien étudié chez Rhizobium, et récemment, des résultats similaires commencent à être observés pour les mycorhizes.
L’agriculture conventionnelle avec ses apports extérieurs modifie donc profondément le paysage évolutif des plantes et transforme les symbioses nécessaires à la plante en relation parasitaire au sein lesquelles les champignons et les bactéries, faute de pouvoir remplir leur rôle, se nourrissent au dépend de leur hôte. En conséquence, les plantes perdent leur capacité à s’associer de manière mutualiste avec ces micro-organismes, et le retour en arrière n’est alors plus possible (expliquant l’échec de l’expérience des agriculteurs mexicains citée précédemment). Les relations symbiotiques étant devenues des relations parasitaires, si on limite voire supprime les apports d’intrants, les plantes ne peuvent plus absorber les nutriments. Leur croissance est alors considérablement réduite voire même inhibée.
En somme, les associations symbiotiques mycorhiziennes et bactériennes apparaissent comme un acteur majeur des services écosystémiques rendus par la nature à la société humaine. Ces diverses symbioses ont un rôle fondamental dans la bioséquestration du carbone, le cycle des nutriments, la biodiversité végétale ainsi que la productivité des écosystèmes agricoles. L’introduction de pesticides et d’intrants, comme le phosphore, dans les champs a été un moyen utilisé par l’agriculture conventionnelle pour augmenter le rendement des productions végétales en fournissant un élément limitant. Ceci a eu pour conséquence de détruire les services écosystémiques apportés par certains micro-organismes du sol. Aujourd’hui, l’ajout de phosphore est devenu nécessaire pour compenser la perte de ces services écosystémiques, sans quoi le rendement des cultures serait fortement diminué. À l’heure du développement durable et d’une agriculture biologique, l’utilisation des champignons mycorhiziens et des rhizobactéries représente un enjeu crucial pour une agriculture visant à réduire l’emploi des intrants chimiques et à permettre une optimisation qualitative et quantitative de la production végétale.
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*Thomas Duchateau est doctorant en immunologie et virologie. Agrégé de sciences de la vie, sciences de la Terre et de l’univers. Vous pouvez le suivre sur Instagram : @L’Insta Scientifique.
Rédigé par Thomas Duchateau* & Evan Force et publié depuis Overblog
Gérard Ducerf est un botaniste français né le 12 juillet 1949, spécialisé dans les plantes bioindicatrices, c’est-à-dire les végétaux qui révèlent l’état des sols et des écosystèmes.
Issu d’une famille d’éleveurs charolais depuis le XVe siècle, il a d’abord exercé comme éleveur de bovins à Briant (Saône-et-Loire), mais un grave accident en 1979 l’a contraint à arrêter son exploitation.
Depuis la fin des années 1980, il s’est reconverti en botaniste et intervient auprès d’agriculteurs, de techniciens, de structures publiques et de conservatoires de la nature pour former à la compréhension des écosystèmes, en reliant science et expérience terrain.
Il a notamment collaboré avec les laboratoires Boiron pour fournir des plantes rares et former du personnel à l’identification botanique, avant d’étendre ses formations à l’échelle nationale sur la vie des sols et la botanique.
Auteur de plusieurs ouvrages, il a publié une encyclopédie des plantes bioindicatrices (initialement avec 300 espèces, puis étendue régionalement) et « La Flore Photo », un guide illustrant toutes les plantes de la flore française pour aider au diagnostic des sols.
Ses travaux mettent en lumière les liens entre les plantes, la santé des sols, l’écologie et même la santé humaine, en soulignant par exemple comment les conditions de levée de dormance d’une plante correspondent souvent à ses propriétés médicinales.
Il est gérant de Promonature, une structure dédiée à ces thématiques, et anime des conférences et formations.
via la chaîne Promonature Gérard Ducerf, partage des contenus éducatifs, comme la série sur les plantes éco-indicatrices où il explique comment observer la nature pour comprendre les mécanismes environnementaux avant d’intervenir.
En résumé, Gérard Ducerf est une référence en botanique appliquée à l’agriculture et à l’environnement, promouvant une approche observatrice et respectueuse de la nature.
Cette vidéo YouTube, intitulée Soil Song | Save Soil | Conscious Planet, est une chanson produite par le canal Sounds of Isha (lié à la Fondation Isha de Sadhguru). Publiée le 6 mars 2022, elle cumule plus de 1,2 million de vues et vise à sensibiliser le monde entier à la préservation du sol via la musique, décrite comme un langage universel.Contenu principal :
Thème et message : La chanson met en avant l’importance vitale du sol, qualifié de « notre corps même » et de source de vie qui « transforme la mort en vie ». Elle appelle à une action collective pour sauver et régénérer les sols, dans le cadre de la campagne #SaveSoil et #ConsciousPlanet. Pas de demande d’argent, mais un encouragement à chanter, danser, partager et participer à des initiatives comme des balades à moto pour diffuser le message.
Style musical : Énergique et joyeux, avec des refrains répétitifs comme « La la lae la lae la lae » pour favoriser l’engagement. Elle mélange des éléments festifs et inspirants pour créer un mouvement mondial.
Contexte : Liée à la mission de Sadhguru (fondateur de l’Isha Foundation, une organisation non religieuse et à but non lucratif dédiée au bien-être humain), qui inclut un voyage en moto pour promouvoir la cause. La vidéo encourage à suivre et streamer la chanson sur diverses plateformes (Spotify, Amazon Music, etc.).
En résumé, c’est un appel musical vibrant et unificateur à la conscience environnementale, soulignant que le sol est essentiel pour l’humanité et la planète, sans entrer dans des détails techniques mais en misant sur l’émotion et la participation collective.
La pédogenèse est le processus naturel de formation et d’évolution des sols à partir de la roche mère, sous l’influence combinée du climat, des organismes vivants, du relief, du temps et des activités humaines. Elle débute par l’altération physique et chimique de la roche, qui produit des particules minérales, puis se poursuit avec l’accumulation et la transformation de la matière organique issue des plantes et des micro-organismes. Ces éléments s’organisent progressivement en horizons distincts, donnant au sol sa structure, sa couleur et sa fertilité. La pédogenèse est donc essentielle, car elle détermine les propriétés agricoles, écologiques et hydriques des sols. #pedogenese#agriculture#climat
L’agroecologie L’agroécologie est une approche agricole durable qui applique les principes de l’écologie à la production alimentaire, visant à concilier performance économique, respect de l’environnement et équité sociale. Elle privilégie la biodiversité, la fertilité naturelle des sols et la réduction des intrants chimiques pour créer des systèmes résilients face au changement #agroecologie#agriculture#agronomie
Les plantes investissent de 20 à 40 % des sucres qu’elles produisent par photosynthèse dans les exsudats racinaires.
Cet important investissement énergétique est rentabilisé par le recrutement de micro-organismes bénéfiques dans le sol, qui fournissent des nutriments et protègent contre les agents pathogènes, des services que la plante ne peut pas assurer elle-même.
La capacité à attirer les microbes bénéfiques varie considérablement d’une variété de plante à l’autre et se transmet de génération en génération.
Les agriculteurs choisissent généralement une variété de culture en fonction de caractéristiques telles que le rendement, la résistance aux maladies ou la tolérance à la sécheresse, mais ils sélectionnent aussi, sans le savoir, la capacité de cette plante à recruter et à soutenir des micro-organismes bénéfiques du sol.
La plupart des programmes de sélection modernes n’ont pas pris en compte cette caractéristique. En développant et en sélectionnant des variétés dans des conditions de forte production, les sélectionneurs ont de fait inhibé la capacité des plantes à former ces symbioses microbiennes.
Ces interactions entre les plantes et les microbes sont contrôlées par ce que l’on appelle les traits d’interaction avec le microbiome (TIM). Comprendre ces dynamiques pourrait transformer notre façon de développer des variétés de cultures pour des systèmes régénératifs à faibles intrants.
Les exsudats racinaires contiennent des sucres, des acides organiques et des métabolites secondaires qui attirent des taxons microbiens spécifiques. Par exemple, les racines du maïs libèrent des métabolites secondaires spécifiques qui attirent des bactéries Pseudomonas résistantes aux maladies.
Ces bactéries s’accumulent dans la rhizosphère et confèrent une résistance systémique aux champignons pathogènes et aux insectes ravageurs. Les variétés modernes de maïs produisent des quantités nettement inférieures de ces composés.
Chez le café, certains génotypes ont été identifiés comme de « super recruteurs » de bactéries fixatrices d’azote, favorisant un microbiome qui réduit la dépendance à l’azote de synthèse.
D’autres génotypes de café recrutent un microbiome spécifique du fruit qui modifie la qualité de la fermentation et, en fin de compte, le profil aromatique du café. Les agrumes identifiés comme « survivants » asymptomatiques dans les vergers fortement infectés par le verdissement des agrumes possèdent un microbiome distinct, enrichi en microbes qui produisent des composés supprimant le virus et/ou le vecteur responsable du verdissement des agrumes. Ces caractéristiques sont énergivores pour les plantes et, lorsque la sélection est réalisée dans des conditions à forte intensité d’intrants, elles n’offrent aucun avantage concurrentiel. Au fil du temps, la pression de sélection les a affaiblis, rendant de nombreuses variétés modernes moins capables de la signalisation biochimique nécessaire au recrutement de microbes bénéfiques.
Lorsqu’ils choisissent une variété, les chercheurs choisissent également une stratégie de recrutement du microbiome. La prise en compte de cette dimension souvent négligée de la sélection et de la multiplication variétales est essentielle à la construction d’une agriculture véritablement régénératrice.
Réflexions sur l’Agriculture Moderne et les Symbioses Naturelles :
Vers une Approche Régénérative
Dans un monde où l’agriculture industrielle priorise les rendements immédiats et les profits rapides, il est essentiel de questionner les perturbations que nous imposons aux équilibres naturels.
.Les Symbioses Oubliées :
Plantes et Microbiomes Racinaire
Les plantes investissent une part significative (20 à 40 %) de leurs sucres photosynthétiques dans les exsudats racinaires, une stratégie évolutive pour recruter des micro-organismes bénéfiques dans le sol. Ces symbioses fournissent des nutriments essentiels (comme l’azote fixé par des bactéries) et une protection contre les pathogènes et ravageurs, des services que les plantes ne peuvent assurer seules. Cependant, les programmes de sélection variétale modernes, axés sur des conditions à forts intrants chimiques, ont affaibli ces « traits d’interaction avec le microbiome » (TIM). Des exemples concrets illustrent cela :
Chez le maïs, les variétés anciennes libèrent des métabolites secondaires attirant des bactéries Pseudomonas résistantes aux maladies, conférant une résistance systémique. Les variétés modernes en produisent moins, rendant les cultures plus vulnérables.
Pour le café, certains génotypes « super recruteurs » favorisent des microbiomes fixateurs d’azote, réduisant la dépendance aux engrais synthétiques, ou influencent la fermentation pour améliorer le profil aromatique.
Les agrumes « survivants » face au verdissement des agrumes hébergent des microbiomes suppressifs de virus.
En sélectionnant pour le rendement, la résistance aux maladies ou la tolérance à la sécheresse sans considérer les TIM, les agriculteurs, les chercheurs choisissent involontairement une stratégie de recrutement microbien appauvrie. Cela perturbe l’œuvre robuste de la nature, construite sur des millénaires, et ouvre la voie à des systèmes agricoles moins résilients.
Impacts sur la Qualité Nutritionnelle des Aliments
Ces perturbations ont une incidence directe sur la nutrition humaine. Un microbiome racinaire enrichi améliore l’absorption des nutriments par les plantes, augmentant potentiellement leur teneur en macronutriments (de 30 à 50 % dans certains cas) et micronutriments (vitamines, antioxydants, minéraux). Inversement, l’agriculture intensive provoque une « dilution nutritionnelle » : des analyses montrent des déclins de 9 à 50 % en nutriments essentiels (calcium, fer, phosphore) dans les légumes, fruits et grains depuis les années 1950. Cela contribue à des carences globales, aggravant les problèmes de santé comme l’anémie ou les maladies chroniques, même dans des sociétés abondantes en calories.
Conséquences Sanitaires, Climatiques et Économiques :
L’Insouciance Humaine en Question
Notre quête de bénéfices économiques rapides a dévié les systèmes naturels, générant des externalités négatives cumulatives :
Sanitaires :
Exposition aux pesticides (liés à des cancers, troubles neurologiques et endocriniens) et antibiotiques en élevage favorise la résistance antimicrobienne. L’eutrophisation des eaux (78 % due à l’agriculture) crée des blooms algueux toxiques, impactant la santé via l’eau et les aliments.
Climatiques :
L’agriculture émet 23 à 35 % des gaz à effet de serre mondiaux (méthane, protoxyde d’azote), accélérant le réchauffement via la déforestation et la dégradation des sols. Cela menace la production alimentaire future avec des sécheresses et inondations.
Économiques :
À court terme rentable, ce modèle épuise les sols (perte de 10-50 % en nutriments) et augmente les coûts d’intrants (hausse de 40 % en Europe). Les externalités (pollution, santé) coûtent des billions annuels. À long terme, cela mène à l’insécurité alimentaire.
Ces impacts soulignent comment notre insouciance perturbe l’harmonie naturelle, risquant des retombées sanitaires (augmentation des maladies chroniques), nutritionnelles (aliments moins denses), climatiques (dérèglement accéléré) et économiques (coûts croissants).
Perspectives :
Vers une Agriculture Régénérative
Malgré ces défis, des solutions émergent.
Intégrer les TIM dans la sélection variétale pourrait restaurer ces symbioses, réduisant les intrants de 25-50 % et augmentant les profits nets de 20-78 %. Des pratiques comme les rotations, le zéro labour et les couverts végétaux améliorent la résilience, surpassant les systèmes conventionnels lors d’événements climatiques extrêmes.
Promouvoir ces réflexions invite à une agriculture alignée avec la nature : plus nutritive, saine et durable……plus robuste….
En choisissant des variétés « nature-friendly », nous pouvons réparer les dommages et bâtir un avenir où l’économie sert l’écologie, non l’inverse.
25 années d’ ACS et de SCV sur ma ferme….Mais un peu plus de 7 mm pour commencer à en comprendre légèrement les tenants et aboutissants ……Mais pour aucun prétexte le retour en arrière serait possible pour moi…..Quand le sol retrouve la vie , la vraie vie biologique que tous sols devraient avoir…..On passe dans une autre agronomie que le laboureur ne peut imaginer……
Ce message met en lumière l’admiration profonde pour Sadhguru, présenté comme une figure unique sur Terre par sa compassion, son ouverture d’esprit, sa vision claire et sa sagesse. Il appelle à transformer le mouvement « Sauvons les Sols » (Save Soil), lancé par Sadhguru, en un phénomène mondial essentiel pour la survie de l’humanité. L’urgence est soulignée : il est impératif d’agir collectivement pour sensibiliser et préserver les sols, source de vie.Le lien partagé mène à une vidéo musicale intitulée Soil Song | Save Soil | Conscious Planet, produite par Sounds of Isha. Il s’agit d’une chanson entraînante utilisant la musique comme langage universel pour alerter sur la dégradation des sols. Les paroles célèbrent le « miracle du sol » qui « transforme la mort en vie », en faisant le corps même de l’humanité. Le message clé de Sadhguru, intégré au mouvement, insiste sur :
L’importance vitale des sols : Ils soutiennent les écosystèmes, l’économie et les générations futures. Leur dégradation due à l’urbanisation, l’agriculture intensive et la perte de pureté naturelle menace la planète entière.
Arguments pour l’action : Au-delà des dons, l’accent est mis sur la sensibilisation massive pour un impact global. Le sol est lié au bien-être holistique humain, aligné avec la philosophie de la Fondation Isha.
Appels à l’action : Un effort mondial invite chacun à consacrer 5-10 minutes par jour à parler, penser et ressentir les sols. L’unité transcende les divisions religieuses, sociales ou politiques : « Faisons en sorte que cela arrive ! » (Let’s make it happen !). Partager la chanson, planter des arbres et rejoindre comme « Earth buddies » sont encouragés pour guérir et nourrir les sols.
Ce message crucial exhorte à une mobilisation unie contre la crise des sols, vue comme une priorité pour un avenir durable et conscient. Hashtags comme #SaveSoil et #ConsciousPlanet amplifient l’appel à l’engagement collectif.
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