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