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Peter Wohlleben et Ernst Zürcher ont récemment proposé au grand public une vision renouvelée des arbres et du monde végétal [1]. De son côté, le botaniste Francis Hallé, inventeur du radeau des cimes, déplore que la biologie des plantes ait été conçue à partir de l’étude du règne animal. Selon ce spécialiste de la forêt tropicale, la zoologie aurait parfois déformé le regard que les botanistes ont posé ensuite sur les plantes [2]. Avec ces forestiers, le lecteur découvre que nos grands fûts sont bien plus futés qu’on ne l’avait imaginé ! Mais qu’en est-il de ces plantes plus modestes de nos champs? Nul besoin pour nous d’emprunter la montgolfière de Hallé pour accéder à la canopée des marguerites. Néanmoins la moitié invisible de nos plantes cultivées, celle qui vit dans l’obscurité du sol, s’est longtemps dérobée à la recherche. Elle continue de mener une vie secrète qu’on commence à peine à explorer. Ce qu’en dévoilent des chercheurs depuis quelques décennies, ouvre des perspectives aussi étonnantes que prometteuses qui faisaient dire avec justesse, en 2008, aux organisateurs de la grande exposition sur les sols du Musée national d’histoire naturelle de Washington que «nous en savons plus  sur la face cachée de la lune que sur le sol».

Sa majesté l’azote

L’agriculture conventionnelle moderne s’est développée autour de l’azote qu’on a souvent décrit comme le grand paradoxe de la biologie végétale. Bien que 78% de l’air que nous respirons soit constitué d’azote, la plante ne peut l’utiliser directement. Pour être absorbée par les végétaux la molécule de diazote de l’air doit être scindée et transformée en formes assimilables telles que l’ammonium et les nitrates. Cette réaction chimique très énergivore ne peut être effectuée dans la nature que par quelques rares micro-organismes [3] ou lors d’orages électriques. La faible disponibilité de l’azote dans les écosystèmes en fait une sorte de goulot d’étranglement qui a conditionné et limité pendant des siècles la production de protéines. Il n’est donc pas étonnant que cette rareté des formes assimilables d’azote se répercute sur le prix des aliments à haute teneur en protéines. Grâce au procédé Haber-Bosch (1909), l’avènement de la chimie industrielle a permis de briser ce verrou millénaire. Même s’il fallait 2 tonnes de pétrole pour produire une tonne d’azote agricole, le bas prix des combustibles fossiles n’a posé pendant longtemps aucune limitation à l’usage de l’azote industriel. Ainsi affranchie du cycle naturel de l’azote, l’agriculture moderne a connu une hausse spectaculaire des rendements et fait germer de grands espoirs. Ce demi-succès aura aussi permis de croire, pendant un certain temps, qu’on avait tout compris des sols et qu’on avait une idée claire de ce qui fait ou non leur fertilité.

Le retour du carbone

Le grand oublié était le carbone qui revient en force dans l’actualité alors qu’on parle tant des changements climatiques. Contrairement à l’azote, la teneur de l’air en gaz carbonique atteint à peine quelques centièmes de 1% (40 ppm); pourtant, malgré sa rareté, il peut être utilisé facilement par les plantes lors de la photosynthèse.

Du carbone, on sait aujourd'hui trois choses :

- Après les océans, les sols forment le second grand réservoir de carbone de notre planète. Par exemple, à partir d’une analyse courante du sol de votre jardin qui révèle une teneur de 5% en matière organique [4], on peut extrapoler qu’un hectare du même sol contiendrait approximativement 65 tonnes de carbone dans sa couche supérieure (17 cm). Malheureusement, le réservoir fuit de toutes parts…

- Chaque opération culturale (labour, hersage, binage)  provoque un afflux  massif d’oxygène dans le sol.  Sa matière organique est alors oxydée par certaines bactéries et retourne dans l’atmosphère sous forme de gaz carbonique et de méthane. La teneur en matière organique de nos sols cultivés a chuté dramatiquement depuis un demi-siècle sous l’effet du travail intensif auquel on les soumet. Certains sols en monocultures frôlent maintenant la barre du 1%. À première vue, cette variation en plus ou moins de quelques points de pourcentage de la matière organique peut sembler anodine. En réalité, c’est la santé, la productivité et la résilience du sol qui se jouent dans cette lente dégradation.

- Un sol qui perd sa matière organique devient peu à peu dysfonctionnel : le brassage à répétition altère la quantité et la diversité des êtres vivants qui l’habitent tout autant que deux de ses propriétés physiques les plus essentielles : sa porosité et sa capacité d’agrégation. Faute de porosité, sa capacité de respirer, d’absorber, de stocker, de filtrer et de retenir l’eau des précipitations et les éléments nutritifs se fragilise. Sa résistance à l’érosion diminue au point qu’un gros orage peut entraîner des tonnes d’éléments les plus fins -et les plus fertiles- vers nos rivières, leur donnant une teinte de chocolat au lait [5].  «La charrue crée les déserts» dit justement le proverbe.

La plante pilote activement  son développement

On a longtemps pensé que l’immobilité des végétaux les condamnait à subir passivement les contraintes de leurs milieux aérien et souterrain. Or, de nouvelles études montrent qu’il n’en est rien. Les plantes savent bâtir un environnement complexe qui leur soit favorable. Ces redoutables laboratoires de chimie ont appris, au cours de leur longue évolution, à synthétiser toutes sortes de composés qui leur servent de défenses, de leurres attractifs et de messagers entre elles. Une de leurs stratégies a consisté à s’allier aux autres grands règnes du monde vivant, en particulier à celui des bactéries et des champignons. Une racine n’est pas qu’un simple organe d’ancrage au sol et une pompe qui en extrait l’eau et les éléments minéraux. Elle peut aussi injecter dans le sol de nombreux composés du carbone tels que des sucres, des acides aminés, des vitamines : ces exsudats racinaires (on parle aussi de rhizodéposition) servent à inviter et à nourrir une flore microbienne qui se développe tout autour des racines. Une bonne partie des produits de la photosynthèse est ainsi investie dans le sol plutôt que dans la croissance de nouveaux tissus. On a estimé qu’un plant de maïs consacre jusqu'à 15% de l’énergie solaire qu’il capte à la constitution d’un microbiome par rhizodéposition [6]. En retour, ces bactéries contribuent à la nutrition et à la santé de la plante et serviront de nourriture à des prédateurs qui seront à leur tour consommés par toute une gamme d’intermédiaires d’une chaîne trophique remontant jusqu'à la mégafaune lombricienne.

D'autre part, notre connaissance des champignons mycorhiziens a beaucoup progressé. L’un de ces groupes, les champignons à arbuscules, s’associe en symbiose avec les racines de la plupart de nos plantes cultivées. Chacun y trouve son compte: la plante fournit aux champignons les sucres qu’ils ne peuvent synthétiser; en retour, le fin mycélium qui prolonge le chevelu racinaire de la plante, surmultiplie considérablement sa capacité d’explorer le sol, lui apporte eau et minéraux, et la défend même contre des pathogènes [7].  Mis bout à bout, on estime à plusieurs centaines de mètres la longueur des hyphes contenus dans un seul centimètre cube de terre [8]. De tout ce réseau, rien n’est perceptible à notre œil et c’est le microscope électronique qui vient confirmer ce qu’avaient soupçonné certains naturalistes. En 1996, la chercheuse Sara Wright a identifié la glomaline, une glycoprotéine hydrophobe persistante qui compose ces champignons arbusculaires et joue un rôle majeur dans la formation des agrégats du sol. On découvre donc que les plantes, directement ou indirectement, sont le véritable pivot de la vie et de la santé des sols et qu’il est urgent d’identifier dans chaque terroir lesquelles peuvent réhabiliter le plus efficacement nos sols dégradés.

Nous marchons sur une maison

Quand nous posons le pied en forêt ou sur une vieille prairie, nous marchons donc littéralement sur une maison. Chaque fois que la charrue ou la bêcheuse entre dans le champ, elle détruit peu à peu cette maison et affame ses habitants. L’agriculteur doit alors essayer de recréer, à grand renfort de travaux coûteux et d’intrants chimiques, la porosité qu’il a perdue. L’humanité est-elle condamnée à ce dilemme sans issue : détruire le sol nourricier ou ne rien récolter ? La perte du carbone causée par le travail intensif du sol est-elle inévitable? Cultiver nos aliments et séquestrer du carbone sont-ils incompatibles? À cela, les sciences du sol ont répondu pendant longtemps qu’il n’était ni rentable ni souhaitable de vouloir à tout prix augmenter la matière organique du sol. Après tout, les plantes ne poussent-elles pas très bien en hydroponie et dans d’autres substrats artificiels?

Mais il y a du nouveau dans le pré et ces nouvelles sont plutôt bonnes!

Elles nous proviennent d’abord de fermiers nord-américains qui se sont lancés il y a déjà 40 ou 50 ans dans des voies nouvelles pour éviter ce qui leur semblait mener à un cul de sac écologique et financier. Certains ont d’abord cessé de labourer leurs champs pour s’adonner au semis direct. Puis, ils ont cessé de laisser leurs sols dénudés avant ou après les récoltes en y semant immédiatement d’autres plantes qui continuent à fixer du carbone et à garder leurs sols vivants. Ils ont également cessé d’enfouir ces plantes et résidus de culture. Ils les fauchent ou les roulent simplement sur la surface en même temps qu’ils implantent la culture suivante.  Au début ces pionniers [9] se sont butés aux sarcasmes de leurs voisins. D’une saison à l’autre, la fertilité de leurs sols s’est améliorée, la matière organique a recommencé à s’accumuler, l’érosion a été maîtrisée et leurs rendements surpassent maintenant ceux de leurs voisins adeptes des méthodes conventionnelles. Ils ont essayé différents mélanges de plantes, observé leurs effets et imaginé des séquences ininterrompues de cultures convenant à leur climat. Peu à peu, des microbiologistes et des agronomes se sont intéressés à ces résultats qu’ils ont tenté de mesurer et d’expliquer. Une sorte de synergie s’est établie entre ces fermiers qui innovent de façon intuitive et des chercheurs souvent atypiques qui documentent et valident ce qui se passe dans leurs champs. Il en ressort que cette nouvelle régie des sols pourrait jouer demain un rôle aussi important que la foresterie dans la séquestration du carbone qui s’impose si nous voulons combattre l’effet de serre [10]. Autre gain majeur: la production continue d’une biomasse importante et diversifiée laissée en couvert sur le sol le protège de l’érosion, stimule en permanence sa vie microbienne et réduit de façon importante le recours à l’azote de synthèse et la pollution des eaux qu’il entraîne. D’un paradigme où le sol nourrit la plante, l’agronomie nouvelle bascule vers un modèle forestier où c’est la plante qui nourrit le sol.

Au Brésil, pays de tous les contrastes, l’agronome français Lucien Séguy et son équipe réussissent, depuis plus de 30 ans, à implanter des cultures d’exportation directement dans un couvert vivant permanent. Au semis, une faible dose d’herbicide est utilisée pour ralentir provisoirement le développement des plantes vivaces du couvert permanent,  juste assez  pour que la culture implantée par semis direct puisse émerger et dominer le couvert pendant sa croissance. Après la récolte, le couvert permanent revient en pleine lumière et assure le maintien et l’intégrité de toutes les fonctions du sol jusqu'au prochain semis. On invente ainsi une nouvelle agriculture par biomimétisme puisqu’elle s’inspire de ce que fait la nature dans la forêt, là «où ça pousse tout seul». Séguy a créé le sigle SCV (semis direct sur couvert végétal vivant) pour désigner ces nouvelles façons. En 2005, le Brésil comptait déjà plus de 24 millions d’hectares convertis à cette agriculture de régénération qui s’étend maintenant à d’autres pays des tropiques. L’ingénierie agro-écologique de l’équipe Séguy est remarquable mais son plus grand succès est peut-être d’avoir réussi un maillage efficace et respectueux entre les agriculteurs, le milieu universitaire et les responsables des politiques agricoles du Brésil.

Cette fabuleuse invention inachevée : l’agriculture

Les mêmes principes peuvent s’appliquer avec profit  à l’agriculture des pays tempérés: «Faisons travailler les plantes à la place des machines» leur propose Lucien Séguy [11]. Cette nouvelle approche ne se réduit pas à une liste de ne pas telles que ne pas travailler le sol, ne pas le laisser nu, ne pas enfouir les plantes de couvert, ne pas utiliser de produits chimiques. En réalité, c’est une démarche qui réintroduit la complexité dans des systèmes qu’on a simplifiés à l’extrême. Elle exige autant une vision d’ensemble qu’une maîtrise fine de certains détails pointus. Elle ne peut se construire qu’avec ces gens de la terre qui osent sortir des sentiers battus. Leur sens de l’observation et leur esprit inventif se mobilisent pour découvrir de nouveaux itinéraires techniques et mettre au point une machinerie agricole adaptée à ces nouvelles façons.

En Europe, des associations d’agriculteurs se forment pour mettre en commun leurs essais et organiser des formations [12]. Au Québec, notre terroir relativement jeune  subit, comme partout ailleurs, une forte pression de rentabilité immédiate. Malgré des alertes lancées il y a déjà 30 ans [13], on voit encore de grandes surfaces laissées à découvert après les récoltes de septembre et qui ne commenceront à reverdir qu’à quelques jours à peine de l’équinoxe de l’été suivant. Notre printemps tardif qui ralentit le réchauffement d’un sol froid et humide pose un défi particulier. Le décalage entre l’abondant soleil printanier et le lent réchauffement de la terre [14] fait problème. On doit se tourner vers des plantes et des techniques qui permettent de convertir efficacement en biomasse la lumière croissante d’avril à la mi-juin [15] et celle moins intense de l’automne.

En 2019, s’est tenu à Montréal le Symposium sols vivants [16]. Cet événement international qui revient en mars prochain [17] a réuni une brochette de fermiers et de scientifiques qui souhaitent partager leur expertise. Pour eux, la fonction première d’un agriculteur demeure celle de faire transformer le plus efficacement possible par les plantes de l’énergie lumineuse en calories alimentaires; cependant la démarche agro-écologique prend maintenant en compte la valeur inestimable de tous ces autres services écologiques rendus par le sol qu’une pratique axée sur la seule production alimentaire a longtemps ignorés, sous-estimés ou pris trop vite pour acquis. Les enjeux plus larges de l’innocuité des aliments, de la protection de la biodiversité, de la qualité de notre eau potable, de la protection des habitats aquatiques, de la régulation du bilan hydrique, des changements climatiques, de l’esthétique des paysages sont en effet étroitement reliés à la façon dont nous traitons nos sols. Des exposés du Symposium de Montréal se dégage un sentiment de confiance en l’avenir entremêlé d’un appel à l’urgence d’agir.

Certes, l’avenir de la lointaine forêt amazonienne retient plus facilement l’attention du public que ce qui se passe imperceptiblement dans l’obscurité d’un sol gelé plusieurs mois par année. Mais notre climat nordique ne constitue pas le seul obstacle au succès d’une transition écologique en agriculture. Un environnement socio-économique favorable doit se mettre en place afin de diffuser les nouvelles connaissances, former nos agriculteurs, revaloriser leur profession, les accompagner efficacement par des politiques agricoles incitatives, assurer la relève, mobiliser nos chercheurs, sensibiliser le consommateur, protéger plus énergiquement notre territoire agricole de l’étalement urbain et de l’accaparement croissant des spéculateurs [18]. On rêve d’un Jean Garon de l’agriculture durable qui  saurait donner une impulsion nouvelle à ce vaste chantier de la ruralité où s’activent déjà quelques valeureux lanceurs d’alerte. Les 63 000 km² de notre étroit et si précieux jardin laurentien méritent qu’on les traite enfin à leur  juste valeur.

                                                                                                          Yves Pelletier

                                                                                                          Janvier 2020

                                                                                                           Rivière-du-Loup

[1]  P. Wohlleben, La vie secrète des arbres, Multimondes, 2017. E. Zürcher, Les arbres, entre visible et invisible, Acte sud, 2016.

[2] F. Hallé, Éloge de la plante. Pour une nouvelle biologie, Points, 2014

[3] Dont plusieurs s’associent aux plantes légumineuses: trèfles, pois, haricots, soja, vesces…

[4] Matière organique : terme très général désignant la fraction du sol qui ne provient pas des minéraux de la roche-mère mais qui est d’origine vivante. Elle se compose d’organismes ou de tissus de végétaux toujours vivants, des débris d’organismes fraîchement décédés ou en voie de décomposition, ou dont les résidus forment des humus stables pouvant persister des centaines d’années. Tous ces matériaux d’origine vivante contiennent du carbone. En laboratoire, on peut obtenir la teneur en matière organique d’un sol en faisant sécher un échantillon de sol, en le pesant, puis en le brûlant pour en éliminer le carbone et le réduire à sa composante minérale. En soustrayant le poids de l’échantillon brûlé  de celui  de l’échantillon sec, on calcule la teneur en matière organique d’un sol. On estime que le poids du carbone dans un sol représente environ 58% de celui de sa matière organique. Il s’agit d’une évaluation incomplète car elle ne concerne que la couche supérieure du sol (les 17 premiers cm)  la plus exploitée par les racines de la plupart de nos plantes agricoles. http://www.omafra.gov.on.ca/french/crops/field/news/croptalk/2018/ct-0618a5.htm

[5] Voir la démonstration probante du test de stabilité structurale (slake test) d’un même sol sous 2 régies  différentes par l’agronome R. Archuleta. https://www.youtube.com/watch?v=CEOyC_tGH64 (en anglais) et sa version française https://www.youtube.com/watch?v=pRaN6SLUPuk .

[6] Thèse de doctorat de V. Groleau-Renaud, http://www.theses.fr/1998INPL029N . Certains chercheurs vont jusqu’à 40%. La nature et la quantité des exsudats varient selon les espèces végétales, les conditions climatiques et l’apport d’engrais de synthèse; les plantes fertilisées abondamment freinent cette interaction.

[7] Voir sur Agriréseau les 8 billets de vulgarisation sur les champignons mycorhiziens rédigés par le Dr J. André Fortin, spécialiste québécois en la matière : https://www.agrireseau.net/blogue/93481/l_origine-et-l_evolution-des-mycorhizes et du même auteur Les mycorhizes. La nouvelle révolution verte, Multimondes, 2011. C’est ce chercheur qui a convaincu la firme Premier Tech de Rivière-du-Loup de se lancer dans la production commerciale de l’inoculant mycorhizien.

[8] Marc-André Selosse, Jamais seul, Actes sud, 2017, p. 34.

[9] Par exemple : David Brandt a cessé le labour des 1150 acres de sa ferme de l’Ohio en 1971 : http://www.notill.org/david-brandt. De même, Steve Groff sur les 175 acres de sa ferme de Pennsylvanie : http://www.newfarm.org/archive/1000_stories/sare_stories/groff.shtml

[10] Initiative 4 pour mille lancée en France lors de la COP21 de décembre 2015: https://www.4p1000.org/fr

[11] http://www.lafranceagricole.fr/videos/agriculture-de-conservation-questionner-les-agriculteurs-qui-maitrisent-et-visiter-leurs-exploitations-1,0,16830407.html

[12]Par exemple le mouvement Maraîchage sur sol vivant (MSV) animé par Konrad Schreiber, François Mulet, Hervé Coves, Marc André Sélosse, Laurent Welsch.

[13] Inventaire des problèmes de dégradation des sols agricoles du Québec. Rapport synthèse, 1990, ISBN : 2-550-211161-8.

[14] L’activité biologique du sol demeure fortement ralentie sous 10°C et atteint son optimum à 25°C.

[15] Contrairement à la température de l’air, la photopériode du 21 avril au 21 juin est aussi intense que celle du 21 juin au 21 août mais elle est perdue s’il n’y a pas de plantes vivantes pour l’utiliser. Les céréales d’automne et certaines légumineuses non gélives représentent une solution prometteuse.

[16] https://www.youtube.com/watch?v=dNNh66rsKVA

[17]  https://livingsoilssymposium.ca/fr/conferenciers-2020/

[18] https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1022470/accaparement-terres-agricoles-canada-quebec-saskatchewan-pangea-banque-nationale-fonds-ferme