Produire plus avec moins

Chapitre 3
La santé des sols

L'agriculture doit littéralement retourner à ses racines en redécouvrant l'importance de sols en bonne santé, en utilisant des sources naturelles de nutrition des plantes et en appliquant avec discernement les engrais minéraux.

Le sol est une composante essentielle de la production végétale. Sans le sol, il serait impossible de produire des aliments sur grande échelle, ou de nourrir le bétail. Étant donné que le sol est une matière fragile et disponible en quantité limitée, il constitue une ressource précieuse et nécessite, de la part de ses utilisateurs, une attention particulière. Une bonne partie des systèmes actuels de gestion des sols et des cultures ne répondent pas aux critères de durabilité. À l'une des extrémités de l'éventail, le suremploi d'engrais a entraîné la constitution, dans les territoires de l'Union européenne, de dépôts d'azote qui menacent environ 70 pour cent du patrimoine naturel1. À l'autre extrémité, notamment dans de nombreuses régions de l'Afrique subsaharienne, la sous-utilisation des engrais entraîne, du fait de l'extraction non compensée des nutriments par les cultures, l'épuisement des sols avec comme conséquence la dégradation des sols et la baisse des rendements.

Comment en est-on arrivé là? Le principal facteur déclenchant est le quadruplement de la population mondiale au cours du dernier siècle, qui a exigé un véritable bouleversement des méthodes de gestion des sols et des cultures afin d'augmenter la production alimentaire. Ce résultat a été obtenu grâce, en partie, à la mise au point et à l'utilisation massive d'engrais minéraux, et notamment l'azote, étant donné que la présence d'azote est le facteur le plus déterminant du rendement de toutes les principales cultures2-5.

Avant la découverte des engrais minéraux azotés, il fallait des siècles pour que l'azote s'accumule dans le sol6. En revanche, l'augmentation exponentielle de la production alimentaire en Asie au cours de la Révolution verte a été due en grande partie à l'utilisation intensive d'engrais minéraux, parallèlement au matériel génétique amélioré et à l'irrigation. La production mondiale d'engrais minéraux a augmenté de presque 350 pour cent entre 1961 et 2002, passant de 33 à 146 millions de tonnes7. C'est ainsi que, selon les estimations, les engrais minéraux sont à l'origine de 40 pour cent de l'augmentation de la production alimentaire enregistrée au cours des 40 dernières années8.

La contribution des engrais à la production alimentaire s'est également accompagnée de coûts considérables pour l'environnement. Aujourd'hui, c'est en Asie et en Europe que l'on observe la consommation la plus élevée d'engrais à l'hectare. Ces deux continents sont également les plus durement touchés par les effets de la pollution environnementale due à l'utilisation excessive d'engrais, notamment sous forme d'acidification des sols et des eaux, de contamination des eaux de surface et des nappes phréatiques, et d'augmentation des émissions de gaz à effet de serre fortement toxiques. En Chine, le taux d'absorption de l'azote n'est actuellement que de 26 à 28 pour cent pour le riz, le blé et le maïs, et de moins de 20 pour cent pour les cultures maraîchères9. Quant au reste, il se perd tout simplement dans l'environnement.

La façon dont les engrais minéraux affectent l'environnement est une affaire de gestion. Par exemple, il faut calculer le rapport entre la quantité d'engrais appliquée et celle qui a été extraite par les cultures, ou il faut optimiser la méthode et le calendrier des applications d'engrais. En d'autres termes, c'est l'efficience de l'utilisation des engrais, et en particulier de l'azote et du phosphore (P), qui détermine si ce volet de la gestion des sols est un bien pour les cultures ou s'il a des effets négatifs pour l'environnement.

Le défi consiste, par conséquent, à renoncer aux pratiques agricoles non durables et à choisir des options capables d'offrir une base solide à l'intensification durable des cultures. Dans de nombreux pays, il convient de réviser en profondeur les méthodes de gestion des sols. Les nouvelles approches préconisées dans ce document, qui s'appuient sur les travaux entrepris par la FAO10-12 et par un grand nombre d'autres institutions13-20, sont axées sur la gestion de la santé des sols.

Les principes de la gestion de la santé des sols

La santé des sols a été définie comme étant: «La capacité du sol à fonctionner comme un système vivant. Les sols en bonne santé maintiennent en leur sein une diversité d'organismes qui contribuent à combattre les maladies des plantes, les insectes et les adventices, s'associent de façon bénéfique et symbiotique aux racines, recyclent les nutriments végétaux essentiels, améliorent la structure du sol et, partant, la rétention des eaux et des nutriments, le tout contribuant à améliorer la production végétale»21. On peut enrichir cette définition en adoptant une perspective écosystémique: un sol sain ne pollue pas son environnement; il contribue plutôt à atténuer les effets des changements climatiques, en préservant ou en augmentant la teneur en carbone de cet environnement.

Le sol contient l'un des assemblages d'organismes vivants les plus diversifiés de la planète, reliés entre eux de façon intime par un réseau trophique complexe. La santé des sols peut être bonne ou laisser à désirer, en fonction de la manière dont ils sont gérés. Des sols sains présentent deux caractéristiques essentielles: une riche diversité biotique et une teneur élevée en matière organique non vivante. Lorsque la matière organique du sol est augmentée ou maintenue à un niveau satisfaisant pour la croissance des cultures, on peut considérer de façon raisonnable qu'un sol est sain. Un sol en bonne santé est résilient face aux attaques des organismes nuisibles du sol. Ainsi, l'adventice Striga est beaucoup moins à craindre dans des sols sains22, et même les dégâts causés par les ravageurs et parasites ne résidant pas dans le sol, comme les foreurs du maïs, sont réduits dans des sols fertiles23.

La diversité biotique du sol est plus grande sous les tropiques que dans les climats tempérés24. Étant donné que, dans l'avenir, l'intensification de la production agricole sera généralement plus soutenue sous les tropiques, les écosystèmes agricoles des régions concernées sont particulièrement exposés à la dégradation des sols. Toute perte de biodiversité et, en dernière analyse, toute dégradation du fonctionnement écosystémique ne manqueront pas d'affecter davantage l'agriculture de subsistance dans les régions tropicales, plus étroitement tributaires que d'autres de ces processus et de leurs services.

Les interactions fonctionnelles des biotes du sol avec les éléments organiques et inorganiques, avec l'air et avec l'eau, déterminent la capacité d'un sol à emmagasiner et à diffuser de l'eau et des nutriments pour alimenter les plantes, de manière à en favoriser et à en soutenir la croissance. L'existence de réserves importantes d'éléments nutritifs ne constitue pas, en soi, une garantie de fertilité élevée des sols ou d'une forte production végétale. Étant donné que les plantes absorbent la majeure partie de leurs nutriments sous une forme soluble dans l'eau, la transformation et le recyclage des nutriments par le biais de processus qui peuvent être biologiques, chimiques ou physiques, restent essentiels. Les nutriments doivent pouvoir être transportés vers les racines des plantes par un flux d'eau circulant librement. C'est pourquoi la structure du sol constitue un autre facteur clé, car elle détermine sa capacité à retenir l'eau ainsi que la profondeur atteinte par les racines. Cette dernière peut être restreinte par des facteurs physiques tels que l'affleurement de la nappe phréatique, un fond rocheux ou d'autres couches impénétrables, de même que par des facteurs d'ordre chimique comme l'acidité, la teneur en sodium du sol, ou encore la présence de substances toxiques.

Il suffit que vienne à manquer l'un des 15 nutriments nécessaires à la croissance des plantes pour que le rendement en souffre. Afin d'atteindre la productivité élevée nécessaire à la satisfaction des besoins alimentaires actuels et futurs, il faut impérativement garantir la présence de ces nutriments dans les sols et, si nécessaire, les appliquer de façon équilibrée à partir de sources organiques et d'engrais minéraux. Lorsque des carences se déclarent, le fait d'apporter en temps utile des micronutriments au moyen d'engrais «enrichis» peut améliorer la nutrition des cultures.

Il est également possible d'enrichir le sol en azote en intégrant, dans les systèmes de culture, des légumineuses et des arbres qui fixent l'azote (voir également le Chapitre 2, Les systèmes d'exploitation agricole). Grâce à la longueur de leurs racines, les arbres et certaines légumineuses contribuant à améliorer les sols sont capables d'aller pomper jusque dans les couches inférieures du sol des nutriments qui, sans eux, n'atteindraient jamais les autres cultures. On peut également améliorer la nutrition de ces dernières grâces à d'autres associations biologiques, par exemple entre les racines des cultures et les mycorrhizes du sol qui aident le manioc à capter le phosphore dans les sols épuisés. Lorsque ces processus écosystémiques ne réussissent pas à fournir des nutriments en quantité suffisante pour donner des rendements élevés, l'obtention d'une production intensive dépendra alors de l'application judicieuse et efficiente d'engrais minéraux.

La combinaison des processus écosystémiques et de l'utilisation judicieuse d'engrais minéraux constitue le fondement d'un système durable de gestion de la santé des sols, capable de donner des rendements plus élevés, tout en utilisant une moindre quantité d'intrants externes.

fiche d'information
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FICHE D'INFORMATION No. 2
La santé des sols: des technologies pour produire plus avec moins
  • Augmenter la teneur en matière organique des sols en Amérique latine
  • La fixation biologique de l'azote, destinée à enrichir les sols pauvres dans les savanes africaines
  • «Enfouissement profond de l'urée»
    dans les rizières
  • Gestion des nutriments en fonction de chaque site, en riziculture intensive
  • Agriculture verte dans le Sahel

La marche à suivre

Les mesures suivantes doivent être prises pour améliorer les pratiques actuelles de gestion des terres et jeter les bases voulues pour l'intensification durable des cultures. Ce sont les partenaires nationaux qui doivent prendre l'initiative, avec l'aide de la FAO et d'autres organismes internationaux.

  • Établissement de réglementations nationales pour une bonne gestion des terres. Un train de mesures favorables devrait encourager les agriculteurs à adopter des systèmes durables d'exploitation agricole, sur la base de sols sains. Des capacités de commandement sont nécessaires pour établir et contrôler les pratiques optimales, avec la participation active des petits agriculteurs et de leurs communautés. Quant aux gouvernements, ils doivent être prêts à réglementer les pratiques agricoles qui entraînent la dégradation des sols et constituent une grave menace pour l'environnement.
  • Suivi de la santé des sols. Les décideurs et les institutions nationales chargées de l'environnement ont besoin d'outils et de méthodes pour vérifier les effets des pratiques agricoles. Le suivi de la santé des sols est une tâche très difficile, mais on s'efforce actuellement de l'exécuter au niveau mondial25, régional et national26. Le suivi des effets de la production agricole a nettement progressé dans les pays développés mais, dans de nombreux pays en développement, cette activité n'en est encore qu'à ses débuts. La FAO et ses partenaires ont établi une liste de méthodes et d'outils pouvant être utilisés pour la réalisation d'évaluations et pour le suivi27. Il convient de distinguer les indicateurs de base sur la qualité du sol, exigeant une élaboration immédiate ou à long terme28. Les indicateurs prioritaires sont la teneur des sols en matière organique, l'équilibre entre les différents nutriments, les écarts de rendement, l'intensité d'utilisation des sols et leur diversité et enfin le couvert des terres. Les indicateurs qui doivent encore être élaborés se réfèrent à la qualité des sols, à la dégradation des terres et à la biodiversité agricole.
  • Renforcement des capacités. La gestion de la santé des sols ne peut se faire sans de vastes connaissances et son adoption généralisée exigera un renforcement des capacités, dans le cadre de programmes de formation visant les vulgarisateurs et les agriculteurs. Il faudra également renforcer les compétences des chercheurs, à la fois au niveau national et international, afin de générer les connaissances supplémentaires nécessaires pour soutenir une gestion améliorée des sols dans le cadre de l'intensification durable des cultures. Les décideurs devraient envisager de nouvelles approches, comme les groupes de soutien pour la coopération à la recherche d'adaptation29, qui fournissent un appui technique et une formation en cours d'emploi aux instituts nationaux de recherche et transforment les résultats de recherche en directives pratiques pour les petits agriculteurs. Il faudra renforcer les capacités nationales pour entreprendre des recherches au niveau des exploitations, en se concentrant sur la variabilité spatiale et temporelle, par exemple en recourant davantage à la modélisation des écosystèmes.
  • Diffusion d'informations et mise en commun des éléments utiles. Pour gérer la santé des sols à grande échelle, il faut que les informations nécessaires soient largement disponibles, notamment dans le cadre de réseaux avec lesquels les agriculteurs et les vulgarisateurs sont familiers. Compte tenu de la priorité très élevée accordée à la santé des sols dans l'intensification durable des cultures, les médias utilisés devraient comprendre non seulement les journaux nationaux et les programmes radiophoniques, mais aussi les technologies modernes de l'information et la communication, comme le téléphone portable et l'internet, qui sont des moyens bien plus efficaces pour atteindre les jeunes agriculteurs.
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Sources

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2. Cassman, K.G., Olk, D.C. et Dobermann, A., éds. 1997. Scientific evidence of yield and productivity declines in irrigated rice systems of tropical Asia. International Rice Commission Newsletter, 46. Rome, FAO.

3. de Ridder, N., Breman, H., van Keulen, H. et Stomph, T.J. 2004. Revisiting a “cure against land hunger”: Soil fertility management and farming systems dynamics in the West Africa Sahel. Agric. Syst., 80(2): 109–131.

4. Fermont, A.M., van Asten, P.J.A., Tittonell, P., van Wijk, M.T. et Giller, K.E. 2009. Closing the cassava yield gap: An analysis from smallholder farms in East Africa. Field Crops Research, 112: 24-36.

5. Howeler, R.H. 2002. Cassava mineral nutrition and fertilization. Dans R.J. Hillocks, M.J. Thresh et A.C. Bellotti, éds. Cassava: Biology, production and utilization, pp. 115-147. Wallingford, Royaume-Uni, CABI Publishing.

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10. Bot, A. et Benites, J. 2005. The importance of soil organic matter: Key to drought-resistant soil and sustained food and production. Bulletin Pédologique de la FAO No. 80. Rome.

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21. FAO. 2008. An international technical workshop Investing in sustainable crop intensification: The case for improving soil health, FAO, Rome: 22-24 juillet 2008. Integrated Crop Management, 6(2008). Rome.

22. Weber, G. 1996. Legume-based technologies for African savannas: Challenges for research and development. Biological Agriculture and Horticulture, 13: 309-333.

23. Chabi-Olaye, A., Nolte, C., Schulthess, F. et Borgemeister, C. 2006. Relationships of soil fertility and stem borers damage to yield in maize-based cropping system in Cameroon. Ann. Soc. Entomol. (N.S.), 42 (3-4): 471-479.

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25. Sachs, J., Remans, R., Smukler, S., Winowiecki, L., Sandy, J., Andelman, S.J., Cassman, K.G., Castle, L.D., DeFries, R., Denning, G., Fanzo, J., Jackson, L.E., Leemans, R., Lehmann, J., Milder, J.C., Naeem, S., Nziguheba, G., Palm, C.A., Pingali, P.L., Reganold, J.P., Richter, D.D., Scherr, S.J., Sircely, J., Sullivan, C., Tomich, T.P. et Sanchez, P.A. 2010. Monitoring the world's agriculture. Nature, 466: 558-560.

26. Steiner, K., Herweg, K. et Dumanski, J. 2000. Practical and cost-effective indicators and procedures for monitoring the impacts of rural development projects on land quality and sustainable land management. Agriculture, Ecosystems and Environment, 81: 147-154.

27. FAO. 2010. Climate-smart agriculture: Policies, practices and financing for food security, adaptation and mitigation. Rome.

28. Dumanski, J. et Pieri, C. 2000. Land quality indicators: Research plan. Agriculture, Ecosystems & Environment, 81: 93-102.

29. Mutsaers, H.J.W. 2007. Peasants, farmers and scientists. New York, États-Unis d'Amérique, Springer Verlag.

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ou sur le catalogue en ligne de la FAO: www.fao.org/icatalog/inter-f.htm

3. La santé des sols

L'agriculture doit littéralement retourner à ses racines en redécouvrant l'importance de sols en bonne santé, en utilisant des sources naturelles de nutrition des plantes et en appliquant avec discernement les engrais minéraux.

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M. S. Swaminathan
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