Comment les engrais verts agissent-ils sur la structure du sol ?

Une cause majeure de la dégradation des sols agricoles est l’érosion provoquée par le vent ou l’eau. L’intégration d’engrais verts dans la rotation des cultures permet d’améliorer la structure du sol, ce qui renforce sa résistance à l’érosion. Les résultats du projet CATCHY démontrent pourquoi un engrais vert riche en espèces offre la stabilité la plus élevée des agrégats du sol, en comparaison avec une jachère ou d’autres types d’engrais verts.

La structure du sol est un indicateur clé de sa fertilité. Elle décrit l’agencement des particules solides du sol et les espaces de porosité entre elles. Cette structure joue un rôle essentiel dans la régulation des flux d’eau et de nutriments, les échanges gazeux avec l’atmosphère, ainsi que dans l’activité biologique du sol. Une bonne structure du sol réduit la formation de flaques et facilite la pénétration des racines en profondeur, rendant ainsi l’eau et les nutriments plus accessibles pour la croissance des plantes. En outre, une structure stable augmente la résistance aux agressions telles que l’érosion éolienne ou hydrique, ou la compaction causée par des machines lourdes.

Dans les limites imposées par la nature du sol (texture) et sa composition (paramètres chimiques), la structure du sol peut être améliorée par la culture d’engrais verts.  Les plantes influencent la structure du sol par des mécanismes directs et indirects :

• Morphologie racinaire – Les différences entre espèces végétales en termes de profondeur, densité et diamètre des racines influencent la formation et le maintien de biopores dans le sol.

• Exsudats racinaires – Les exsudats ont un effet direct sur la stabilisation des agrégats ou un effet indirect via leur assimilation par les micro-organismes et leurs propres sécrétions.

• Qualité du mulch – La décomposition des résidus végétaux riches en énergie libère des polysaccharides qui agissent comme agents liants entre les particules du sol.

• Organismes du sol – Les plantes influencent l’activité des organismes du sol qui, par leurs sécrétions et excrétions, favorisent l’agrégation des particules. Les champignons jouent un rôle particulièrement clé dans ce processus.

Les agrégats de plus grande taille dans le sol favorisent la formation de pores plus larges (pores primaires et secondaires), ce qui améliore les flux d’eau, d’air et de nutriments dans le sol, ainsi que la tolérance aux facteurs de stress (tels que l’érosion hydrique). Au laboratoire, la stabilité des agrégats du sol est mesurée en appliquant une force définie (par exemple de l’eau). Plus les agrégats résistent à cette force, plus la structure du sol est considérée comme stable face aux contraintes sur le terrain, telles que la compaction dommageable ou l’érosion par le vent et l’eau.

La stabilité des agrégats des différentes variantes d’engrais verts a été étudiée dans le cadre de l’expérience pluriannuelle CATCHY, après la deuxième culture d’engrais verts. Afin d’exclure l’effet direct des différentes espèces végétales, les mesures n’ont pas été effectuées pendant la période de croissance, mais en octobre, après le semis de blé d’hiver succédant au maïs.

Dans cette expérimentation, toutes les rotations avec engrais verts ont présenté un diamètre moyen des agrégats stables à l’eau (WSA) supérieur de 10 à 19 % par rapport aux parcelles en jachère. La valeur WSA la plus élevée a été mesurée avec le mélange de 12 espèces (TerraLife®-MaisPro TR 50), suivi du mélange de 4 espèces et du trèfle d’Alexandrie.
Des études en cours montrent que les mélanges d’engrais verts transportent davantage de produits de la photosynthèse vers la zone racinaire que les monocultures. Le trèfle, bien qu’il produise relativement peu de biomasse racinaire en monoculture, stimule fortement les réseaux microbiens, ce qui pourrait expliquer son effet positif sur la stabilité des agrégats.

Les engrais verts peuvent compenser au moins partiellement les effets négatifs du travail du sol. Tous les engrais verts testés ont montré une amélioration de la stabilité des agrégats, avec un potentiel particulièrement élevé pour les mélanges d’espèces diversifiés. L’intégration structurelle des engrais verts dans les rotations favorise la formation d’agrégats du sol plus gros et plus stables. Cela permet de stabiliser la structure du sol et d’augmenter sa portance. En outre, les engrais verts offrent une protection contre l’érosion et la battance, notamment lors de périodes de fortes précipitations.

Les lettres minuscules (a, b, ab) indiquent les groupes de traitements statistiquement différents.
Les valeurs en rouge montrent l’augmentation du diamètre moyen des agrégats stables à l’eau (WSA) en pourcentage par rapport à la parcelle en jachère.

Chaque travail du sol (comme la préparation du lit de semence) entraîne des modifications dans la structure des agrégats et donc dans le volume de porosité du sol. Le décompactage du sol augmente le volume de macropores, ce qui est favorable à la germination et à l’aération.
En revanche, le travail du sol réduit la proportion de mésopores, essentiels pour le stockage de l’eau, et détruit les macroagrégats ainsi que les réseaux de pores. Cela peut avoir des effets négatifs sur la sensibilité à l’érosion et sur la disponibilité de l’eau pour les plantes.

La compaction et l’érosion éolienne sont des symptômes d’une structure du sol mal développée. Dans les limites déterminées par la nature du sol (texture) et sa composition (paramètres chimiques), la structure du sol peut être améliorée par la culture d’engrais verts.

Les mélanges d’engrais verts riches en espèces, tels que TerraLife®, améliorent la formation d’agrégats du sol stables à l’eau (en moyenne +19 %), aussi bien par rapport aux jachères qu’aux engrais verts en culture pure. Cette structure du sol optimisée constitue la base d’un sol sain et d’une agriculture durable.

L’amélioration de la structure est principalement due à l’apport de biomasse organique diversifiée provenant des mélanges d’engrais verts. Cela enrichit le sol en nutriments, active la vie biologique, favorise la formation d’humus et assure – en plus d’une meilleure structure – une fertilité durable du sol. De cette manière, on protège non seulement contre la compaction nuisible et l’érosion, mais on prévient également l’épuisement des réserves nutritives et l’appauvrissement de la microbiologie du sol. Il s’agit là d’un processus essentiel pour une agriculture performante, surtout dans un contexte de conditions météorologiques extrêmes et de restrictions croissantes en matière d’utilisation d’engrais et de produits phytosanitaires.

Dr. Norman Gentsch
Institut des sciences du sol, Université Leibniz
Hannover
gentsch@ifbk.uni-hannover.de

Le projet de culture intermédiaire CATCHY a été financé par le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche (BMBF) en Allemagne.
Son objectif principal est d’utiliser des cultures de couverture pour développer des systèmes de culture innovants, capables de préserver et d’améliorer la fertilité des sols. Découvrez les résultats de recherche.