Impacts des pratiques agricoles sur les équilibres chimiques du sol et des plantes, Olivier Husson
Cette intervention a eu lieu lors de la journée national RedOx le 11 juin à Villeveyrac.
Introduction
Cette intervention d’Olivier Husson porte sur l’impact des pratiques agricoles sur les équilibres chimiques du sol et des plantes, en particulier à travers une lecture en termes d’énergie, de photosynthèse, de potentiel redox et de fonctionnement global des systèmes cultivés.
L’idée centrale est simple : toute l’énergie du système vient de la photosynthèse. Quand on enlève la photosynthèse, on enlève l’énergie nécessaire pour faire fonctionner le système sol-plante. À partir de là, la santé des plantes, la structure du sol, l’activité biologique et la capacité du système à se réguler dépendent d’abord de la capacité à capter et à utiliser cette énergie.
Les plantes malades sont des plantes en manque d’énergie
Le modèle présenté repose sur une idée directrice : les plantes malades ou attaquées sont des plantes trop oxydées, qui n’arrivent plus à se défendre correctement parce qu’elles manquent d’énergie.
Ce manque d’énergie peut avoir plusieurs causes :
- une photosynthèse insuffisante ou inefficace, par exemple à cause :
- de carences ;
- d’un climat défavorable ;
- d’un manque d’eau ;
- d’une surface foliaire insuffisante ;
- d’une présence trop faible ou trop courte des plantes au cours de l’année ;
- des stress biotiques :
- bioagresseurs ;
- pratiques culturales qui perturbent les plantes ;
- des stress abiotiques :
- climat ;
- carences ;
- toxicités ;
- un milieu déséquilibré, qui demande à la plante de dépenser de l’énergie pour rééquilibrer son environnement, limiter les carences induites et réduire les stress.
Dans cette perspective, une plante qui doit consacrer trop d’énergie à corriger son milieu ou à se défendre dispose de moins d’énergie pour croître, constituer des réserves et maintenir sa santé.
Le rôle central du sol vivant et de la structure
Pour rééquilibrer le milieu, les plantes mobilisent des micro-organismes, mais aussi la mésofaune et la macrofaune du sol. Elles leur fournissent un habitat et une alimentation.
Cette vie du sol joue plusieurs rôles essentiels :
- réguler le pH et le redox dans une grande diversité de niches ;
- favoriser la structuration du sol ;
- créer de la porosité ;
- stabiliser les agrégats ;
- améliorer la capacité tampon du sol ;
- augmenter la réserve en eau ;
- offrir une diversité de milieux favorable à une microflore utile.
Olivier Husson insiste sur le fait que la restructuration du sol demande de l’énergie. Créer de la porosité, stabiliser cette structure, produire les sucres et les composés nécessaires à l’agrégation, faire intervenir racines, vers de terre et champignons : tout cela suppose un investissement énergétique important.
La structure du sol n’est donc pas seulement une propriété physique ; elle résulte d’un fonctionnement biologique alimenté par l’énergie captée par les plantes.
L’allocation de l’énergie par la plante
L’intervention propose de raisonner en termes d’allocation de l’énergie produite par la plante.
Dans un milieu équilibré
Dans un milieu relativement équilibré, une plante répartit son énergie entre plusieurs fonctions :
- une part importante est allouée à la rhizosphère, notamment pour :
- nourrir les micro-organismes ;
- entretenir la structure du sol ;
- sous-traiter une partie de la prospection du sol à des symbioses comme les mycorhizes ;
- une autre part est consacrée au métabolisme ;
- une autre à la croissance des racines et des parties aériennes ;
- une autre enfin à la constitution de réserves d’énergie et d’antioxydants, ou de métabolites secondaires.
Quand la plante est bien nourrie et que sa surface foliaire augmente, sa capacité de photosynthèse augmente aussi. Elle produit donc de plus en plus d’énergie. Dans le même temps, la part proportionnelle d’énergie qu’elle doit consacrer à corriger le milieu diminue. Cela permet :
- une croissance plus rapide ;
- une meilleure capacité tampon ;
- une meilleure résistance aux stress ;
- une meilleure aptitude à se maintenir en bonne santé ;
- une moindre attractivité pour les ravageurs et pathogènes.
Au moment de la floraison, une partie de l’énergie est transférée vers les organes reproducteurs, qui constituent des réserves pour le cycle suivant. Cela explique que certaines phases, notamment la jeunesse de la plante puis la période suivant la floraison, soient des stades plus sensibles.
Dans un milieu déséquilibré
Sur un sol déséquilibré, ou en présence de stress importants, la plante doit consacrer beaucoup plus d’énergie à corriger le milieu. Elle garde une part incompressible pour son métabolisme, mais elle réduit :
- sa croissance foliaire ;
- sa croissance globale ;
- surtout ses réserves d’énergie.
La photosynthèse est en plus moins efficace, parce que les sols restent déséquilibrés et que toutes les contraintes ne sont pas levées. La capacité de production n’augmente donc pas vraiment. Les plantes sont plus sensibles, se font attaquer, dépensent encore davantage d’énergie pour lutter, puis finissent par s’épuiser.
Au total, une très grande partie de l’énergie peut être consacrée à corriger le milieu, à récupérer les éléments nutritifs nécessaires et à se défendre. La conséquence est une croissance lente et des graines ou produits récoltés moins riches en énergie que dans un système équilibré.
Une lecture du système comme système électrique
Olivier Husson propose aussi de voir le système sol-plante comme un système électrique.
La plante est présentée comme un petit courant électrique entretenu par le soleil. Les feuilles jouent le rôle de panneaux solaires : elles captent l’énergie. Cette énergie charge ensuite une batterie.
Le sol comme batterie
Dans cette analogie :
- les feuilles sont les panneaux solaires ;
- la batterie se trouve en partie dans la plante, mais surtout dans le sol ;
- le carbone stable représente les compartiments de la batterie, c’est-à-dire les supports de stockage des électrons ;
- le carbone labile et l’activité biologique correspondent en quelque sorte au niveau de charge ;
- le potentiel redox permet de lire cet état énergétique.
L’intervention rappelle qu’il existe même des travaux montrant que des batteries peuvent être fabriquées à base d’acides humiques ou de lignine, avec des capacités de stockage importantes. Cela sert à illustrer l’idée que les composés organiques du sol sont bien des supports de stockage de l’énergie.
Le rôle du potentiel redox
Le potentiel redox permet de caractériser l’état énergétique du sol :
- un sol fonctionnant bien se situe autour de 400 millivolts, près de la neutralité ;
- un sol qui perd son énergie peut monter vers 600 millivolts, donc vers des conditions plus oxydées ;
- à l’inverse, un sol engorgé devient trop réduit.
Dans le cas d’un sol très réduit, l’image utilisée est celle d’un court-circuit ou d’un carburateur avec du carburant mais sans oxygène : l’énergie est présente, mais inutilisable.
Le rôle de la conductivité électrique
La production du système peut aussi être comprise à partir de la relation entre tension et résistance. Dans cette analogie :
- le potentiel redox correspond à une tension ;
- la résistance du système est approchée par la conductivité électrique, qui en est l’inverse.
Ainsi :
- si la résistance est très forte, comme dans des sols très sableux à faible conductivité électrique, la puissance produite est faible ;
- si la résistance est très faible, donc avec une conductivité électrique très forte, la production peut être élevée, mais on vide la batterie beaucoup plus rapidement.
L’hypothèse avancée est que la perte de matière organique correspond à une batterie qui se vide. Pour maintenir la production, l’agriculture conventionnelle a diminué la résistance du système en utilisant des engrais chimiques solubles. Cela permet de produire beaucoup, mais accélère encore la vidange de la batterie, c’est-à-dire l’épuisement du sol.
Les effets des pratiques conventionnelles
L’intervention critique le fonctionnement des systèmes conventionnels, non pas seulement à cause d’une pratique isolée, mais à cause d’un ensemble cohérent de pratiques qui réduisent la photosynthèse et dégradent les équilibres du sol.
Le travail du sol
Le labour et, plus généralement, le travail du sol ont plusieurs effets :
- ils réoxydent le milieu ;
- surtout, ils enlèvent les plantes du système pendant un certain temps ;
- ils interrompent donc la capture d’énergie par la photosynthèse ;
- ils déstructurent les sols ;
- ils réduisent l’habitat biologique ;
- ils diminuent la capacité tampon des conditions de pH et de redox.
Le point jugé le plus important est la perte de photosynthèse : après un labour, il n’y a plus de plantes, donc plus de captation d’énergie, jusqu’à la reprise d’une nouvelle culture ou d’un nouveau couvert.
La perte de matière organique
Quand le carbone labile diminue et que le carbone stable est perdu, le redox monte, la batterie se vide et le système perd sa capacité de stockage de l’énergie. On n’a plus les compartiments nécessaires pour accumuler les électrons.
Les intrants oxydants
Dans cette lecture, beaucoup d’intrants du système conventionnel sont oxydants :
- la majorité des engrais minéraux, à l’exception de certains comme l’urée ;
- une grande partie des pesticides ;
- d’autres pratiques comme le feu dans certains contextes.
Au total, le système conventionnel associe souvent :
- sols nus ;
- travail du sol ;
- pesticides ;
- engrais chimiques.
Ces pratiques amènent les plantes dans des états déséquilibrés et fragiles, favorables au développement des pathogènes et des insectes.
Comment la plante réagit à la maladie dans ces systèmes
Dans ce cadre, quand une plante est attaquée mais qu’elle manque d’énergie, elle ne contrôle pas bien le pathogène par réduction. Elle réagit alors localement par sur-oxydation, ce qui conduit à la mort des tissus : ce sont les nécroses, visibles sous forme de zones noires ou brunes autour des attaques.
Autrement dit, dans les systèmes conventionnels :
- on conduit les plantes vers des états favorables à la maladie ;
- puis on aide à tuer la maladie, souvent encore par des mécanismes de sur-oxydation, notamment via certains pesticides.
Cette logique est opposée à une logique préventive fondée sur l’équilibre global du système.
Les limites de l’approche par substitution
L’intervention distingue plusieurs niveaux d’évolution possibles :
- améliorer l’efficience des produits, en en mettant moins ;
- faire de l’agriculture de précision ;
- substituer certains produits par d’autres jugés moins toxiques.
Mais cela reste, selon Olivier Husson, dans une approche de lutte. On reste dans une logique où l’on détruit ce qui gêne, au lieu de s’appuyer d’abord sur la vie du sol et sur l’équilibre du système.
La question est aussi posée quant :
- à l’impact sur la qualité des produits ;
- aux impacts sur la santé des consommateurs.
L’enjeu principal devient donc de sortir de cette logique pour aller vers une véritable prophylaxie agroécologique.
La protection agroécologique des cultures
L’objectif est d’éviter de placer les plantes dans des conditions favorables aux maladies, et d’organiser les paysages de façon à limiter aussi les dynamiques épidémiques. Mais surtout, il s’agit de maintenir les plantes dans un état d’équilibre défavorable au développement des pathogènes et aux attaques d’insectes.
Pour cela, il faut :
- refaire de la structure du sol ;
- régénérer les sols ;
- passer par les couverts végétaux ;
- éviter de perturber le sol inutilement ;
- apporter de la matière organique ;
- favoriser l’activité biologique ;
- accroître la biodiversité.
Il n’existe pas une méthode miracle. Il existe en revanche plusieurs leviers, dont la combinaison, dans le bon sens et au bon moment, peut avoir un impact très important. Cela implique une reconception complète des systèmes.
Du sol dégradé au sol suppressif
Le fonctionnement du sol évolue profondément selon son état de dégradation ou de régénération.
Dans un sol dégradé
Un sol dégradé présente :
- de fortes fluctuations de pH et de redox ;
- une faible diversité spatiale des conditions ;
- un microbiote déséquilibré ;
- une domination d’organismes opportunistes ;
- souvent des micro-organismes très compétitifs pour le fer, parmi lesquels des pathogènes.
Quand on installe une plante dans ce type de milieu, elle capte de l’énergie solaire et, par ses effets racinaires, modifie le pH, le redox, l’humidité et donc le microbiote de la rhizosphère. Il se produit aussi des effets dans la phyllosphère.
Avec le retour des plantes
À plus long terme, les apports de biomasse, les retours au sol et la stimulation de la faune et des micro-organismes permettent :
- d’améliorer progressivement la structure ;
- de tamponner les conditions de pH et de redox ;
- de créer une large gamme de niches ;
- de développer une microflore plus favorable ;
- d’améliorer la nutrition des plantes ;
- d’augmenter la diversité au-dessus et au-dessous du sol.
On voit alors se développer des micro-organismes favorables capables de produire :
- des antibiotiques naturels ;
- des éliciteurs ;
- divers composés renforçant la santé des plantes.
La croissance s’améliore, la photosynthèse aussi, les éléments nutritifs deviennent plus disponibles, la biomasse augmente, l’activité biologique se renforce, et les micro-organismes favorables dominent progressivement les pathogènes.
Les pathogènes ne disparaissent pas complètement, mais ils se retrouvent dans un environnement où la compétition biologique les empêche de prendre le dessus. C’est ce que l’on appelle des sols suppressifs aux maladies.
Régénérer les sols : une stratégie fondée sur la photosynthèse
L’idée est de passer d’un sol dégradé, pauvre en matière organique, peu actif biologiquement, mal structuré et peu favorable à la nutrition, à un sol bien structuré, biologiquement actif, équilibré et fonctionnel.
Cette régénération demande du temps. Elle ne se fait pas en quelques mois. Elle suppose de :
- remonter le taux de matière organique ;
- relancer l’activité biologique ;
- surtout refaire la structure du sol ;
- relancer la biodiversité ;
- rééquilibrer la nutrition, l’eau, l’air, le pH et le redox.
Le levier principal est la diversité végétale et l’augmentation maximale de la photosynthèse. Il faut repenser complètement les systèmes pour mettre un maximum de plantes et produire un maximum d’énergie.
La stratégie générale est donc : mettre un maximum de plantes pour produire le maximum d’énergie capable de faire fonctionner et de régénérer le système.
De l’itinéraire technique à l’approche système
Le raisonnement proposé consiste à passer :
- d’une logique d’itinéraire technique, où l’on répond à chaque problème par une intervention ponctuelle ;
- à une logique de système, où l’on cherche à faire fonctionner l’ensemble grâce aux rotations, à la diversité végétale et à la production maximale de biomasse.
Dans cette approche, les itinéraires techniques ne disparaissent pas, mais ils deviennent des outils au service d’une stratégie plus large : permettre aux plantes, cultures et couverts, de produire de la biomasse et donc d’apporter de l’énergie au sol.
Les leviers mobilisables en phase de transition
Plus le sol est dégradé, plus il faut remettre d’énergie dans le système, et plus il faut mobiliser de leviers en même temps.
Au début de la transition, il peut être nécessaire de :
- travailler le sol si c’est indispensable pour permettre l’implantation ;
- fertiliser, y compris les couverts végétaux ;
- privilégier des apports foliaires, car lorsque le problème vient d’un déséquilibre du milieu et de carences induites, les apports au sol sont souvent moins efficaces ;
- inoculer des micro-organismes favorables ;
- protéger encore les plantes lorsqu’elles restent fragiles ;
- utiliser de la nutrition foliaire et des antioxydants en préventif ;
- apporter directement un maximum d’énergie à la plante pour soutenir son fonctionnement ;
- intégrer les animaux dans le système, car ils transforment la matière organique et apportent un microbiote différent de celui d’un sol sans élevage.
L’idée est de combiner intelligemment tous les leviers disponibles afin de relancer rapidement la photosynthèse et la dynamique biologique.
L’évolution de la santé du sol et des plantes
Au cours de la régénération, les conditions de pH et de redox du sol changent :
- au départ, elles sont très fluctuantes et peu diversifiées dans l’espace ;
- progressivement, elles se stabilisent ;
- en même temps, leur diversité spatiale augmente.
On passe ainsi d’un sol déséquilibré à un sol suppressif, avec plus d’homéostasie redox et une plus grande diversité de niches.
Du côté des plantes, on passe :
- d’un état fréquent de sur-oxydation, où elles doivent sans cesse lutter et se protéger ;
- à un état plus équilibré, où elles deviennent peu sensibles ;
- puis, avec la diversité végétale et paysagère, à des systèmes plus résilients.
Il faut des sols sains pour avoir des plantes saines, mais pas de sol sain sans plantes
La conclusion forte de l’intervention est qu’il faut des sols sains pour avoir des plantes saines, mais qu’il n’existe pas de sol sain sans plantes.
La seule solution est donc de remettre des plantes au maximum dans les systèmes. Cela implique aussi de rappeler que les rayons UV du soleil, lorsqu’ils frappent un sol nu, sont stérilisants : ils oxydent, stérilisent et détruisent le fonctionnement du sol. En revanche, quand cette énergie frappe des feuilles, elle devient l’énergie primaire de tout le système.
Il faut donc capter au maximum cette énergie par les plantes.
Productivité et durabilité
Olivier Husson insiste enfin sur une idée qui peut sembler contre-intuitive : la durabilité repose sur une forte productivité.
Cette affirmation ne signifie pas qu’il faut forcer la production avec des engrais chimiques au détriment du sol. Cela signifie que, pour être durable, un système doit produire beaucoup de biomasse afin :
- d’apporter de l’énergie au sol ;
- de maintenir la structure ;
- de nourrir les bactéries et autres organismes du sol ;
- de soutenir les processus biologiques qui protègent les plantes et stabilisent le milieu.
Autrement dit :
- une productivité artificiellement forcée par les intrants chimiques n’est pas durable ;
- mais une forte productivité fondée sur la photosynthèse et sur le bon fonctionnement du système est indispensable à la durabilité.
Conclusion
Le message final est que la stratégie agronomique doit viser avant tout à maximiser la récupération d’énergie solaire par la photosynthèse.
Les pratiques techniques doivent être pensées comme des moyens au service de cette stratégie, et non comme une fin en soi. Plus les sols sont dégradés, plus il faut mobiliser de leviers simultanément et remettre rapidement de l’énergie dans le système. À mesure que le sol se régénère, certaines interventions deviennent inutiles, voire contre-productives, comme le travail du sol, certains pesticides ou une nutrition minérale mal raisonnée.
L’enjeu est donc de comprendre où l’on se situe dans le continuum entre dégradation et restauration, afin de combiner intelligemment les leviers disponibles.
Enfin, l’énergie gratuite qui alimente réellement les systèmes agricoles est celle qui tombe du ciel et que les plantes captent par la photosynthèse. Toute énergie fossile n’est au fond qu’une ancienne photosynthèse stockée depuis des millions d’années. D’où l’importance, en agroécologie, de remettre les plantes au centre du fonctionnement des sols et des cultures.
