# Biologie du sol : comment la diagnostiquer et la piloter en agriculture

Antonio Bispo, Lionel Ranjard

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Antonio Bispo, Lionel Ranjard. Biologie du sol: comment la diagnostiquer et la piloter en agriculture. Rencontre Agroécologie, Salon International de l'Agriculture SIA 2016, Mar 2016, Paris, France. 2016. hal-01604096

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Rencontres
Agriculture & Innovation 2025
au salon international de l'agriculture

#AI2025

# Biologie du sol : comment la diagnostiquer et la piloter en agriculture ?

1er mars 2016 / de 10h à 12h

Antonio Bispo (Ademe) et Lionel Ranjard (Inra)

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SIA2016
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Contexte agricole

* Produire plus pour satisfaire la demande agricole... et limiter la consommation d'espace

* Produire mieux (moins d'intrants : engrais, produits phytosanitaires)

* Utiliser mieux les sols et miser sur la biologie des sols

➔ Disposer d'outils pour diagnostiquer l'état des sols

➔ Proposer des options pour piloter l'activité biologique

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Une diversité d'acteurs...

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Rencontres
Agriculture & Innovation 2025
au solon international de l'agriculture

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SOL
GOUVERNEMENT
DE
LA
NATION

ADEME

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Agence de l'Économie de l'Écologie

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IRD
INSTITUT RÉCOULEUR DE L'ECOLOGIE

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agropolis fondation

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#AI2025

SIA2016

Mesofaune family
Tardigrade

Tardigrade
Enchytraude
Proturan
Collembola
Mite
Dipluran

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Famille MacroFaune

La Lave de coleoptère

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La lave de coleoptère
La lave de charbon
La lave de lave
La tourte
La bale
La fermeture

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Mégafaune

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La tige est qu'elle dans les guênes qu'elle tige, elle est une prédator.

www.gessol.fr
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... pour une diversité de fonctions

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

d'après Blanchart et al.
Un continent méconnu en pleine exploration...

<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>Classiques ... mais plus systémiques</figcaption></figure>

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>Nouvelles approches haut débit</figcaption></figure>

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ADN/ARN/Protéines
... depuis plus 15 ans en France et en Europe

* **1998 à 2002** : Programme MEDDE Gessol

* Développement de l'extraction de l'ADN des sols

* Estimation du potentiel indicateur de la macrofaune

* **2004 à 2012** : Relance des recherches par l'ADEME

* Appel national pour le développement et l'évaluation d'outils de bioindications appliqués les sols naturels, agricoles et forestiers

* Soutien aux projets liés au RMQS du GIS Sol : distribution géographique de la biodiversité

* **2002 à 2015** : Programme AgrInnov CASDAR du MAAF pour évaluer le potentiel de développement des outils de bioindication pour l'agriculture et la viticulture

* **Parallèlement** : divers programmes EU (ex : ENVASSO, EcoFinders) et des projets portés par des instituts (ex : Arvalis)
## Quelques résultats

### Teneur en carbone organique du sol

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<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>### Diversité microbienne (empreinte ADN)</figcaption></figure>

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### Diversité fonctionnelle (Nématodes)

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SI

### Activités enzymatiques (13 activités enzymatiques)

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Axe 1 : **

Axe 2 : N.S.

ADEME

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Agence de l'Environnement
et de la Matière de l'Énergie

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Quelques résultats

ADEME

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Agence de l'Environnement
et de la Matière à l'Environnement

Gis Soit

Richesse taxonomique des collemboles
sur les sites RMQS *BioDiv*

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Abondance lombricienne des 13 taxons
sur les sites RMQS *BioDiv*

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Source : Université de Rennes 1, UMR Ecobio
ADEME

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Agence de l'Environnement
et de la Matière de l'Énergie

S
IT
PA

ÉCOLE D'INGÉNÉRATRICE
DU SOLON INTERNATIONAL DE L'AGRICULTURE
2025

Yvetot

Quelques résultats

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>Activité enzymatique arylsulfatase
(Cycle du soufre)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_45.png" /></figure>
Des propositions d'outils et d'indicateurs selon les besoins

ADEME

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Agence de l'Environnement et de la Matière de l'Énergie

<table><thead><tr><th>Besoins</th><th>Famille</th><th>Paramètres</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Gestion de la matière organique</td><td>Microbiologie</td><td>Abondance : biomasses bactérienne & fongique<br>Diversité des communautés (ARISA, PLFA)<br>Activités : minéralisation C&amp;N, ergostérol</td></tr><tr><td>Faune</td><td>Abondance des lombriciens<br>Diversité fonctionnelle des nématodes</td></tr><tr><td rowspan="2">Effet des différents systèmes/pratiques (épandage, labour, protection des culture, rotations) (n=4)</td><td>Microbiologie</td><td>Abondance : Biomasses bactérienne & fongique<br>Diversité des communautés<br>Activités liées au soufre, N et P</td></tr><tr><td>Faune</td><td>Diversité fonctionnelle des lombriciens (catégories écologiques)<br>Diversité fonctionnelle des nématodes<br>Diversité des collemboles (en arboriculture)</td></tr></tbody></table>
Des indicateurs pour des fonctions d'intérêts agricoles

Patrimoine biologique

Fonctions biologiques

Fonctions agronomiques

Questionnements agricoles

<figure><img src="image_47.png" /></figure>
## Site web

http://ecobiosoil.univ-rennes1.fr/ADEME-Bioindicateur/index.php

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## Outils disponibles :

* Base de données

* Choisissez votre indicateur

* Fiches descriptives

## A venir en 2016 :

* Vidéos sur les outils

* Protocoles simplifiés

* Les batteries types
# Les microorganismes : bioindicateurs pertinents

## Enorme abondance et diversité

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10⁹ bactéries

10⁶ espèces

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1g
sal

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10⁶ champignons

10³ espèces

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<figure><img src="image_55.png" /></figure>

## Enorme capacité d'adaptation

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Petite taille</figcaption></figure>

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Temps de génération court</figcaption></figure>

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Plasticité du génome</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Réponse rapide aux modifications environnementales</figcaption></figure>
# Les microorganismes : bioindicateurs pertinents

## Enorme abondance et diversité

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10⁹ bactéries

10⁶ espèces

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1g
sol

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10⁶ champignons

10³ espèces

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## Implications dans de nombreuses fonctions

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>Structuration du sol?</figcaption></figure>

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>Minéralisation matière organique, recyclage carbone, nutriments?</figcaption></figure>

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>Dépollution du sol</figcaption></figure>

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>Lutte contre pathogènes</figcaption></figure>
# La biodiversité microbienne des sols : rôle et fonctions

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Agroécologie
UMR 14025
Uité de Recherche

Minéralisation de la matière organique

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Biodiversité = Fertilité

(Maron et al., UMR Agroécologie)

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Dilution de la diversité du sol ?

= Érosion de la diversité ?

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Survie de pathogènes dans le sol

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Biodiversité = Barrière aux pathogènes

(Piveteau et al, UMR Agro écologie)

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Croissance végétale

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Biodiversité = Production primaire

(Maron et Ranjard., UMR Agro écologie)
# Abondance et diversité microbienne des sols : de nouveaux outils

Sol

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Métagénome

Abondance
diversité
génétique/taxonomique/fonctionnelle

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Quantité ADN sol

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Biomasse moléculaire microbienne

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Indice de diversité
Séquençage massif
# Biomasse / Biodiversité microbienne : variation et déterminisme

## Biomasse moléculaire microbienne

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## Diversité bactérienne des sols

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RMQS

Gis Sol

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Forte influence du type de sol

Faible influence du climat

Influence significative du mode d'usage

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Modèle prédictif :

$$Y=\beta0+\sum(\beta jXj+ \beta jX^2j)+\sum\sum \beta jkXjXk+\varepsilon$$

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ONB

Observatoire Naturel
de la Biodiversité

« Indicateur national sol »

Valeur de référence écologique pour un type pédoclimatique

Diagnostic d'état biologique

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ONB

Observatoire Naturel
de la Biodiversité

« Indicateur national sol »
# Impact des pratiques agricoles

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ARVALIS
Institut du végétal

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Labour intensif :

Rotation diversifiée :

Amendements organiques :

Sols peu couverts :

## Sites expérimentaux
(SOERE, Arvalis, ADEME, ...)

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## Sensibilité et robustesse des indicateurs

## Analyse fine de l'impact des pratiques

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## Pilotage de la biologie par les pratiques

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QualiAgro

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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Σ Impact des pratiques

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Impact de l'ITK
## De la parcelle au paysage

<caption>Parcellaire agricole
Paysage Fénay (Côte d'or, 12km²)</caption>

Biomasse microbienne

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Diversité bactérienne

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Analyse réelle des ITK
et pratiques

Monitoring du paysage

Développer des OAD pour
gérer le parcellaire agricole
et piloter la biologie des sols
# Transfert vers les agriculteurs

## CASDAR AgrInnov (2012-2015)

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## Former et équiper les agriculteurs

### Réseau Agrinnov (250 fermes)

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Formation biologie du sol

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Tableau de bord de bioindicateurs

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Diagnostic de la qualité biologique des sols agricoles

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Identifier les pratiques les plus innovantes

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REVA

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Bilan

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32%!

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10%!

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58%!

34%!

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8%!

58%!

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Les sols agricoles ne sont pas morts !

Toutefois ils sont à surveiller !
## Bilan

- Une recherche nationale à la pointe des travaux sur la biodiversité des sols

- Une connaissance accrue de l'état biologique des sols (qui ne sont pas morts...)

- Des outils opérationnels, validés et éprouvés

## Perspectives

- Intensifier la R&D pour approfondir les liens entre diversité/fonctions et pratiques

- Poursuivre le développement de nouveaux bioindicateurs

- Industrialiser les indicateurs déjà opérationnels

- Développer une nouvelle filière économique de prestation analytique

- Diffuser cette connaissance à tous les acteurs du développement agricole

- Développer le « conseil » associée à ces indicateurs pour aller au-delà du diagnostic

Transition
agro-
écologique
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Merci pour votre attention

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