Agroécologie et sol

Domaines de recherche

Les domaines de recherche jugés prioritaires sont segmentées de la façon suivante :

Favoriser et utiliser la biodiversité

En jouant sur les espaces hors-champs, les rotations, les mélanges d’espèces ou la diversité génétique intra-spécifique, il est assez facile d’accroitre artificiellement la biodiversité dans les agrosystèmes. Il reste toutefois de nombreuses interrogations sur les propriétés susceptibles d’en découler : doit-on en attendre une meilleure capacité à absorber les perturbations, une plus grande stabilité ou une meilleure multifonctionnalité gage d’une durabilité accrue ? La forte anthropisation et l’exportation d’une production agricole ont-ils comme conséquence un fonctionnement radicalement différent de celui d’écosystèmes plus naturels ? C’est ce à quoi ce domaine scientifique s’attèle en balayant l’acquisition de connaissances fondamentales aux modalités possibles de leur mise en pratique. Les agricultures du monde fournissent autant de situations variées pour étayer des principes généraux.

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Les transitions agroécologiques reposent largement sur une position centrale conférée à la biodiversité dans les systèmes agricoles aux différentes échelles : diversité génétique, diversité spécifique, diversité associée. Pour différentes raisons (meilleure efficience, meilleure résistance aux aléas, moindre sensibilité aux infestations, meilleure fonctionnalité) on attend d’une diversité accrue une meilleure fonctionnalité de l’agroécosystème, inscrite dans le temps et sans nécessairement de contrepartie notable sur la production. La mise en place d’une gestion durable des résistances variétales à des pathogènes majeurs illustre bien le potentiel attaché à cette posture vertueuse et les besoins de recherche associés : le déploiement de différentes résistances variétales et techniques agronomiques accompagnatrices limite le recours aux pesticides et, réciproquement, l’usage raisonné des pesticides permet d’accroitre la durabilité des résistances variétales déployées.
Le potentiel représenté par ces transitions peut sans doute être substantiellement renforcé grâce à des recherches aux interfaces entre l’écologie, l’agronomie et l’élevage, la génétique et la santé des plantes et des animaux. Comment apprendre à mieux utiliser la biodiversité en agriculture ? Quels sont les bénéfices attendus ? Quelles sont les pistes d’innovation ? Quelles leçons tirer des diversités des agricultures conduites dans le monde ? Quels modes d’organisation des acteurs et des filières faudrait-il développer pour accompagner la diversification des cultures ?
De nombreux leviers peuvent être d’ores et déjà actionnés : associer plusieurs composantes (ex : agroforesterie), associer plusieurs espèces végétales (rotations longues, cultures intermédiaires, mélanges) ou animales (pâturage mixte), associer plusieurs variétés d’une même espèce, adapter les objectifs de sélection et gérer la diversité génétique intra-population, suivre et gérer la diversité des bordures, favoriser les auxiliaires y compris les antagonistes des pathogènes du sol.
Pour étudier le fonctionnement des agroécosystèmes, notre groupe thématique ‘agroécologie et sol’ soutient l’ambition de mieux connaître les interactions entre la fraction végétale/animale domestiquée par l’homme dont on attend une production, et les communautés des organismes présents dans l’environnement, y compris les interactions au sein de ces communautés (décomposeurs du sol, ennemis naturels des bioagresseurs telluriques, adventices, pollinisateurs, oiseaux et petits mammifères, parasites, pathogènes, etc.). De cette connaissance, découlera la possibilité d’en favoriser certaines tout en assurant le ‘métabolisme de base’ de l’agroécosystème.

Gérer les paysages et les territoires

Considérer l’échelle spatiale des paysages et territoires permet d’aborder et éventuellement résoudre le problème de la multifonctionnalité assignée à l’agroécosystème. Différentes fonctionnalités potentiellement concurrentes peuvent être géographiquement différenciées et ainsi, coexister. Parallèlement, d’autres propriétés émergent à l’échelle des territoires qui influent les capacités d’accueil ou la dispersion des organismes qui l’occupe. A la frontière entre écologie, agronomie et sciences humaines, cela génère de nombreuses questions scientifiques touchant par exemple les propriétés de l’insularité en milieu terrestre ou la complémentarité des ressources ainsi que les moyens d’en rendre compte.

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Passer d’un regard centré sur la parcelle (ou le troupeau) et sur la saison à une vision pluriannuelle de la place des activités agricoles dans un paysage et dans un territoire génère des ouvertures vers une double performance économique et écologique. L’organisation spatiale des parcelles, des ateliers de production, des espaces interstitiels (bandes enherbées) et des infrastructures écologiques (haies, murets, zones humides) impacte directement la diversité hébergée et l’état sanitaire général du milieu.
Le potentiel représenté par ces transitions peut être renforcé grâce à des recherches sur l’agroécologie des paysages, sur le fonctionnement des bassins versants et sur l’organisation de la biodiversité dans les espaces agricoles. Gérer, individuellement ou collectivement, une mosaïque paysagère ou un bassin versant et intégrer cette gestion agroécologique dans l’aménagement et le développement d’un territoire peut permettre de mieux préserver des ressources cruciales (l’eau, les sols, la biodiversité) et donc de renforcer la régulation des bio-agresseurs et la pollinisation. Même s’il reste beaucoup à faire, diverses initiatives de reconquête de la qualité de l’eau ont fourni autant d’exemples réussis du potentiel de cette posture. Comment gérer l’organisation des activités agricoles à ces échelles ? Que peut-on proposer en termes d’approches génériques ? Comment coopérer au sein d’un espace partagé ? Quelles analogies envisager avec les avancées réalisées sur l’espace urbain ? Quels sont les bénéfices attendus ? Quelles sont les pistes d’innovation ? Quelles mesures envisager, notamment d’ordre politique, pour faciliter cette transition ?
Pour faire progresser l’approche spatiale de l’agroécologie, notre groupe thématique ‘agroécologie et sol’ souligne l’importance d’accroitre fortement notre capacité d’évaluation de la valeur biologique et économique des espaces semi-naturels (zones enherbées, haies, prairies permanentes, etc.) et infrastructures agroécologiques tels que murets ou arbres isolés. Il vise tout particulièrement des travaux permettant de préciser le lien entre un espace et une fonctionnalité : quelle proportion de l’espace doit être réservée pour couvrir les besoins d’épuration des externalités agricoles et urbaines ou de maintien d’une espèce jugée précieuse, par exemple. De telles évaluations sont indispensables pour décider et appuyer le déploiement des aménagements pouvant faire l’objet d’une aide financière transparente de la société à l’agriculture et l’élevage.

Boucler les grands cycles (carbone, azote, phosphore…)

Les activités agricoles sont consommatrices de ressources dont elles ouvrent ou modifient les cycles ce qui peut génère potentiellement des déficiences ou à l’inverse, des pollutions. Différentes pratiques telles que fixation biologique d’azote, stockage de carbone et de nutriments dans la matière organique des sols, recyclage et valorisation des engrais de ferme, intégration des systèmes de culture et d’élevage sont autant d’illustration de cette prise en considération des cycles. Entre agronomie, science du sol, écologie microbienne, ce domaine scientifique considère les échelles larges de temps et d’espace. Il vise à mieux maitriser les capacités de génération et régénération des ressources dont les cycles sont souvent largement couplés et traite tout particulièrement de la place des activités agricoles dans les changements globaux et les principes à mobiliser pour éventuellement en atténuer les effets.

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L’agriculture et l’élevage agissent conjointement sur les cycles du carbone, de l’azote et du phosphore qui sont à la base des productions végétales et animales. Une ouverture excessive de ces cycles entraîne des pertes et des gaspillages de nutriments, de matière organique des sols et d’énergie, ainsi que des problèmes de pollution de l’eau, de l’air et d’émission de gaz à effet de serre.
Les transitions agroécologiques visent à étudier et favoriser le bouclage des grands cycles, en combinant une série de pratiques : fixation biologique d’azote, stockage de carbone et de nutriments dans la matière organique des sols, recyclage et valorisation des engrais de ferme, intégration des systèmes de culture et d’élevage, accroissement des capacités de génération et régénération des sols en lien avec le risque d’érosion. Le potentiel représenté par ces transitions peut être renforcé grâce à des recherches sur la biologie et l’écologie des sols, sur les symbioses racinaires, sur les cycles biogéochimiques et sur les technologies et options de recyclage et de valorisation des effluents, y compris des effluents d’origine urbaine. Comment penser la fermeture des cycles dans les systèmes de production agricole et quels moyens y associer pour en prendre la mesure ? Quelle part de la biomasse produite laisser en place pour assurer ce qui relève du ‘métabolisme de base’ de l’agroécosystème ? Comment intégrer cultures et élevage dans des systèmes agroécologiques visant un haut degré de circularité des flux et un haut niveau d’efficience d’utilisation des intrants ? Quels sont les bénéfices attendus et sur quel pas de temps ? Quelles sont les pistes d’innovation ? Quelles mesures envisager pour faciliter ces transitions ?

Gérer durablement la ressource "sol" dans ses interactions avec l’air, l’eau et la biosphère

Les sols enregistrent, à la fois, l’histoire et les conditions de leur propre formation. Siège de processus souvent rapides (quelques mois) de dégradation (érosion, salinisation, acidification, tassement, imperméabilisation, contamination..), le sol est au cœur de nombreux cycles : hydrique, C, N, P, Si, Fe, Al qu’il contribue à réguler, assurant en cela des services écologiques fondamentaux comme par exemple, le contrôle des transferts d’eau et de solutés, les émissions de N2O, la régulation de la biodiversité ou la séquestration du carbone. Pour reconsidérer le ‘système’ Sol, dans une optique élargie de compréhension du fonctionnement dynamique global de cette ressource essentielle, notre groupe prône de mieux croiser les réflexions finalisées à des recherches amont, en particulier sur la compréhension des processus cruciaux en jeu tels que processus de pédogenèse et d’érosion, biodisponibilité et biotoxicité d’éléments métalliques, redistribution, stœchiométrie et bilan de matière et de nutriments à différentes échelles d’espace et de temps. Ces travaux ouvriront sur de nouveaux schémas culturaux plus holistiques dans leur capacité à réconcilier pressions socio-économiques et préservation de l’environnement

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Interface essentielle dans la régulation de la Terre sur des échelles de temps longues (3 000 ans pour que 15 cm de sol puissent se former), les sols enregistrent, à la fois, l’histoire et les conditions de leur propre formation. Siège de processus souvent rapides (quelques mois) de dégradation (érosion, salinisation, acidification, tassement, imperméabilisation, contamination..), le sol est au cœur de nombreux cycles : hydrique, C, N, P, Si, Fe, Al qu’il contribue à réguler, assurant en cela des services écologiques fondamentaux (par exemple, le contrôle des transferts d’eau et de solutés, les émissions de N2O, la régulation de la biodiversité ou la séquestration du carbone). Complexes car dépendant de paramètres multiples et embrassant des constantes de temps à la fois très courtes et très longues, ils constituent en cela une ressource essentielle à la régulation du climat, du cycle et de la qualité de l’eau, de la biodiversité et de la santé. Savoir comment maintenir et restaurer ces fonctions essentielles des sols constitue donc un domaine clé de la recherche pour ces prochaines années.
La plupart des approches agronomiques, écologiques et environnementales n’ont qu’une appréhension très réductrice du sol, le considérant trop souvent comme une espèce de boîte noire homogène dans l’espace, dépourvue d’histoire et de dynamique, et trop souvent limitée à quelques dizaines de centimètres d’épaisseur. Aussi, les préoccupations de durabilité prônés par l’agroécologie sont un moyen de reconsidérer le ‘système’ Sol, dans une optique élargie de compréhension du fonctionnement dynamique globale de cette ressource essentielle.Notre groupe prône de mieux croiser des réflexions très finalisées à des recherches amont, en particulier sur la compréhension des processus cruciaux en jeu (quantification, cinétique et modélisation des processus de pédogenèse et d’érosion ; vitesse de réponse des sols aux différents changements ; spéciation des métaux dans les sols et donc biodisponibilité et biotoxicité d’éléments comme le Pb, le Cu, le Cd, le Zn ou l’As ; transferts, redistribution et bilan de matière et de nutriments à différentes échelles d’espace et de temps ; couplage des cycles ; stœchiométrie écologique… ). Ces travaux doivent aboutir à de nouveaux schémas culturaux plus holistiques dans leur capacité à réconcilier pressions socio-économiques et préservation de l’environnement.
A titre d’exemple, comment imaginer ne pas lier dans des actions communes de réflexion, décontamination de sols pollués, restauration d’un bon état écologique des eaux associées, génomique environnementale, gestion de la ressource sol et proposition de nouveaux systèmes de culture qui demeurent pertinents en terme d’Ecologie ?Ainsi notre groupe thématique « agroécologie et sol » d’AllEnvi a inscrit comme priorités de recherche :
- de mieux explorer, rendre compte, modéliser et manipuler les dynamiques de dégradation et de restauration des sols ;
- de mieux rendre compte de la multifonctionnalité des sols afin de maintenir la gamme élargie de fonctions hydriques, biogéochimiques et biologiques, tout en assurant des fonctions agricoles, urbaines, industrielles ou minières attachés aux sols ;
- d’étendre nos capacités d’évaluer au quotidien l’agriculture sur d’autres critères que la seule productivité. En particulier, sa capacité à limiter la production de gaz à effet de serre est devenue une question essentielle bien que non encore traduite dans le calendrier des politiques agricoles. Une telle évaluation multicritère conduit logiquement à soutenir les efforts d’acquisition et d’interprétation de données massives recouvrant différentes situations. L’ambition est de taille puisque elle réunit des besoins inégalés de couverture à la fois spatiale et temporelle (proche de ce que font les météorologues ?). Des innovations sont nécessaires sur les capteurs ou l’extension des applications de télédétection. Enfin, notre groupe thématique ‘agroécologie et sol’, soutient logiquement le travail de labellisation des dispositifs d’observation que sont les Soere ainsi que leur instrumentation et souligne la nécessité de croiser plus finement les données d’ordre bio-physico-chimique et celles relevant des sciences humaines pour être en mesure de dégager à la fois, des généricités mécanistiques et des indicateurs d’ordre mondial et des appropriations ajustées aux spécificités, marchés et savoir-faire locaux.
 

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