Mettre les interactions sol-plante au centre des agrosystèmes, Sébastien Fontaine
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1er février 2024 : Journée Thématique du Comifer organisée au FIAP Jean Monnet (Paris 14è) sur le thème « Quelles pratiques de fertilisation pour accompagner la diversité des systèmes de culture ? »
Autour d’un programme construit en 3 parties :
- État des lieux sur la diversité des pratiques de fertilisation
- Premiers enseignements pour la gestion de la fertilisation tirés de dispositifs expérimentaux mobilisant des leviers agroécologiques
- Nouvelles mesures, méthodes et indicateurs pour raisonner la fertilisation face à la diversité des systèmes de culture
Cette JT présente et analyse la capacité des méthodes actuelles de raisonnement de la fertilisation à couvrir la diversité des systèmes de culture existant et propose, sur la base de résultats d'essais, des évolutions de méthodes et d'outils afin de répondre aux besoins de la profession.
Mettre les interactions sol-plante au centre des agrosystèmes, Sébastien Fontaine
Dans cette présentation, Sébastien Fontaine aborde la question cruciale de la synchronisation entre l’offre en nutriments du sol et la demande des couverts végétaux. Ce défi, au cœur de l’agronomie et de l’agroécologie, est essentiel pour maximiser la production, minimiser les pertes par lessivage, réduire les émissions de protoxyde d’azote (N2O) et construire durablement les réserves de matière organique du sol.
Complexité et limites des systèmes actuels
La demande des plantes dépend de nombreux facteurs (lumière, stade phénologique, traits génétiques), tout comme l’offre du sol dépend d’une multitude de processus microbiens et de stocks de nutriments. En raison de cette complexité, la synchronisation est difficile à atteindre, conduisant souvent à un gaspillage d’environ 50 % de l’azote apporté, générant ainsi des pollutions et des pertes financières. Les techniques classiques (bilan azoté, fertilisation) montrent leurs limites, notamment en agriculture biologique.
Enseignements tirés des systèmes naturels
En s’appuyant sur une synthèse interdisciplinaire (écologie, biogéochimie, agronomie), Sébastien Fontaine identifie quatre systèmes de synchronie observés dans la nature. Contrairement aux agrosystèmes qui s’appuient sur des stocks d’azote minéral, les systèmes naturels fonctionnent sur des flux qui s’ajustent dynamiquement aux besoins des plantes, évitant ainsi les pertes.
Un mécanisme clé repose sur l’interaction entre deux groupes microbiens et la plante :
- Un groupe immobilise les nutriments pour construire des réserves organiques.
- Un groupe minéralise ces réserves pour libérer des nutriments.
Cette activité simultanée crée un “tapis roulant” de nutriments. La plante, en modulant son apport de carbone aux microorganismes (via les exsudats racinaires ou les litières), stimule ces processus selon sa propre demande, créant un ajustement automatique.
Pratiques agroécologiques pour promouvoir la synchronie
Pour favoriser cette synchronie, il est nécessaire d’apporter du carbone de manière continue aux microorganismes :
- Couverts végétaux permanents : Ils réduisent le lessivage et augmentent le stockage de carbone.
- Gestion du ratio carbone/azote : Il doit être suffisamment élevé pour permettre l’immobilisation microbienne. Des légumineuses mal gérées peuvent, au contraire, provoquer des pertes importantes par lessivage de nitrates.
- Choix des espèces : L’utilisation de plantes à croissance lente ou des systèmes “agroprairies” (associant cultures et prairies conservatrices) permet de stabiliser les flux.
- Recyclage : Il est impératif de réintégrer les nutriments exportés pour ne pas épuiser les réserves du sol.
La fertilité comme propriété émergente
L’intervention remet en question la définition classique de la fertilité comme une propriété inhérente du sol. Pour Sébastien Fontaine, la fertilité est une propriété qui émerge des interactions sol-plante. Un même sol peut soutenir des niveaux de production très différents selon la diversité des plantes et des microorganismes présents, car ce sont ces derniers qui déterminent les flux réels de nutriments.
Vers un “marché commun” de nutriments
L’ajout de diversité fonctionnelle (plantes à stratégies différentes : enracinement profond, fixation d’azote, minéralisation du phosphore) permet de mettre en place des complémentarités. Grâce aux réseaux mycorhiziens, les plantes peuvent échanger des nutriments, un système collaboratif où chaque partenaire maximise ses besoins en utilisant le carbone comme monnaie d’échange. Cette hétérogénéité spatiale et fonctionnelle est le moteur d’une fertilité durable.
En conclusion, il n’existe pas de “recette toute faite”. L’agroécologie consiste à caractériser finement le contexte pédoclimatique local et à choisir des combinaisons d’espèces et de pratiques adaptées pour activer ces mécanismes de synchronie. C’est en plaçant ces interactions au centre du système que l’on pourra concevoir des agrosystèmes plus productifs et respectueux de l’environnement.
