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La diminution des teneurs en matière organique dans les sols agricoles est un problème d’intérêt majeur pour l’ensemble des agriculteurs dans le monde. En effet, celle-ci entraîne une diminution de la fertilité du sol qui affecte directement la productivité des cultures et modifie un certain nombre de propriétés du sol comme par exemple la capacité de rétention en eau. La pénurie d’eau disponible pour les plantes représente un risque pour l’agriculture, plus particulièrement dans les zones sujettes à la sécheresse. Cependant, le recyclage de déchets organique en agriculture peut permettre d’augmenter la quantité de matière organique des sols et de changer leurs propriétés. Cette étude décrit 17 essais au champ de longue durée qui étudient les effets de l’application de matière organique sur le carbone organique et la disponibilité en eau des terres arables. Les effets de l’ajout de matière organique sur la densité apparente des sols, la porosité et par conséquent la disponibilité en eau ont également été étudiés avec attention.

Résultats majeurs

L'utilisation de déchets organiques en agriculture offre la possibilité d'augmenter  la productivité des sols et offre potentiellement un moyen plus durable de gérer les déchets organiques. De nombreuses études récentes soulignent l’importance de la matière organique du sol pour lutter contre le changement climatique [1,2]. En outre, parmi les grands défis de la recherche sur les processus pédologiques, il est nécessaire de modifier les pratiques agricoles afin d’améliorer la rétention d’eau et de nutriments de la couche de sol cultivée, mais aussi d’augmenter l’eau du sol directement disponible pour les racines, étant donné que la production agricole va devoir augmenter pour satisfaite la demande alimentaire [3]. Cependant, selon les prévisions relatives au changement climatique, certaines zones risquent de connaître une diminution des précipitations et une augmentation de la température, tandis que la disponibilité en eau pour l'irrigation diminuera probablement en raison d'une demande globale plus forte [4].

L'objectif de cette revue était d'examiner et d'analyser l'impact du recyclage de déchets organiques en agriculture sur l’eau disponible pour les plantes dans la couche arable où les amendements sont incorporés, étant définie comme la quantité d’eau retenue entre la capacité au champ et le point de flétrissement permanent (figure 1).

Figure 1: Représentation schématique du volume des pores remplis d’eau; avec la diminution de la teneur en eau, plus de pores sont remplis d’air; en commençant par les plus grands pores (diamètre).

Nous avons ainsi pu observer que :

• La disponibilité en eau pour les plantes est généralement améliorée  après ajout de déchets organiques (changement relatif de 10 à +30 vol%; p = 0.052)
• La qualité de de la matière organique impacte les modifications des teneurs en carbone organique (p < 0.05)
• Pour quantifier la quantité d’eau disponible des plantes il est préférable d’utiliser la teneur en eau volumétrique plutôt que gravimétrique
• La valeur du potentiel matriciel qui définit la capacité au champ est un problème
• Les prédictions des fonctions de pédotransfert développées pour les sols américains sont en adéquation avec la teneur en eau et le point de flétrissement pour les sols des essais étudiés ici
• Le climat dominant et le carbone organique initial peuvent affecter la disponibilité en eau pour les plantes (figure 2)

Figure 2 : relation entre l’augmentation des teneurs en carbone organique et l’eau disponible dans l’horizon de labour. Les résultats expérimentaux sont issus de 17 essais de longue durée.

Cette revue confirme que l’amendement des sols avec des matières organiques induit généralement des effets bénéfiques sur la disponibilité en eau pour les plantes et sur d’autres paramètres du sol. L’influence de la qualité de la matière organique sur le carbone organique a également été mise en évidence. En comparaison avec une revue précédente, cette étude renforce les tendances rapportées de l’augmentation de la quantité d’eau disponible pour les plantes par l’ajout de déchets organiques dans le sol. Cela peut être dû à une sélection plus restrictive des données récentes publiées et à l’utilisation des teneurs en eau volumétriques. Ces résultats sont importants et oeuvrent pour une agriculture durable via le retour au sol des déchets organiques et un meilleur usage de l'eau.

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Références

1. Amundson R, Berhe AA, Hopmans JW, Olson C, Sztein AE, Sparks DL (2015) Soil and human security in the 21st century. Science 348(6235):647–653. doi:10.1126/science.1261071

2. Baveye PC (2015) Grand challenges in the research on soil processes. Front Environ Sci 3:1–5. doi:10.3389/fenvs.2015.00010

3. Sposito G (2013) Green water and global food security. Vadose Zone J 12(4). doi:10.2136/vzj2013.02.0041

4. Bouma J, Kwakernaak C, Bonfante A, Stoorvogel JJ,Dekker LW(2015) Soil science input in transdisciplinary projects in the Netherlands and Italy. Geoderma Regional 5:96–105. doi:10.1016/j.geodrs.2015.04.002

Affiliations

1 Technical University of Munich, Geomorphology and Soil Science, Freising-Weihenstephan, Germany

2 UMR ECOSYS, INRA, AgroParisTech, Université Paris-Saclay, 78850 Thiverval-Grignon, France

3 Leibniz-Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF), Soil Landscape Research, Müncheberg, Germany