Régénération des sols grâce au mob grazing à effet exsudatif

Retours d'expérience - Cédric Cabrol (2017)

Pâturage Régénération des sols Stockage carbone Matière organique Couverts végétaux Semi direct Agroforesterie Cycle du carbone et GES Résilience climatique Pâturage tournant

Tarn

5,2

Agriculture Biologique

Fin du mob grazing à la Truffière. ©Cédric Cabrol.

Cédric Cabrol a mis en place une expérimentation il y a 5 ans pour démontrer l'impact positif du pâturage en "mob grazing" sur la régénération des sols grâce au stockage de la matière organique. Il nous présente ici ses résultats.

Présentation

Nom: Cédric Cabrol.
Localisation : Dourgne, Tarn (département).
Statut : Chercheur indépendant.
Exploitation : Domaine agroécologique des Peyrounels.
SAU : 5,2 ha (130m x 400m).
UTH : 1.
Cahier des charges : Agriculture Biologique.
Production : Couverts végétaux, Agroforesterie.
Contexte pédoclimatique : Vallon évoluant vers un coteau et plaine, hydrographie riche mais très contrastée, forte exposition sud-ouest, sol à variantes de textures argilo-marneuses, récent passé érosif et accumulatif très marqué. Climat méditerranéen et océanique sur la même parcelle où il peut faire 3°C d'écart d'un point à un autre. Pas de pluie l’été, plus arrosé l’hiver.
pH : 5,7 à 8.
MO : 2 à 6% de matière organique (MO).
Production :
- 3 ha de surfaces cultivées depuis 5 ans en couvert multi-espèces (15 espèces implantées dont 30% de légumineuses, il y a aussi de la chicorée et du sorgho) en plus des adventices spontanées. Il y a un couvert d’été semé en juin en Techniques culturales simplifiées (TCS) avec une fraise Horsch SE modifiée, ainsi qu'un couvert d’hiver semé en semis direct (SD) avec un semoir à disques John Deer 750A.
- Les 2 ha restants sont en zones naturelles : Prairies humides et haies et ronciers.

Motivations

Cédric est sensible à la problématique du réchauffement climatique et a entendu parler, via son frère, du mob grazing, une forme de pâturage qui semble être très efficace pour stocker du carbone en augmentant très rapidement les taux de matière organique dans les sols. Il a alors voulu expérimenter ce type de pâturage chez lui afin de prouver l'efficacité en France, de ce concept venu des Etats-Unis. Après deux saisons infructueuses, il a alors fait un essai de pâture avec les brebis sur une zone très dégradée et hydromorphe, il est resté sur place et a observé les brebis, en faisant attention à ce qu’elles ne pâturent pas trop les plantes, et dès l’hiver suivant le sol avait changé, ce qui lui a offert des capacités et marges de manœuvre complètement différentes.

Historique

L'expérimentation est en place depuis 5 ans a cheval sur un coteau très érodé et un bas-fond humide et fertile. Cédric voulait au départ faire un projet agroforestier apicole dans le cadre duquel il a planté 400 arbres (et des arbustes) de différentes espèces qui vont du pistachier jusqu’au tulipier de Virginie. Les arbres sont espacés de 15 m x 6m.

Projet agroforestier des Peyrounels. ©Cédric Cabrol.

La parcelle est très hétérogène à tous les niveaux :
- Zone en prairie naturelle en dactyle, jamais labourée comme "Le bon coin". Du coup le taux de MO était de 5% à l’arrivée de Cédric.
- Zone en prairies sur-pâturées.
- Zone cultivée en céréales mais la zone est trop humide car il y a des résurgences un peu partout donc tout tombait au sol. Maintenant il y a de la prêle, du lotier des marais, de la salicaire,... de manière à consolider l’écosystème.
- Zone avec beaucoup d’orties et un roncier.

Hétérogénéité de la parcelle des Peyrounels.©Cédric Cabrol.

Sous-sol : Grès et marnes calcaires en alternance sur le coteau. Les limons dominent la texture, des zones renferment un peu plus d'argile, d'autres du sable (Les alisiers).

Au niveau des profondeurs de sol, certaines zones ont la roche à nue, d’autres ont 5 cm de sol et d’autres ont jusqu'à 4,50 m de profondeur avec 2 horizons organiques. (La partie haute a sûrement perdue 2 mètres de sol).

Détail des types de sols composants les Peyrounels. ("Argile" indique une sur-représentation relative, pas que le sol est argileux au sens propre.) ©Cédric Cabrol.

Le mob grazing

Impact du pâturage sur les racines en fonction du pourcentage d'effeuillage^[1].

Le "mob grazing" est le nom donné par l'américain Gabe Brown à cette pratique. Nous pourrions le traduire par "pâturage mobile régénératif". L'objectif est de reproduire le comportement que pouvaient avoir à l'état sauvage, les troupeaux de grands herbivores (tels que les bisons) sous la pression de prédateurs.

Ainsi de fortes concentrations d’animaux sont mises au pâturage sur un espace restreint durant un court laps de temps (quelques heures). Puis ils sont changés de parcelle et ainsi de suite. Le nombre conséquent de mouvements par jour permet une meilleure homogénéité de l’impact du troupeau sur toute la surface de la parcelle. Cette homogénéité est caractérisée par une meilleure répartition des déjections, un meilleur impact sur toute la flore, un meilleur piétinement de la flore non consommée, réalisant une sorte de mulching (ou paillage) qui va intégrer efficacement leurs excréments et les résidus de végétation au sol. Les animaux ne reviennent pas sur les mêmes parcelles avant des semaines, voire beaucoup plus, délai suffisant pour que la biomasse végétale se régénère.

En théorie, à l’échelle d’un paddock, sur toute la biomasse 1/3 est mangé par les animaux, 1/3 est couché au sol pour nourrir le sol, et 1/3 est du stock sur pied pour la suite de la pousse. Les plantes sont en majorité pâturées avant qu’elles ne montent à graine. Selon Cédric, le stade idéal est "grain laiteux-pâteux" car c'est le plus appétant et le plus efficace au niveau du rapport énergie/protéine. Ce stade semble aussi être celui où la plante libère le plus d'exsudats racinaires, qui joueront un rôle important dans l'alimentation des champignons et autres microorganismes du sols, qui en retour fourniront à la plante l'eau et les éléments nécessaires à sa croissance (Molibdène, Manganèse, Magnésium, Soufre, Calcium...) ce qui va permettre à la plante de booster sa photosynthèse et donner tout son sucre au sol sous forme de polymères rétenteurs d’eau, ce qui augmentera la réserve utile du sol et sa porosité.

L'objectif est de faire pâturer entre 30 et 50% d'effeuillage de la plante, pas plus pour ne pas abîmer les racines et avoir un maximum d'exsudats racinaires.

Impact de l'effeuillage sur les racines et l'exsudation. ©Cédric Cabrol.

Résultat : les prairies se diversifient, leur production peut parfois doubler et les sols se régénèrent. Ils sont alors plus à même d’absorber l’eau et de la stocker.

Mise en place

Plan d'expérimentation des Peyrounels

La parcelle servant à l'étude de la régénération des sols grâce au mob grazing, fait 5,2ha et se situe dans le Parc Régional du Haut Languedoc, dans le piémont de la Montagne Noire. Elle est conduite en ABC (Agriculture Biologique de Conservation) depuis 2017 et sans intrants. Comme nous l'avons vu précédemment, la parcelle est très hétérogène et est constituée d'une multitude de micros terroirs, ce qui est idéal pour cette expérimentation.

3 zones de suivi on été sélectionnées, le sous-sol est du grès et le taux d'argile oscille entre 20 et 25% :

Le bon coin : argile et marnes. pH 7,4 à 7,8, C/N 7 à 12. Densité apparente 1,32.
Alisier : avec graviers de schistes. pH 6,8 à 7,1, C/N 8 à 13. Densité apparente 1,20.
Truffière : limon marneux avec quelques graviers de calcaire. pH 7,4 à 8,0, C/N 10 à 15. Densité apparente 1,50. La zone était hydromorphe stérile en 2020.

Pour le pâturage, Cédric n'ayant pas d'atelier d'élevage, il fait appel à des éleveurs et mixe 2 troupeaux un de 40 vaches limousines et un de 70 brebis tarasconnaises. Le taux de chargement annuel est de 0,5 UGB (Le taux de chargement usuel des brebis pâturage tournant dynamique est de 1,5 UGB), les périodes de pâture sont de 2 x 15 jours-3 semaines. Ca arrive qu’il y ait les 2 troupeaux en même temps en pâture. Le taux de chargement instantané varie entre 40 à 400 UGB. Plus de la moitié de la récolte est laissée sur pied.

La parcelle étant conduite en agroforesterie avec des arbres espacés de 15 m, les paddocks font 15 m x 100 m (1500m²) pour 40-50 brebis et pour les vaches ils font 15 m x 200 m pour 40 limousines (mais cela va très très vite et il leur faudrait plus de largeur).

Les temps de pâtures sont très variables en fonction de la biomasse. Souvent 24h mais on peut tomber à 8h avec 40-50 brebis.

Au niveau de l'effeuillage :

2019-2020 : Effeuillage oscillant entre 80% et 60%. Eté 2020, la pâture faible impact est réussie pour la zone érodée : truffière.
2021 : Effeuillage pour le bon coin plus léger oscillant entre 35% et 50% pour le couvert d'hiver, puis 30% à 35% pour le couvert d'été (sauf dans la zone "Le bon coin", trop exiguë pour les vaches où les brebis ont taclé la majorité des pieds pour s'en nourrir).

La majorité du couvert est pâturée tous les ans. Il y a 2 pâturages par an : 1 sur le couvert d'été et 1 sur le couvert d'hiver. Les premières années, Cédric laissait effeuiller un peu trop le troupeau, en 2021 il a veillé à ce que 30%, pas plus, soit prélevé. Cette année (2022) le manque d'eau a fait que le couvert d'été même semé avec un mois d'avance n'a pas germé, il n'y a donc pas eu de pâture en 2022.

Dans chaque zone, des carrés de 10 m² sont non pâturés, ce sont les témoins couverts sans pâture.

Résultats

Au niveau des plantes

Cette année (2022) Cédric a pu entrapercevoir des différences entre les paddocks sur le NDVI (Indice de Végétation par Différence Normalisée) en automne. Les zones témoin présentent une photosynthèse moins intense que sur les zones pâturées.

Il est possible d'observer des teneurs en minéraux beaucoup plus élevées dans la sève dans une plante pâturée. Y compris par rapport à une pulvérisation foliaire d'oligoéléments. Par exemple, le molybdène passe de carencé à supérieur aux normes (+150%) pour la zone la plus érodée, alors qu'il ne se passe rien pour les autres modalités testées.

Au niveau du troupeau

Avec une charge de 0,5 UGB les brebis ont pris 10kg en 3 semaines, la gémellité a augmenté de 30% (avec des naissances bien groupées) et il n’a pas été nécessaire de vermifuger les bêtes (technique à éviter pour ne pas impacter la biologie des sols) car dans l’assolement il y a du plantain et de la chicorée qui ont des propriétés antiparasitaires^[2] .

A la longue, l'amélioration de la disponibilité en minéraux permet d'aboutir théoriquement au constat de la bonne santé du troupeau.

Au niveau du sol

Le premier prélèvement de 2019 est : spot, bêche, couteau.
Le second en 2020 est constitué de trois plots de 6 cm (2 prélèvements pour Le bon coin et Alisier).
Les deux dernières années 2021 et 2022, les prélèvements sont constitués de 12 cœurs de 18 mm régulièrement espacés dans les planches d'agroforesterie. Les analyses sont faites aux Etats-Unis selon le protocole américain Haney test, impliquant une détermination par perte au feu à 360°C (ce qui minore de 10% le résultat à profondeur de prélèvement identique). Les points 2022 sont analysés 2 fois au labo, mais sur un même échantillon (re-test). (La comparaison des spectres d'émission visible des prélèvements test et témoin permet de conforter le résultat des dosages.)

Evolution des taux de matière organique aux Peyrounels et comparaison à des cinétiques d'évolution 30 pour 1000. ©Cédric Cabrol.

Sur ce graphique on observe que de 2019 à 2021 il ne s’est quasiment rien passé, il y a même eu une légère perte de matière organique (MO). Sur cette période, le pâturage était mené en pâturage tournant dynamique plus léger. En 2021 la pâture "mob grazing" a eu lieu au 15 août et les prélèvements ont été faits au 15 octobre quand le sol est redevenu humide et que l’activité biologique est repartie. On constate alors une nette augmentation du taux de MO. Malgré l'absence de pâturage à l'été 2022, le taux de MO continue d'augmenter de manière très significative.

Image composition montrant la triple reproductibilité des cinétiques d'évolution de MO constatées aux Peyrounels avec celle constatée par l'américain Gabe Brown

Du point de vu de l'expérimentation, et de la preuve de la transposabilité du procédé de Gabe Brown sur des sols Européens, il est important de noter que la réplication est triple. En plus les cinétiques d'évolution son parfaitement comparables à ce qu'à pu observer l'américain. Les résultats sont comparables, puisque les analyses sont effectuées par le même protocole. Voici une image composite présentant une courbe d'évolution en teneur en matière organique des sols de Gabe Brown construit à partir du barre graph qu'il communique et la superposition des variations observée aux Peyrounels:

Résultat la progression est supérieure au fameux objectif 4‰ du ministère de l’agriculture, et est même multiplié par plus de 15 !

(D'autres preuves de concept sont en cours en France et devraient, elles aussi, dépasser très largement les seuils usuels).

Sur les prélèvements de sols effectués 3 semaines après pâture, des traces plus foncées sont visibles. Elles pourraient correspondre aux traces d'exsudats autour des racines. Plusieurs prélèvements sont réalisés autour d’un pied de sorgho de la zone Le bon coin (ceux qui l'entourent sont trop effeuillés) :

Répartition des prélèvements (60cm max) et allure du pied au moment de la repousse. (La gouge fait 140 cm).©Cédric Cabrol.

Profil reconstitué par juxtaposition des 6 carottes. ©Cédric Cabrol.

Voici les corrélations qu'il est théoriquement possible de faire entre profondeur du système racinaire et distribution du taux de carbone dans le sol, d'après les indications émanant d'outre Atlantique:

©Cédric Cabrol.

Couvrir le sol permettra de mieux conserver son humidité de surface et allongera la période d'activité biologique du sol. Il en résulte une plus grande disponibilité d'azote organique pour une même quantité de paille à haut C/N apportée.

Les taux d'azote (nitrate, ammonium et organique) disponible en instantané sont : jusqu'à 105 UN pour Le bon coin, 60 UN pour Alisier et 40 UN pour Truffière. Pour Le bon Coin, que le couvert fasse 1,7 m avec 8 mm de pluie en 2020 ou qu'il fasse 3,5 m avec 120 mm de pluie en 2021, les résultats du dosage dans les deux cas était 105 UN.

	Le bon coin				Alisier				Truffière
	2019	2020	2021	2022	2019	2020	2021	2022	2019	2020	2021	2022
Mn (ppm)	1,4	2,7	2,2	2,2	2,4	3	2	1,7	2,9	3,2	3,9	4,0
Mg (ppm)	66	77	73	80	70	68	69	71	73	94	81	77
S (ppm)	6,4	7,2	11,8	18,1	7,2	8,5	11,3	13,6	5,9	7,6	21,2	33,5
K (ppm)	110	105	84	85	35	33	37	38	21	39	22	38
Ca (ppm)	2100	1620	1550	1715	1860	1650	1500	1430	3140	3650	3750	3100
P total (ppm)	6,3	11,9	12,2	12,5	9,7	11,4	10,6	11	1,3	2,3	2,6	4
P orga (ppm)	1,2	6	6	4,5	2,9	6	5,5	3,5	0,4	1	1,4	2,8
Fe (ppm)	16	33	28	28	25	26	32	32	10	9	7	11
Zn (ppm)	0,17	0,33	0,59	0,56	0,38	0,33	0,4	0,32	0,02	0,06	0,08	0,09
Cu (ppm)	0,1	0,13	0,19	0,21	0,12	0,14	0,22	0,21	0,01	0,1	0,1	0,09
N (kg/ha)	140	104	104	39	58	61	54	32	25	43	20	16

En plus des effets mesurés, il y a ceux observés. En effet, la battance a disparue.

Au niveau de la couverture du sol

Cédric a observé des migrations/disparitions/apparitions des espèces d'adventices en fonction de l'évolution du sol. Il a également constaté qu'au delà de 4% de MO (sur 15 cm de profondeur de sol), le couvert prend le dessus sur les adventices :

Le sorgho qui mesurait 30 cm avant le mob grazing mesure désormais 80 cm dans la zone la plus érodée.

Au niveau du climat

Grâce à l'augmentation des taux de MO induite par des coefficients d'humification (K1) et de minéralisation (K2), qui sont eux aussi en augmentation du fait d'un changement d'adduction du carbone (cf les travaux de Claire Chenu), le carbone est soustrait aux dégradations atmosphériques usuelles qui engendrent habituellement 80% de pertes sous forme de CO₂. L’impact CO₂ est au-delà de 10 t CO2/hectare/an.

Exemples de calculs de la masse de CO2 séquestrée.

La conservation du troupeau et donc de sa prairie (plutôt que de faire de la céréale), aura un impact sur l'évapotranspiration qui jouera sur le cycle de l'eau, donc les nuages et les pluies (-1mm évaporé/ha > 1,5 t CO₂^[3]).
Conserver des plantes plus grandes (par rapport à d'autres méthodes de pâture), permet une évapotranspiration supérieure, donc théoriquement plus de précipitations tombant sur la parcelle (l'environnement jouera aussi son rôle dans cette dynamique) .
Injecter le carbone directement dans le sol sous forme de polymères, permet de stocker 100 fois la masse d'eau au lieu de seulement 7 fois la masse de MO. Donc le gain immédiat sur le stockage en eau est équivalent au gain procuré par de nombreuses années de régénération basée sur des pratiques ne favorisant pas ce processus. L'évapotranspiration peut être grandement améliorée.

Bilan

Selon Cédric, le pourcentage d'effeuillage (= le seuil de pâture) ET le stade de maturité sont cruciaux pour déclencher ces phénomènes d'exsudation racinaire. Ici, pour le sorgho les meilleures effets sont obtenus quand le seuil de pâture est 40% et au stade laiteux-pâteux, mais peut-être que ce seuil sera différent pour une autre plante, par exemple pour un dactyle. Il est important de surveiller et bien contrôler (en comptant ou en mesurant avec un mètre) cet effeuillage.

"En plus d'augmenter la réserve en eau, le carbone est soustrait à la dégradation atmosphérique. Il nourrira les champignons qui offriront en retour les minéraux occasionnant une santé totale et une production accrue dès le printemps suivant."

Avantages et limites

Avantages

Le sol est nourri 3 fois grâce aux :
- Bouses et à l’urine séparées.
- Pertes de végétation.
- Exsudations.
La structure et la réserve utile du sol sont améliorées grâce aux polymères hydro-rétenteurs et le paillage va permettre de limiter l'évaporation du sol. Conserver un couvert végétal plus haut va permettre de maximiser les précipitations sur la parcelle, "A vos pluviomètres !"
Impact positif sur le climat grâce au stockage du carbone et à la contribution au cycle de l'eau.
Le bien être animal est sans pareil.
Le fait de ne pas travailler le sol et d'avoir une flore ultra diversifiée, permet le développement d'une "biologie invisible" importante qui est à la source de toutes les chaînes de biodiversité "visibles" . Ce premier maillon est abondamment nourri par le mob grazing. Ainsi, Cédric observe un afflux massif de biodiversité : mouches, coléoptères, chauve souris, bousiers, hérons... On ne peut que s'interroger sur le rôle probablement central pour l'écosystème du passage des troupeaux.
Il est possible de se faire prêter un troupeau si on n'a pas d'atelier élevage. Les exports de fertilité pourront être évités.
Cela peut avantageusement s'intégrer dans un système de culture de rente. Par exemple Russell Hedrix bat le record de maïs en sec de son état avec 288 qtx/hectare en sec^[4]. Il est rapidement passé de quelques pourcent de MO à un sol fertile. Il était à 7% au moment de ce record.