APR Biodiversité des sols et agroécologie

Sommaire : Projet Agrim / Projet Dynabio / Projet Ecovitisol / Projet Ipanema

Projet Agrim

Rôle des pratiques agricoles sur la biodiversité microbienne du sol et son rôle dans la production : une comparaison entre agricultures biologiques et conventionnelles à différentes échelles

Objectifs

• Évaluer le rôle des pratiques agricoles sur la structuration du réservoir microbiologique du sol et du microbiote rhizosphérique de plantes cultivées pour différents types de trajectoires agricoles, conventionnelle vs. biologique
• Analyser les relations entre microbiote et propriétés du sol

Les objectifs détaillés sont :

1. d’intégrer ces relations dans une échelle emboîtée d’espaces, de la parcelle au paysage, correspondant aux différents processus écologiques à l’œuvre dans la structuration des assemblages - l’échelle paysagère étant le plus souvent absente des études diagnostics,
2. de comparer les résultats issus des approches de séquençage massif aux indicateurs de fonctionnement du sol, déjà connus et
3. de tester la validité de nouveaux indicateurs écologiques.

Axes concernés : 1 & 2

Organisation

Supports de recherche

Le projet s’appuie sur un réseau de sites localisé au Sud du département Ille-et-Vilaine et fédéré au sein de la Zone Atelier “Armorique”. Depuis 2014,  les itinéraires de gestion de différentes parcelles et de leurs bordures du dispositif font l'objet de suivi; fournissant ainsi des éléments d’explication sur la qualité microbiologique du sol, basés sur les historiques de gestion et sur les pratiques réalisées, et également à l’échelle du paysage (quantité de surface et agencement dans l’espace des parcelles en biologique).

Dispositif d'étude : 20 mailles paysagères de 1km², représentatives d'un gradient de pourcentage d’agriculture biologique (AB) dans le paysage par opposition à l’agriculture conventionnelle (AC) (0 à 40% de surfaces en AB). Par maille, 2 parcelles de blé d’hiver seront analysés : AB vs AC.

A titre de référentiel, des parcelles hors dispositif conduites en permaculture seront également étudiées.

Consortium

Ce projet associe des partenaires institutionnels de la recherche (Université de Rennes1, INRAE), un réseau d’agriculteurs fédérés par le biais de la Zone Atelier Armorique et des agriculteurs avec des parcelles conduites en permaculture.

Démarche et livrables associés

1. Impact des pratiques agricoles sur la qualité microbiologique du sol : approches emboîtées - du paysage à la parcelle pour disposer d’éléments sur l’effet des pratiques agro-écologiques couramment mises en œuvre sur le territoire (AC vs AB), de l’échelle de la parcelle à celle paysagère.
2. Rôle des adventices en tant que relais pour la biodiversité microbienne entre le sol et la plante cultivée : vers le développement d’un indicateur “plantes adventices” traduisant la qualité du pool de microorganismes symbiotiques du sol pour acquérir des connaissances sur le microbiote du sol et des plantes.
3. Vers le développement d’indicateurs de la qualité du pool de microorganismes symbiotiques basés sur la composition en adventices dans la parcelle et au niveau des bordures pour compléter l’analyse du fonctionnement écologique de l’agrosystème.

Valorisation des résultats prévus : publications et colloques scientifiques, et journaux spécialisés pour les professionnels agricoles et séminaire de restitution du projet. Chaque agriculteur impliqué disposera d'un retour du projet sous forme d’exposés oral et de plaquettes d’information et de résultats du projet.

Projet Dynabio

Dynamique de la biodiversité des sols et des services associés dans des systèmes de culture en transition

Objectifs

1. Analyser les effets de systèmes de cultures en transition vers de moindres perturbations chimiques et physiques du sol, combinés à des bandes fleuries pérennes intra-parcellaires, sur la biodiversité du sol et les fonctions qu’elle assure
2. Quantifier les services de régulation associés
3. Évaluer et d’améliorer une méthode de quantification du potentiel de prédation au sol

Le projet s’intéressera aux grands groupes biologiques en lien avec les fonctions et services d’entretien des cycles biogéochimiques (notamment du Carbone) et la régulation des insectes phytophages, à savoir:

• (1) les micro-organismes du sol : dynamique temporelle de la biomasse microbienne, des ratios bactéries/champignons et de la structure des communautés microbiennes,
• (2) les oligochètes terrestres, à savoir les vers de terre et les enchytréides, via une description des communautés (diversité, biomasse) et
• (3) les arthropodes épigés, comprenant notamment les collemboles, carabes et araignées.

Ces organismes pouvant être considérés respectivement comme des proies alternatives, des prédateurs et des ressources pour les niveaux trophiques supérieurs.

Axes de l’appel à projets concernés : axe 1 & 2

Organisation

Supports de recherche

Ce projet s’adosse à un réseau de 25 agriculteurs dans les régions Centre et Île-de-France (avec différents contextes pédologiques), dont 1/3 environ sont en agriculture biologique, 1/3 environ en agriculture de conservation, les autres étant en position intermédiaire. Cinq agriculteurs conventionnels seront ajoutés à ce réseau et serviront de référence.

Consortium

Ce projet associe 3 unités de l’INRAE (Agronomie, EMMAH et Ecosys), le réseau d’agriculteurs des régions Centre et Île-de-France et des cinq agriculteurs conventionnels.

Démarches et livrables

1. Quantification des effets des systèmes de culture et des aménagements sur la biodiversité du sol et les services rendus, en s’appuyant sur le service d’entretien des cycles biogéochimiques via la mesure d’un potentiel de dégradation de la matière organique et le service de régulation des insectes phytophages (en quantifiant leur potentiel de prédation pour les phases du cycle qui se déroulent dans le sol).
2. Évaluation d’un outil de bioindication pour diagnostiquer le potentiel de prédation des ravageurs à la surface du sol pour quantifier, sur le plan scientifique l’impact des pratiques sur le potentiel de régulation, mais aussi à sensibiliser les agriculteurs sur cette régulation difficilement perceptible, voire à leur apporter un outil pour suivre les effets de leurs pratiques sur le long terme.
3. Analyse transversale des compromis ou synergies entre les formes de biodiversité étudiées et les services rendus, selon les systèmes de culture pour compléter la gamme des critères d’évaluation, et tester si les niveaux de fonctionnalité générés sont compatibles avec des niveaux de performance économique durables pour les exploitations agricoles, en réalisant des évaluations des niveaux de performances agronomique et économique des cultures.

Les résultats seront valorisés sous différents formats : des publications et des communications dans des colloques scientifiques, des interventions dans réunions de groupes d’agriculteurs, de fiches techniques à destination de la profession agricole, et de courtes vidéos valorisants les démarches agro-écologiques des agriculteurs.

Projet Ecovitisol

Impact des pratiques viticoles sur la qualité microbiologique des sols

! A lire : article de présentation EcoVitiSol sur Linked'In

Objectifs

Le projet EcoVitiSol a pour objectif d’évaluer l’influence des différentes pratiques viticoles (conventionnel vs AB vs Biodynamie) sur la qualité microbiologique des sols.
La qualité microbiologique des sols sera analysée par des outils modernes de microbiologie moléculaire basés sur l’extraction et la caractérisation de l’ADN du sol. Ces outils permettent d’aborder des notions fondamentales d’abondance et de diversité microbiennes (Bouchez et al., 2017) mais aussi des réseaux d’interactions biologiques et de fonctionnalité des sols (Karimi et al., 2016). La diversité taxonomique des sols sera traduite d’un point de vue fonctionnelle par l’utilisation de logiciels comme PICRUST (Langille et al., 2013) pour la diversité bactérienne et Funguild pour la diversité des champignons (Nguyen et al., 2016).

Ces outils appliqués sur un tel réseau de parcelles viticoles, permettront d’améliorer significativement nos connaissances sur l’impact des pratiques viticoles sur la qualité des sols. Ces outils seront aussi validés, avec le collectif d’acteurs impliqués (viticulteurs et interprofession), comme des bioindicateurs pertinents de la qualité du sol afin d’en réaliser un diagnostic opérationnel grâce à des référentiels d’interprétations nationaux (Horrigue et al., 2016 ; Terrat et al., 2017, Cannavaciulo et al., 2017).

En parallèle, des outils d’observation de terrain sur la stabilité structurale du sol (slake test, test bèche), sur la vigueur et la santé de la vigne seront aussi appliqués par les viticulteurs qui auront été préalablement formés (Soustre-Gacougnolle et al., en révision).

Organisation

Supports de recherche

Ce projet sera basé sur un réseau de parcelles viticoles chez les viticulteurs au sein de 3 territoires : l’Alsace (vignobles de Westhalten et Dambach la ville), la Côte d’or (vignoble de la côte de Nuits) et la Saône et Loire (vignoble de Macon-Cluny). La variabilité des pratiques au sein des différents systèmes sera aussi prise en compte afin de, si possible hiérarchiser l’impact de certaines d’entre elles sur la qualité biologique des sols (enherbement, travail du sol, réduction des pesticides, amendements organiques).

Dispositif d'étude : ~ 20 parcelles dans chaque territoire en équilibrant la représentativité des parcelles en pratiques conventionnelle, AB et en Biodynamie.

Une stratégie de recherche participative sera développée avec les viticulteurs pour les impliquer dans l’acquisition des données et assurer l’efficacité du transfert des outils et des connaissances acquises.

Consortium

Ce projet associe des partenaires institutionnels de la recherche (INRAE Dijon et Colmar), de l’interprofession viticole (Bureau interprofessionnel des vins de Bourgogne, BIVB), du monde associatif (Soin de la terre), du développement agricole (GIEE de Westhalten) et une société privée (Biodynamie services).

Démarche et livrables associés

1. Mise en place de la stratégie d’échantillonnage des sols : choix des parcelles, enquête sur les pratiques viticoles, mise en œuvre de l’échantillonnage avec les acteurs (profession/interprofession) via des ateliers de recherche-action-participative, pour bien caractériser les pratiques viticoles sur un plan agronomique et technique, et approfondir les questions de représentation des sols, au sens sociologique et anthropologique.
2. Caractérisation de la biodiversité des sols et de la santé de la vigne : analyses de microbiologie moléculaire, analyse de génomique végétale, observation terrain, analyses statistiques, interprétation pour évaluer l’influence des différentes pratiques viticoles (conventionnel vs AB vs Biodynamie) sur la qualité microbiologique des sols.

Les connaissances produites, seront validées dans un registre académique (1) pourront servir de support aux politiques publiques dans le cadre de la transition agro-écologique (2), et permettront aux collectifs impliqués une appropriation des indicateurs développés dans leurs pratiques au jour le jour (3).

Les porteurs de projet attendent également une réflexivité collective dont la structuration devrait favoriser les interactions entre acteurs souvent en dissensus ainsi qu’un engagement dans le changement de pratiques viticoles. La restitution et discussion des résultats obtenus seront réalisées avec l’ensemble des acteurs, notamment les différents groupes de viticulteurs.

Projet Ipanema

Impacts des pratiques agricoles sur la communauté nématofaunique des sols

! A lire : article de présentation Ipanema sur Elisol

Objectifs

1. Établir une synthèse exhaustive qualitative et quantitative (méta-analyse) des publications scientifiques de la réponse de la communauté nématofaunique aux pratiques agricoles au sein des systèmes de culture (en contexte de grandes cultures), en particulier agro-écologiques, sous climat tempéré (France, Europe, autres parties du monde)
2. Fournir un outil de décision nommé Sipanema (Scenarii d’impact des pratiques agricoles sur la nématofaune des sols) permettant de calculer les probabilités d’impact des pratiques sur la qualité des sols à partir des indices nématofauniques

Organisation

Supports de recherche

Ce projet sera basé sur une analyse de bibliographie scientifique concernant les systèmes agricoles et l’effet des pratiques sur la nématofaune. Actuellement, seuls Liu et al. (2016) ont proposé une méta-analyse sur l’impact des pratiques agricoles sur les nématodes à l’échelle mondiale. Celle-ci reste néanmoins très limitée ; elle s’attache uniquement à l’effet de l’apport des engrais minéraux versus organiques et ne prend pas en compte l’ensemble des pratiques agricoles. De plus, l’analyse est loin d’être exhaustive car seulement 54 études ont été considérées.

Consortium

Ce projet associe un partenaire institutionnel de la recherche (UMR Eco&Sol de l’IRD) au bureau d’étude Elisol, spécialisé dans la biologie des sols avec une expertise unique sur les nématodes et dans le domaine de la protection des cultures.

Démarche et livrables associés

1. Synthèse bibliographique pour disposer d’un état de la connaissance scientifique sur l’effet des pratiques agricoles (travail du sol, engrais, diversité végétale inter- et intra-parcellaire et en particulier la présence de légumineuses, utilisation des pesticides) sur les nématodes des sols dans le contexte des grandes cultures ; en considérant tous les modèles agricoles.
2. Métanalyse pour définir l’effet des pratiques agricoles au sein des systèmes de grandes cultures sur l’abondance, la composition des nématodes et les indicateurs nématologiques standards en s’appuyant sur la synthèse bibliographique, ainsi que de nouveaux indicateurs nématofauniques basés sur les traits (via l’utilisation de la base de données GlobalNEM développée par Eco&Sols).
3. Développement d’un outil de prédiction de l’évolution de la nématofaune sous l’impact des pratiques agricoles (Sipanema) pour renseigner l’évolution de la qualité biologique des sols à partir des données agronomiques, et proposer des orientations de gestion préventives pour maximiser les fonctions bénéfiques et minimiser les impacts négatifs des nématodes. Il s’agira donc d’un outil facilitant les prises de décision lors de l’établissement des systèmes de culture au sein des modèles d’agriculture.
4. Analyse de l’effet des pratiques agricoles sur la diversité fonctionnelle des nématodes à l’aide de nouveaux indicateurs se basant sur les traits fonctionnels des nématodes.

Les résultats seront valorisés sous différents formats : des rapport de synthèse en français et en anglais sur l’impact des pratiques agricoles sur la nématofaune en France et dans le monde, des publications scientifiques dans des revues internationales à comité de lecture de rang A, des communications dans des congrès scientifiques, ainsi que des articles (ou fiches) synthétiques de vulgarisation à destination des utilisateurs du acteurs du monde agricole.