Approfondissement sur l'indicateur "Biodiversité microbienne"

Approfondissement sur l'indicateur "Biodiversité microbienne"

Construction d’un référentiel départemental sur l’indicateur sol « biomasse moléculaire microbienne » : cas de la Saône-et-Loire

 

J. Halska (Chambre d’Agriculture de Saône-et-Loire, jhalska@sl.chambagri.fr), S. Dequiedt (INRA, UMR 1347 Agroécologie), W. Horrigue (INRA, UMR 1347 Agroécologie), N. Chemidlin (AgroSup Dijon, UMR 1347 Agroécologie), J.-M. Brayer(AgroSup Dijon, UMR 1347 Agroécologie), L. Ranjard (INRA, UMR 1347 Agroécologie)

Merci à Jean-Marc Brayer pour son aide sur la base de données IGCS et les apports SIG.

Février 2017

Lien vers le diaporama de présentation.

L’évaluation de la qualité biologique des sols en complément des dimensions physique et chimique est une préoccupation croissante des acteurs locaux dans une perspective agro-écologique. C’est pourquoi la Chambre d’Agriculture de Saône-et-Loire, en partenariat avec l’UMR Agroécologie (Dijon – INRA, AgroSup Dijon, Université de Bourgogne) s’est investie dans l’acquisition de références sur la biomasse microbienne à l’échelle du département. A ce jour, ce travail s’est limité aux surfaces en cultures assolées et en prairies permanentes.

Stratégie d’échantillonnage

La méthode a consisté à réaliser des prélèvements de sol selon un échantillonnage stratifié afin de représenter la diversité des situations rencontrées en Saône-et-Loire. Les critères de stratification ont été le type de sol et les pratiques (rotation, pâturage, fertilisation minérale et organique, travail du sol). Le caractère pluriannuel (2012-2016) du projet a permis de prendre en compte la variabilité climatique interannuelle. L’échantillon final comporte 55 % de prairies permanentes, en lien avec leur forte proportion dans le département (67 % de la surface agricole). La répartition géographique des points de prélèvement est présentée sur la carte ci-dessous.

Figure 1. Répartition géographique des prélèvements selon l'année de réalisation.

Gammes de variations

L’échantillon présente une large gamme de valeurs de Biomasse Moléculaire Microbienne, en lien avec la diversité des sols du département. Les valeurs mesurées varient de 4 à 315 µg d’ADN / g de sol pour une moyenne de 58 µg d’ADN / g de sol. La majorité des mesures se situe dans la classe allant de 10 à 100 µg d’ADN / g de sol. Cette distribution est relativement similaire à celle observée à l’échelle nationale, avec une classe inférieure cependant moins importante en Saône-et-Loire (2,3 % contre 9,0 % au niveau national).

 

Figure 2. Répartition des 300 échantillons analysés en fonction de leur concentration moyenne en ADN microbien dans le sol.

Construction du référentiel d’interprétation départemental

Les données accumulées via le RMQS à l’échelle du territoire national ont permis de concevoir un modèle prédictif de la Biomasse Moléculaire Microbienne (Horrigue et al. 2016). Ce modèle permet d’estimer des valeurs de référence à la parcelle à partir de paramètres physico-chimiques des sols. Ces références constituent alors la base du diagnostic de la qualité microbiologique des sols pour l’évaluation des pratiques agricoles. Elles sont comparées aux valeurs mesurées, l’écart entre mesure et référence étant essentiellement lié au mode d’usage du sol et aux pratiques associées. Pour affiner l’évaluation, la même stratégie a été appliquée pour élaborer le modèle prédictif de Biomasse Moléculaire Microbienne en Saône-et-Loire sur la base de l’échantillonnage mené à l’échelle départementale.

Sensibilité et robustesse du référentiel départemental

Le référentiel départemental a été comparé au référentiel national afin d’en évaluer l’intérêt. Cette comparaison a été réalisée à partir d’un jeu de validation comprenant des mesures effectuées entre 2012 et 2016 dans le département mais n’ayant pas été utilisées pour la construction du référentiel départemental.

La Figure 3 représente la comparaison des valeurs de référence calculées à l’aide du modèle départemental avec celles calculées avec le modèle national. Elle révèle que les points sont majoritairement au-dessus de la bissectrice (écart moyen de +31 % pour les références départementales). Ce résultat peut s’expliquer par une plus forte teneur en carbone organique dans les sols de Saône-et-Loire en comparaison des sols du RMQS due à la forte proportion de prairies dans le réseau de parcelles échantillonnées dans ce département.

Le référentiel départemental permet donc bien d’obtenir des références plus adaptées au contexte local. Il pourra être utilisé à l’avenir pour établir des diagnostics en Saône-et-Loire. Ce sera notamment le cas dans le cadre d’un projet d’animation d’un groupe d’agriculteurs autour de la qualité microbiologique des sols.

Figure 3. Comparaison des valeurs de référence calculées par le modèle national et par le modèle départemental de la Saône-et-Loire pour 165 échantillons de sol.

Carte des valeurs de référence

Afin de traduire de manière visuelle les références acquises à l’échelle de la Saône-et-Loire, une carte de la biomasse moléculaire microbienne a été produite. Pour cela, le modèle départemental a été appliqué aux données issues du programme Inventaire, Gestion et Conservation des Sols (Arrouays et al. 2004). Ces données contiennent les paramètres physico-chimiques nécessaires au modèle associées aux types de sol du territoire. Une valeur de référence a donc été calculée pour chaque unité cartographique de sol, ce qui a permis de générer la carte de la biomasse moléculaire microbienne de Saône-et-Loire (Figure 4). Seules les surfaces en cultures assolées et en prairie permanente font partie du domaine de validité du modèle et se sont vues attribuer une valeur.

On identifie des zones où les valeurs de référence sont élevées, en particulier dans les vallées alluviales de l’est et du centre du département (Saône, Doubs, Grosne, Seille), sur les sommets des côtes viticoles mâconnaise et chalonnaise et sur une frange est de la Bresse qui correspond à des sols argileux (voir également la Figure 5 pour une aide à la lecture). Dans une moindre mesure on trouve également des valeurs élevées dans l’ouest du département sur des surfaces majoritairement en prairie. Les valeurs les plus faibles se situent sur une bande nord – sud correspondant aux sols sur granite à texture grossière, ainsi que sur les sols des basses terrasses sableuses qui encadrent la Saône. La plaine chalonnaise et la Bresse présentent en majorité des valeurs intermédiaires à faibles.