La biodiversité des sols, une immersion au coeur du vivant ! Intervention de Marc-André Sélosse
Marc-André Sélosse, professeur microbiologiste au Museum National d'Histoire Naturelle, intervient dans un format inédit et accessible à tous pour expliquer quel rôle majeur joue la biodiversité dans les sols.
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Introduction
Cette session spéciale de l’Association pour l’agriculture du vivant est consacrée aux sols et à leur biodiversité. Elle est animée par la coordinatrice scientifique de l’association, qui accueille Marc-André Sélosse, biologiste, spécialiste des sols, professeur au Muséum national d’histoire naturelle à Paris, professeur invité à Gdańsk en Pologne et à Kunming en Chine, membre de l’Académie d’agriculture de France et membre du conseil scientifique de l’association.
En ouverture, une question est posée au public :
Qu’est-ce qui, dans le sol, réchauffe le climat et nourrit l’océan ?
La réponse donnée est : un organisme vivant. Cette entrée en matière résume le propos central de l’intervention : le sol est vivant.
Le sol, un milieu vivant longtemps mal compris
Marc-André Sélosse insiste sur le fait que l’on a longtemps considéré le sol comme un milieu inerte, une simple éponge ou un support où l’on dépose des éléments minéraux ensuite captés par les plantes, qui y trouvent aussi leur ancrage.
Or, cette vision est fausse ou très incomplète. Le sol est habité par une immense diversité d’organismes. Les images les plus connues montrent souvent la macrofaune, mais celle-ci ne représente qu’une partie du vivant du sol. L’essentiel de l’activité repose aussi sur des organismes microscopiques.
Les champignons
Les champignons sont souvent mal perçus : on les imagine sous leur forme visible, comme les carpophores. Mais cette partie n’est que l’organe reproducteur. Le véritable champignon est formé de filaments microscopiques, le mycélium.
Ces filaments mesurent environ un dix-millième de millimètre de diamètre. Dans la vie ordinaire, un champignon est donc surtout un microbe filamenteux.
Marc-André Sélosse rappelle également que les sols ont souvent une odeur de champignon. Cette odeur vient notamment de molécules libérées lorsque les filaments fongiques sont coupés ou perturbés.
Les bactéries
Les bactéries sont elles aussi très présentes dans les sols. Certaines participent à l’odeur caractéristique de la terre, notamment par la production de géosmine, molécule responsable de l’odeur terreuse, voire de vase lorsqu’elle est très concentrée.
Certaines bactéries produisent aussi des gaz à effet de serre, dans les sols comme dans le tube digestif des ruminants. C’est en ce sens qu’elles peuvent contribuer au réchauffement climatique.
Les autres micro-organismes
Le sol héberge également de nombreux autres organismes, par exemple les amibes. Marc-André Sélosse évoque leur rôle de régulation : elles capturent et digèrent des bactéries, participant ainsi à l’équilibre des populations microbiennes.
Une biodiversité immense
La biodiversité du sol est considérable. Dans un gramme de sol forestier, on trouve plus d’espèces que dans les milieux les plus riches en biodiversité visibles à l’œil nu.
Marc-André Sélosse rappelle que :
- environ 23 % des espèces connues sont abritées dans les sols ;
- environ 25 % des espèces animales terrestres vivent dans les sols ;
- au moins la moitié de la biomasse vivante des écosystèmes terrestres se trouve dans le sol.
Il souligne ainsi que les écosystèmes visibles en surface ne sont, en quelque sorte, que des annexes d’un monde vivant beaucoup plus vaste situé sous nos pieds.
Les fonctions du vivant dans le sol
La biodiversité des sols ne se résume pas à une liste d’espèces. Elle correspond à une diversité de fonctions indispensables à la formation et au fonctionnement du sol.
Le recyclage de la matière organique
Les sols reçoivent en permanence des déchets organiques : feuilles, racines mortes, brindilles, restes végétaux, etc. Cette matière représente des flux très importants, de plusieurs tonnes par hectare et par an.
Dans les villes, il faut balayer cette matière car il n’y a pas de sol fonctionnel pour la dégrader. Dans les champs et les forêts, en revanche, cette matière est prise en charge par les organismes du sol.
Les champignons jouent ici un rôle majeur. Ils sont notamment les seuls capables de dégrader efficacement la lignine, composé rigide du bois et des nervures végétales. Marc-André Sélosse rappelle que près de 900 milliards de tonnes de lignine sont produites chaque année sur Terre, et qu’elles sont décomposées par les champignons.
En consommant la matière organique, les champignons rejettent aussi des déchets métaboliques, notamment de l’azote et du phosphate utilisables par les plantes. C’est ce qui explique par exemple le vert plus intense observé dans certains ronds de sorcières.
L’altération de la roche
Le vivant du sol participe aussi à l’altération de la roche. Certaines bactéries vont jusqu’à dissoudre activement des minéraux pour en extraire les éléments qui les intéressent, par exemple le phosphate ou le fer.
Elles accélèrent donc la transformation de la roche mère en éléments nutritifs disponibles.
L’introduction de l’azote atmosphérique dans le sol
L’azote est absent des roches. Tout l’azote qui circule entre le sol, les plantes et la matière organique vient à l’origine de l’atmosphère.
Certaines bactéries sont capables de fixer l’azote atmosphérique. C’est le cas des rhizobiums vivant dans les nodosités des racines de légumineuses. Ces bactéries transforment l’azote gazeux en azote organique, en échange de sucres fournis par la plante.
Ainsi, lorsque l’on parle d’« engrais verts » à propos des légumineuses, Marc-André Sélosse rappelle que ce ne sont pas les plantes seules qui enrichissent le sol, mais bien les bactéries qu’elles hébergent.
Il existe aussi des bactéries fixatrices libres dans le sol, comme des Azospirillum ou des Azotobacter, capables de fixer l’azote sans être associées à une plante.
Le brassage et la fabrication du sol
Le sol résulte du mélange entre l’air, la roche et la matière organique. Ce mélange est réalisé par les organismes vivants.
Les vers de terre jouent ici un rôle central. Ils ingèrent matière organique, particules minérales, petits cailloux et argiles, puis rejettent des turricules où ces éléments sont intimement mélangés. Marc-André Sélosse insiste sur ce rôle de « mariage » entre organique et minéral.
Les plantes contribuent aussi à ce brassage. Leurs racines prélèvent des éléments en profondeur, qui retournent ensuite en surface par les parties aériennes puis les résidus.
Le vivant ne fait donc pas qu’habiter le sol : il fabrique le sol.
Le sol, aussi réservoir de fonctions utiles à l’humanité
Au-delà de son rôle écologique, le sol est aussi une réserve de diversité génétique et fonctionnelle utile à l’être humain.
Marc-André Sélosse rappelle que l’essentiel des antibiotiques provient du sol. De nouvelles molécules d’intérêt continuent d’y être découvertes. La biodiversité du sol représente donc aussi un réservoir de solutions potentielles pour la médecine et d’autres usages.
Les mycorhizes, un partenariat vital entre champignons et plantes
L’un des points centraux de l’intervention concerne les mycorhizes.
Une racine observée dans le sol n’est presque jamais seule. Dans la plupart des cas, elle est associée à des filaments de champignons présents à l’intérieur ou autour de ses tissus. Cette association entre champignon et racine est appelée mycorhize.
Comment se forme une mycorhize
Les racines émettent des substances dans le sol qui signalent leur présence. Les champignons sensibles à ces signaux poussent en direction des racines, en se ramifiant. En retour, ils émettent eux aussi des signaux qui favorisent la ramification de la racine.
Lorsque le contact a lieu, le champignon s’installe à la surface, puis pénètre dans la racine. Il franchit la paroi cellulaire sans rompre la membrane interne, et se développe dans certaines cellules sous forme de structures très ramifiées qui augmentent fortement la surface d’échange.
Les bénéfices pour la plante et le champignon
Le champignon apporte à la plante de l’eau et des sels minéraux collectés dans le sol. En échange, la plante lui fournit des sucres issus de la photosynthèse, et aussi des lipides.
Cette association est extrêmement efficace. Grâce aux filaments fongiques, l’exploration du sol est bien plus fine que celle réalisée par les racines seules.
Marc-André Sélosse donne plusieurs ordres de grandeur :
- le contact avec le sol est multiplié par 10 000 ;
- pour un coût environ 100 fois moindre que celui de la fabrication de racines ;
- avec un bénéfice pouvant être jusqu’à un million de fois plus efficace.
Il en conclut que les plantes terrestres se nourrissent grâce aux champignons. Les mycorhizes sont donc des organes nutritifs à la fois pour la plante et pour le champignon.
Les mycorhizes protègent aussi les plantes
Les mycorhizes ne servent pas seulement à nourrir les plantes. Elles participent aussi à leur protection contre certains pathogènes racinaires.
Marc-André Sélosse cite des expériences sur de jeunes arbres montrant que les plantes mycorhizées survivent beaucoup mieux à des attaques de pathogènes racinaires que les plantes non mycorhizées.
Les mycorhizes ont donc un rôle phytosanitaire important.
Des réseaux entre plantes
Une même plante peut être associée à plusieurs champignons, et un même champignon peut relier plusieurs plantes. Cela forme de véritables réseaux souterrains.
Marc-André Sélosse évoque notamment l’intérêt potentiel de ces réseaux dans les systèmes associant vigne et légumineuses. L’azote fixé par les légumineuses pourrait, via ces réseaux, bénéficier à d’autres plantes. Il souligne toutefois que la maîtrise de ces transferts et leur optimisation restent encore à approfondir.
Les pratiques agricoles qui perturbent la vie du sol
Marc-André Sélosse explique ensuite que les pratiques agricoles modernes ont profondément perturbé cette biodiversité.
Le labour
Le labour est présenté comme une perturbation majeure.
Il expose en surface des organismes qui supportent mal l’air et la sécheresse. Il déchire les filaments des champignons. Il détruit les réseaux mycorhiziens. Il laisse ensuite le sol nu, ce qui prive les champignons de plantes hôtes pour se nourrir.
Ainsi, après un labour, les mycorhizes doivent se reconstituer à partir des propagules restantes dans le sol, ce qui prend du temps.
Le labour favorise aussi l’aération du sol, donc la respiration microbienne de la matière organique. Cela entraîne une perte de carbone du sol sous forme de CO2.
La baisse de la matière organique
Dans les sols agricoles, le labour et les récoltes réduisent la quantité de matière organique restituée et conservée dans le sol. Les sols cultivés sont souvent plus clairs et moins riches en carbone que les sols de prairies, de forêts ou de montagnes.
Cette perte de matière organique a plusieurs conséquences :
- moins de libération progressive d’azote et de phosphate ;
- moindre capacité à retenir l’eau ;
- moindre stabilité structurale du sol ;
- plus grande sensibilité à l’érosion ;
- moins de nourriture pour une partie des organismes du sol ;
- plus de CO2 dans l’atmosphère, donc contribution à l’effet de serre.
Marc-André Sélosse renvoie ici à l’initiative 4 pour 1000 pour approfondir le rôle du stockage de carbone dans les sols.
Le glyphosate et les pesticides
Le glyphosate est cité parmi les produits qui affectent la biodiversité du sol.
Il réduit notamment le taux d’éclosion des cocons de vers de terre. Il affecte aussi la viabilité des spores de champignons mycorhiziens, même à des doses correspondant à des usages agricoles courants.
Plus largement, les pesticides peuvent dégrader les auxiliaires du sol en même temps qu’ils ciblent les organismes nuisibles.
Les engrais minéraux
Un autre point fort de l’intervention concerne les effets des engrais minéraux.
Lorsque les plantes reçoivent beaucoup d’éléments minéraux disponibles, elles ont moins besoin de leurs partenaires mycorhiziens. Elles réduisent donc leurs interactions avec eux.
Marc-André Sélosse montre, à partir d’exemples sur trèfle, qu’une augmentation du phosphate fait baisser le taux de mycorhization. Dans les situations les plus fertilisées, le champignon peut même devenir coûteux pour la plante sans lui apporter de bénéfice, donc se comporter comme un poids plus que comme un allié.
Selon lui, fertiliser excessivement avec des engrais minéraux revient à transformer les alliés des plantes en parasites.
Cette situation crée un cercle vicieux :
- moins de mycorhizes ;
- donc plus besoin d’engrais ;
- mais aussi moins de protection naturelle contre les maladies ;
- donc plus besoin de pesticides ;
- lesquels dégradent encore les mycorhizes.
Un constat inquiétant mais pas désespéré
Marc-André Sélosse explique que, dans les sols français, les grandes zones agricoles présentent souvent moins de bactéries que les zones de montagne, de pâturage ou d’agriculture extensive.
Cependant, il nuance fortement : il ne faut pas dire que les sols sont morts. La diversité des espèces est encore largement présente. Le problème majeur est plutôt la diminution du nombre d’individus, autrement dit l’effondrement des populations, avant les extinctions d’espèces.
Ce constat est rapproché de ce que l’on observe aussi chez les insectes et les oiseaux : une baisse massive des effectifs, même lorsque les espèces ne sont pas encore totalement disparues.
Le message est donc double :
- la tendance est grave ;
- mais il existe encore un potentiel de restauration important si l’on change les pratiques.
Des pistes pour restaurer la vie des sols
Plusieurs gestes sont mis en avant :
- limiter le retournement du sol ;
- garder le sol couvert en permanence ;
- privilégier une fertilisation plutôt organique que minérale ;
- éviter les excès de fertilisation ;
- épandre de la matière organique au lieu de la laisser partir dans les déchets ;
- réduire l’usage des herbicides et pesticides.
L’idée générale est de recréer des conditions favorables à la vie du sol sans entrer dans une logique de dépendance à de nouveaux intrants.
Questions et réponses
Faut-il inoculer des champignons mycorhiziens ?
À la question de savoir s’il faut réintroduire artificiellement des champignons dans un sol appauvri, Marc-André Sélosse répond avec prudence.
Il se montre critique envers les inoculums commerciaux standardisés. Selon lui :
- cela ajoute des coûts ;
- cela maintient une logique d’intrants ;
- cela peut introduire des champignons exotiques, avec un risque d’invasion biologique.
S’il faut inoculer, il recommande plutôt des productions locales, à partir du sol ou des organismes du lieu.
Mais il insiste surtout sur un point : il n’est pas nécessaire de devenir microbiologiste pour bien gérer un sol. Les gestes agronomiques sur les plantes et les couverts ont déjà un effet important sur la vie microbienne.
À quelle vitesse la vie du sol revient-elle ?
Le retour des organismes du sol peut être assez rapide lorsque les pratiques changent dans le bon sens.
La mise en place de couverts végétaux, la réduction du travail du sol et la diminution des perturbations favorisent vite le redémarrage de la vie du sol. En revanche, la transition vers une fertilisation davantage organique demande plus de finesse, car elle est plus complexe à équilibrer.
Les engrais minéraux peuvent éventuellement servir de « béquilles » transitoires, mais ils ne doivent pas rester la base du système.
Agroforesterie et truffes
À propos d’un projet d’agroforesterie avec des arbres truffiers en polyculture-élevage, Marc-André Sélosse explique que la truffe est un champignon mycorhizien des arbres, pas des plantes herbacées cultivées.
Elle peut interagir avec les herbacées d’une manière plutôt défavorable, ce qui explique en partie le « brûlé » autour des arbres truffiers. Selon lui, la truffe n’est donc pas le meilleur partenaire pour des systèmes agroforestiers avec cultures intercalaires si l’on vise une bonne coexistence.
Il note toutefois que certaines cultures peuvent être produites entre des rangs d’arbres truffiers, mais sans performances remarquables.
La compaction des sols
Sur la compaction, Marc-André Sélosse rappelle que la nature ne décompacte pas mécaniquement les sols : ce sont les organismes vivants qui le font.
Les vers de terre creusent des galeries. Les racines, puis leur décomposition, créent des pores. Même les amibes, à leur échelle, contribuent à structurer les micro-porosités.
Il attire aussi l’attention sur le poids croissant des engins agricoles. Le problème n’est pas seulement le sol, mais le fait qu’on appuie trop fort dessus. Il évoque notamment l’intérêt du dégonflage partiel des pneus avant d’entrer dans la parcelle, pour répartir la charge sur une plus grande surface.
[[La traction animale]] n’est pas présentée comme une solution générale, car les animaux exercent aussi localement de fortes pressions, même si celles-ci sont plus ponctuelles et plus vite réparées par le vivant.
Certains sols, notamment limoneux, peuvent toutefois nécessiter ponctuellement des interventions mécaniques de décompaction sans retournement complet.
Le rôle de la sélection variétale
Marc-André Sélosse rappelle que les variétés actuelles ont été sélectionnées pour fonctionner dans le cadre de l’agriculture conventionnelle.
Il donne l’exemple des céréales à paille courte issues de la révolution verte. Le gène impliqué dans cette architecture rend aussi la plante plus gourmande en azote. Cela est passé inaperçu tant que l’azote minéral était abondamment apporté.
Aujourd’hui, il devient nécessaire de repenser la sélection variétale pour obtenir des plantes adaptées à des systèmes moins dépendants des engrais, sans perdre les caractères agronomiques recherchés.
Paillage mort ou couvert vivant en arboriculture ?
À la question de savoir ce qui est préférable en arboriculture pour restaurer les champignons du sol, entre paillage mort et couvert vivant, Marc-André Sélosse répond que les deux ont un intérêt.
Il nuance toutefois : un paillage très épais et très ligneux favorise des champignons décomposeurs, pas forcément ceux qui participent à la dynamique habituelle du sol cultivé.
Le couvert vivant apporte du carbone aux organismes liés aux racines vivantes, comme les champignons mycorhiziens. Une fois couché ou détruit, il apporte aussi de la matière organique morte aux décomposeurs.
Sa réponse est donc claire : il faut combiner les deux approches, si possible avec de la matière organique locale, sans aller prélever ailleurs des ressources qui manqueraient à d’autres écosystèmes.
Sensibiliser aussi les consommateurs
Marc-André Sélosse souligne enfin que la restauration des sols ne dépend pas seulement des agriculteurs. Les consommateurs ont aussi un rôle à jouer en demandant des produits issus de pratiques respectueuses des sols vivants.
Il mentionne plusieurs actions de diffusion et de sensibilisation :
- l’introduction des sols dans les programmes du secondaire ;
- la bande dessinée Sous terre, réalisée avec Mathieu Burniat, dont il est conseiller scientifique ;
- son livre L’origine du monde. Une histoire naturelle du sol, annoncé pour publication en septembre chez Actes Sud.
Conclusion
Le message central de l’intervention est que le sol est un monde vivant, fonctionnel et indispensable. Il recycle la matière organique, altère la roche, introduit l’azote atmosphérique dans les cycles biologiques, nourrit les plantes, les protège, structure les milieux et contribue à la régulation du climat.
Les pratiques agricoles modernes ont souvent dégradé cette vie, notamment par le labour, les pesticides, le glyphosate, les excès d’engrais minéraux et la mise à nu des sols. Mais le potentiel biologique existe encore largement.
L’enjeu n’est donc pas seulement de protéger un patrimoine naturel invisible : il s’agit aussi de restaurer les conditions de fonctionnement d’une agriculture durable, capable de s’appuyer de nouveau sur les processus vivants du sol.
En clôture, il est annoncé qu’une prochaine session de l’association portera sur la biodiversité dans les écosystèmes cultivés, avec Jean-Pierre Sarthou.
