Home » Numéro 20-2020 » Entre nous… » En route vers des sols en bonne santé (Joel Williams)

En route vers des sols en bonne santé

par Joel Williams

Le thème du sol est revenu au centre des débats ces derniers temps. Les agriculteurs du monde entier se penchent une fois de plus sur l'importance et le potentiel de leur bien le plus précieux.

Mais aussi précieux que soit le sol, il est également vulnérable. Et certaines statistiques sur l'érosion et la dégradation des sols à l'échelle mondiale sont pour le moins alarmantes. La santé des sols se cristallise dans le cadre des mesures compensatoires. En essayant de comprendre, de définir et donc de le protéger, il y a de nombreuses façons de promouvoir notre compréhension de ce monde très complexe qui se trouve sous nos pieds. Cela va des technologies de mesure en haute résolution qui scannent les terres depuis l'espace à leur examen avec une simple bêche et le bon sens humain.

Santé des sols : Une histoire de compromis

Au cours de mes voyages, je constate à maintes reprises que les questions relatives aux sols et à leur santé rapprochent les agriculteurs et les incitent à trouver un terrain d'entente, bien plus que certains autres sujets ne l'ont fait au cours des dernières décennies. Un compromis semble se dessiner entre les modèles "conventionnel" et "biologique". Ces systèmes agricoles se chevauchent et ont beaucoup de choses en commun. Néanmoins, ils se développent également en une variété de systèmes agricoles hybrides ou autres, quel que soit leur nom. Des systèmes flexibles, adaptables et dynamiques doivent convenir à un large éventail de types de sols, de conditions climatiques ou environnementales. Ils sont basés sur des principes naturels et dépassent le concept éculé d’une solution unique ou d’une "agriculture par recette" où le concept de gestion reste uniforme quelles que soient les conditions locales. De l'agroécologie à l'agriculture biologique en passant par l'agriculture régénératrice, tous ces concepts mettent à leur manière un accent très important sur le sol. Une tendance qui commence à faire école et qui propose un creuset d'idées, d'innovations et d'applications pratiques sur le terrain.

Portait : Joel Williams

Je suis heureux d'écrire quelques articles pour terraHORSCH. Je suis un consultant indépendant en santé des plantes et des sols, spécialisé dans la biologie des sols, la nutrition des plantes et les approches globales de la production alimentaire. L'essentiel de mon travail consiste à proposer du conseil et j'ai pu donner des conférences à un public agricole dans de nombreuses régions du monde. Je travaille principalement en Europe, en Australie et au Canada (où je vis actuellement). Je suis originaire d'Australie. J'y ai étudié les sciences agricoles et travaillé comme consultant pour des programmes de chimie des sols et de nutrition des plantes, ainsi que pour l'utilisation d'engrais organiques. Après avoir déménagé au Royaume-Uni et travaillé dans toute l'Europe, j'ai commencé à me concentrer davantage sur la biologie des sols, les principes du compostage et les systèmes de culture, tels que l'agriculture de conservation des sols et l'agroécologie. Aujourd'hui, j'essaie de combiner tous ces concepts dans une approche commune qui se concentre sur les différents aspects de la santé des sols, de la santé des plantes et de la production écologique globale.

Planifier avec la diversité

Une autre caractéristique commune de ces systèmes hybrides est la reconstruction vers une orientation multifonctionnelle et ce, au-delà de la pure production alimentaire. Les méthodes culturales peuvent en effet avoir des résultats différents. La production alimentaire et le soutien des écosystèmes ne doivent pas s'exclure mutuellement. Les deux options doivent se concilier, ce qui implique une planification tenant compte de la diversité. La discussion ne doit pas être bloquée sur la question de savoir quelle est la meilleure ou la pire orientation de production, mais doit tout simplement reconnaître que le monde peut être amélioré en planifiant avec plus de diversité. La figure 1 illustre ce concept. Peu importe où se trouve la méthode de production ou bien comment elle est définie au bas de cette infographie (du conventionnel au biologique). L'essentiel est d’apprendre comment une méthode de production peut intégrer davantage de diversité (sommet du triangle). Cela pourrait impliquer la culture de couverts et de cultures mixtes ou la conversion des bords de champs ou encore des zones non productives en habitat pour la faune sauvage. Dans la dernière partie de ce document, j'examinerai plus en détail certains de ces concepts.

Optimisation des entrées

Par où commencer ? Une première étape cruciale dans la transition vers la santé des sols consiste à améliorer l'efficacité des intrants. Il y a de nombreux avantages à réduire les taux et/ou la fréquence d'application des engrais et des pesticides. L'amélioration de l'efficacité des intrants signifie également une réduction des coûts des charges et donc un gain de rentabilité des exploitations. Une réduction des intrants peut également avoir un impact positif sur l'environnement (2). Les données de plus de 800 essais ont montré qu'en moyenne, seuls 51 % de l'engrais azoté (N) appliqué aux céréales étaient absorbés par les plantes (3). Bien que le phosphore (P) ne se volatilise pas aussi vite que l'azote, il est très réactif. En effet, les applications sont rapidement absorbées à la surface du sol et liées dans des composés organo-minéraux et cation/anion. Il peut arriver que plus de 80 % du P appliqué comme engrais ne soit plus disponible pour l'absorption par les plantes peu après l'application (4), ce qui se traduit par une efficacité d'utilisation de l'engrais P alarmante, de 10 à 15 % (5).

Il existe d'innombrables stratégies que les agriculteurs peuvent utiliser pour améliorer l'efficacité de leurs intrants. J'aimerais examiner quatre d'entre elles plus en détail :

  • la gestion globale des nutriments,
  • les apports à base de carbone,
  • le traitement des semences
  • les substances dissoutes, qui sont répandues sur la feuille.

Bien entendu, que l'accent soit mis sur la santé des sols ou non, chaque exploitation agricole devrait s'efforcer d'améliorer l'efficacité de l'utilisation des nutriments. Ces stratégies peuvent donc être mises en œuvre de manière universelle pour presque tous les systèmes de production.

La première stratégie, la gestion globale des nutriments, vise à combiner de nombreuses méthodes et toutes les sources d'intrants possibles pour piloter la production. Il peut s'agir d’allier l’utilisation de nutriments inorganiques, d'additifs organiques, d'engrais organiques, de biostimulants, de déchets et de sous-produits, d'engrais verts, de cultures dérobées et de cultures mixtes (en particulier avec des légumes) (6). La gestion globale des éléments nutritifs consiste à adapter l'utilisation des différents intrants, la quantité d'éléments nutritifs et le moment de l'application aux besoins de la plante. Ces conditions sont souvent contrôlées et évaluées à l'aide d'une combinaison d'analyses du sol et d'analyses foliaires.  L’objectif est simple : ajuster avec précision les quantités d'engrais, mais également le moment de leur application, tout en réduisant les pertes et en augmentant l'efficacité des intrants et le rendement.

L'utilisation d'intrants à base de carbone implique l'inclusion d'une source de carbone (C) avec généralement des engrais et des pesticides. Le pédologue renommé Rattan Lal, du Centre de gestion et de séquestration du carbone de l'Université d'État de l'Ohio, a souvent déclaré que la révolution NPK aurait dû être une révolution CNPK, qui aurait inclus une vision plus équilibrée du rôle du C dans la gestion de la fertilité des sols. Un exemple classique serait l'utilisation d'engrais minéraux avec des engrais organiques. Parmi les autres sources de carbone souvent mélangées aux intrants, on trouve la mélasse, les acides humiques et fulviques, les extraits d’algues, les acides aminés, les hydrolysats de poisson ou d'autres extraits de plantes (7). Ces sources de carbone peuvent être mélangées à des liquides pour être injectées dans le sillon ou pour être appliquées sur la feuille ou utilisées pour appliquer des engrais granulés. Les sources de carbone peuvent également être mélangées à des nutriments synthétiques conventionnels et incorporées dans des engrais composés granulés à base de carbone, prêts à l'emploi (8 et 9).

Troisième axe : le traitement des semences qui offre une méthode particulièrement efficace pour fournir des nutriments. Le dépôt de très petites quantités d'intrants directement sur la semence peut augmenter considérablement l'efficacité d'absorption par rapport aux intrants simplement épandus au sol. De nombreux travaux sont en cours sur le thème du traitement des nutriments minéraux (10 et 11). Cependant, je constate une tendance chez les agriculteurs à utiliser davantage d'engrais organiques et de biostimulants, car ces intrants biologiques semblent mieux soutenir le microbiote du sol ainsi que le montrent certaines fantastiques enveloppes de rhizomes que j'ai moi-même vues après l’utilisation de tels intrants biologiques. Il s'agit par exemple d'engrais organiques tels que les extraits de compost et de lombricompost, de vaccins microbiens spéciaux (tels que les mycorhizes ou les bactéries fixant l'azote) ou d'un mélange de plusieurs espèces microbiennes connues. Les options de biostimulation comprennent souvent des matériaux tels que la mélasse, les acides humiques et les extraits d’algues

Quatrième stratégie : les applications foliaires. Ces dernières sont généralement considérées comme plus efficaces et plus économiques que les intrants appliqués au sol (12). Ces derniers sont plus sujets à la lixiviation, à la volatilisation ou à l'association avec d'autres minéraux contre-productifs. Ainsi, lorsque les nutriments sont appliqués directement sur la feuille de la plante, ces interactions et carences du sol peuvent être contournées. Bien que les applications foliaires soient plus efficaces, leur efficacité peut fluctuer considérablement. Il existe certaines limites et certains compromis pour assurer une absorption adéquate et réussie. Examinons de plus près certains de ces facteurs.

Efficacité ciblée avec les applications de feuilles

De nombreux facteurs influencent le succès d'une application foliaire. Par conséquent, de nombreux aspects doivent être pris en compte pour sa mise en œuvre. Le sujet serait suffisamment vaste pour une étude entièrement dédiée. Cependant, et pour commencer, je voudrais résumer certaines des idées clés. Les nutriments sont absorbés par la feuille principalement de deux manières : par les stomates et les micropores de la cuticule. Si vous comprenez les détails de ces parcours, vous pouvez planifier les apports de manière plus précise. Comme les stomates sont situées sur la face inférieure de la feuille et les micropores des deux côtés (et surtout à la base des poils de la plante), il est important de s'assurer que lors de la pulvérisation, vous ciblez les deux côtés de la feuille - cela correspond en fin de compte à une plus grande surface d'absorption pour les deux côtés. L'ouverture des stomates et des micropores augmentant avec l'hygrométrie, les applications sur les feuilles devraient idéalement être effectuées tôt le matin ou tard le soir (13) - (voir figure 2). Il faut éviter de pulvériser à des températures élevées ou pendant la journée. Cela peut bien sûr être difficile pour les grandes exploitations et c'est pourquoi il convient de privilégier l'application matin et soir pour les zones les plus faibles afin de leur donner les meilleures chances de bien se développer. En ce qui concerne la composition de la bouillie, des facteurs tels que la solubilité des nutriments, la chélation, la concentration en nutriments, le pH de la bouillie et des adjuvants en conditions humide doivent également être pris en compte :

  • Solubilité : les intrants doivent être solubles dans l'eau pour une pénétration optimale de la feuille.
  • Chélation : toujours combiner une source de carbone à des nutriments minéraux complexes. Cela améliore la pénétration et empêche les interactions contre-productives entre les nutriments - la mélasse, les acides fulviques, les acides aminés et le varech sont très appropriés.
  • Concentration en nutriments : si la concentration de la bouillie est trop diluée, l'absorption par la surface des feuilles est lente. Une conductivité électrique (CE) de la bouillie de 1,5 à 3 mS/cm est une bonne indication et peut facilement être mesurée avec un appareil de mesure de la CE.
  • Valeur du pH de la bouillie : en général, une valeur autour de 6 est idéale, quelles que soient les valeurs maximales ou minimales pour des entrées ou des fonctions spécifiques. Les eaux très dures ayant un pH élevé doivent être traitées avec des nutriments avant d'être mélangées.
  • Adjuvant d'adhérence liquide : augmente le temps d'adhérence et la résistance à la pluie.

Une sélection rigoureuse de la bouillie et du moment de l'application peuvent améliorer considérablement la réactivité de la plante aux applications foliaires. Comprendre les facteurs qui influencent l'absorption et l'utilisation des solutions appliquées sur les feuilles peut aider à dépasser l'approche "espérer le meilleur" ou "pulvériser et prier".

Que se passe-t-il ensuite ?

Améliorer l'efficacité des intrants et donc en utiliser moins dans le système de production est un point de départ parfait pour une évolution vers la santé des sols. Ce processus présente des avantages à la fois économiques et environnementaux. Lorsque les agriculteurs sont impliqués dans cette première étape de la conversion, ils peuvent également intégrer un processus de substitution des intrants en remplaçant les engrais et les pesticides par des intrants organiques. Par exemple, les engrais N peuvent être remplacés par des bactéries fixant l'azote ou les fongicides par des extraits de plantes fongicides. Ces alternatives biologiques comprennent une variété de mélanges et de substances et nous examinerons l'utilisation de ces matériaux dans le prochain article (à paraître en ligne). La troisième partie de cette série, sera également publiée en ligne et portera sur la matière organique du sol, avec un accent particulier sur le concept émergeant de la formation de la matière organique du sol. Ces dernières années, l'intérêt pour ce domaine s'est accru et de nombreuses nouvelles études et idées sur la matière organique des sols ont vu le jour. Elles remettent en question notre façon de penser antérieure. Ces trois premiers articles traitent de l'amélioration de la santé des sols. Leur but est de fournir une base pour le quatrième et dernier article (qui sera publié à nouveau dans terraHORSCH), qui traitera d'une transformation du système : intégrer plus de biodiversité et penser par un prisme écologique. Il s'agira principalement de discussions sur l'augmentation de la diversité des espèces végétales dans les zones de production, mais il sera également question du rôle du bétail en pâturage, des arbres et de la gestion des zones non productives telles que les bordures de champs.

Vous trouverez ici des informations plus détaillées sur les thèmes de l'étude des sols et de l'activité des sols.

Sources

  1. Organic and Conventional Agriculture: A Useful Framing? (2017). doi: 10.1146/annurev-environ-110615-085750
  2. Reducing pesticide use while preserving crop productivity and profitability on arable farms. (2017). doi: 10.1038/nplants.2017.8
  3. Recent Developments of Fertilizer Production and Use to Improve Nutrient Efficiency and Minimize Environmental Impacts. (2009). doi: 10.1016/S0065-2113(09)01008-6
  4. Phosphorus activators contribute to legacy phosphorus availability in agricultural soils: A review. (2018). doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.095
  5. Phosphorus cycling in UK agriculture and implications for phosphorus loss from soil. (2006). doi: 10.1111/j.1475-2743.2001.tb00020.x
  6. Integrated nutrient management (INM) for sustaining crop productivity and reducing environmental impact: A review. (2015). doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.12.101
  7. The Use of Biostimulants for Enhancing Nutrient Uptake. (2015). doi: 10.1016/bs.agron.2014.10.001
  8. A slow release brown coal-urea fertiliser reduced gaseous N loss from soil and increased silver beet yield and N uptake. (2019). doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.145
  9. Nitrogen Dynamics in Soil Fertilized with Slow Release Brown Coal-Urea Fertilizers. (2018). doi: 10.1038/s41598-018-32787-3
  10. Micronutrient application through seed treatments - a review. (2012). doi: 10.4067/S0718-95162012000100011
  11. Seed treatments for sustainable agriculture-A review. (2015). doi: 10.31018/jans.v7i1.641
  12. Foliar fertilization of crop plants. (2009). doi: 10.1080/01904160902872826
  13. Uptake and Release of Elements by Leaves and Other Aerial Plant Parts. (2011). doi:10.1016/B978-0-12-384905-2.00004-2