Le paillage, une technique ancestrale visant à couvrir la surface du sol avec une couche de matière, offre de nombreux avantages pour les jardiniers et les agriculteurs, notamment la conservation de l'humidité, la limitation des adventices et la protection des cultures. Cependant, l'essor du paillage plastique, particulièrement les films en polyéthylène, a introduit une série de problématiques environnementales et agronomiques qui méritent une attention particulière. Alors que les films de paillage ont révolutionné le quotidien de nombreux agriculteurs en facilitant la gestion des mauvaises herbes et de l’eau, ils posent également des défis majeurs en termes de dégradation et de pollution.
La Fragmentation Insidieuse du Plastique en Micro et Nanoplastiques
L'un des inconvénients majeurs du paillage plastique réside dans sa dégradation progressive et inévitable. Exposés au soleil, à l’humidité et au travail du sol, ces plastiques se fragmentent en micro et nanoplastiques qui s’accumulent dans les sols. Ces particules, dont les dimensions vont de un micromètre à cinq millimètres pour les microplastiques, deviennent invisibles à l'œil nu, mais leurs effets sur l'environnement sont loin d'être anodins. Dans certaines exploitations, on atteint plusieurs milliers de particules par kilogramme de sol.
Aujourd’hui, l’immense majorité des films de paillage - près de 90 % - sont fabriqués à partir de polyéthylène, un polymère dérivé du pétrole. Ce matériau, bien que solide, bon marché et imperméable, se dégrade lentement. Une fois les cultures récoltées, ces films ne sont pas complètement retirés, laissant des fragments qui s'incrustent dans les sols. Ces résidus sont difficiles à retirer et peuvent polluer durablement les sols. L'augmentation de la stabilité et de la résistance à la traction du paillage plastique est une autre stratégie pour réduire ses émissions de plastique dans l'environnement. Pour cela, on peut soit améliorer la structure chimique du film plastique, soit tout simplement en augmenter l'épaisseur. En effet, on observe que des films de paillage épais, de l'ordre de 50 micromètres d'épaisseur, libèrent moins de plastique dans l'environnement que des films plus fins. Cependant, l'augmentation de cette épaisseur entraîne des coûts plus élevés et une augmentation des quantités de plastique totales étendues dans les champs.
L'Impact sur la Biologie des Sols et la Croissance des Plantes
Les nano et microplastiques ne se comportent pas comme de simples déchets inertes dans les sols agricoles. Ces particules peuvent interagir de manière complexe avec le milieu environnant. Plus un fragment de plastique est petit, plus sa surface exposée au milieu environnant augmente par rapport à son volume. Or, les interactions entre le plastique et le sol se produisent principalement à sa surface. Cette surface élevée les rend particulièrement réactifs : ils interagissent plus fortement avec les molécules présentes dans le sol. De nombreuses substances chimiques peuvent ainsi se fixer à la surface de ces particules, notamment des polluants organiques ou des métaux.
Par ailleurs, ces particules peuvent se fixer aux racines des plantes, freinant l’absorption de l’eau et, par conséquent, la croissance des plantes. Installer une toile synthétique revient à introduire une matière non biodégradable dans un espace naturel, ce qui perturbe le cycle naturel des nutriments. Dans la nature, le sol se nourrit des feuilles mortes, des débris végétaux et des micro-organismes. Sous une toile synthétique, ce cycle s’interrompt. Le sol n’est plus alimenté en matières organiques et s’appauvrit rapidement. Même perméables, les toiles plastiques ne permettent pas toujours une irrigation optimale. Le sol superficiel peut former une « croûte » sous l'effet de la pluie, un phénomène que le paillage, s'il est organique, évite en amortissant l'impact des gouttes d'eau.
Les Défis de la Biodégradabilité des Plastiques
Pour tenter de répondre à cette problématique environnementale, des plastiques dits « biodégradables » ont été développés. Cependant, la promesse de biodégradabilité dépend fortement des conditions environnementales. En effet, la biodégradabilité est tributaire des conditions environnementales. C’est notamment le cas des polymères couramment utilisés dans les films de paillage biodégradables, comme le polybutylène adipate-co-téréphtalate (PBAT) ou le poly (butylène succinate) (PBS).
Les scientifiques constatent des échecs dans la dégradation de ces matériaux dans des conditions réelles et s’attachent désormais à en comprendre les causes. Ils cherchent à identifier les conditions environnementales et biologiques qui permettraient d’améliorer la dégradation de ces plastiques dans les sols agricoles. Ils s’intéressent ainsi au rôle des amendements organiques, des biostimulants et des extraits microbiens, capables de modifier l’activité biologique des sols. Des études ont ainsi montré que le vermicompost - un compost produit par les vers de terre - peut fortement améliorer les performances de certains plastiques biodégradables en conditions agricoles. Les travaux de recherche montrent qu’améliorer leur biodégradation passe à la fois par une meilleure compréhension de l’interaction entre les matériaux, le fonctionnement biologique des sols et les pratiques culturales associées.
Le problème réside dans le fait qu'il n'y a pas assez de preuves pour s'assurer que cela fonctionne aussi bien dans le vrai sol sans impacter négativement son écosystème. Si les plastiques biodégradables ne le sont pas suffisamment, alors ils peuvent s'accumuler dans le sol. Le projet SOPAM a caractérisé un panel de paillages pour accompagner le choix, mais les outils manquent pour choisir les paillages les plus adaptés au contexte pédoclimatique de l'exploitation et aux habitudes de travail.
L'Impact Écologique Général du Plastique en Agriculture
Le problème de pollution posé par le plastique est bien connu. Il s’agit du troisième matériau de synthèse le plus produit après le ciment et l’acier. Chaque année, 427 000 tonnes de ces produits sont utilisées en Europe et 300 000 tonnes en Amérique du Nord. En France, l'agriculture consomme environ 85 000 tonnes de plastiques par an (sans les emballages), ce qui représente 2 % de la consommation totale de matières plastiques, tous secteurs confondus. La production végétale représente 38 % de cette consommation et comprend les bâches des serres et des tunnels, les filets de protection, les gaines d'irrigation et enfin les paillages. En bout de course, le plastique s’accumule l’environnement : dans les sols et dans les systèmes aquatiques.
La production de plastique est elle-même un processus énergivore et polluant. La fabrication des toiles de paillage synthétiques, majoritairement en polypropylène (issu du pétrole), émet des gaz à effet de serre et implique bien souvent des additifs polluants (notamment pour les ignifuger ou les rendre plus résistants aux UV) qui rendent leur recyclage impossible. Sans parler de l'extraction du pétrole.
Le cycle de recyclage des plastiques agricoles est bien développé puisque 70 à 80 % des plastiques agricoles sont recyclés contre 28 % des plastiques ménagers. Cependant ces chiffres ne prennent pas en compte la part de plastique qui reste dans les sols à la suite de l'arrachage des paillages. En effet, entre 0,1 et 1 % du matériau du film peut rester dans le sol et risque de s'accumuler à terme dans les écosystèmes. Ils n'intègrent pas non plus la durée de vie du plastique recyclé. Les films plastique en polyéthylène haute densité (PEHD) ne se recyclent qu'entre deux et cinq fois. Si la quantité de plastique neuf utilisée est réduite, l'idée d'un cycle de vie fermé du paillage est loin d'être atteint.
Perturbation des Écosystèmes et de la Vie du Sol
L'utilisation de paillages plastiques modifie les écosystèmes de la flore et de la faune. Les vivaces drageonnantes ou tapissantes comme la lysimaque, l’aubriète, l’arabis ou la campanule des murets drageonnent difficilement sous une toile synthétique. L'absence de lumière sous le paillage plastique empêche la photosynthèse et freine la pousse des adventices, ce qui peut sembler un avantage immédiat. Cependant, cela prive également le sol d'un apport organique naturel.
Le paillage, qu'il soit organique ou non, peut attirer certains organismes. Si le paillis organique favorise la vie du sol en attirant collemboles, protoures, diploures et autres vers de terre qui n'évoluent jamais sur sol nu, le paillage plastique ne nourrit pas le sol et ne contribue pas à sa biodiversité. On a constaté une abondance d'invertébrés sous des paillages de grosses pierres plates, dont de multiples fourmilières, mais ces observations concernent des paillages minéraux et non plastiques.
Le paillage, de manière générale, peut aussi attirer des "bébêtes" moins bienvenues, comme les limaces. Celles-ci, qui se nourrissent des plantes et légumes flétris, se sentent bien dans la plupart des paillis et y élisent domicile aisément. Si elles interviennent dans la chaîne de décomposition, leur présence accrue peut représenter un défi pour les jeunes plantations. Les oiseaux, attirés par les petits animaux présents sous le paillage, peuvent gratter le sol et causer des ravages importants sur les jeunes plantules ou semis.
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Les Alternatives et Perspectives d'Avenir
Face à ces inconvénients, il est essentiel de trouver des alternatives moins problématiques au paillage plastique. Le paillage végétal, par exemple, utilise des matières organiques comme les feuilles mortes, le bois raméal fragmenté (BRF), le foin, les herbes de tonte ou encore les épluchures de fruits et légumes. Ces matières se dégradent en 1 à 5 ans selon les matériaux, tout en nourrissant la terre. Le paillage minéral (cailloux, sable, tuiles) offre une protection efficace mais n'enrichit pas le sol.
Cependant, les alternatives comme le paillage végétal peuvent être moins efficaces contre la prolifération des mauvaises herbes et pour conserver la chaleur au sol. De nouvelles technologies (par exemple, le paillis de cellulose ou les films de paillis liquides) sont également en cours de développement. Les scientifiques travaillent au développement de matériaux nouveaux qui combineraient les avantages des plastiques les plus robustes, tout en pouvant se dégrader rapidement dans l'environnement. Or, il est difficile de combiner les deux caractéristiques.
Il est important de souligner que le paillage, quelle que soit sa forme, doit être utilisé intelligemment. Le moment de pose du paillis est crucial. À la sortie de l’hiver, le sol a besoin des rayons du soleil pour se réchauffer. Il est donc préférable de retirer le paillis assez tôt pour que la terre bénéficie des premières chaleurs, de préférence plusieurs semaines avant de commencer à jardiner. De la même façon, poser un paillis sur un sol gelé n’est pas du tout souhaitable, car c’est le froid que l’on emprisonne. Pour les semis en pleine terre, il est préférable de creuser des fossés ou des trous pour pouvoir placer les semences, ou d'attendre que le paillis ait été retiré.
Des systèmes efficaces de recyclage des films de paillage usagés peuvent permettre de lutter contre l'augmentation des déchets plastiques. En fin de compte, le statut de bénédiction ou de malédiction du plastique en agriculture va surtout dépendre de la façon dont il est utilisé, dont il est éliminé et dont il est recyclé. La gestion responsable et la recherche d'alternatives durables sont les clés pour minimiser les inconvénients du paillage plastique.
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