"Les sols, c'est une biodiversité sur laquelle nous devons nous appuyer. C'est également un facteur important dans la lutte contre le changement climatique en terme de stockage de gaz à effet de serre, a assuré Stéphane Le Foll, ministre de l'Agriculture, lors du colloque de l'Inra sur les sols durant le salon International de l'agriculture (1) , mardi 24 février. La matière organique des sols va être un enjeu dans les années qui viennent (…) en ordre de grandeur, une diminution relative de 4 pour 1.000 par an des stocks de matières organiques des sols doublerait nos émissions de gaz à effet de serre".
Alternativement source ou puits, selon les gaz, les sols jouent en effet un rôle dans le bilan global par l'intermédiaire de trois mécanismes : le stockage de carbone organique, la stabilisation dans le sol de matières organiques fabriquées par photosynthèse à partir de dioxyde de carbone atmosphérique mais également l'émission de méthane (CH4) et de protoxyde d'azote (2) (N2O).
En France, les émissions de méthane restent faibles (0,1%) et proviennent essentiellement de l'élevage. Au niveau mondial, elles représentent 16% des émissions et émanent principalement des sols rizicoles. Les émissions de N2O représentent 6% des émissions annuelles de gaz à effet de serre à l'échelle planétaire et 50% de celles du secteur agricole en France. Elles dépendent en partie du niveau de fertilisation azotée. "L'azote fabriqué injecté dans le système se transforme et donne lieu à des émissions directes de protoxyde d'azote et des émissions indirectes avec les différents transports et transformations", précise Sylvain Pellerin, directeur de recherche dans l'unité Interaction Sol Plante Atmosphère de l'Institut national de recherche agronomique (Inra).
Selon un rapport de l'Inra (3) , la réduction de ces émissions passe par la généralisation de l'utilisation de la méthode du bilan (4) pour le calcul de la fertilisation azotée, une prise en compte plus juste des apports d'azote par les produits organiques, l'adaptation des dates d'apports aux besoins des cultures, la réduction des pertes par volatilisation par incorporation des apports et le développement des légumineuses.
Entre 1.500 et 2.400 milliards de tonnes de CO2 dans les sols
Pour ce qui concerne le dioxyde de carbone, les capacités de stockage ne sont pas négligeables. "A l'échelle planétaire, les sols contiennent entre 1.500 et 2.400 milliards de tonnes de carbone organique, soit deux à trois fois plus que le stock de carbone contenu dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone, pointe Sylvain Pellerin. Une petite variation dans les sols aura des conséquences importantes sur les variations de CO2 dans l'atmosphère". Une réduction de 5% de ce stock équivaudrait ainsi, selon lui, à sept années d'émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Selon l'usage des sols toutefois, des variations sont observées : ainsi les stocks s'avéreraient 1,5 fois plus élevés sous des forêts ou sous des prairies que sous des cultures annuelles. Les stocks les plus faibles se retrouvent dans les vignobles du fait du faible apport carbonique. "Cela dépend aussi de la température, du régime hydrique et de la texture : la teneur plus élevée dans des zones d'altitude est ainsi lieé à une faible température qui agit sur la vitesse de minéralisation, explique Sylvain Pellerin. Les pratiques culturales jouent également via les entrées de carbone : notamment que fait-on des résidus, y a-t-il de l'enherbement, des apports de matière organique ou des cultures intermédiaires ?".
Les scientifiques ont pu réactualiser des données issues de précédents travaux. "Les derniers travaux de recherche montrent que le stockage additionnel de carbone par la réduction du labour est plutôt moins important que ce que nous pensions ou tout du moins non systématique et dépendant du climat, pointe Sylvain Pellerin. Mais cette pratique garde tout son intérêt car nous consommons moins d'énergie fossile et donc moins de CO2".
A l'inverse, certaines pratiques favorisent de manière plus importante le retour du carbone dans le sol que ce que les chercheurs avaient pressenti : par exemple, les cultures intermédiaires. "Nous pensions que comme c'est du carbone rapidement biodégradable, il ne resterait pas grand chose mais nous avons constaté qu'au niveau des racines nous retrouvions des molécules, de la lignocellulose et des produits de la biomasse microbienne qui aboutissent à un stockage de carbone à moyen ou long terme", développe Sylvain Pellerin.
Une grande biodiversité des sols
La grande biodiversité des sols contribue à leur potentiel de fourniture de services écosystémique (5) . "Dans les sols la masse des êtres vivants est supérieure à la masse en surface, note Philippe Lemanceau, directeur de recherche de l'unité agroécologie de l'Inra de Dijon. La minéralisation de la matière organique est proportionnelle à la diversité de l'environnement". Un des enjeux de la recherche est désormais de comprendre comment la variété des situations environnementales peut affecter la diversité et la relation entre diversité et fonction.
Des travaux ont également montré que l'apport de matière organique permettrait de favoriser la présence de lombrics et la formation de réseaux plus denses, des galeries plus larges qui permettent une meilleure incorporation de l'eau.
Les scientifiques ont également fait une cartographie de la biomasse et de la biodiversité des sols français. "Contrairement à certains discours, il n'y a pas de sols stériles en France ou en Europe, affirme Philippe Lemanceau. Nous avons besoin de référentiel d'interprétation pour estimer la qualité des sols". Les scientifiques ont ainsi développé des outils d'aide à la décision pour les agriculteurs.
Ils ont constaté, par exemple, que la monoculture de blé aggravait une maladie, le piétin échaudage, durant les premières années puis observé une réduction de celle-ci. L'explication ? Sur les nécroses racinaires, les scientifiques ont observé une sélection naturelle de bactéries productrices d'antibiotiques. "Nous n'allons bien évidement pas encourager à faire de la monoculture de blé, avance Philippe Lemanceau, mais nous avons pu isoler des génotypes de graminés qui sont naturellement capables de sélectionner ces bactéries productrices d'antibiotique dans tous les sols". Ainsi, des vergers ont pu être à nouveau cultivables après une culture de ces graminés.
"Les sols sont le principal réservoir de biodiversité de la planète, il est nécessaire de la préserver pour répondre dans le futur à des chalenges que nous ne connaissons pas encore, souligne Philippe Lemanceau, par exemple, en janvier est paru dans Nature un article qui relate la découverte d'un nouvel antibiotique (6) en tirant parti de la biodiversité des sols".
Pour mettre en lumière les menaces qui pèsent sur les sols, leurs rôles et potentiels, l'ONU a par ailleurs déclaré 2015 comme année internationale des sols.
