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Services écosystémiques et protection des sols

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Carole Hermon

Chapitre 2 - Les services écosystémiques rendus par les sols du point de vue de l’agronomie : le cas de l'agriculture de conservation

Ariane Chabert et Jean-Pierre Sarthou

Texte intégral

  • 1 Pretty J.N., Brett C., Gee D., Hine R.E., Mason C.F., Morison J.I.L., Raven H., Rayment (...)
  • 2 Voir Le sol agricole, une ressource indispensable négligée.

1Les agroécosystèmes sont des espaces d’interface entre l’homme, ses pratiques et son savoir-faire, et les ressources naturelles. Contrairement aux écosystèmes naturels, les agroécosystèmes ont une orientation productive marquée, et l’homme influe sciemment sur leurs paramètres biologiques et physico-chimiques dans le but d’assurer quantitativement et qualitativement la production agricole via notamment l’irrigation, la fertilisation et le contrôle des bioagresseurs (adventices, maladies et ravageurs). Ce n’en sont pas moins des écosystèmes, ils sont le siège de flux de matières et d’interactions biologiques mais également sources d’habitats et de services. L’agriculture moderne, fondée sur un paradigme industriel, présente des impacts désormais avérés sur le capital naturel1, notamment sur les sols2. Ces systèmes agricoles montrent aujourd’hui leurs limites, notamment du fait de la rétroaction négative de leur impact sur l’environnement (pollution et raréfaction des ressources naturelles, émission de gaz à effet de serre, bioagresseurs résistants aux substances phytosanitaires, etc.). Ils sont moins résilients et leur durabilité est remise en cause, en particulier dans un contexte de changements globaux.

  • 3 Pretty J., 2008. Agricultural sustainability: concepts, principles and evidence. Philoso (...)

2Pour être durable, l’agriculture de demain se doit de diminuer sa dépendance aux intrants non renouvelables, intégrer les processus biologiques et écologiques, impliquer les acteurs locaux et favoriser des actions collectives3. Ces préoccupations agroécologiques poussent aujourd’hui des producteurs, de plus en plus nombreux, à réinventer leurs systèmes pour les rendre à la fois rentables, résilients et cohérents avec leur environnement. Cette approche écosystémique de l’agriculture a ainsi donné naissance à une diversité d’agricultures alternatives aux systèmes dits « conventionnels », comme l’agriculture biologique, l’agroforesterie, la permaculture, l’agriculture de conservation des sols, mais également l’intégration de pratiques comme les couverts végétaux, les associations de culture, la protection intégrée, la lutte biologique par conservation. Ces agricultures sont aujourd’hui institutionnalisées ou reconnues à des niveaux très divers et assurent toutes ensemble la transition agroécologique qu’il est nécessaire d’entamer.

3Dans ce travail de réflexion autour de la protection des sols, nous avons choisi d’étudier spécifiquement les services écosystémiques en agriculture de conservation des sols. Non pas que nous présumons de la plus grande efficience agroécologique de cette forme d’agriculture sur d’autres pratiques dont certaines, comme l’agriculture biologique, sont par ailleurs bien connues pour la biodiversité qu’elles supportent. Mais le paradigme de l’agriculture de conservation est centré sur la question des sols. Il s’agit donc pour nous de mesurer les services rendus par cette agriculture.

  • 4 Parallèle intéressant, le sol est également relégué au rang de « support » en droit civil (...)
  • 5 Lemanceau P., Maron P.A., Mazurier S., Mougel C., Pivato B., Plassart P., Ranjard L., Rev (...)

4La conservation des sols est un axe particulièrement intéressant pour la transition vers un engagement agroécologique. Relégué par l’agriculture industrielle au rang de support4 « inerte », dont il est même possible de s’affranchir (cultures hors-sol), le sol est un écosystème à part entière, hébergeant des processus écologiques de grande importance (voir encadré)5.

  • 6 Rutgers M., van Wijnen H.J., Schouten A.J., Mulder C., Kuiten A.M.P., Brussaard L. (...)

Les processus écologiques, fondement du concept de qualité du sol

  • Productivité primaire : capacité d’un sol, naturel ou cultivé, à produire de la biomasse végétale à des fins utilitaires pour l’homme (alimentation humaine et animale, fibres, combustibles).

  • Purification et régulation de l’eau : capacité d’un sol à extraire des composés toxiques présents dans l’eau qu’il renferme, et à recevoir, stocker et restituer l’eau pour une utilisation ultérieure par l’homme, selon des modalités qui préviennent les événements de sécheresse et inondation prolongées et d’érosion.

  • Séquestration et régulation du carbone : capacité d’un sol à réduire les impacts négatifs sur le climat d’une augmentation des émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère (ex. : CO2, CH4 et N2O).

  • Fourniture de biodiversité fonctionnelle et intrinsèque : multitude des organismes et processus écologiques du sol en interaction avec toutes ses composantes, constituant une part fonctionnellement importante du capital naturel du sol et fournissant à la société un large éventail de services culturels et de services encore inconnus.

  • Fourniture et recyclage des nutriments : capacité d’un sol à recevoir des nutriments sous la forme de sous-produits, à fournir des nutriments à partir de ressources intrinsèques, à acquérir des nutriments des compartiments air et eau, et à transférer ces nutriments dans des denrées végétales récoltées.

Ces processus écologiques sont par conséquent à l’origine de divers services écosystémiques, s’exprimant simultanément mais à des niveaux inégaux et variables selon les types de systèmes de production6.

  • 7 Hobbs P., Sayre K., Gupta R., 2008. The role of conservation agriculture in sustainable (...)
  • 8 Faulkner E.H., 1943. Plowman’s Folly, Michael Joseph Ltd, London, 175 p.
  • 9 Friedrich T., Derpsch R., Kassam A., 2012. Overview of the global spread of conservation (...)

5Le travail du sol pour l’ameublir, préparer le lit de semence, gérer les adventices, améliorer la fertilité, etc., est une pratique ancestrale qui remonte à quelque 3 000 ans avant J.-C.7 et représente la base de nombreux systèmes agricoles. Cependant, cette perturbation systématique de l’écosystème sol fut remise en question à la fin des années 1930, aux États-Unis, suite aux gros problèmes d’érosion et des événements climatiques catastrophiques rencontrés lors de cette décennie (Dust Bowl). La pratique du labour est pour la première fois pointée du doigt pour les risques d’érosion qu’elle engendre8. C’est alors qu’une agriculture alternative, l’agriculture de conservation des sols (ACS), se développe aux États-Unis pour lutter contre l’érosion des sols liée à la sécheresse et au vent, mais également pour faire face à la pression économique grandissante liée à l’augmentation des prix du pétrole9.

  • 10 Farooq M., Siddique K.H.M., 2015a. Conservation agriculture: concepts, brief history, an (...)

6Cette nouvelle forme d’agriculture, dont le paradigme est le maintien de la cohésion naturelle des agrégats du sol, repose sur trois axes rassemblant un ensemble de pratiques, tous trois destinés à assurer de concert une protection et un renforcement tant physique que biologique de la santé des sols10 : la réduction maximale du travail du sol (jusqu’à son annulation), la diversification des espèces cultivées dans la rotation culturale et la couverture permanente du sol par des couverts ou débris végétaux (fig. 1).

Figure 1. Particularités des pratiques de l’agriculture de conservation.

Figure 1. Particularités des pratiques de       l’agriculture de conservation.
  • 11 Derpsch R., Friedrich T., 2009. Development and current status of no-till adoption in th (...)

7Bien que cette agriculture alternative ne bénéficie encore aujourd’hui ni d’encadrement institutionnel, ni d’aucune forme de reconnaissance auprès du consommateur, elle connaît un développement important à travers le monde dans des conditions pédoclimatiques et socio-économiques très variées11. L’ACS est en revanche encore très peu connue du grand public et mal accompagnée en France et en Europe où son adoption par les agriculteurs, bien que croissante, reste faible.

  • 12 Kassam A., Friedrich T., Derpsch R., Kienzle J., 2015. Overview of the worldwide spread (...)

8Pourtant, le développement significatif de l’ACS ces quarante dernières années, notamment en Amérique du Sud, en Amérique du Nord et en Australie12, ainsi que l’intérêt scientifique récent pour cette agriculture nous donnent aujourd’hui un aperçu des bienfaits, ou « externalités positives », qui lui sont associés, et ce au-delà du compartiment « sol ».

9Une abondante littérature scientifique soutient aujourd’hui que favoriser l’application de pratiques agricoles respectueuses de la santé du sol, telles que celles employées en ACS, a non seulement des effets positifs sur les services écosystémiques associés au sol, mais également au-delà, y compris en matière de productivité. Même si les références sur l’ACS en France sont encore assez faibles, les récents résultats d’une étude française sur les effets de l’ACS sur différents services écosystémiques démontrent son potentiel et soulignent d’autant plus l’intérêt de développer une meilleure protection des sols.

2.1. L’ACS et la protection des sols

10L’ACS présente des liens avec la santé des sols agricoles au moins à trois niveaux : par la réduction de sa sensibilité à l’érosion, par la transformation des communautés du sol et par le stockage du carbone.

2.1.1. Réduction du risque érosif et des pertes de sols

11À l’origine même de l’apparition de l’ACS, la protection contre l’érosion est le principal objectif recherché par cette forme d’agriculture. Au-delà de limiter la perte pure et simple de sol sur les parcelles agricoles, réduire l’érosion a des impacts positifs tant sur la qualité de l’eau que sur la fertilité des sols, mais également des impacts indirects et globaux, sur le changement climatique par exemple.

  • 13 Le labour est une technique de travail du sol, souvent la plus profonde (de 20 à 30 c (...)

12Même si la réduction du travail du sol est souvent considérée comme la pierre angulaire de l’ACS, c’est bien la combinaison de ses trois principes qui génère les divers services portés à son crédit. La modification de la répartition de la matière organique dans le profil cultural est l’un des principaux impacts sur le sol de cette combinaison. La matière organique se concentre particulièrement en surface en ACS, alors qu’elle est répartie plus ou moins uniformément dans le sol, de la surface à la ligne de labour (profil cultural), dans les systèmes conventionnels. La diminution du travail du sol dans ces systèmes, notamment l’absence de labour13, en est la principale cause, et la répartition de la matière organique s’apparente alors davantage à celle d’une prairie naturelle ou d’une forêt qu’à une parcelle travaillée. La couverture permanente du sol, quant à elle, est la principale cause de l’augmentation de matières organiques en surface, souvent secondée par de plus gros amendements organiques dans ce type d’agriculture que dans des agricultures plus conventionnelles.

  • 14 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No (...)
  • 15 Labreuche J., Le Souder C., Castilon P., Ouvry J.F., Real B., Germon J.C., De Tourdo (...)
  • 16 Le semis direct est une pratique qui consiste à abandonner toute forme de préparation (...)
  • 17 West T.O., Post W.M., 2002. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and c (...)
  • 18 Techniques culturales simplifiées : façons culturales basées sur la réduction des per (...)

13La matière organique représente moins de 10 % des constituants d’un sol, elle est pourtant indispensable à son fonctionnement. Elle assure notamment sa cohérence, les particules de sol sont mieux arrimées entre elles lorsque la quantité d’humus (matière organique morte, décomposée et stable) est élevée. La modification de la répartition de la matière organique dans le profil de sol et son augmentation en surface améliorent ainsi la stabilité structurale du sol, diminuent le risque érosif et augmentent sa portance14. De plus, au-delà de l’apport de matière organique qu’elle procure, la couverture permanente du sol en ACS accentue ses effets positifs à l’égard de l’érosion15 en offrant une protection physique contre la destructuration des agrégats de surface par les impacts de gouttes de pluie essentiellement. Cette stabilité limite ainsi la formation d’une croûte de battance, c’est-à-dire la compaction du sol en surface (sur quelques millimètres de profondeur), à l’origine d’un ruissellement érosif des eaux de pluie. Ces effets s’observent tout particulièrement avec la pratique du semis direct (pratique de réduction maximale des perturbations du sol16), avec lequel l’évolution du sol est plus rapide17 qu’en TCS18. De plus, l’arrêt du labour en ACS permet non seulement une économie d’énergie (puissance de traction nécessaire moindre), mais aussi de travailler davantage en travers de la pente, aussi bien en TCS qu’en semis direct (selon les types d’outils, notamment de semoirs), réduisant par là d’autant plus l’érosion aratoire dans les parcelles en coteaux où le ruissellement est déjà problématique.

  • 19 Chichester F.W., Richardson C.W., 1992. Sediment and nutrient loss from clay soils a (...)
  • 20 Quinton J.N., Catt J.A., 2004. The effects of minimal tillage and contour cultivatio (...)

14Néanmoins, en termes de réduction de l’érosion, l’efficacité des techniques de conservation des sols est très variable selon la texture du sol. En effet, si sur des sols argileux, leur efficacité est la plus probante19, leur efficacité sur des sols sableux semble moindre20 et les résultats sur sols limoneux sont très variables, dépendant essentiellement d’autres paramètres comme des types de culture inclus dans la rotation.

  • 21 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No- (...)
  • 22 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No- (...)
  • 23 Labreuche J., Le Souder C., Castilon P., Ouvry J.F., Real B., Germon J.C., De Tourdon (...)

15La réduction du travail du sol en ACS est également à l’origine de transformations profondes de la structure du sol. La qualité physique du sol est améliorée par la formation d’une porosité biologique de surface qui garantit une meilleure infiltration et améliore ainsi la valorisation de l’eau de pluie et des éléments minéraux (en particulier le phosphore) par les cultures21. Ces phénomènes sont lents à mettre en place et, les premières années après le passage en ACS, on observe parfois une reprise en masse du sol, se traduisant par une augmentation de la densité apparente du sol sur les 20-25 premiers centimètres. Cela s’observe en particulier dans les systèmes mal maîtrisés, et se traduit par une aération réduite de l’horizon de surface, et un réchauffement du sol par conséquent ralenti au printemps, mais aussi par une augmentation de l’hydromorphie de surface. L’ensemble de ces phénomènes aboutit à un retard des semis de printemps. La porosité n’est en général reconstituée qu’après quelques années et se trouve être alors de nature biologique et non plus mécanique. Elle n’est en effet plus créée par des passages d’outils (fissurations et macroporosité verticale), mais principalement par l’activité biologique (macroporosité et microporosité interconnectées), notamment des vers de terre, ainsi favorisée. Dans les sols contenant plus de 15-20 % d’argile, les variations climatiques (alternance humectation/dessiccation, gel/dégel) agissent elles aussi sur la structure du sol par les changements de volume du sol qui créent des fissurations et donc de la porosité dans les agrégats. Il en résulte que la porosité biologique se caractérise, par rapport à la porosité mécanique, par une architecture différente, et notamment par une interconnexion plus importante entre macropores et micropores. La porosité créée par les vers de terre anéciques (gros vers effectuant des parcours de direction générale verticale, mais plus ou moins sinueux entre la surface du sol et ses horizons profonds situés à plus de 1 mètre), associée à un réseau très connecté de microporosité, augmente la réserve en eau facilement utilisable par les plantes ainsi que la conductivité hydraulique verticale, avec les horizons profonds, mais aussi horizontale, et favorise le drainage de l’eau22. Le sol devient également moins sensible au tassement généré par les engins agricoles, sauf en conditions très humides, grâce à sa plus grande portance, elle-même générée par une plus forte cohésion des agrégats entre eux23.

16Le bouleversement physico-chimique du sol en ACS est ainsi étroitement lié à l’évolution des communautés biologiques qui l’occupent. La modification profonde de l’habitat qu’est le sol entraîne en effet une réorganisation importante, bien qu’encore mal comprise, des communautés inféodées au sol (l’édaphon), elles-mêmes en partie responsables de l’évolution de la structure du sol et de la disponibilité des éléments nutritifs.

2.1.2. Favoriser la biodiversité des sols et ses fonctions écologiques

  • 24 Tebrügge F., Düring R.-A., 1999. Reducing tillage intensity: a review of results from (...)
  • 25 Vieublé L., 2015. Valoriser la composante biologique pour entretenir et améliorer la (...)

17De manière générale, la composition et les structures des communautés du sol sont modifiées par l’ACS, en particulier à l’interface entre le sol et les résidus de culture laissés à sa surface24. Les habitats du sol sont modifiés, les ressources spatialement redistribuées et, plus directement, certains organismes qui auraient été immédiatement affectés par le travail du sol (destruction mécanique, dessèchement en surface et exposition à des prédateurs) sont protégés de ces risques en ACS. Ces modifications vont influencer toute la chaîne trophique des agroécosystèmes, aussi bien en termes d’abondance ou de diversité en espèces qu’en termes de distribution et d’activité, impactant de ce fait de nombreux services écosystémiques : nutrition des plantes, structuration du sol, contrôle des organismes bioagresseurs, stockage du carbone, émission de gaz à effet de serre, etc.25

  • 26 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76 ; Van (...)
  • 27 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76 ; Wardle (...)
  • 28 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76.
  • 29 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76.

18Globalement, l’activité biologique du sol augmente en surface grâce à l’ACS, mais elle peut être réduite en profondeur en raison de l’absence d’enfouissement des matières organiques. De nombreuses études ont été, et sont encore, menées sur l’impact de l’ACS sur l’édaphon et montrent généralement un effet positif de ces pratiques, bien que de fortes disparités soient observées entre les différentes tailles d’organismes26. La macrofaune est significativement favorisée par l’ACS, par rapport à la mésofaune et à la microfaune27. Les organismes de grande taille sont en effet plus durement impactés par la perturbation mécanique dans les systèmes conventionnels (mort des individus, exposition à la prédation, etc.) et profitent de la redistribution des ressources et des habitats en ACS. En particulier, l’ACS a un impact positif avéré sur les vers de terre, véritables architectes du sol et indispensables à sa structuration naturelle. L’absence de perturbations mécaniques et l’augmentation de la teneur en matières organiques en surface modifient la répartition dans le profil de sol des ressources et des conditions d’habitat (flux d’air et d’eau) de l’édaphon. Le paillis, ou « mulch », ainsi constitué en surface par les débris végétaux va fournir un abri et une source de nourriture pour la faune de surface. Le mulch ralentit également l’assèchement du sol en fin de printemps et retarde le gel en fin d’automne, permettant ainsi des transitions entre saisons plus douces, favorables au développement des vers de terre. Les vers peuvent alors se nourrir et se reproduire plus longtemps et probablement mieux s’acclimater aux changements de saison. De nombreuses études et observations de terrain confirment par ailleurs que le nombre de vers de terre dans une parcelle agricole augmente avec la diminution de l’intensité du travail du sol28. Les vers épigés et anéciques, qui s’alimentent tous en surface, sont particulièrement favorisés par les pratiques maintenant les résidus à la surface du sol. Il n’est par ailleurs pas rare qu’en système conventionnel, plus aucun ver épigé (déjà rares dans les agrosystèmes) ou anécique ne soit comptabilisé. Des espèces comme Lumbricus terrestris, ver anécique commun en Europe, peuvent complètement disparaître suite à de nombreuses années en labour du fait de leur taux de reproduction très bas et d’une grande sensibilité à la perturbation du sol et à l’enfouissement des résidus. La recolonisation de la parcelle par les vers de terre se faisant par ses abords, dans les régions où l’agriculture a été très intensive pendant de nombreuses années, il devient difficile de les voir réapparaître même après un passage en ACS29.

  • 30 Doran J.W., 1980. Soil microbial and biochemical changes associated with reduced til (...)
  • 31 Ishaq S.L., 2017. Plant-microbial interactions in agriculture and the use of farming (...)

19La microfaune et la microflore, quant à elles, ne sont pas systématiquement favorisées dans leur diversité en ACS. En revanche, l’évolution physique et chimique du sol en ACS influe significativement sur la répartition des espèces et sur la balance entre bactéries et champignons par rapport aux systèmes en labour30. Ces organismes étant étroitement liés à la fertilité des sols, à la capacité des plantes à prélever les éléments nécessaires à leur développement et aux risques phytosanitaires, ces équilibres sont d’une importance primordiale à la stabilisation de la production31.

  • 32 Andrade D.S., Colozzi-filho A., Giller K.E., 2003. The soil microbial community and (...)
  • 33 Frey S.D., Elliott E.T., Paustian K., 1999. Bacterial and fungal abundance and bioma (...)
  • 34 Wright A.L., Hons F.M., Matocha J.E., 2005. Tillage impacts on microbial biomass and (...)
  • 35 Grigera M.S., Drijber R.A., Wienhold B.J., 2007. Redistribution of crop residues dur (...)
  • 36 Les Azotobacter fixent le diazote gazeux dans des molécules organiques et les Nitrosp (...)
  • 37 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76.
  • 38 Drijber R.A., Doran J.W., Parkhurst A.M., Lyon D.J., 2000. Changes in soil microbial (...)
  • 39 La matière organique récalcitrante est la part très stable (riches en sucres complexe (...)
  • 40 Drijber R.A., Doran J.W., Parkhurst A.M., Lyon D.J., 2000. Changes in soil microbial (...)
  • 41 Spedding T.A., Hamel C., Mehuys G.R., Madramootoo C.A., 2004. Soil microbial dynamic (...)
  • 42 McGonigle T.P., Miller M.H., Young D., 1999. Mycorrhizae, crop growth, and crop phos (...)
  • 43 Selosse M.A., Baudoin E., Vandenkoornhuyse P., 2004. Symbiotic microorganisms, a key (...)
  • 44 Brady N.C., Weil R.R., 2008. The Nature and Properties of Soils, Pearson Prentice Ha (...)
  • 45 Guggenberger G., Frey S.D., Six J., Paustian K., Elliott E.T., 1999. Bacterial and f (...)
  • 46 Bailey V.L., Smith J.L., Bolton H.J., 2002. Fungal-to-bacterial ratios in soils inve (...)

20Suivant la répartition de la matière organique, une forte stratification verticale des micro-organismes du sol se met en place en semis direct, aussi bien en termes de quantité que d’activité, par rapport à la répartition plus homogène dans le profil d’un sol labouré32. En semis direct, les champignons dominent de 0-5 cm là où les bactéries dominent en labour33. La biomasse et l’activité microbienne dans la couche 0-10 cm sont significativement plus élevées qu’en labour, mais deviennent inférieures ou égales dans les couches sous-jacentes34. Cela a des répercussions sur la vitesse de minéralisation du carbone et de l’azote, et donc sur leur disponibilité pour les plantes. Dans les couches superficielles, la minéralisation est plus élevée en ACS du fait de l’activité microbienne plus élevée. Cependant, dans les couches profondes (> 10 ou 15 cm), l’inverse se produit et la vitesse de minéralisation du carbone et de l’azote est alors bien inférieure à celle en systèmes labourés35. À cela s’ajoute une évolution globale de la communauté de bactéries et de champignons vers des espèces plus adaptées aux nouvelles qualité et répartition de la matière organique. L’ACS stimule les eubactéries actinomycètes copiotrophes (adaptées à de hauts niveaux de nutriments, particulièrement de carbone), au développement lent et impliquées dans la dégradation progressive de la matière organique fraîche. Elle stimule également les bactéries Azotobacter et Nitrospira, toutes fortement impliquées dans le cycle de l’azote36, les unes comme les autres indicatrices d’un environnement stable. Bien que les bactéries prédominent et présentent une diversité génétique plus importante en labour et travail du sol intensif37, les bactéries nitrifiantes et anaérobies sont plus diversifiées en semis direct38, rendant ainsi possible la fourniture d’azote minéral à partir de matières organiques humifiées du sol, même situées dans des horizons ou compartiments pauvres ou dépourvus d’oxygène. L’ACS stimule également la présence de champignons ascomycètes, qui dégradent la matière organique fraîche peu récalcitrante39, et de champignons mycorhiziens40, en particulier dans les premiers centimètres du sol grâce à la plus forte humidité sous le mulch et à la non-perturbation mécanique41. La colonisation des racines des plantes par les mycorhizes est alors plus importante en semis direct42, favorisant la prospection racinaire et donc leur capacité à capter l’eau et les nutriments, tout en renforçant les défenses naturelles des plantes43. En labour ou en travail du sol intensif en revanche, ce sont en particulier des champignons basidiomycètes, capables de dégrader la matière organique récalcitrante, qui sont favorisés. La matière organique fraîche étant rapidement consommée par les bactéries, plus nombreuses dans ces systèmes, ces champignons dégradent cette matière organique plus stable, remettant en cause la durabilité du système puisque les matières organiques du sol à l’origine de sa meilleure structure et d’un stockage à long terme du carbone dans le sol s’amenuisent peu à peu du fait de ces pratiques. Globalement, les communautés bactériennes et fongiques favorisées en ACS permettent une dégradation plus lente de la matière organique et une fourniture plus progressive des éléments minéraux pour la plante tout au long de son développement. De plus, le rapport champignons/bactéries passe de 1 pour 1 en parcelle labourée à 3 pour 1 en parcelle sous ACS44, tendant ainsi à se rapprocher des écosystèmes naturels où la domination fongique peut atteindre un ratio de 100 pour 1 (sols forestiers). De nombreuses espèces de champignons se développent en effet sous forme de réseaux de filaments (mycélium), réseaux qui sont particulièrement endommagés par le travail mécanique du sol, réduisant ainsi significativement la quantité et la diversité de ce type de champignons en systèmes conventionnels. Or, ces réseaux mycéliens jouent un rôle clé dans la stabilité structurale du sol45 et dans le stockage à long terme du carbone46 notamment.

  • 47 Wardle D.A., 1995. Impacts of disturbance on detritus food webs in agro-ecosystems of (...)
  • 48 Van Capelle C., Schrader S., Brunotte J., 2012. Tillage-induced changes in the functi (...)

21Enfin, la mésofaune (insectes, nématodes, collemboles, etc.) est la part de l’édaphon pour laquelle il est encore aujourd’hui difficile de conclure sur l’effet des pratiques, mais également sur les conséquences pour les processus, et donc services écosystémiques, qui lui sont associés. En 1995, David A. Wardle47 compile les résultats de 106 études menées jusqu’alors et souligne que de fortes variations sont observées d’une étude à l’autre, en particulier concernant cette faune de taille intermédiaire, selon les intensités de travail du sol et d’enfouissement pratiqués, les périodes de l’année, la culture étudiée et les conditions de sol et de climat. De plus, il souligne l’importance des pratiques associées à la réduction du travail du sol, or la définition de l’ACS à l’époque, et encore aujourd’hui dans une certaine mesure, ne permettait pas d’identifier clairement les exploitations pratiquant réellement l’ACS dans le respect de ses trois principes. Les études plus récentes, menées cette dernière décennie, confirment toujours les conclusions de David Wardle. Christine Van Capelle et al.48, qui ont compilé en 2012 les études allemandes sur le sujet, concluent que les impacts, en particulier à long terme, sur la biodiversité du sol sont toujours peu compris, notamment l’interaction entre pratiques, texture du sol et type de culture.

2.1.3. Stockage du carbone en ACS

  • 49 Carbone stable dont les processus de stockage dans le sous-sol se réalisent sur des t (...)
  • 50 IPCC, 2014. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution (...)
  • 51 Lal R., 2011. Sequestering carbon in soils of agro-ecosystems. Food Policy, 36, (...)
  • 52 Lal R., 2011. Sequestering carbon in soils of agro-ecosystems. Food Policy, 36, (...)
  • 53 De Moraes Sa J.C., Lal R., 2009. Stratification ratio of soil organic matter pools as (...)
  • 54 Dimassi B., Mary B., Wylleman R., Labreuche J., Couture D., Piraux F., Cohan J.P., 20 (...)
  • 55 Olson K., Ebelhar S.A., Lang J.M., 2014. Long-term effects of cover crops on crop yi (...)
  • 56 Baker J.M., Ochsner T.E., Venterea R.T., Griffis T.J., 2007. Tillage and soil carbon (...)

22L’agriculture est, comme la plupart des activités humaines, en partie responsable des émissions de gaz à effet de serre et donc des pertes de carbone fossile49 vers l’atmosphère où le carbone s’accumule sous forme minérale (CO2, le gaz carbonique), accentuant pollutions et réchauffement climatique50. Les sols peuvent ainsi perdre par l’agriculture intensive jusqu’à 75 % de leur carbone organique51, perte qu’il faudra alors compenser par des apports exogènes, parfois coûteux, afin de maintenir la productivité. Pourtant, à l’état naturel, les sols sont un indispensable puits de carbone, et on estime aujourd’hui qu’une gestion appropriée des sols dans les agroécosystèmes peut permettre un potentiel de restockage de 1,2 à 3,1 milliards de tonnes de carbone par an52. Ce stockage concerne particulièrement l’horizon de surface, mais on sait désormais qu’il s’opère également dans les zones plus profondes, au-delà de 30 cm53. Les apports de matières organiques via les amendements, les résidus de culture ou les couverts végétaux sont le principal vecteur de ce stockage. Ils permettent ainsi de stocker 0,3 à 0,5 tonne de carbone par hectare et par an, que cela soit avec ou sans travail du sol54. Et ces chiffres peuvent atteindre 0,5 à 0,9 si l’ACS est appliquée dans ses trois principes55. John M. Baker et al.56 estiment ainsi en 2007 que 25 milliards de tonnes de carbone pourraient être restockées en cinquante ans si toutes les terres arables passaient en ACS.

  • 57 Lal R., 2015b. A system approach to conservation agriculture. Journal of Soil and Wa (...)
  • 58 De Moraes Sa J.C., Lal R., 2009. Stratification ratio of soil organic matter pools a (...)
  • 59 Kell D.B., 2012. Large-scale sequestration of atmospheric carbon via plant roots in (...)
  • 60 Lal R., 2015c. Cover cropping and the “4 per Thousand” proposal. Journal of Soil and (...)

23On remarquera tout particulièrement ici que c’est bien la synergie des trois piliers de l’ACS qui permet ce stockage57. En effet, le non-travail du sol, bien qu’important pour la préservation structurelle des agrégats du sol, n’a finalement qu’un effet marginalement positif sur le stockage du carbone58 s’il n’est pas associé à l’utilisation de couverts végétaux, à la restitution des résidus et au raisonnement de la rotation. L’utilisation de variétés ou d’espèces avec une importante masse racinaire dans la rotation permet par exemple de déposer le carbone plus en profondeur dans le profil, là où le turn-over des éléments est moins important, favorisant ainsi un stockage pérenne du carbone59. Avoir recours aux couverts végétaux pendant les périodes d’interculture permet une séquestration du carbone tout au long de l’année et, avec des espèces bien choisies, permet également une synergie avec le cycle de l’azote60.

  • 61 Lal R., 2011. Sequestering carbon in soils of agro-ecosystems. Food Policy, 36, (...)

24En plus de participer à la réduction des gaz à effet de serre, le stockage de carbone dans les sols agricoles contribue à l’amélioration qualitative et quantitative du cycle de l’eau, à la restauration des sols et des écosystèmes et la biodiversité qui leur est associée et à la sécurité alimentaire globale. En effet, l’augmentation du carbone organique dans les sols participe à sa qualité et par là même à la production de denrées alimentaires. Dans les pays en développement, un gain d’une tonne de carbone par hectare et par an s’accompagnerait d’un gain moyen de 32 millions de tonnes de céréales par an61.

2.2. L’ACS et la conservation de services au-delà du sol

25Alors que les effets positifs des pratiques de l’ACS sur la santé des sols sont attendus, les impacts indirects de pratiques de préservation des sols sont tout aussi importants. L’ACS participe ainsi également à répondre aux enjeux liés au changement climatique, à la lutte contre les bioagresseurs des cultures et au maintien de la productivité agricole.

2.2.1. Levier face au changement climatique

  • 62 Pisante M., Stagnari F., Acutis M., Bindi M., Brilli L., Di Stefano V., Carozzi M., 2 (...)

26L’impact des activités humaines sur le climat implique aujourd’hui deux impératifs : atténuer notre impact sur le climat et nous adapter aux changements engendrés. Le changement climatique a notamment un impact important sur l’agriculture, car il modifie la phénologie des plantes cultivées, altère leur physiologie et leur productivité et complique la gestion de l’eau. L’ACS, du fait de son impact sur le sol en particulier, contribue aussi bien à l’atténuation qu’à l’adaptation au changement climatique62.

  • 63 Holland J.M., 2004. The environmental consequences of adopting conservation tillage (...)
  • 64 SoCo Project Team, 2009. Final report on the project Sustainable Agriculture and Soi (...)
  • 65 Dendooven L., Gutiérrez-Oliva V.F., Patiño-Zúñiga L., Ramírez-Villanueva D.A., Verhu (...)

27Comme nous venons de l’évoquer, l’ACS présente un fort potentiel pour le stockage du carbone atmosphérique et donc pour l’atténuation des risques associés aux gaz à effet de serre comme le CO2 sur le réchauffement climatique. À cela peut s’ajouter le fait qu’en ACS, la réduction du nombre de passages d’outils de travail du sol et une gestion plus intégrée de la fertilisation grâce à la matière organique et aux couverts de légumineuses surtout, engendrent de moindres consommations d’énergies fossiles et émissions de gaz à effet de serre63. La consommation de carburant en ACS est ainsi diminuée de 60 % par rapport à des systèmes conventionnels64 et on constate également une diminution des émissions de N2O et de CH4, autres gaz à effet de serre, après quelques années d’ACS bien conduite65, notamment du fait de l’évolution de l’activité bactérienne du sol.

  • 66 Pittelkow C.M., Liang X., Linquist B.A., van Groenigen K.J., Lee J., Lundy M.E., van (...)
  • 67 Holland J.M., 2004. The environmental consequences of adopting conservation tillage i (...)
  • 68 Song Z., Gao H., Zhu P., Peng C., Deng A., Zheng C., Mannaf M.A., Islam M.N., Zhang (...)
  • 69 Pisante M., Stagnari F., Acutis M., Bindi M., Brilli L., Di Stefano V., Carozzi M., 2 (...)

28L’ACS est également elle-même plus résiliente face au changement climatique, compte tenu de la résilience de sa productivité en contexte de stress hydrique66. Les changements des propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol associés à l’ACS permettent d’améliorer la fourniture en eau et stabilisent la production en atténuant l’effet d’épisodes de sécheresse ou d’intempéries violentes67, susceptibles de devenir plus fréquents à l’avenir. Cette résilience est particulièrement imputable aux bénéfices tirés des apports de matières organiques au sol68, à la stabilité des agrégats de surface qui empêche la fermeture du sol en cas de pluie forte, aux résidus qui améliorent le stockage de l’eau et ralentissent le ruissellement, et à la microporosité et mésoporosité biologiques qui maximisent la rétention de l’eau pour les épisodes de sécheresse69.

2.2.2. Régulations biologiques

  • 70 Au sens du MEA, 2005. Ecosystems and Human Well-being: Biodiversity Synthesis, Millen (...)
  • 71 Gallai N., Salles J.-M., Settele J., Vaissière B.E., 2009. Economic valuation of the (...)
  • 72 Williams I.H., 1994. The dependences of crop production within the European Union on (...)
  • 73 Klein A.-M., Vaissière B.E., Cane J.H., Steffan-Dewenter I., Cunningham S.A., Kremen (...)
  • 74 Voir le glossaire.
  • 75 Fiedler A.K., Landis D.A., Wratten S.D., 2008. Maximizing ecosystem services from con (...)
  • 76 Pimentel D., Burgess M., 2014. Environmental and economic costs of the application o (...)
  • 77 Pimentel D., Wilson C., McCullum C., Huang R., Dwen P., Flack J., Tran Q., Saltman T (...)

29De nombreux services dits « de régulation »70 sont à la base de la production agricole. La valeur de la production alimentaire mondiale assurée par la pollinisation animale, par exemple, a été estimée à 153 milliards d’euros en 200571, les insectes pollinisateurs étant garants de la reproduction de 84 % des plantes cultivées pour l’alimentation humaine en Europe, 65 à 70 % au niveau mondial72, soit, en volume, 35 % de la production alimentaire mondiale73. De même, le biocontrôle des ravageurs par leurs ennemis naturels est l’un des plus importants services écosystémiques intrants74 des agroécosystèmes75. Ces auxiliaires prédateurs et parasitoïdes sont responsables de 50 % du contrôle des ravageurs dans le monde, contre 40 % pour les facteurs génétiques et seulement 10 % pour les pesticides76. À l’échelle mondiale, ils permettent à eux seuls de réduire de 100 milliards de dollars par an les pertes liées aux ravageurs77.

  • 78 Lavorel S., Sarthou J.-P., 2008. Intérêts de la biodiversité pour les services rendu (...)
  • 79 Ehler L.E., 2006. Integrated pest management (IPM): definition, historical developme (...)
  • 80 Howarth F.G., 2000. Non-target effects of biological control agents. In: Biological (...)
  • 81 Winqvist C., Ahnstrom J., Bengtsson J., 2012. Effects of organic farming on biodiver (...)

30L’usage d’insecticides et, dans une moindre mesure, de fongicides sur les cultures nuit aux insectes bénéfiques, comme les pollinisateurs ou les ennemis naturels des ravageurs de culture78. Dans une logique de protection intégrée des cultures et de contrôle biologique par conservation, l’usage de ces intrants représente donc la pratique de base à éviter afin de promouvoir l’abondance et la diversité des ennemis naturels dans les cultures79 et le contrôle biologique des ravageurs qu’ils assurent80. L’impact positif de l’agriculture biologique, interdisant l’usage de produits biocides de synthèse, sur ces organismes est aujourd’hui avéré81.

  • 82 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76 ; Legrand (...)
  • 83 Holland J.M., Luff M.L., 2000. The effects of agricultural practices on Carabidae in (...)
  • 84 Hatten T.D., Bosque-Pérez N.A., Labonte J.R., Guy S.O., Eigenbrode S.D., 2007. Effec (...)
  • 85 Rypstra A.L., Carter P.E., Balfour R.A., Marshall S.D., 1999. Architectural features (...)
  • 86 Roger-Estrade J., Anger C., Bertrand M., Richard G., 2010. Tillage and soil ecology: (...)
  • 87 Holland J.M., 2004. The environmental consequences of adopting conservation tillage i (...)

31En revanche, le potentiel bénéfice de la préservation des sols par l’ACS vis-à-vis des régulations biologiques s’y déroulant est beaucoup moins connu et étudié. Pourtant, l’intensité du travail du sol, en particulier le labour (c’est-à-dire l’inversion du sol), a des effets négatifs bien documentés sur les arthropodes du sol82. Le travail du sol a par ailleurs été utilisé pendant des siècles pour contrôler les ravageurs dans les champs, notamment les ravageurs du sol. En ce qui concerne les insectes auxiliaires, plusieurs études ont montré une plus grande diversité de prédateurs, notamment carabes et araignées, dans les parcelles en semis direct ou en non-labour que dans celles subissant régulièrement un labour83, les espèces de grande taille étant une fois encore les plus touchées par l’effet du travail du sol84. La présence de résidus de culture en surface et d’un couvert végétal permanent offre un environnement plus complexe, apprécié par les araignées85, des abris et un microclimat tamponné favorable au développement de nombreux arthropodes à différents stades de leur cycle de vie et périodes de l’année86. À cela s’ajoute la présence de proies alternatives, favorisées par l’augmentation de la matière organique, de résidus de cultures et de graines d’adventices non enfouies87.

  • 88 Shuler R.E., Roulston T.H., Farris G.E., 2005. Farming practices influence wild poll (...)
  • 89 Marti O.G., Olson D.M., 2007. Effect of tillage on cotton aphids (Homoptera: Aphidida (...)
  • 90 Sharley D.J., Hoffmann A.A., Thomson L.J., 2008. The effects of soil tillage on bene (...)
  • 91 Tamburini G., De Simone S., Sigura M., Boscutti F., Marini L., 2016. Conservation ti (...)
  • 92 Raymond L., Sarthou J.P., Plantegenest M., Gauffre B., Ladet S., Vialatte A., 2014. (...)
  • 93 Barber N.A., Gorden N.L.S., 2015. How do belowground organisms influence plant-polli (...)

32De plus, peu de recherches ont porté sur les effets de la gestion du sol sur les ennemis naturels aériens et moins encore sur les pollinisateurs. Pourtant, des effets bénéfiques similaires du non-labour ont été montrés pour une espèce d’abeille sauvage pollinisatrice des courges88, pour les coccinelles89, les guêpes parasitoïdes Trichogrammatidés90, les coléoptères volants, les larves de syrphes et les chrysopes91. Certaines de ces espèces, bien qu’a priori non inféodées au sol, profitent des évolutions de l’agroécosystème en ACS. En effet, certaines espèces d’abeilles ou de syrphes (Diptères, Syrphidés), celles qui nidifient ou hivernent dans le sol parfois au sein même des parcelles agricoles92, profitent de l’absence de perturbation. D’autres tirent profit plus indirectement du passage en ACS par la création d’habitats, la plus grande diversité d’adventices (souvent plus présentes et tolérées en ACS), ou encore par la modification physiologique des plantes hôtes qui ont poussé dans un sol à la biodiversité riche, notamment en bactéries fixatrices d’azote et en mycorhizes, renforçant leurs défenses naturelles ou modifiant leur attractivité pour les pollinisateurs notamment93.

  • 94 Tamburini G., De Simone S., Sigura M., Boscutti F., Marini L., 2016. Conservation ti (...)
  • 95 Basch G., Friedrich T., Kassam A., Gonzalez-Sanchez E., 2015. Conservation agricultu (...)
  • 96 Leake A.R., 2003. Integrated pest management for conservation agriculture. In: Conse (...)
  • 97 Roger-Estrade J., Anger C., Bertrand M., Richard G., 2010. Tillage and soil ecology: (...)

33Concernant l’efficience du contrôle biologique des ravageurs des cultures et leur impact sur les cultures, il est constaté qu’ils sont respectivement meilleur94 et équivalent à moindre95 en ACS par rapport à un mode de culture conventionnel. Beaucoup d’études sur l’effet du travail du sol ne prennent pas en compte les interactions avec les autres pratiques de l’ACS, or la maîtrise des bioagresseurs dans ce type de systèmes ne peut être atteinte qu’au moyen d’une bonne utilisation de la rotation en particulier, notamment contre les maladies96. Les trois piliers de l’ACS sont en ce sens indissociables pour assurer le maintien, voire l’amélioration des services de régulation97. Certains cas restent par ailleurs problématiques, telles les limaces, largement reconnues et documentées comme difficilement gérables sans travail du sol, en particulier les premières années.

2.2.3. Performances agronomiques et économiques de l’ACS

  • 98 Pittelkow C.M., Liang X., Linquist B.A., van Groenigen K.J., Lee J., Lundy M.E., van (...)
  • 99 Pittelkow C.M., Liang X., Linquist B.A., van Groenigen K.J., Lee J., Lundy M.E., van (...)
  • 100 Fernández-Ugalde O., Virto I., Bescansa P., Imaz M.J., Enrique A., Karlen D.L., 2009 (...)
  • 101 Kassam A., Friedrich T., Derpsch R., Lahmar R., Mrabet R., Basch G., González-Sánche (...)

34On estime qu’à travers le monde, tous types de climats et de cultures confondus, l’ACS présente une baisse de rendement de l’ordre de 2,5 % par rapport à l’agriculture conventionnelle98. En revanche, dans un contexte de stress hydrique, les rendements observés en ACS sont en moyenne plus élevés qu’en agriculture conventionnelle99. On constate ainsi en climats secs une augmentation des rendements de l’ordre de 50 à 100 % selon Oihane Fernández-Ugalde et al.100 et entre 20 à 120 % selon Amir Kassam et al.101 par rapport à l’agriculture conventionnelle.

  • 102 Basch G., Friedrich T., Kassam A., Gonzalez-Sanchez E., 2015. Conservation agricultur (...)
  • 103 Pittelkow C.M., Liang X., Linquist B.A., van Groenigen K.J., Lee J., Lundy M.E., van (...)

35À l’échelle européenne, des différences notables s’observent entre pays. Au nord du continent, les rendements sont globalement moins bons en ACS et chutent de 6,9 %. Le sud en revanche (incluant la France) présente des rendements supérieurs d’environ 13 % par rapport à l’agriculture conventionnelle102. Les niveaux de rendement mesurés en ACS sont par ailleurs particulièrement dépendants de l’ancienneté du système et tendent à augmenter au fil des années103.

  • 104 Sturny W.G., Chervet A., 2015. Oberacker a fêté ses 20 ans : bilans et perspectives. (...)
  • 105 SoCo Project Team, 2009. Final report on the project Sustainable Agriculture and Soil (...)
  • 106 SoCo Project Team, 2009. Final report on the project Sustainable Agriculture and Soil (...)
  • 107 Freixial R., Carvalho M., 2010. Aspectos prácticos fundamentales en la implantación d (...)
  • 108 Carvalho M., Basch G., Calado J.M.G., Barros J.F.C., 2012. Long term effect of tilla (...)
  • 109 Marques F., Basch G., 2002. Comparação da viabilidade económica de quatro sistemas d (...)

36Au-delà des rendements, différents auteurs reconnaissent que le profit économique de l’ACS est plus élevé104 par rapport à un mode de production plus conventionnel du fait de frais de main-d’œuvre réduits de 50 à 75 %105, de frais de carburants réduits de 60 %106 et de frais d’entretien de matériel réduits de 80 %107. L’amélioration de la teneur en carbone organique dans les sols et l’incorporation de légumineuses dans la rotation ajoutent à cela la possibilité de réduire également les coûts de fertilisation azotée après quelques années108. Tout ceci abaisse le seuil de rentabilité (niveau de rendement) à partir duquel l’exploitation est économiquement viable. Au Portugal, pour une ferme de 500 hectares, ce seuil de rentabilité (calculé sur la marge nette) a ainsi été estimé à 14,3 quintaux de blé par hectare en labour, contre 11,3 en ACS109.

  • 110 Holland J.M., 2004. The environmental consequences of adopting conservation tillage i (...)

37En revanche, la principale limite à l’abandon ou à la forte diminution du travail du sol est que cela enlève aux producteurs leur principal moyen de lutte contre les adventices. Le recours au travail du sol, pour la destruction mécanique des adventices ou la pratique du faux semis par exemple, est en effet la principale alternative à l’usage d’herbicides, souvent préférée pour son efficacité et son moindre coût. De plus, sans travail du sol, les graines restent plus facilement en surface et la présence d’un mulch permanent modifie les conditions de germination, favorables à certaines espèces, mais limitantes à la germination de la plupart des espèces pour lesquelles une induction lumineuse est indispensable. Certaines graines laissées en surface sont également consommées ou endommagées par la biodiversité, souvent plus riche en ACS, et certaines adventices sont désavantagées par ces conditions particulières. On observe ainsi en ACS une sélection d’un cortège d’adventices différentes de celles qui auraient été sélectionnées en conventionnel110. À l’heure actuelle, en l’absence de travail du sol, le contrôle chimique des adventices est encore l’option la plus efficace et donc la plus répandue.

  • 111 Singh V.P., Barman K.K., Singh R., Sharma A.R., 2015. Weed management in conservatio (...)
  • 112 Gupta R., Seth A., 2007. A review of resource conserving technologies for sustainabl (...)
  • 113 Sturny W.G., Chervet A., 2015. Oberacker a fêté ses 20 ans : bilans et perspectives. (...)
  • 114 Farooq M., Siddique K.H.M., 2015b. Conservation Agriculture, Springer International P (...)

38Le passage à l’ACS demande ainsi un changement de paradigme radical en ce qui concerne la gestion des adventices. Or les moyens humains, les outils et même les stratégies de lutte contre les adventices en ACS sont encore trop peu disponibles pour accompagner la conversion111. En pratique, le passage en ACS s’accompagne à l’heure actuelle d’un usage accru d’herbicides les premières années, durant une phase de transition principalement liée à l’apprentissage par l’agriculteur et à la maturation du système (transformation biotique et abiotique du sol notamment). En revanche, après quelques années d’ACS bien conduite, adoptant une démarche de gestion intégrée des adventices en combinant méthodes chimiques et non chimiques (essentiellement destruction mécanique, rotation allongée, couverts végétaux pendant les intercultures), on constate une diminution de la levée d’adventices après semis112 et une diminution du recours aux herbicides, qui devient équivalent, voire inférieur aux systèmes conventionnels113. Aussi, Farooq et Siddique114 placent dans leur livre Conservation Agriculture le contrôle des mauvaises herbes comme « 4e pilier » de l’ACS, soulignant par là l’importance de cette question pour ces systèmes. L’utilisation habile des couverts végétaux est un levier particulièrement déterminant pour la gestion des adventices en ACS, mais l’expertise sur les couverts, tant de la part des agriculteurs que des conseillers, est encore trop rare et peu adaptée aux variations des conditions locales.

2.3. Un exemple français : les conclusions du réseau d’observation Seracc (Services écosystémiques en agriculture conventionnelle et de conservation)

  • 115 Chabert A.M.-H., 2017. Expression combinée des services écosystémiques en systèmes de p (...)

39Entre 2013 et 2016, une étude comparant simultanément l’expression de dix-sept services écosystémiques (fig. 2) en ACS à celle en agricultures biologique et conventionnelle (avec des intensités variables de travail du sol) a été menée par l’Inra de Toulouse, en collaboration avec un réseau d’une cinquantaine d’agriculteurs dans trois départements autour de Toulouse115.

  • 116 Common International Classification of Ecosystem Services. Voir le glossaire.

Figure 2. Les 17 services étudiés dans un cadre de Seracc. Sept services « intrants » (« services de régulation et de maintenance » de la classification CICES116), dont quatre services de régulation et trois services de support, sept services de production contribuant au revenu agricole (« services d’approvisionnement » de la classification CICES) et trois services produits hors revenu agricole direct (« services de régulation et de maintenance » ou « culturels » de la classification CICES).

Figure 2. Les 17 services         étudiés dans un cadre de Seracc. Sept services « intrants »         (« services de régulation et de maintenance » de la classification         CICES116), dont quatre services de régulation et trois services de         support, sept services de production contribuant au revenu agricole         (« services d’approvisionnement » de la classification CICES) et trois         services produits hors revenu agricole direct (« services de         régulation et de maintenance » ou « culturels » de la classification         CICES).

40Ce cas d’étude français, réalisé sur deux années culturales et pour deux cultures d’hiver (blé tendre d’hiver et féverole d’hiver), a permis de confirmer un certain nombre des connaissances générales concernant la relation entre l’ACS et les services écosystémiques en les contextualisant sur notre territoire.

41Dans cette région de coteaux, aux sols argilo-calcaires parfois limoneux, les effets positifs de l’ACS, notamment du semis direct, sur la stabilité structurale des agrégats de sol ont pu être confirmés. Sous l’effet de pluies violentes, les gouttes d’eau n’arrachent pas ou très peu les particules de sol à la surface des parcelles en semis direct en hiver, contrairement aux sols en labour. En revanche, les pratiques de travail simplifié (TCS) ont montré des résultats très variables, soulignant la sensibilité au type de sol de ces pratiques intermédiaires. Néanmoins, le fait qu’en ACS l’eau soit potentiellement mieux retenue dans les sols implique que ces derniers sont plus saturés en hiver, et ils ont présenté une capacité d’infiltration des eaux de pluie limitée, potentiellement source d’un ruissellement hivernal et printanier plus important qu’en système avec labour. Il est toutefois légitime de penser qu’avec la très forte différence de stabilité structurale entre un sol labouré et un sol en semis direct, la présence d’un couvert et d’un mulch, combinée aux irrégularités du sol non travaillé (ne présente pas de sillons profonds et réguliers, souvent dans le sens de la pente), l’impact du ruissellement soit fortement amoindri en ACS par rapport à une agriculture plus conventionnelle, du fait d’une vitesse de ruissellement plus faible et de moindres pertes de sol.

42L’analyse des performances agro-environnementales des exploitations du réseau Seracc a également confirmé le potentiel de l’ACS à réduire les impacts de l’agriculture sur les émissions de carbone, par la diminution des consommations de carburants, une utilisation plus raisonnée des intrants, et notamment des fertilisants, et la présence d’infrastructures agroécologiques. Certaines exploitations pratiquant le semis direct ou les TCS en agriculture biologique présentent le potentiel de restocker jusqu’à l’équivalent de 200 % de leurs émissions.

43En ce qui concerne les régulations biologiques, les observations sur le réseau Seracc sont à l’image de la littérature internationale, très variables. Pour les trois cas de régulations étudiés, l’impact positif de l’ACS sur ces services n’a pu être significativement montré que pour le cas du puceron des épis. Néanmoins, les niveaux de régulation observés en ACS étaient comparables à ceux observés en agriculture biologique. L’ACS présente donc, dans la région, un potentiel d’amélioration de ces services à la hauteur de ce que peut offrir actuellement l’agriculture biologique, reconnue pour ses meilleures régulations biologiques que les systèmes conventionnels. De plus, le réseau d’observation Seracc a également permis de mettre en avant l’importance des bords de parcelles, lisières, bandes enherbées, haies, pour l’hivernation de nombreux ennemis naturels. Or, il s’est avéré que sur le réseau, les exploitations en agriculture biologique qui appliquaient également les principes de l’ACS (avec seulement un travail du sol superficiel) présentaient systématiquement une plus importante diversité en infrastructures agroécologiques. Ces producteurs, engagés dans une démarche agroécologique holistique, via la suppression d’intrants de synthèse, la réduction du travail du sol et la diversification, ont tout naturellement inclus dans leur diversification les espaces non productifs. Ces habitats permettent ainsi le maintien d’une diversité d’ennemis naturels et donc un potentiel de régulation accru autour de ces parcelles, même si, comme nous l’a démontré la régulation des bruches, certains pourraient être désavantagés par cette diversification.

44Malgré une potentielle augmentation du nombre de certains ravageurs comme les limaces ou les bruches, la productivité a été en moyenne maintenue en ACS par rapport à l’agriculture conventionnelle, avec une différence moyenne de – 0,5 q/ha en blé et + 5 q/ha en féverole. De plus, aucune tendance marquée pour le risque de maladies cryptogamiques n’a pu être montrée. Cependant, une forte variabilité a été observée en ACS, et tous les systèmes ne se valent pas en termes de productivité. Sur l’ensemble du réseau, les plus hauts rendements comme les plus bas ont ainsi été observés en ACS. S’il n’est pas encore possible de conclure sur les tenants de cette variabilité, il semble toutefois que la maturité du système et sa maîtrise par le producteur, toutes deux garantes du rétablissement et du maintien de la santé du sol, en soient des facteurs déterminants.

  • 117 Bengtsson J., Ahnstrom J., Weibull A.C., 2005. The effects of organic agriculture on b (...)

45Par ailleurs, ce réseau d’étude avait l’avantage de fournir une comparaison de l’ACS non seulement avec une agriculture plus conventionnelle, mais également avec une autre forme de système agroécologique : l’agriculture biologique. Cette dernière est reconnue pour réduire le transfert de polluants vers l’eau et les sols, favoriser le stockage du carbone par la matière organique, améliorer la qualité physico-chimique et biologique du sol, émettre moins de CO2 et favoriser la biodiversité en oiseaux, plantes et insectes, en particulier les prédateurs117. Elle est cependant parfois décriée pour des pertes de productivité pour certaines cultures, pertes que peut engendrer l’abandon de la fertilisation azotée minérale et des traitements phytosanitaires de synthèse. Les observations faites sur le réseau Seracc tendent à confirmer ces affirmations. Globalement, la conservation de la biodiversité et des habitats semi-naturels était meilleure en agriculture biologique, comme en ACS, par rapport à l’agriculture conventionnelle. Cependant, la sensibilité à l’érosion s’est révélée bien plus importante en agriculture biologique qu’en ACS, mais également qu’en agriculture conventionnelle. De plus, si les rendements en féverole étaient peu impactés en agriculture biologique, les rendements en blé furent quant à eux significativement inférieurs (– 13,8 q/ha en moyenne par rapport à l’agriculture conventionnelle). En particulier, les exploitations qui ont présenté les plus bas niveaux de rendement étaient celles appliquant à la fois les principes de l’ACS et de l’agriculture biologique. En effet, si la combinaison de ces deux approches n’est pas sans vertu d’un point de vue écologique, la productivité de ce type de système est encore aujourd’hui trop difficile à assurer pour en garantir la durabilité.

46Dans l’ensemble, cette étude est une illustration détaillée du potentiel de l’ACS pour s’affranchir de l’antagonisme apparent entre productivité et performances environnementales. L’étude a également révélé une grande variabilité de l’expression des services écosystémiques sous ACS, variabilité pouvant être attribuée principalement à l’immaturité du système, en termes d’équilibres écologiques et d’expertise de l’exploitant, ce type d’agriculture souffrant encore aujourd’hui d’un manque important d’accompagnement technique.

Notes

1 Pretty J.N., Brett C., Gee D., Hine R.E., Mason C.F., Morison J.I.L., Raven H., Rayment M.D., Van Der Bijl G., 2000. An assessment of the total external costs of UK agriculture. Agricultural Systems, 65, 113-136.

2 Voir Le sol agricole, une ressource indispensable négligée.

3 Pretty J., 2008. Agricultural sustainability: concepts, principles and evidence. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 363, 447-465.

4 Parallèle intéressant, le sol est également relégué au rang de « support » en droit civil. Voir Propriété et protection des sols : réflexions civilistes sur la prise en compte de la qualité des sols.

5 Lemanceau P., Maron P.A., Mazurier S., Mougel C., Pivato B., Plassart P., Ranjard L., Revellin C., Tardy V., Wipf D., 2015. Understanding and managing soil biodiversity: a major challenge in agroecology. Agronomy for Sustainable Development, 35, 67-81.

6 Rutgers M., van Wijnen H.J., Schouten A.J., Mulder C., Kuiten A.M.P., Brussaard L., Breure A.M., 2012. A method to assess ecosystem services developed from soil attributes with stakeholders and data of four arable farms. Science of the Total Environment, 415, 39-48 ; Schulte R.P.O., Creamer R.E., Donnellan T., Farrelly N., Fealy R., O’Donoghue C., O’hUallachain D., 2014. Functional land management: a framework for managing soil-based ecosystem services for the sustainable intensification of agriculture. Environmental Science and Policy, 38, 45-58.

7 Hobbs P., Sayre K., Gupta R., 2008. The role of conservation agriculture in sustainable agriculture. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 363, 543-555.

8 Faulkner E.H., 1943. Plowman’s Folly, Michael Joseph Ltd, London, 175 p.

9 Friedrich T., Derpsch R., Kassam A., 2012. Overview of the global spread of conservation agriculture. Field Actions Science Reports. The Journal of Field Actions, Special Issue 6, 0-7.

10 Farooq M., Siddique K.H.M., 2015a. Conservation agriculture: concepts, brief history, and impacts on agricultural systems. In: Conservation Agriculture (M. Farooq, K.H.M. Siddique, eds.), Springer International Publishing, Switzerland, 3-17 ; FAO, 2008. Investing in Sustainable Agricultural Intensification. The Role of Conservation Agriculture, A framework for action, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 24 p.

11 Derpsch R., Friedrich T., 2009. Development and current status of no-till adoption in the world. In: Proceedings of the 18th Triennial Conference of the International Soil Tillage Research Organization (ISTRO), 15-19 juin, Izmir, Turquie.

12 Kassam A., Friedrich T., Derpsch R., Kienzle J., 2015. Overview of the worldwide spread of conservation agriculture. Facts Reports, 8, 3-11.

13 Le labour est une technique de travail du sol, souvent la plus profonde (de 20 à 30 cm en France), consistant à retourner et mélanger l’ensemble de la couche arable pour l’ameublir, détruire les adventices et enfouir les résidus. C’est l’opération de base en Europe, elle est ensuite suivie d’interventions plus superficielles pour affiner la structure du sol et préparer le lit de semence.

14 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No-till in northern, western and south-western Europe: a review of problems and opportunities for crop production and the environment. Soil Tillage Research, 118, 66-87.

15 Labreuche J., Le Souder C., Castilon P., Ouvry J.F., Real B., Germon J.C., De Tourdonnet S., 2007. Évaluation des impacts environnementaux des Techniques culturales sans labour en France, Ademe-Arvalis-Institut du végétal-Inra-APCA-AREAS-ITB-Cetiom-IFVV, 400 p. ; Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No-till in northern, western and south-western Europe: a review of problems and opportunities for crop production and the environment. Soil Tillage Research, 118, 66-87.

16 Le semis direct est une pratique qui consiste à abandonner toute forme de préparation du sol avant semis, de manière ponctuelle ou définitive. La seule perturbation mécanique du sol est celle générée par le semoir (spécifique à ce type de pratiques) sur quelques centimètres de profondeur lors de l’ouverture et la fermeture du sillon. Le semis direct est considéré comme la pratique phare de l’ACS, mais celle-ci nécessite la mise en place des deux autres principes que sont la couverture permanente du sol par des plantes maîtrisées et leurs résidus, et l’allongement de la rotation.

17 West T.O., Post W.M., 2002. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: a global data analysis. Soil Science Society of America Journal, 66, 1930-1946.

18 Techniques culturales simplifiées : façons culturales basées sur la réduction des perturbations physiques des sols en vue de préparer le semis ou de lutter contre les adventices. Elles excluent donc le labour (retournement du sol à l’aide d’une charrue), mais aussi généralement tout travail profond même sans retournement de la terre.

19 Chichester F.W., Richardson C.W., 1992. Sediment and nutrient loss from clay soils as affected by tillage. Journal of Environmental Quality, 21, 587-590 ; Labreuche J., Le Souder C., Castilon P., Ouvry J.F., Real B., Germon J.C., De Tourdonnet S., 2007. Évaluation des impacts environnementaux des Techniques culturales sans labour en France, Ademe-Arvalis-Institut du végétal-Inra-APCA-AREAS-ITB-Cetiom-IFVV, 400 p. ; Rhoton F.E., Shipitalo M.J., Lindbo D.L., 2002. Runoff and soil loss from midwestern and southeastern US silt loam soils as affected by tillage practice and soil organic matter content. Soil Tillage Research, 66, 1-11 ; Tebrügge F., Düring R.-A., 1999. Reducing tillage intensity: a review of results from a long-term study in Germany. Soil Tillage Research, 53, 15-28.

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21 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No-till in northern, western and south-western Europe: a review of problems and opportunities for crop production and the environment. Soil Tillage Research, 118, 66-87.

22 Soane B.D., Ball B.C., Arvidsson J., Basch G., Moreno F., Roger-Estrade J., 2012. No-till in northern, western and south-western Europe: a review of problems and opportunities for crop production and the environment. Soil Tillage Research, 118, 66-87.

23 Labreuche J., Le Souder C., Castilon P., Ouvry J.F., Real B., Germon J.C., De Tourdonnet S., 2007. Évaluation des impacts environnementaux des Techniques culturales sans labour en France, Ademe-Arvalis-Institut du végétal-Inra-APCA-AREAS-ITB-Cetiom-IFVV, 400 p.

24 Tebrügge F., Düring R.-A., 1999. Reducing tillage intensity: a review of results from a long-term study in Germany. Soil Tillage Research, 53, 15-28.

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28 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76.

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36 Les Azotobacter fixent le diazote gazeux dans des molécules organiques et les Nitrospira transforment les ions nitrites en ions nitrates.

37 Kladivko E.J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil Tillage Research, 61, 61-76.

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39 La matière organique récalcitrante est la part très stable (riches en sucres complexes comme la lignine et les tanins) qui améliore les propriétés physiques du sol et stocke le carbone sur le long terme (fonction « puits de carbone » des sols).)

40 Drijber R.A., Doran J.W., Parkhurst A.M., Lyon D.J., 2000. Changes in soil microbial community structure with tillage under long-term wheat-fallow management. Soil Biology and Biochemistry, 32, 1419-1430.

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49 Carbone stable dont les processus de stockage dans le sous-sol se réalisent sur des temps géologiques.

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113 Sturny W.G., Chervet A., 2015. Oberacker a fêté ses 20 ans : bilans et perspectives. TCS Magazine, 85, 6-25.

114 Farooq M., Siddique K.H.M., 2015b. Conservation Agriculture, Springer International Publishing, Switzerland, 665 p.

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116 Common International Classification of Ecosystem Services. Voir le glossaire.

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Table des illustrations

Titre Figure 1. Particularités des pratiques de l’agriculture de conservation.
URL http://books.openedition.org/quae/docannexe/image/30760/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 104k
Titre Figure 2. Les 17 services étudiés dans un cadre de Seracc. Sept services « intrants » (« services de régulation et de maintenance » de la classification CICES116), dont quatre services de régulation et trois services de support, sept services de production contribuant au revenu agricole (« services d’approvisionnement » de la classification CICES) et trois services produits hors revenu agricole direct (« services de régulation et de maintenance » ou « culturels » de la classification CICES).
URL http://books.openedition.org/quae/docannexe/image/30760/img-2.jpg
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Auteurs

Post-doctorante, IEJUC, université Toulouse-Capitole, Inra/INP-Ensat.

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