La vie du sol souterrain constructrice du carbone du sol, par Marc-André Sélosse
La matière organique du sol : de quoi parle-t-on ?
Marc-André Sélosse propose de repartir d’une question simple : qu’est-ce que la matière organique du sol ? À quoi ressemble-t-elle réellement ?
Une première partie est facile à identifier : c’est la matière organique vivante. On y trouve :
- des microbes ;
- des animaux du sol ;
- des racines.
Il rappelle qu’environ un tiers de la biomasse d’une plante se trouve sous terre. Dans le sol, les microbes sont notamment :
- des champignons, filamenteux, qui croissent dans le sol de façon intrusive, un peu comme les racines ;
- des bactéries, beaucoup plus petites que les champignons et très nombreuses ;
- des virus, encore plus petits, incapables d’assurer seuls toutes les fonctions du vivant et dépendants des cellules des autres organismes.
Dans les sols de France, il évoque près de 120 000 espèces de bactéries.
En termes de masse, il donne des ordres de grandeur par hectare :
- environ 5 tonnes de microbes ;
- environ 5 tonnes de racines ;
- environ 1 à 1,5 tonne d’animaux.
Cela représente, selon son image, l’équivalent de plusieurs centaines de moutons sous terre. D’une manière générale, **50 à 75 % de la masse vivante des écosystèmes terrestres se trouve sous terre**. Pour lui, ce chiffre doit faire prendre conscience que les écosystèmes terrestres se jouent d’abord dans le sol, et que ce qui est visible en surface n’en est qu’une périphérie.
À cette matière organique vivante s’ajoute la matière organique morte, qui contribue notamment à la couleur sombre des sols. Si l’on additionne matière organique vivante et morte, les sols contiennent selon lui **60 à 95 % de la matière organique des écosystèmes terrestres**.
Une vision renouvelée de la matière organique morte
Marc-André Sélosse insiste sur le fait que la vision classique de la matière organique du sol, fondée sur les « acides humiques », « acides fulviques » et autres fractions humiques, est aujourd’hui largement remise en cause.
Selon lui, ces catégories sont des artefacts d’analyse : pour les obtenir, on traite les sols avec des solutions très basiques, à des pH extrêmement élevés, sans équivalent dans la nature. On crée alors chimiquement des fractions que l’on décrit ensuite comme si elles existaient telles quelles dans le sol.
Il propose donc une vision plus simple, fondée sur deux grandes fractions principales.
La fraction de taille limon-sable
Cette fraction correspond surtout à des débris végétaux, de taille comprise approximativement entre quelques micromètres et plusieurs dizaines de micromètres, voire davantage.
Elle présente deux caractéristiques importantes :
- un rapport carbone/azote élevé : beaucoup de carbone, peu d’azote ;
- une association fréquente avec des tanins et d’autres composés peu faciles à dégrader.
Cette fraction se dégrade lentement car :
- les tanins sont toxiques ou dissuasifs pour beaucoup de microbes ;
- les microbes ont besoin à la fois de carbone et d’azote, et cette matière est relativement pauvre en azote.
Elle est donc stable au sens où sa décomposition est lente.
La fraction de taille argileuse
Cette seconde fraction correspond surtout à des restes de microbes : débris de bactéries, de champignons, etc., de taille inférieure à 2 micromètres.
Leur rapport carbone/azote est plus favorable à leur utilisation par les décomposeurs, et ils sont moins riches en composés toxiques. Pourtant, eux aussi peuvent être stabilisés, parce qu’ils sont très étroitement liés à la matière minérale, notamment aux argiles.
C’est là que se trouve, dans la vision moderne, ce que l’on appelait classiquement le « complexe argilo-humique » : non pas une « humine » mystérieuse, mais surtout **des restes microbiens associés aux particules minérales**.
Ainsi, la matière organique morte du sol est, pour l’essentiel :
- soit de la matière végétale fragmentée, assez lente à dégrader ;
- soit des restes microbiens stabilisés par leur liaison aux minéraux.
Les fonctions de la matière organique dans le sol
Marc-André Sélosse présente ensuite les grandes fonctions de la matière organique dans le sol.
Donner de la cohérence au sol
La première fonction est une fonction de cohésion. La matière organique agit comme un « collant » entre les particules minérales et organiques. Elle donne au sol sa cohérence structurale.
Il prend l’image volontairement provocatrice de la morve : quelque chose de collant, souple, capable de relier entre eux des éléments divers. Cette matière organique permet d’agréger les particules du sol.
Plus il y a de mélange entre matière organique et matière minérale, meilleure est la structure. C’est ce qui explique l’intérêt des agrégats de type turricules, les crottes de vers de terre, où se trouvent intimement mélangés des résidus organiques et des particules minérales.
Le cas des vers de terre
Il insiste ici sur un point souvent mal compris : **les vers de terre ne mangent pas directement les débris végétaux pour les digérer eux-mêmes**. Ils digèrent surtout les microbes présents sur ces débris. Les résidus végétaux sont avalés avec eux, mais restent en partie non digérés.
Les vers de terre ingèrent aussi :
- des argiles, qui aident à adsorber les toxines végétales ;
- des grains minéraux, qui jouent un rôle mécanique de broyage.
Ainsi, les turricules contiennent :
- de la matière organique végétale non digérée ;
- de la matière minérale ;
- l’ensemble étant fortement structuré.
La stabilité de ces agrégats vient en grande partie de la matière organique.
Retenir l’eau
La deuxième grande fonction est la rétention de l’eau, essentielle dans un contexte de changement climatique.
Il rappelle que, selon les projections, ce n’est pas tant la quantité annuelle de pluie qui changerait que sa répartition : des étés plus secs, des précipitations concentrées sur d’autres saisons. Dans cette perspective, augmenter les réserves en eau du sol devient crucial.
La matière organique retient l’eau de deux façons.
Par ses propriétés propres
La matière organique est largement hydrophile. Elle contribue donc directement à augmenter la capacité de rétention en eau.
Il prend l’exemple des sols de páramo, dans les hautes montagnes tropicales andines, véritables châteaux d’eau des grandes villes andines. Ces sols très riches en matière organique peuvent contenir des quantités d’eau considérables, jusqu’à ressembler à un gel. Ils peuvent retenir plusieurs fois leur poids en eau.
Par son rôle dans la stabilité de la porosité
Pour lui, l’effet majeur de la matière organique sur l’eau passe surtout par sa contribution à la structure du sol.
Un bon sol retient l’eau parce qu’il contient de bons pores, c’est-à-dire des vides :
- de taille adaptée ;
- stables ;
- non effondrés.
Un labour peut créer temporairement des trous, mais ces trous sont souvent :
- trop grossiers pour retenir efficacement l’eau par capillarité ;
- peu stables, car non consolidés.
À l’inverse, les pores formés par la vie du sol sont des pores durables.
Qu’est-ce qu’un « bon trou » dans le sol ?
Marc-André Sélosse insiste beaucoup sur cette idée : un bon pore n’est pas simplement un vide. C’est un vide consolidé, comparable à une galerie de mine étayée.
Il faut :
- de la matière organique entre les particules ;
- un revêtement organique sur les parois du pore, qui en assure la stabilité.
L’origine biologique des pores
Dans la plupart des sols, les pores intéressants sont fabriqués par les organismes vivants :
- vers de terre ;
- nématodes ;
- amibes ;
- racines fines ;
- filaments de champignons.
Les organismes mobiles laissent derrière eux du mucus, qui tapisse les pores. Ce mucus contribue à la stabilité des galeries.
Les racines fines et les filaments fongiques créent aussi des pores dits « en devenir » : lorsqu’ils meurent, ils laissent des vides, avec des parois enrichies en matière organique.
C’est ainsi que se construit une bonne porosité : non pas mécaniquement, mais biologiquement.
Le labour détruit une partie de cette architecture. Il peut alors créer une dépendance : on relaboure pour refaire des trous que le labour précédent a rendus instables.
Dans un sol peu perturbé, il évoque des stocks d’eau très importants par mètre de profondeur de sol, ce qui est essentiel pour les plantes.
Nourrir les microbes, puis toute la chaîne alimentaire
Une autre fonction majeure de la matière organique est de nourrir les microbes. Et nourrir les microbes, c’est nourrir indirectement toute une partie de la faune du sol.
Marc-André Sélosse insiste sur un point récurrent de son exposé : on attribue souvent aux organismes visibles des fonctions qui sont en réalité assurées par les microbes. De même qu’on parle à tort d’« insectes xylophages » alors qu’ils consomment en grande partie les microbes du bois, beaucoup d’animaux du sol se nourrissent avant tout de microbes.
Ainsi, la matière organique n’alimente pas seulement directement des organismes : elle soutient tout un réseau trophique souterrain.
Libérer lentement la fertilité
Quand les microbes et les organismes du sol consomment de la matière organique, ils ne s’en servent pas seulement pour fabriquer leur biomasse, mais aussi pour produire de l’énergie.
Cette respiration :
- libère du CO₂ ;
- libère aussi des éléments minéraux.
Marc-André Sélosse souligne que, comme les animaux, les microbes « rejettent » ce qu’ils n’utilisent pas. Ce faisant, ils remettent en circulation des éléments fertilisants :
La matière organique constitue donc une **promesse de fertilité**, libérée lentement, à un rythme compatible avec l’absorption par les racines. C’est l’une des différences majeures avec les engrais minéraux, qui peuvent relarguer les nutriments beaucoup plus brutalement.
Retenir les cations
La matière organique a aussi un rôle chimique important : elle porte des charges négatives, notamment via des fonctions carboxylates, capables de retenir des ions positifs.
Elle contribue ainsi à retenir dans le sol des éléments comme :
Elle participe donc à la capacité d’échange et à la rétention des nutriments.
Toute matière organique n’est pas bonne partout
Pour montrer que la matière organique n’est pas automatiquement bénéfique, Marc-André Sélosse raconte l’exemple de l’introduction des vaches en Australie.
Les écosystèmes australiens étaient adaptés à des excréments de marsupiaux, plutôt secs et de petite taille. Avec l’arrivée des bovins européens, de grosses bouses humides apparaissent. Or les décomposeurs locaux ne sont pas adaptés à cette nouvelle ressource.
Résultat :
- les bouses sèchent en surface ;
- elles deviennent peu accessibles aux microbes ;
- elles persistent plusieurs années ;
- elles rendent des surfaces importantes impropres au pâturage.
L’absence initiale de bousiers capables de les enfouir a aggravé le problème. Il a fallu introduire de tels insectes pour rétablir une décomposition plus efficace.
La leçon qu’il en tire est claire : **il n’existe pas de solution universelle**. Si l’on croit au terroir, alors il faut admettre que la gestion de la matière organique doit être pensée localement, avec des essais locaux.
Avant les sols : un monde sans véritable régulation
Marc-André Sélosse emmène ensuite l’auditoire « sur Terre avant le sol ».
Avant l’installation des plantes terrestres, les continents étaient surtout couverts de biofilms microbiens minces, comparables à certaines pellicules observables sur les pierres ou les façades. Il n’y avait pas encore de sols épais et structurés comme aujourd’hui.
Selon lui, le basculement s’est produit lorsque certaines algues se sont associées à des champignons :
- les algues apportaient la photosynthèse ;
- les champignons apportaient la capacité à extraire les minéraux du substrat solide.
Cette alliance a rendu possible la conquête du milieu terrestre. Avec elle sont apparus :
- davantage de biomasse ;
- davantage de matière organique ;
- des structures souterraines capables de retenir cette matière ;
- une altération accrue des roches.
Les sols apparaissent alors, il y a environ 450 à 470 millions d’années, puis s’épaississent progressivement.
Les sols ont changé le monde
Pour Marc-André Sélosse, l’apparition des sols a profondément transformé la biosphère.
Régulation du cycle de l’eau
Sans sols, lors des pluies :
- l’eau ruisselle violemment ;
- elle emporte les particules ;
- les écoulements changent sans cesse de trajectoire ;
- il n’y a ni stockage proche de la surface, ni stabilité des berges.
Il compare cela à la dynamique des oueds ou à certains écoulements tressés sur les plages à marée basse.
Avec les sols, l’eau peut être stockée près de la surface. Cela entraîne :
- un écrêtage des crues ;
- un soutien des étiages ;
- une alimentation plus régulière des rivières.
Alimentation des plantes et retour de l’eau à l’atmosphère
L’eau stockée nourrit les plantes, qui transpirent énormément. Il donne l’ordre de grandeur d’environ 30 tonnes d’eau par hectare de forêt et par jour.
Ainsi, avec les sols et les plantes :
- davantage d’eau repart vers l’atmosphère par évapotranspiration ;
- les précipitations continentales sont modifiées ;
- le cycle de l’eau terrestre change profondément.
Refroidissement du climat
Les sols ont aussi refroidi le climat de deux façons :
- en stockant du carbone dans la biomasse végétale et dans la matière organique des sols ;
- en accélérant l’altération des roches, ce qui libère du calcium et du magnésium ensuite précipités sous forme de carbonates dans les océans, avec consommation de CO₂.
Il rappelle qu’à la fin du Dévonien, la baisse du CO₂ liée au développement des plantes et des sols a contribué à un refroidissement majeur.
Il ajoute cependant une précision importante : l’effet de serre n’est pas en soi mauvais. Sans lui, la Terre serait extrêmement froide. Le problème actuel vient de son augmentation excessive.
Les sols et le climat aujourd’hui
Après avoir montré que les sols ont historiquement refroidi le climat, Marc-André Sélosse rappelle qu’ils peuvent aussi aujourd’hui contribuer au réchauffement.
La respiration des sols
Les sols respirent et produisent du CO₂. La question est de savoir s’ils en émettent plus qu’ils n’en stockent.
Les gaz à effet de serre produits en conditions pauvres en oxygène
Lorsque l’oxygène manque, certaines bactéries utilisent d’autres molécules pour leur respiration :
- le CO₂, ce qui peut conduire à la production de méthane ;
- les nitrates, ce qui peut conduire à la production de protoxyde d’azote (N₂O).
Il souligne la très forte puissance de ces gaz à effet de serre :
- le méthane est beaucoup plus réchauffant que le CO₂ ;
- le N₂O l’est davantage encore.
Ces émissions sont favorisées par :
- les zones anoxiques ;
- l’irrigation ;
- les apports d’engrais azotés.
Il rappelle qu’en France, une très grande part du protoxyde d’azote émis provient de l’agriculture, et plus particulièrement des sols agricoles.
Une hypothèse historique
Il évoque également l’idée, connue sous le nom d’« hypothèse de Ruddiman », selon laquelle l’agriculture ancienne aurait déjà modifié le climat en :
- augmentant les émissions de CO₂ par le défrichement et le travail du sol ;
- augmentant les émissions de méthane par la riziculture inondée.
Selon cette hypothèse, l’agriculture aurait pu freiner une tendance naturelle au refroidissement.
Les sols comme solution climatique : l’idée du 4 pour 1000
Marc-André Sélosse revient ensuite sur l’idée qui a inspiré l’initiative « 4 pour 1000 ».
Le calcul est simple : la quantité de carbone organique stockée dans les sols est immense. Une augmentation annuelle très faible, de l’ordre de 4 pour 1000 du stock existant, représenterait un ordre de grandeur comparable aux émissions annuelles de CO₂ d’origine humaine.
Il ne dit pas que cela est possible partout ni de façon uniforme. Mais cette comparaison montre que les sols constituent un levier crédible.
Augmenter la matière organique des sols permettrait à la fois :
- de stocker du carbone ;
- d’améliorer la rétention d’eau ;
- de soutenir la fertilité ;
- de limiter l’érosion ;
- d’améliorer la cohésion structurale.
On n’est donc pas seulement dans une logique de compensation carbone, mais dans une logique agronomique globale.
Quelles matières organiques remettre au sol ?
Cette perspective conduit à s’interroger sur les sources de matière organique.
Marc-André Sélosse évoque :
- la complémentarité entre élevage et culture, autrefois assurée par les transferts de fumier ;
- les déséquilibres actuels, avec des zones en excès d’effluents d’élevage et d’autres en déficit ;
- les déchets organiques urbains.
Il cite alors un passage des Misérables de Victor Hugo, dénonçant déjà le gaspillage que représente l’évacuation des matières organiques et fertilisantes vers les rivières puis vers la mer.
Il rappelle qu’une grande partie des éléments nécessaires à l’agriculture se trouve dans les déchets organiques urbains. Le problème n’est pas l’absence de ressource, mais l’organisation de sa récupération et de son tri, notamment en raison des contaminants comme les métaux lourds.
Perspectives : une écologie des sols comme solution
Dans la dernière partie, Marc-André Sélosse défend l’idée que la réflexion sur les sols doit être au cœur des solutions à venir.
Il se montre critique envers certaines compensations carbone fondées sur la plantation de forêts, lorsqu’elles reviennent à imposer aux générations futures des usages figés des terres.
À ses yeux, remettre du carbone dans les sols est plus intéressant car cela :
- améliore immédiatement leur qualité ;
- laisse davantage de liberté aux générations futures quant à leurs usages ;
- répond simultanément à plusieurs enjeux écologiques et agronomiques.
Il y voit donc une solution plus complète et plus moralement acceptable.
Questions et réponses
Sur les « poudres de microbes » vendues en agriculture
Interrogé sur les nombreux produits commerciaux promettant d’apporter microbes, bactéries ou champignons aux sols, Marc-André Sélosse se montre très réservé.
Ses critiques sont multiples :
- il existe peu de réglementation sur ces introductions microbiennes ;
- les souches vendues sont souvent allochtones, parfois canadiennes ou indiennes ;
- les notices techniques sont souvent insuffisantes ;
- les risques écologiques sont mal évalués.
Il rappelle que, comme pour les plantes introduites, certaines espèces microbiennes pourraient devenir envahissantes ou perturber les équilibres locaux.
Il mentionne toutefois des approches plus pertinentes consistant à prélever les microbes locaux d’un sol, à les multiplier, puis à les réintroduire sur place. Mais il insiste surtout sur une idée centrale :
- le grand levier de gestion des microbes, c’est la plante, et plus largement les pratiques agronomiques**.
Selon lui, il ne faut pas chercher à devenir apprenti microbiologiste en manipulant des inoculums mal connus, mais plutôt adopter des pratiques favorables à la vie du sol.
Sur l’état de la biodiversité microbienne des sols
Il évoque enfin les résultats de l’atlas des bactéries du sol de France, coordonné notamment par Lionel Ranjard. L’une des leçons principales serait qu’il n’y a pas forcément disparition documentée d’espèces bactériennes à l’échelle nationale, mais plutôt **un effondrement des populations**.
Cela signifie que le potentiel biologique est souvent encore là, mais affaibli. Pour lui, l’enjeu est donc souvent moins de réintroduire de nouvelles espèces que de **réveiller** la vie du sol déjà présente, grâce à des pratiques adaptées, en particulier via les plantes.
Conclusion
Tout au long de son intervention, Marc-André Sélosse développe une idée forte : la matière organique du sol n’est pas un simple stock passif. Elle est au cœur :
- de la structure du sol ;
- de sa capacité à retenir l’eau ;
- de sa fertilité ;
- de son fonctionnement biologique ;
- de son rôle dans le cycle de l’eau ;
- de son rôle dans le climat.
Les sols ne sont pas seulement un support de production agricole. Ils sont une infrastructure vivante, construite par la vie souterraine, et dont dépend une large part du fonctionnement de la biosphère.
