Fertilité des sols, par Mickaël Hedde
Intervention tirée de la journée technique
maraîchage & arboriculture : La conservation des sols
et sa biodiversité fonctionnelle
du 23 janvier 2020 à Montpellier.
Introduction
Après un premier regard porté sur les micro-organismes du sol, l’intervention de Mickaël Hedde propose de se concentrer sur la faune du sol. L’idée générale est de montrer que, malgré leur importance majeure, les organismes animaux du sol restent encore très méconnus, y compris dans les milieux agronomiques.
Mickaël Hedde se présente comme chercheur à l’UMR Eco&Sols, avec un bureau « juste en face », et indique qu’il souhaite partager quelques connaissances sur la faune des sols.
Il remercie d’abord l’intervenant précédent pour son introduction générale, qui permet de rappeler un point essentiel : dans le sol, il n’y a pas seulement des bactéries et des champignons, mais aussi des animaux qui jouent un rôle de régulation de l’activité de ces micro-organismes.
Le rôle de la faune dans l’activité biologique du sol
Un des messages d’entrée est que les micro-organismes ne fonctionnent pas isolément. Par exemple, une bactérie a une capacité de déplacement très limitée. Si aucun organisme ne vient la transporter vers d’autres « hotspots » du sol, elle finit par épuiser les ressources disponibles autour d’elle, puis son activité cesse ou entre en quiescence.
La faune du sol intervient donc dans le fonctionnement biologique global en :
- déplaçant les organismes ;
- modifiant leur environnement ;
- régulant leur activité ;
- influençant les interactions entre groupes biologiques.
Autrement dit, les animaux du sol participent directement au rôle écologique joué par les bactéries et les champignons.
Une biodiversité considérable, encore largement méconnue
Mickaël Hedde rappelle un ordre de grandeur frappant : environ un quart de la biodiversité animale terrestre est hébergé dans les sols, soit pour la totalité du cycle de vie, soit pour une partie seulement.
Cette biodiversité est très vaste. Certains organismes sont bien connus et emblématiques, d’autres beaucoup moins. L’intervenant insiste sur le fait qu’il existe encore un important besoin de découverte et de diffusion des connaissances sur cette faune souterraine.
Il signale d’ailleurs qu’il a placé à la fin de sa présentation quelques références bibliographiques, notamment de beaux livres permettant de mieux se familiariser avec ces organismes.
Un intérêt scientifique en forte croissance
Depuis quelques années, on observe un regain d’intérêt très net pour la biodiversité des sols. Mickaël Hedde cite plusieurs travaux récents, notamment :
- des cartes mondiales de distribution des vers de terre ;
- des travaux antérieurs sur les vers de terre en Europe ;
- une carte mondiale des nématodes publiée en 2020.
Ces productions montrent qu’il est désormais possible de représenter à l’échelle globale certains grands groupes de la faune du sol. Cela témoigne d’une véritable prise de conscience scientifique et plus largement sociétale.
Cependant, il nuance immédiatement cette impression de maîtrise : derrière ces cartes mondiales, il n’y a souvent que des données ponctuelles, issues de sites où des études scientifiques ont effectivement été réalisées. Le reste repose sur de l’extrapolation. En conséquence, même si les représentations globales progressent, les connaissances restent encore largement incomplètes.
Des groupes très différents sur l’arbre du vivant
Pour illustrer la diversité de la faune du sol, l’intervenant rappelle que les groupes étudiés n’occupent pas la même place sur l’arbre du vivant.
- Les vers de terre représentent un groupe relativement restreint : une petite branche au sein de l’ensemble du vivant.
- Les nématodes forment un groupe taxonomique bien plus large.
Cela signifie que les cartes de répartition produites aujourd’hui ne concernent souvent qu’un seul groupe à la fois. Or, si l’on voulait intégrer l’ensemble des organismes du sol, on verrait probablement des distributions très différentes selon les groupes. Là où certains organismes sont abondants, d’autres peuvent être rares ou absents.
Cette observation conduit à une idée centrale : pour comprendre les sols, il ne suffit pas de raisonner en termes de taxons isolés. Il faut aussi étudier les interactions entre organismes.
Comprendre le sol comme un réseau d’interactions
Mickaël Hedde insiste sur la nécessité de dépasser la seule approche taxonomique pour aller vers une approche en réseaux d’interactions. Il présente à ce titre un exemple de réseau construit à partir de deux parcelles agricoles du nord de la France.
Ce réseau montre que les organismes sont organisés en niveaux trophiques :
- les plantes ;
- les détritus ;
- les organismes qui consomment ces ressources ;
- les organismes qui consomment ces consommateurs, etc.
En théorie, on pourrait aller jusqu’à cinq niveaux trophiques. Dans les faits, en milieu agricole, on dépasse rarement 3 à 3,5 niveaux. Cela s’explique par une limitation de la disponibilité de l’énergie dans ces systèmes.
Quand il est question de « manque d’énergie », il ne s’agit pas seulement d’un manque absolu de carbone. Le carbone peut être présent sans être réellement disponible pour les organismes. En outre, ceux-ci ont aussi besoin d’autres nutriments, et les perturbations régulières liées aux pratiques agricoles limitent fortement la complexité des réseaux trophiques.
Parmi ces perturbations, l’intervenant cite :
- le labour ;
- d’autres formes de travail du sol ;
- les apports de fertilisants minéraux, qui peuvent modifier certaines composantes biologiques, par exemple la voie mycorhizienne et les organismes qui s’en nourrissent.
Les fonctions assurées par la faune du sol
La faune du sol est liée à un grand nombre de fonctions biologiques. Mickaël Hedde résume cet ensemble de manière volontairement simplifiée en mettant en avant trois grands rôles :
- la structuration du sol ;
- la minéralisation de la matière organique ;
- la régulation des pathogènes.
Ces fonctions ont des conséquences directes sur :
- la fertilité physique du sol ;
- la fertilité biologique ;
- l’état sanitaire du sol.
Ces dimensions sont directement en lien avec des questions agricoles très concrètes :
- la gestion de la réserve en eau ;
- la protection des cultures ;
- la durabilité des systèmes de production.
Une relation non linéaire entre organismes, fonctions et pratiques
L’intervenant insiste sur un point de méthode important : il n’est pas possible de tracer une relation simple et directe entre un groupe d’organismes, une fonction et un résultat agronomique final.
On ne peut pas dire, par exemple, que le simple fait d’agir sur les vers de terre entraînera automatiquement un écosystème plus durable et de meilleures cultures. Les choses sont plus complexes, pour plusieurs raisons :
- les organismes interagissent entre eux ;
- les pratiques agricoles interagissent aussi entre elles ;
- il existe des compromis entre fonctions.
Il faut donc raisonner sur l’ensemble du système. Mickaël Hedde distingue notamment plusieurs grands ensembles d’organismes :
- les décomposeurs ;
- les ingénieurs du sol ;
- les auxiliaires ;
- les bioagresseurs.
Tous ces organismes interagissent, et c’est l’ensemble de leurs relations qui conditionne des fonctions comme :
- la régulation biologique ;
- la structure du sol ;
- le recyclage des nutriments.
Les vers de terre : un groupe emblématique, mais très divers
Les vers de terre sont probablement les organismes du sol les plus connus. Mickaël Hedde indique qu’on recense environ 200 taxons en France. Tous ne se ressemblent pas et tous n’ont pas le même impact sur le fonctionnement du sol.
Il distingue trois grands groupes écologiques.
Les épigés
Les vers de terre épigés sont de petite taille et vivent à la surface du sol, dans la matière organique superficielle.
Les endogés
Les vers de terre endogés vivent davantage dans le sol lui-même, dans la matrice minérale, sans connexion directe permanente avec la surface.
Les anéciques
Les vers de terre anéciques sont les grands vers qui creusent des galeries verticales ou subverticales, connectées à la surface. Ils remontent pour consommer la matière organique de surface et la redescendent dans le sol.
Cette diversité écologique est essentielle, car ces groupes ne fabriquent pas le même type de porosité et ne rendent donc pas les mêmes services.
Travail du sol et diversité fonctionnelle des vers de terre
À la question de savoir si le fait de mélanger les couches du sol pose un « problème de casting », la réponse est clairement positive.
Le travail du sol modifie fortement les communautés de vers de terre. Il perturbe leur habitat et sélectionne certains types d’espèces au détriment d’autres. Mickaël Hedde présente les résultats d’une méta-analyse montrant que plus l’intensité du travail du sol est élevée, plus la diversité fonctionnelle des vers de terre diminue.
Autrement dit :
- des pratiques plus intensives sélectionnent des organismes qui se ressemblent davantage ;
- cette homogénéisation réduit la diversité des rôles joués dans le sol.
Quand la diversité fonctionnelle baisse, les organismes présents tendent à remplir les mêmes fonctions, ce qui peut limiter la résilience et la pluralité des services rendus.
Effets visibles à la surface du sol
Cette sélection des communautés de vers de terre se voit aussi directement à la surface du sol.
Dans un sol non travaillé, on observe des turricules en surface, c’est-à-dire des amas de déjections produits notamment par les vers anéciques. En revanche, dans un sol labouré avec inversion, ces structures sont absentes ou beaucoup plus rares, parce que le travail du sol tue ou défavorise fortement les anéciques.
Ces turricules augmentent la rugosité de surface et contribuent à modifier les flux d’eau. Les galeries associées, quant à elles, favorisent l’infiltration de l’eau et la circulation des fluides.
Des porosités complémentaires selon les groupes de vers de terre
L’intervenant montre ensuite des colonnes de sol passées au scanner médical afin d’observer la porosité créée par différents types de vers de terre.
Ces images mettent en évidence que :
- les vers anéciques produisent une porosité grossière connectée à la surface ;
- les vers endogés créent une porosité différente, davantage répartie dans la matrice du sol.
Ces deux formes de porosité sont complémentaires. On a besoin des deux pour assurer :
- une bonne circulation de l’eau depuis la surface ;
- une bonne répartition des fluides à l’intérieur du sol.
L’importance de la gestion des litières
Après l’habitat, Mickaël Hedde aborde la question de la nourriture. La gestion des litières est déterminante pour la faune du sol. Laisser des résidus organiques en surface, c’est laisser de la nourriture aux organismes.
Il présente un exemple expérimental dans lequel la qualité de la matière organique déposée en surface est modifiée :
Lorsque du pois est apporté à hauteur de 10 t/ha en surface, cela favorise les vers de terre anéciques. Mais, parallèlement, d’autres organismes peuvent être défavorisés. En effet, les anéciques captent la matière organique de surface et l’enfouissent, ce qui peut priver de ressources ou d’habitat les organismes vivant dans les tout premiers centimètres du sol.
L’intervenant montre aussi que la quantité de matière organique apportée compte également. Passer de 5 t/ha à 10 t/ha de pois ne produit pas nécessairement les mêmes effets selon les groupes d’organismes, ni avec la même intensité.
Le message est clair : chaque choix de pratique influence les organismes, mais aussi les interactions entre organismes.
Exemple de l’agroforesterie
Un autre exemple présenté concerne l’agroforesterie. Des travaux récents ont étudié le comportement des vers de terre dans des parcelles avec alignements d’arbres.
Les résultats montrent que la présence d’un linéaire d’arbres conduit systématiquement à des densités de vers de terre plus élevées sous les arbres. Dans certains cas, on observe aussi davantage de vers de terre dans la culture elle-même, par rapport à une culture sans agroforesterie.
Cela suggère l’existence d’un effet source :
- les arbres favorisent localement les vers de terre ;
- ces populations peuvent ensuite se disperser vers la parcelle cultivée.
Ce qu’il reste à faire : continuer à comprendre
Même si plusieurs exemples ont été donnés, Mickaël Hedde insiste fortement sur le fait qu’on est encore loin d’avoir tout compris. Les connaissances actuelles reposent souvent sur des cas d’étude, parfois dans des systèmes expérimentaux très particuliers.
Or, ce qui est observé dans un dispositif agroforestier expérimental près de Montpellier ne sera pas nécessairement valable dans une autre exploitation, par exemple chez un agriculteur donné. Il est donc indispensable de :
- continuer à accumuler des connaissances ;
- multiplier les observations ;
- confronter les résultats scientifiques à la réalité des terrains agricoles.
Renforcer l’interaction avec le monde agricole
L’intervenant souligne aussi l’importance du lien avec les agriculteurs. Selon lui, dans de nombreux cas, le monde agricole est plus innovant, plus réactif et plus rapide à tester de nouvelles pratiques que les dispositifs expérimentaux de la recherche.
Les chercheurs peuvent rester enfermés dans des systèmes figés pendant quinze ans, au risque de se retrouver ensuite avec des dispositifs qui ne correspondent plus à la réalité du terrain.
D’où la nécessité d’un dialogue étroit entre recherche et pratiques agricoles.
Intégrer les organismes du sol dans les diagnostics
Pour Mickaël Hedde, il est aujourd’hui important de proposer des diagnostics qui intègrent les organismes du sol, et pas seulement les paramètres agro-physico-chimiques.
Il faudrait inclure dans les diagnostics :
- les micro-organismes ;
- les vers de terre ;
- les collemboles ;
- les nématodes.
Pourquoi ? Parce que ces organismes participent eux aussi à la fertilité du sol. Un sol peut avoir de bonnes qualités agronomiques apparentes, mais il reste essentiel de comprendre son fonctionnement d’un point de vue biologique.
Former davantage à la biologie des sols
L’intervention se termine sur un plaidoyer très clair en faveur de la formation.
Mickaël Hedde se dit frappé par le manque de place accordée à ces sujets dans certaines formations. Il appelle donc à promouvoir :
- la formation au lycée ;
- la formation dans les écoles d’agronomie ;
- la formation dans les lycées agricoles ;
- la formation initiale ;
- la formation continue.
L’enjeu est de mieux faire connaître la vie du sol à tous les niveaux.
Passer du diagnostic au conseil
Un autre enjeu majeur est de passer du simple diagnostic au conseil agronomique.
Constater qu’une parcelle contient, par exemple, 130 vers de terre par mètre carré est une information utile, mais insuffisante en soi. La question suivante est : que faire de cette information ?
Il faut pouvoir conseiller les pratiques qui permettront :
- soit d’améliorer l’état biologique du sol ;
- soit, plus largement, de maximiser les fonctions rendues par la biodiversité du sol.
Autrement dit, ce qui importe n’est pas seulement le nombre d’organismes, mais les services et les fonctions qui y sont associés.
Mickaël Hedde mentionne à ce sujet l’existence d’un projet d’investissements d’avenir consacré au diagnostic et au conseil agronomique fondés sur la vie du sol.
Ressources bibliographiques mentionnées
Pour celles et ceux qui souhaitent approfondir, plusieurs ouvrages sont évoqués :
- des guides naturalistes chez Delachaux ;
- des publications chez La Salamandre ;
- l’ouvrage Le sol vivant de Gobat, destiné à un niveau de formation autour de bac+2 / bac+3 ;
- l’Atlas européen de la biodiversité des sols, riche en illustrations et en connaissances ;
- La planète des collemboles, présenté comme un très beau livre comportant des photographies extraordinaires.
Un projet de suivi à long terme des vers de terre en France
En conclusion, Mickaël Hedde évoque un projet inspiré des travaux de Marcel Bouché, qui avait réalisé dans les années 1950-1960 un vaste échantillonnage des vers de terre en France.
L’objectif actuel est de retourner sur les quelque 1500 points étudiés par Marcel Bouché afin d’établir un nouvel état des lieux, environ cinquante ans plus tard, et d’évaluer la dynamique des populations lombriciennes.
Ce suivi doit permettre de répondre à plusieurs questions :
- les effectifs sont-ils en train de diminuer ?
- certaines espèces ont-elles déjà disparu ?
- assiste-t-on à une banalisation avec quelques espèces très communes qui dominent, tandis que des espèces plus rares régressent ?
L’intervenant indique que les personnes intéressées pour participer peuvent le contacter.
Conclusion
Cette intervention montre à quel point la fertilité des sols ne peut pas être réduite à une lecture chimique ou même microbiologique. La faune du sol occupe une place essentielle dans le fonctionnement des écosystèmes cultivés, à travers ses effets sur la structure, les flux d’eau, la décomposition de la matière organique, les interactions biologiques et la régulation de certains organismes.
Mais elle révèle aussi l’ampleur de la complexité du vivant souterrain. Comprendre le sol suppose d’accepter cette complexité et de continuer à produire des connaissances, tout en les articulant avec les besoins du terrain, les outils de diagnostic et le conseil agronomique.
