Rafiq Islam : Une agriculture au service de la sante du sol et du climat

Une agriculture au service de la SantĂŠ du Sol et du Climat Rafiq Islam islam.27@osu.edu The Ohio State University South Centers, Piketon OH Traduction par Ulrich Schreier, Association Soin de la Terre

March, 2017

Les Services rendus par les Êcosystèmes agricoles Food

Nutriments

Nos Resources

Sun

Feed Air eau

C

Sol

Fuel

Fiber

Le miracle nous prenons pour acquis

Adema (mot aramaic)

Adom (mot arabe)

Adam (mot anglais)

Le carbone associé à “EVE” - mère de tout, est la base de tout ce qui vie sur Terre.

Sans l’effect de serre lié au Carbone, la température à la surface de la planète serait de -18oC. La vie telle que nous la connaissons n’aurait donc jamais pu s’installer.

Biochemistry by Vogt and Vogt (1988)

Le sol est un système dynamique et complexe

Un “sol productif et en bonne santé” est un sol équilibré.

il est : The word “Soil" is selfexplanatory.

S=Solid (minerals) O=Organic matter I=Air (pore space) L=Liquid (water)

• biologiquement divers et performant • chimiquement tamponné • physiquement stable • régénératif • répond positivement à une bonne gestion

Le sol produit notre nourriture ; nos cultures et les arbres poussent sur le sol ; la faune sauvage se nourrit de plantes qui pousse sur le sol ; et mĂŞme les poissons mangent des plantes, des insectes, de la terre...

http://soils.usda.gov/sqi/ publications/

Nous sommes en train de vider la planète de ses resources naturelles.

En 2050, nous allons être 9 milliards d’individus !!!!!!

Des sols dégradés ont sonné le glas de beaucoup de civilisations

Des sols de très bonne qualité (Mollisols) se trouvent en majorité dans seulement 4 endroits de la Planète : • U.S. et Canada (les Etats des Prairies) • Pampas/Gran Chaco en Amérique du Sud • Asie Centrale, Pologne, Russie et steppes de l’Ukraine • Le nord-ouest de la Chine.

C’est les meilleurs sols agricoles parce qu’il contiennent des quantités importantes de matières organiques (humus) et des nutriments séquestrés de manière organique (naturelle).

L’humanité se trouve face à huit questions majeures auxquelles il faudra répondre

(Janzen et al. 2011)

Des effets dominos liés à l’agriculture conventionnelle et à l’accélération du changement climatique affectent les services que rendent les écosystèmes.

Les effets dominos des systèmes agricoles classiques

CO2

N 2O

CH4

Quand les ruissellements des fermes et des champs (après le dégel) se déversent dans les cours d’eau et les lacs (p.ex. Lake Erie) le P soluble (SRP) contribue à la prolifération d’algues et à l’hypoxie.

Plusieurs études rapportent que les systèmes de drainage utilisés par beaucoup d’agriculteurs du Midwest sont des contributeurs majeurs à la pollution SRP

Dennis O'Brien, 2015, Islam et al. 2015

http://articles.extension.org/pages/27488/preferential-flow-of-manure-in-tile-

Deux images qui montrent les sédiments et la prolifération d’algues bleues-vertes dans le bassin ouest du lac Erie

http://www.ars.usda.gov/isi/download.htm?

Soil Food Web

http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/images/A-3.jpg

Ce qui anime la vie, c’est ce petit courant électrique entretenu par le soleil Albert Szent-Györgyi

Table 1: L’effet des pratiques agricoles par rapport aux propriétés physiques et biologiques des sols ______________________________________________________________ Méthode ρb WHC AS Resp.

Worm Fungi Bacteria (g cm-3)

(%)

(%)

(kg CO2/ha/d) (no./m3) ____(mg/kg)____

______________________________________________________________ Conventionnel 1.32a 24.4c 55b 12.8a 9c 4.9c 104c SD+couvert

1.21b

27.5b

63.1a

11.5a

22b

23.8b

128.7b

Bio+couvert 1.19b 34.4a 64.8a 13.7a 53a 29.1a 146.8a ______________________________________________________________ NT = No-till, Org = bio, WHC = capacité stockage d’eau, ρb = densité, AS = stabilité des agrégats, Resp.= Réspiration, Worm = vers de terre, Fungi = biomasse fongique, Bacteria = biomasse bactérienne.

OSU South Centers SWR (2010) Cover Crops for Weed Control & Soil Improvement in a Pumpkin / Sweet Corn Rotation: Comparing Conventional, No-Till, and Transitional Organic Systems. Warner Endowment project report.

Le système conventionnel engendre un Cycle de Dégradation • Perte de matières organiques et compaction des sols • Cercle vicieux dans l’emploi des produits chimiques • Réduit la biodiversité et les microorganismes bénéfiques • Augmente deséquilibres, maladies, nuisibles et affaiblie cultures. http://halifaxgardennetwork.wordpress.com/2012/04/10/soil-

Succession naturelle des plantes et du développement du sol

diversité e d u e ntes - p a t r o p uilibré im q s é n s io é t d a Perturb sol est u d ageurs v e a r m è t s L’écosy aladies m s tice Adven ilibré nne u e i q r é é t c tion ba mus a n i m o D n hu e e r v u pa

rtante o p m i iversité ibré d s e l faib quil é s t n s o i e t l a Perturb ystème du so L’éos

on ploitati x e e m e l’hom d é t i v i Act

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y rel - rec u t a n n o Evoluti

clage

Impact potentiel sur le changement climatique

Émissions annuels de gaz à effet de serre

http://climatecolab.org/plans/-/plans/contestId/1300210/planId/

5.5 milliard t 1.9 milliard t 1.7 milliard t 2.2 milliard t 3.5 milliard t

Temps

L’agriculture est le contributeur majeur de l’accumulation dans l’atmosphère du méthane (CH4) et du protoxyde d’azote (N2O).

Le méthane provient de la culture du riz (60-65%) et de l’élevage bovin (35-40%).

Méthane

Méthane

Protoxyde d’azote

Le protoxyde d’azote (65%) provient en grande partie des engrais azotés, notamment si leur application se fait sur des sols très humides World Bank (2007)

La moyenne des temperatures à travers le globe a augmenté d’environ 1°C depuis 50 ans

L’impact du changement climatique sur l’agriculture La superficie de terres arables Dans l’hémisphère nord elle devrait augmenter à cause de la fonte des neiges, des glaciers et des pergélisols (permafrost). C’est surtout le Canada, l’Islande, la Scandinavie et la Russie qui seraient concernés.

En revanche, l’augmentation du niveau de la mer (1m prévue pour 2100) risque de provoquer des inondations et la perte de terres arables.

Le maïs pousse désormais au Canada et la ceinture du blé se déplace vers le nord (presque pas de maïs il y a 25 ans !!)

Le développement des cultures, les rendements et la qualité des produits L’augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère a un effet fertilisant plus important pour les plantes C3 (blé, riz, soja, etc) que pour les plantes C4 (maïs, sorgho, millet).

Avec l’augmentation du taux de CO2, les plantes C3 (p.ex. le blé) seront plus efficaces dans l’utilisation de l’eau.

A cause des pertes de matières organiques, il y a plus de relargage de N, P et S dans les sols de l’hémisphère nord.

Développement des cultures, les rendements et la qualité des produits L’Afrique du Sud pourrait perdre >30% de maïs d’ici 2030 L’Asie du Sud pourrait subir des pertes de rendements jusqu’à10%.

D’ici la fin du siècle la productivité de l’Amérique du Sud pourrait chuter jusqu’à 30%.

Les rendements de maïs en Europe pourraient augmenter jusqu’à 25% en bénéficiant de conditions hydrologiques optimales.

La production agricole (p.ex. le blé) dans le Sud et l’Est de l’Australie risque de diminuer.

(IPCC (2010)

Les adventices invasives et la chimie Comme la plupart des adventices graminées sont des plantes C4, elles risquent de concurrencer davantage les cultures C4.

Plus d’humidité, des saisons pluvieuse plus longues et des températures plus élevées pourraient augmenter la pression d’adventices.

Les adventices pérennes seront plus difficiles à contrôler à cause de leurs rhizomes et autres organes capables de faire des réserves.

Nécessité d’utiliser plus d’herbicides. L’efficacité des herbicides actuels risquent d’être inefficaces contres certains adventices.

(Ziska et al. 1997).

L’efficacité des herbicides avec plus de CO2

CO2 aujourd’hui (391 ppm)

Potentiel futur CO2 (750 ppm)

Faire de l’agriculture dans un climat plus chaud

Pour des raisons de sécurité alimentaire, il faudra, d’ici 2050, doubler la production agricole. Or, une telle augmentation risque de nous rendre plus dépendant encore quant aux produits chimiques, aux fertilisants organiques, à l’eau et à l’énergie fossile.

L’intensification de l’agriculture pose des questions de durabilité et risque d’avoir des conséquences économiques, écologiques et sociales destructeurs.

Nous voulons voir les “activités agricoles du 21e siècle” comme une partie intégrante de la solution et non pas comme source de nouveaux problèmes.

Adaptations et mitigations liées au changement climatique : - Ressusciter la qualité du sol - cultures super performants - remplacer les engrais - agriculture de precision - utilisation de nouvelles sources d’énergie

http://img.docstoccdn.com/thumb/orig/ 39435344.png

William A. Albrecht (1888–1974) a établi un lien direct entre la qualité du sol, la qualité des denrées alimentaires et la santé humaine.

Albrecht est aussi le père du terme “Soil Basic Cation Saturation Ratio” (ratio de saturation en bases) en tant que mesure d’équilibre du sol Une étude publiée dans le “Journal of American College of Nutrition (2014)” parle du déclin sur 50 ans de la concentration médiane de 6 nutriments importants fournis par les denrées alimentaires qui serait lié au manque d’équilibre dans les sol : protéines -6%, calcium -16%, phosphore -9%, fer -15%, riboflavin -38% et vitamin C -2%. http://cafnrnews.com/2013/08/healthy-soil-and-

Le concept du Dr. William Albrecht pour équilibrer un sol est basé sur son équilibre chimique : Calcium/Magnesium (Ca/Mg) [Potasse/(Calcium + Magnesium)] (K/(Ca + Mg) Le ratio Ca/Mg est utilisé pour évaluer : 1. Relation entre fertilité du sol et rendements 2. Etude de la dispersion et de l’érosion des sols 3. Besoins de chaulage 4. Contrôle d’adventices et de maladies 5. Protection/accumulation de la SOM, etc.

Fondée sur des principes holistiques, écologiques et éthiques, l’agriculture biodynamique est une méthode agricole diversifiée, équilibrée et à visée autonome. Son objectif principale est la production d’aliments de qualité pour assurer la bonne santé physique et psychique de l’homme.

Première en date des méthodes agricoles dites biologiques, la biodynamie cherche à approfondir la compréhension des lois de la nature et de les respecter au mieux quant aux aspects biologiques et agronomiques de ses pratiques.

https://www.biodynamics.com/what-is-biodynamics

Photo Pierre Masson

Bouches du Rhône — Avril 2015

témoin bio

1 an de Biodynamie

Equilibrage du sol par des amendements organiques…. ✓ Compost et fumier ✓ Vermicompost ✓ Thé de compost ✓ Extraits de fumier

✓ Leonardite/extrait humique ✓ Guano et farine de poisson ✓ Vinaigre et des extraits de feuilles jjjjjjjjj(Pawpaw) ✓ Vitamin C et des acides organiques. ➢ Couverts ➢ Rotations

Equilibrage du sol par des amendements minéraux…. ➢ Engrais chimiques ➢ Nano-engrais (naturels and synthetiques) ➢ Rock phosphate ➢ Chaux et matériaux calciques ➢ Gypse (pas de gypse industriel ou gypse FGD) ➢ Zeolite (Clinoptilolite) ➢ Biotite ➢ Soufre élémentaire ➢ Perlite ➢ Vermiculite ➢ Biochar/cendres Effects sur les tomates de la fertilisation Fe conventionnelle (7), Fe chélaté, (8) Fe nano-engrais (9)

Agriculture de Conservation No Till, Zero Till, Semis direct

Ne “coule” pas

Ne “s’envole” pas

Ne “flambe” pas

L’avenir du semis direct

No-tillage (million ha)

180 160 140

World-wide United States

120 100

Increased by 6.3 M ha/yr.

80 60 40 20 0 1990

Increased by 0.9 M ha/year

1995

2000

2005

Time (yr.)

Islam (National No-till Conference, 2014)

2010

2015

2020

No-tillage area (million ha)

Semis-direct et TCS dans le monde

80

60

40

20

0 Africa

Asia

Australia/NZ Europe N-America S-America

Problèmes rencontrés lors du passage vers le semis direct • Compaction et conditions très humides • Stratification des nutriments / faim d’azote • Températures plus fraîches lors du semis • Germination moins bonne / allelopathy • Plus de problèmes de maladies et de prédateurs.

Planting cover crop as a biological primer to improve no-till or low-till efficiency.

Implanter des couverts pour “amorcer la pompe” de la transition vers les TCS et le semis direct.

Couvert de chanvre, phacélie, vesce commune, radis et doliques.

Doliques (niébés) début août (semés juste après la moisson du blé 2 semaines plus tôt)

Du sous-semis de soja pour fournir de l’azote pour le maïs

La compaction du sol et la charrue biologique

David Brandt

Moutarde réduit la compaction horizontale

Chou frisé réduit les 2 types de compactions

Radis réduit la compaction verticale http://www.enst.umd.edu/people/Weil/ ResearchProjects.cfm

Architecture racinaire et compaction du sol

Recyclage de nutriments par les navettes et les poids d’hiver ___________________________________ Biomasse Concentration Fourchette nutriments (%) (lbs/a) __________________________________________________

Azote Phosphore Potasse Soufre Calcium Magnesium

1.89 0.97 3.27 0.81 2.17 0.26

125 - 180 65 - 90 200 - 300 50 - 75 150 - 200 15 - 25

Islam and Brandt (2012)

Incidence des couverts d’hiver sur l’azote (NO3-) et le phosphore (P soluble) réactifs Available P (ppm)

(ppm = mg/kg) NO3 (ppm)

60 40 20 0 -20

40 20 0 -20

-40

-40 -60

-60

-80 -100

Available P at planting Available P at killing Percent decrease

-80 Ryegrass

Rye

Spelt

NO3 at planting NO3 at killing Percent decrease

Wheat

Ryegrass

Rye

Spelt

Wheat

Des couverts diversifiés améliorent la santé du sol

Semis direct sous couvert (Ferme de Dave Brandt)

Mécanismes de Bio-contrôle Antagonismes Compétition Myco-parasitisme Résistances systémiques Associations mycorhiziennes Par exemple, Tricoderma spp.(T-22) réduit la sévérité des maladies racinaires, contrôle les pathogènes du sol et améliore l’approvisionnement des plantes en eau et en nutriments

Ref: Advanced Biological Marketing

Géstion des effluents d’élevage et le recyclage des matières fertilisantes

ESN - fertilisants azotés à diffusion retardée

www.agricum.com

Nos recherches montrent que l’utilisation de zéolite naturel comme amendement, améliore le CEC, réduit le lessivage et améliore la tolérance à la sécheresse

• NH4+, H2PO4-, and HPO4-2 sont adsorbés • Réduit la formation de N (NO3-) réactif CO(NH2)2 --! NH4+ ---X ! NO3NH4NO3-----! NH4+ ---X ! NO3Manure -----! NH4+ ---X ! NO3Cover crop-! NH4+ ---X ! NO3•Agit comme engrais à libération lente.

Ramesh and Islam (2012)

Equilibrage du calcium et du magnesium pour amĂŠliorer la structure du sol.

Champs d’un bio dans l’Ohio

Désherbage post-levée et destruction d’un couvert

Vinaigre (acide acétique à 6%)

@ 325-liter/ha Roulage Glyphosate

Désherbage en postlevée et pour détruire un couvert avec du vinaigre (acide acétique à 6 à 7%)

Notre but ultime est la séquestration de carbone dans la matière organique pour améliorer la qualité du sol

Tout le CO2 de l’atmosphère ne correspond qu’à 40% du potentiel de stockage du sol (Wallace 1984)

Nous n’avons plus le droit d’abuser notre “sol”.

Nous devons “gérer” notre sol pour assurer notre sécurité alimentaire et notre survie.

At David Brandt’s Farm, Ohio