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INTÉGRER DES INDICATEURS DE
MICROBIOLOGIE DES SOLS DANS
L’ANALYSE DE TERRE DE ROUTINE
Un référencement préalable dans les
essais au champ
2–3 Novembre 2015
Centre de Congrès d’Angers
Intervenant: Alain BOUTHIER
PLAN DE L’EXPOSÉ:
- Travaux de référencement au champ
conduits par ARVALIS depuis 2010
- Perspectives: projet MICROBIOTERRE
Photo essai engrais de ferme de longue durée ARVALIS-OIER de Jeu les Bois (36)
Physique
Granulométrie
Complétée par observation terrain (profil, test bêche)
Chimique / nutritif
Analyse de terre (pH, P K Mg oligos)
biologique
Aujourd’hui : MO (Corg.), Ntotal, C/N
Besoin d’autres indicateurs pour appréhender les composantes de la qualité biologique d’un sol
ANALYSE DE TERRE ACTUELLE BASÉE SUR DES
INDICATEURS PHYSIQUES ET CHIMIQUES
à élargir : Conseil actuel
Apports organiques x couverts végétaux x
travail du sol
Fertilisation N P K Mg oligos Amendements minéraux
basiques Bilan humique
Optimiser fonctions biologiques du sol:
Recyclage des nutriments Transformation du carbone
Apports selon diagnostic biodisponibilité PK Mg oligos dans le sol
Statut acido basique Gestion stock de MO
(maintien)
BESOIN D’ÉLARGIR LE CHAMP DU CONSEIL À
PARTIR DE L’ANALYSE DE TERRE
5
Seuils critiques de disponibilité du phosphore pour le maïs caractérisé par P Olsen et P eau dans 3 types de sol
P eau (mg P L-1)
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50
50
60
70
80
90
100
0.0 0.5 1.0 1.5
INAPG Thure Tartas
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50
50
60
70
80
90
100
0.0 0.5 1.0 1.5
INAPG Thure Tartas
Rdt relatif (%)
P Olsen (mg P kg-1)
Morel 2000
Morel, 2000
maïs
COMMENT INTERPRÉTER LES INDICATEURS DE
QUALITÉ BIOLOGIQUE DES SOLS ?
Éléments nutritifs (P, K, Mg): indicateur de biodisponibilité
directement relié au rendement et notion de seuil
Indicateurs microbiologiques :
en lien avec une ou plusieurs fonctions (transformation du C recyclage nutriments, maintien structure, régulation bioagresseurs)
Construction de référentiel d’interprétation :
Identifier fonctions (processus) en jeu
Documenter relation indicateur -fonction
Calage états optimaux relativement aux objectifs assignés au système de culture
Besoin de référencement au
champ: essais/parcelles
agricoles différenciant les
états du milieu selon
gradients
• Biomasse microbienne • Biomasse moléculaire
• Abondance bactéries et
champignons par PCR
quantitative
• Potentiel de minéralisation C
• Potentiel de minéralisation N
• Activité enzymatique (FDA )
• Aptitudes métaboliques
(diversité fonctionnelle)
• Diversité taxonomique des
communautés microbiennes
(pyroséquençage)
• Fractionnement
granulométrique MO
• Métabolites microbiens
Ind.moléculaires Ind. non
moléculaires
Abondance
microbienne
Activité
microbienne
Diversité
• Techniques pour certaines déjà
anciennes
• Certaines sont normalisées
• Certaines sont transférées dans
des laboratoires commerciaux
d’analyses de sols.
• Techniques plus récentes
• Pour la plupart encore au niveau
des laboratoires de recherches
• Gros volumes de travaux
scientifiques récents
Caractérisation
de la MO
INDICATEURS ÉTUDIÉS PAR ARVALIS DEPUIS 2010
EN PARTENARIAT AVEC SAS, SEMSE ET GENOSOL
• Etoile sur Rhône (26) : 8 ans (agribio)
• Villarceau (95) : 8 ans (agribio)
Expérimentations grandes cultures ayant différencié des pratiques culturales depuis plusieurs années
Travail du sol
Essais ARVALIS
• Boigneville (91): 42 ans
• Boigneville (w sol X cipan): 22 ans
Essai ARVALIS/CREAS
• Lyon St Exupéry (69) : 8 ans
PRO élevages
Essais ARVALIS
• La Jaillière (44) : 10 ans
• Le Rheu (35) : 10 ans
Essais ARVALIS-OIER Les Bordes
• Jeu les Bois (36) : 10 ans
CIPAN
Essai ARVALIS
• Espèces de CIPAN Boigneville (91): 10 ans
Essai AREP
• Thibie (51) : 20 ans
Essai CRAB/ARVALIS
• Kerlavic (29) : 17 ans
Systèmes de cultures et
Niveau d’intensification
Essai ARVALIS et partenaires
• Fermes de Boigneville: 5 à 25 ans
• Lyon St Exupéry (69) : 8 ans
DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX ÉTUDIÉS
DE 2010 À 2015
Ind.
moléculaires
• Sensibilité aux historiques apports PRO, couverts
végétaux, W du sol ?
• Apport d’information par rapport aux indicateurs
existants (Corg., Ntot.) ?
• Liens avec des services écosystémiques ?
• Redondance entre indicateurs disponibles vis-à-vis
de la caractérisation d’une fonction ?
• Référentiel d’interprétation (gamme optimales,
valeurs seuils…) ? (à terme)
OBJECTIFS DU RÉFÉRENCEMENT SUR DES
EXPÉRIMENTATIONS
Essai niveau d’intensification de Lyon st Exupéry
0
0.5
1
1.5
2
2.5
carbone organique (%
MS)
N min 28 jours 28°C % N
tot
conduite classique
conduite à bas niveau
d'intrants
NS
a
b
0
0.5
1
1.5
2
2.5
carbone organique (%
MS)
N min 28 jours 28°C % N
tot
conduite classique
conduite à bas niveau
d'intrants
NS
a
b
0
5
10
15
20
25
30
C fraction 50-200 µm (% Cog)
conduite classique
conduite à bas niveau
d'intrants
a
b
Après 8 ans de différenciation (restitutions C plus importantes en conduite classique) :
La teneur en MO non modifiée Augmentation de la fractions granulométriques 50-200 µ et du potentiel de
minéralisation N
UNE DÉTECTION PLUS PRÉCOCE
DU CHANGEMENT DE PRATIQUES AVEC LES INDICATEURS
MICROBIOLOGIQUES
Essai du Rheu (35) en sol de limon: mesures en 2007, après 10 ans d’apports annuels (1995-2005) sur une monoculture de maïs fourrage
Fourniture N
mesurée au champ
(2007)
Sensibilité plus forte de
certains indicateurs
T0 Témoin non fertilisé
CB1 12 t/ha.an de fumier de
bovins composté
CB2 24 t/ha.an de fumier de
bovins composté
CB3 36 t/ha.an de fumier de
bovins composté
FB 25 t/ha.an de fumier de
bovins brut
SENSIBILITÉ DES INDICATEURS À L’HISTORIQUE D’APPORTS
ORGANIQUES
• Expérimentations de longue durée : support d’investigation
incontournable pour référencer les Indicateurs de
fonctionnement microbiologique des sols
Bonne discrimination des historiques PRO (dose, type de PRO),
CIPAN (tonnage, type d’espèce), travail du sol (ancienneté du non
labour), systèmes de culture (restitutions MO)
Vitesse de réponse peut être plus rapide que % C
Lien avec fonction « fourniture N par minéralisation »
Important de prendre en compte effets contextes pédoclimatiques
Spécificités et redondances entre indicateurs
• Calages méthodologiques: étude sur variabilité spatiale et
temporelle des indicateurs: conséquences en matière de
gestion des prélèvements
BILAN DES TRAVAUX CONDUITS PAR ARVALIS
(2010-2015)
Actions à poursuivre, réseau à élargir (partenariat)
Elaboration d’un référentiel loin d’être finalisée
Approfondir encore effets sur essais analytiques (couverts, PRO, W
du sol…)
Valoriser essais systèmes bien documentés (avec évaluations
multicritères)
Suivis temporels sur essais de longue durée récents: détection précoce
d’effets,
Notamment 5 essais systèmes de culture SYPPRE (2015) : sites inter-
instituts ITB – ARVALIS – Terres Inovia (ex-CETIOM)
Informations et mesures d’autres paramètres du sol (chimiques et
physiques), indispensables pour interprétation et éviter confusion d’effets.
Aspects méthodologiques à approfondir (échantillonnage, stratification…)
Mais les analyses déjà disponibles en routine sont un bon moyen
d’investigation sur expérimentations.
Recenser les dispositifs existants pour construire des réseaux cohérents
d’investigation en stratifiant les populations d’essais mobilisés selon les
questions posées
PERSPECTIVES…
PERSPECTIVES: VERS UN PROJET MICROBIOTERRE
« Mettre au point un référentiel d’interprétation basé sur l’analyse
de terre élargie à la microbiologie en vue d’e construire une
démarche de diagnostic-conseil agro-écologique dans les systèmes de
grandes cultures et polyculture élevage »
ARVALIS – Institut du végétal, Terres Inovia, ITAB, INRA UMR Agro-écologie plateforme
GENOSOL, ESITPA, SAS-Laboratoire, CELESTA-LAB, SEMSE, RITTMO, Chambres
d’Agriculture de Bretagne, d’Alsace, ARAA, Chambre d’Agriculture de Saône et Loire, INRA
de Rennes UMR-SAS, Lycées agricoles de Normandie.
Partenaires techniques
Choix d’indicateurs selon problématiques
Calage de la démarche de référencement des indicateurs
par rapport à des fonctions (comment évaluer les
fonctions ?)
Référencement des indicateurs sur des essais analytiques
Evaluation des indicateurs sur des essais système de
culture
Calage d’états optimaux par rapport aux fonctions
étudiées
RÉFLEXION À CONDUIRE SUR INDICATEURS,
FONCTIONS ET SERVICES
(CADRE RMT FERTILISATION ET ENVIRONNEMENT)
Fonctions
écologiques Services rendus
Variables mesurées,
indicatrices des fonctions
Indicateurs
microbiologiques
Recyclage
nutriments N
P, S permettant
leur fourniture
par
minéralisation
Economie
d’intrants N, P,
S, régularité
rendement
Potentiel
minéralisation C et N
(par incubation),
minéralisation N au
champ. Diagnostic de
nutrition N, (voire P,
S) des cultures,
Rendement….
Abondance,
activité,
diversité (???)
microbienne Transformation
du carbone
13/11/201
5 15
Merci pour votre
attention
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