Le sol est une pellicule fine sur les affleurements rocheux, dont l’épaisseur varie de quelques centimètres à quelques mètres verticalement. Horizontalement, ils couvrent de façon continue la surface des continents, présents sous les cours d’eau et sous les constructions humaines. Ils nous nourrissent, accueillent nos maisons, les animaux et les plantes, sont le support des paysages que nous contemplons. De sa surface jusqu’à la roche altérée dont il se distingue par l’association intime de constituants minéraux et organiques, le sol est une couche fragile. Sa formation résulte d’une évolution à l’échelle du millénaire, pendant laquelle des processus d’altération, de transformation et d’organisation ont pris place pour conduire à sa différenciation verticale (on parlera d’horizons pédologiques) et latérale, en lien avec la nature des substrats géologique et des écosystèmes, les flux alentours d’eau et d’air. Le sol varie, il n’est pas le même ici et là (on parlera de couverture pédologique).
La biodiversité : moteur de la fertilité
Dans une motte de terre, il y a une biodiversité foisonnante et encore mal connue qui contribue aux nombreuses fonctions qu’il assure. Dans les sols, microorganismes, animaux et plantes se côtoient et interagissent. Essentielle à la vie, cette biodiversité doit être préservée ou protégée. Sous ce terme, se cache « tout ce qui est vivant ou a été vivant dans le sol » et bien plus encore : rapidement décomposée, elle contribue à la structuration et à la fertilité des sols agricoles ruraux ou urbains ; transformée en gaz carbonique (CO2), elle est vite émise vers l’atmosphère où ce gaz s’accumule aux côtés d’autres gaz à effet de serre. Membres à part entière de la faune du sol, on en dénombre quelques centaines au m² correspondant à une masse qui se compte en dizaines voire en centaines de kilos à l’hectare. Au cœur de ce que l’on appelle désormais la zone critique qui va de la roche altérée à la cime des plus grands arbres, le sol est en interaction constante et continue avec le vivant, qu’ils s’agissent de plantes, d’animaux ou encore de microorganismes, l’eau et l’air qui l’entourent et qui sont susceptibles de modifier ses propriétés.
Les enjeux contemporains et l'artificialisation
Non renouvelable à l’échelle humaine, le sol n’en est pas pour autant figé. Bien commun, parce qu’il permet le développement des écosystèmes, de la flore et de la faune, parce que nous en dépendons pour notre alimentation, le sol s’inscrit dans la sphère privée lorsqu’il devient propriété. Aujourd’hui, le sol est plus, que jamais, porteur d’enjeux essentiels, qu’il s’agisse de la sécurité alimentaire, de la sécurité des approvisionnement en eau, du changement climatique, de la durabilité énergétique, de la santé de l'homme et des écosystèmes ou encore de la protection de la biodiversité. En témoigne notamment une montée de la problématique sols dans divers agendas (recherche, économie, politiques publiques). Savez-vous qu’en 10 ans (2010-2020), les sols artificialisés ont progressé de 596 000 ha soit l’équivalent d’un département français, comme le Var ou la Charente ? Pour freiner le processus d’artificialisation des sols et les effets négatifs qui en découlent, le Plan biodiversité présenté par le gouvernement le 4 juillet 2018 a fixé un objectif de « zéro artificialisation nette à terme » sur le territoire national.
Le Cycle du Carbone - Expliqué en 3 minutes !
Définition et composantes de la qualité biologique
La qualité biologique des sols fait référence à l’abondance, la diversité et l’activité des organismes vivants qui participent au fonctionnement des sols. Plus précisément, dans une perspective agronomique, on peut considérer que la qualité biologique des sols est formée de quatre composantes principales : la fertilité (capacité d’un sol à répondre aux besoins de la plante, notamment à travers l’activité des nombreux micro-organismes participant aux cycles biogéochimiques ou aux symbioses racinaires), l’état sanitaire (au sens large, recouvrant les populations des ravageurs, de pathogènes ou de plantes adventices), les externalités (impact environnemental du fonctionnement du sol, au niveau des eaux superficielles ou souterraines ainsi qu’au niveau de l’atmosphère) et la résilience (caractérisant à la fois l’inertie et l’aptitude au retour à l’état initial après une perturbation). L’appréciation globale de la qualité biologique des sols suppose que l’on soit capable, pour chacune de ces composantes, d’identifier les indicateurs les plus pertinents, de pouvoir effectuer des mesures fiables, et de savoir interpréter les résultats de ces mesures. Même si de nombreux progrès restent à accomplir tant au niveau conceptuel que méthodologique, il est clair que la qualité biologique des sols cultivés est en fait la résultante d’un ensemble de facteurs environnementaux (type de sol, climat) et anthropiques (systèmes de culture, pratiques culturales).
Vers une agriculture régénérative et durable
Des machines et des outils agricoles toujours plus lourds et qui travaillent profondément, souvent jusqu’à 25 à 30 centimètres, perturbent l’écosystème souterrain. La terre manipulée à outrance est trop aérée, elle s’assèche plus vite, et le travail des bactéries et champignons qui s’y trouvent est perturbé. Le concept d’agriculture « simplifiée », par la suite appelée agriculture « de conservation » et de plus en plus aujourd’hui agriculture « régénérative », est né à la fin des années 1990. « L’agriculture de conservation est basée sur trois principes étroitement liés : la réduction du travail du sol, la couverture du sol pour un maximum de biomasse produite et restituée, ainsi qu’une rotation diversifiée des plantes », décrypte Lionel Alletto, directeur de recherche en agronomie systémique. La rotation diversifiée des plantes consiste à alterner des cultures destinées à être récoltées et des cultures dites « de service ». La culture de service permet de diminuer les bioagresseurs (maladies, ravageurs…), afin d’utiliser moins d’intrants chimiques dans les sols, notamment de pesticides.
« La qualité globale d’un sol, du point de vue agricole, est une vraie question », poursuit Lionel Alletto. « Un sol est un élément complexe, avec des propriétés physiques, chimiques et biologiques en constante interaction. Si cette interaction est positive et produit une grande diversité de services écosystémiques, on parle de sol fertile. » Dans un premier temps, la qualité du sol est liée à sa nature intrinsèque. Toutefois, la clef de voûte d’un sol de qualité demeure principalement la matière organique qu’il contient. Une fois restituées au champ, elles sont consommées par les microorganismes (bactéries, champignons…). Cette activité microbiologique permise par la matière organique contribue notamment à stabiliser les particules minérales du sol par la production de « colles », telles que la glomaline. Ainsi stabilisé et donc structuré, le sol a une meilleure capacité à retenir l’eau et à nourrir les plantes, et résiste mieux au phénomène d’érosion en cas de fortes pluies.
Rôle des haies et des systèmes d'élevage
Véritable réservoir de biodiversité, les haies jouent de nombreux rôles. Elles structurent le paysage, délimitent les parcelles agricoles, protègent les cultures. La qualité des sols nécessite bien une corrélation avec les animaux. En effet, les recherches d’INRAE indiquent que les élevages bovins et ovins sont à l’origine d’effluents organiques qui peuvent apporter à la terre la matière organique dont elle a besoin. Ces substances permettent, le plus souvent, d’installer des prairies permanentes ou temporaires à l’origine d’un stockage de matière organique, en complément d’autres services écosystémiques. Les prairies maintenues ou réintroduites par des élevages raisonnés représentent également une très bonne alternative pour réduire l’utilisation de pesticides dans les cultures. D’autre part, les chercheurs INRAE ont démontré que les prairies pouvaient aussi contribuer favorablement à l’enrichissement des sols en éléments nutritifs et à de nombreux autres services écosystémiques. « Les prairies peuvent contenir des légumineuses qui fixent l’azote de l’air et fournissent des protéines, des fleurs variées qui favorisent la pollinisation ou encore des graminées pour satisfaire les besoins énergétiques des animaux », explique le directeur de recherches.
Facteurs influençant la qualité des sols
La qualité du sol dépend en grande partie de ses propriétés physiques, chimiques et biologiques, qui contribuent à sa capacité à soutenir la vie végétale et animale. Elle englobe de multiples aspects, notamment la structure du sol, la teneur en matière organique, la teneur en éléments nutritifs et le niveau de pH. La qualité du sol n'est pas seulement une mesure de l'aspect ou de la sensation du sol. Il s'agit d'une question plus complexe, plus précisément de la capacité du sol à remplir diverses fonctions essentielles au maintien des écosystèmes et de la santé humaine. Plusieurs facteurs peuvent avoir un impact sur la qualité des sols, qu'il s'agisse de facteurs naturels tels que le climat et la topographie, ou de facteurs d'origine humaine tels que les pratiques de gestion des terres.
Prends, par exemple, le facteur de la texture du sol. Il joue un rôle central dans la détermination de la capacité de rétention d'eau du sol, qui est un indicateur important de la qualité du sol. La texture est liée aux proportions de sable, de limon et d'argile dans le sol. Les sols présentant un mélange équilibré de ces trois particules, souvent appelés sols limoneux, offrent généralement une qualité supérieure car ils retiennent bien l'eau et les nutriments, mais permettent également à l'excès d'eau de s'écouler. La perte de sédiments est un facteur important qui influence négativement la qualité des terres et des sols. La perte de sédiments signifie généralement que la couche supérieure du sol, riche en nutriments, est emportée par le vent. Cela a un impact négatif sur les niveaux de fertilité du sol et sur sa capacité à soutenir la vie des plantes. Ainsi, la mauvaise qualité du sol et la perte de sédiments sont intimement liées, chacune étant à la fois cause et effet.
Stratégies de conservation et gestion durable
L’amélioration de la qualité des sols n'est pas une solution miracle ; c'est un engagement à long terme qui nécessite une planification stratégique, des efforts constants et une bonne compréhension de la science des sols. L'amélioration de la qualité du sol se traduit en fin de compte par un meilleur rendement des cultures et un environnement plus sain. Que ce soit en ajoutant de la matière organique, en pratiquant la rotation des cultures ou en maintenant des niveaux de pH appropriés, des méthodes de culture intelligentes et réfléchies sont la clé d'un sol de meilleure qualité.
Une approche planifiée de l'amélioration du sol englobe, sans s'y limiter, des activités telles que l'amendement du sol avec de la matière organique, une bonne gestion de l'eau, la rotation des cultures et le maintien de niveaux de pH équilibrés. Ajouter régulièrement de la matière organique, comme du compost ou du fumier, à ton sol permet d'augmenter sa teneur en éléments nutritifs, d'améliorer sa capacité de rétention de l'humidité et de favoriser l'activité biologique. Faire pousser différents types de cultures de manière séquentielle permet non seulement de prévenir l'accumulation de maladies dans le sol, mais aussi de maintenir l'équilibre des éléments nutritifs essentiels. La mise en place de mesures de contrôle de l'érosion, comme la plantation de cultures de couverture ou la construction de terrasses, peut empêcher la dégradation du sol et la perte de la couche supérieure du sol. Enfin, la mise en place de techniques de gestion de l'eau adéquates, comme des méthodes d'irrigation appropriées, peut prévenir l'engorgement ou la sécheresse, qui ont tous deux des effets néfastes sur la qualité du sol.
Perspectives scientifiques et valorisation des ressources
« La bioéconomie du carbone en particulier est cruciale pour l’avenir de l’agriculture, et une meilleure valorisation agronomique des ressources en carbone (par exemple des stations d'épurations) pourrait largement contribuer au système », conclut Lionel Alletto. L’atténuation sous l’angle des sols visera ici au stockage additionnel de carbone par la mise en place de pratiques agroécologiques avec un double effet : enrichir le sol en matière organique et limiter les pertes par minéralisation. L’adaptation des systèmes de production au changement climatique sous l’angle de l’accroissement des taux de matière organiques consistera à maintenir et à développer la fertilité biologique, lutter contre l’érosion et procurer une meilleure tolérance des cultures au stress hydrique. Aujourd’hui, très peu de recherches sur l’amélioration des sols ont été menées sur sols méditerranéens. « Les multiples fonctions des sols passent souvent inaperçues. Ils n’ont pas de voix, et peu de gens s’expriment en leur nom. Les sols sont nos alliés silencieux dans la production alimentaire. Les sols contiennent 25 % de la biodiversité mondiale. Par leur couvert végétal, ils déterminent nos paysages, le dynamisme de notre système agricole, la qualité de notre nourriture. Le sol est le lieu de l’absorption hydrique, pour les plantes mais aussi pour tous les micro-organismes qui y résident. Toute approche raisonnée du prélèvement d’eau dans le sol repose sur la maîtrise de sa disponibilité dans l’environnement racinaire ou microbien.
Fruit d’une consolidation de 60 ans de travaux d'inventaire et de recherche menée par le GIS Sol et le RMT Sols et territoires, la carte des sols métropolitains coordonnée par INRAE donne accès à une information claire et détaillée sur les sols et leurs potentiels usages, afin de mieux les valoriser. De la connaissance des sols aux instruments économiques qui en reconnaissent les valeurs, plusieurs leviers existent. Si la recherche produit des connaissances porteuses de solutions pour mieux les protéger, les utiliser de façon durable ou les restaurer, la mobilisation de tous est nécessaire pour redonner et préserver sa valeur à ce capital naturel et vital.
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