1. ENJEUX DE L’AMELIORATION DE LA STRUCTURE DU SOL

L’amélioration de l’état structural est un service souvent mis en avant par les agriculteurs ou leurs conseillers. Il est d’ailleurs apparu lors du diagnostic initial du projet comme un des services rendus par les cultures intermédiaires sur lequel les agriculteurs estiment en connaître le plus. De plus, l’effet des couverts sur la structure semble bénéficier d’un large consensus que l’on soit investit dans la pratique des couverts ou qu’à l’inverse on les considère comme une obligation.

Figure 1: Réponse des agriculteurs sur leur perception des services rendus par les couverts d’interculture - Source : Enquête en ligne 2015-2016

En réalité, l’état des connaissances n’est pas aussi limpide que cela. En effet, il existe très peu de références en France ou en Europe. Celles disponibles ont généralement été produites outre atlantique dans des conditions parfois très différentes des nôtres tant en terme de climat, de sol ou de système de culture.

Contrairement à la réduction des pertes azotées, à la mise à disposition des nutriments ou la réduction de l’érosion, l’amélioration de la structure du sol ne constitue pas un service en tant que tel. En effet, l’amélioration de la structure du sol ne constitue pas une fin en soi mais ce sont les services qui lui sont associés qui sont à cibler ( Baer et al. 2018 ) :
* Meilleur enracinement des cultures (résistance mécanique au passage des racines, porosité, aération du sol)
* Amélioration des propriétés hydriques (infiltration, rétention en eau)
* Régulation des parasites des cultures

De plus, le sol est soumis à des contraintes et des pressions (anthropiques ou naturelles : renvoi vers page sorties sol D phy) qui peuvent altérer sa structure et donc la réalisation des services qui lui sont associés voire même entrainer dans certaines situations des dis-services (anoxie racinaire, limitation du volume de sol exploré, hausse des émissions de N20). Ainsi la structure du sol est amenée à évoluer au cours du temps. Aussi au-delà de son état de structure, sa capacité à résister à ces contraintes (stabilité structurale) voire à retrouver son état structural (résilience) passé une fois la contrainte levée sont également à étudier.

2. A-T-ON RAISON D’ATTENDRE UN EFFET DES CULTURES INTERMEDIAIRES ?

De manière générale, les références disponibles indiquent que les racines des plantes peuvent influencer la structure du sol ( Angers et Caron 1998 ). Les racines peuvent créer de la porosité principalement composée de macropores. L’effet est cependant démontré sur des plantes fourragères pérennes (luzerne, trèfles). Plusieurs mécanismes sont décrits par les auteurs :
* Alternance de cycles d’humectation/dessiccation
* Effet mécanique de la racine qui aggrandit l’espace qu’elle occupe au cours de sa croissance (turgessence)

3. EFFET SUR LES 10 PREMIERS CM DU SOL

La majorité des publications identifiées témoignent d’un effet significatif des couverts sur la densité apparente et la porosité totale (volume de vide / volume de sol) ( Wagger et Denton 1988 , Villamilet al. 2006, Steele et al. 2012, Haruanet al. 2015., Cercioglu et al. 2018). Ces modifications de la porosité s’accompagnent d’une meilleure circulation de l’air pour Chen et Weil 2011 qui observent un effet supérieur des brassicacées (radis, colza) par rapport aux graminées (seigle). Sur les premiers cm du sol, les auteurs Bodner et al. 2014 et Carof et al. 2007 signalent également une amélioration des propriétés hydriques du sol comme la vitesse d’infiltraton et la conductivité hydraulique. La présence de couverts semble pour d’autres auteurs ( Folurunso et al.1992, Stirzaker et White, 1995, Villamil et al. 2006, Chen et Weil 2011) améliorer la travaillabilité du sol en limitant sa résistance à la pénétration sur les 10 premiers cm.

4. EFFET JUSQU’A 30 CM

Dans le cadre du projet Multifonctionnalité des couverts d’interculture des essais ont été mis en place pour essayer d’évaluer le potentiel de remédiaition des tassements (entre 20 et 35 cm) dans le contexte des Hauts de France. En effet, le contexte régional diffère de celui des références disponibles tant sur les pratiques culturales (cultures présentes dans la rotation, tassements potentiels, travail du sol) que sur le sol (sol à dominante limoneuse en région) et le climat. Le détail des expérimentations et leurs conclusions sont disponibles dans le Dossier technique : Effet des couverts sur la structure du sol : synthèse de deux années d’essais dans l’Oise . Ces expérimentations, qui se sont déroulées sur 3 années, ont montré une colonisation effective des zones tassées du profil par les couverts et cela dès les premières semaines. Les couverts ont un impact très rapide sur l’humidité du sol. En effet, même si dans les premiers stades ils permettent de mieux conserver l’eau du sol que le sol nu, les couverts contribuent à assécher le sol à la fin de l’été modifiant le nombre d’alternance dessiccation-humectation. Les mesures réalisées pour évaluer l’effet des couverts sur l’état structural des horizon H5 (15-25 cm) et H6 (25-35 cm) ont montré que les couverts pouvaient accentuer la fissuration des zones tassées (altération des mottes delta en mottes phi). Ces modifications d’état structural ne sont pas répercutées de manière significative sur les propriétés du sol (perméabilités à l’air, à l’eau) du fait de méthodes trop imprécises. Toutefois en tendance les couverts contribuent à améliorer la perméabilité à l’eau au niveau du H6 (parfois appelé semelle de labour). Sans modifier la densité apparente et la porosité totale, les couverts étudiés (avoine rude et radis) ont modifié la taille des pores (plus de macropores) et donc la rétention en eau du sol.

Ces résultats montrent donc un effet des cultures intermédiaires contrairement à la plupart des publications sur le sujet. Peu de publications se sont jusqu’alors intéressées aux effets sur la structure en dessous de 10 cm. Dans les quelques-unes disponibles, souvent en non labour et en interculture maïs-soja ou maïs-maïs, l’effet est plus faible que dans les premiers centimètres du sol et souvent non significatif sur les propriétés du sol.

Néanmoins des expérimentations conduites par Williams et Weil. 2004 sur le soja ont montré que les racines de la culture suivante utilisaient les passages formés par les racines de différents couverts d’interculture. Chen et Weil, 2011 montrent même que les couverts (Radis, Colza) ont un impact significatif sur l’enracinement de la culture suivante.

5. AMELIORATION DE LONG TERME OU DE TRES COURT TERME ?

Des auteurs ( Villamil et al. 2006 ) expliquent les différences d’effet observés entre les publications par des différences de période de mesure. Ils suggèrent que les publications qui décrivent un effet significatif des couverts ont réalisé les mesures alors que le couvert était encore en place alors que les publications ne trouvant pas d’effet des couverts ont plutôt réalisé leurs mesures plusieurs semaines ou mois après la destruction du couvert. Ainsi les opérations culturales, le climat … peuvent avoir gommé les bénéfices des cultures intermédiaires sur la structure.

6. EFFET SUR LA COMPOSANTE BIOTIQUE

Les organismes qui peuplent le sol contribuent à la remédiation de l’état structural du sol. Quelle que soit leur taille, ils contribuent soit à créer de la porosité soit à maintenir l’état structural existant ( Lee et Foster 1991 ) . L’activité biologique du sol est un levier particulièrement important dans les systèmes où le travail mécanique du sol est réduit ( Boizard et al 2016 ) .

Pour en savoir plus sur l’effet des couverts la vie du sol, consultez la fiche dédiée : FICHE SERVICE : Effet des couverts sur la vie du sol

TRAVAUX CITES

Angers D., Caron J., 1998. Plant induced changes in soil structure : Processes and feedback. Biochemistry.
Bacq-Labreuil A., Crawford J., Mooney S., Neal A., Ritz K., 2019. Phacelia (Phacelia tanacetifolia Benth.) affects soil structure differently depending on soil texture. Plant Soil.
Bodner G., Leitner D., Kaul H-P., 2014. Corse and fine root plants affect pore size distributions differently. Plant Soil.
Bruand A., Cousin I., Nicollaud B., Duval O., Begon C., 1996. Backscattered electrion scanning images of soil porosity for analyzing compaction around roots. Soil Science Society of America Journal.
Burr-Hersey J., Money S., Benghough A., Mairhofer S., Ritz K., 2017. Developpemental morphology of cover crop species exhibit contrsating behaviour to changes in soil bulk density, revealed by X-ray computed tomography. Plos one.
Carof M., De Tourdonnet S., Coquet Y., Hallaire V. and Roger-Estrade J., 2007. Hydraulic conductivity and porosity under conventional and no-tillage and the effect of three species of cover crop in northern France. Soil use and management.
Cercioglu M., Anderson S., Udawatta R.,Haruna S., 2018. Effects of cover crop and biofuel crop management on computed tomography-mesured pore parameters. Geoderma.
Chen G. Weil R, 2009. Penetration of cover crop roots through compacted soils. Plant Soil.
Chen G., Weil R., 2011. Root growth and yield of maize as affected by soil compaction and covercrop. Soil and tillage research.
Chen G., Weil R. et Hill.R, 2014. Effets of compaction and cover crops on soil least limiting water range and air permeability. Soil and tillage research. Hermawan B., Bomke A., 1997. Effects of winter cover crops and successive spring tillage on soil aggregation. Soil and tillage research.
Folurunso O.A., Rolston D.E., Prichard T., Louie D.T., 1992. Soil surface strength and infiltration rate as affected by winter cover crop. Soil technology.
Haruan, Nsalambi, Nkongolo, 2015. Effects of tillage, rotation and cover crop on soil physical properties of a silt-loam soil. Internationnal Agrophysics.
Mc Vay K., Radcliffe D., Hargrove, 1989. Winter legume effets on soil properties and nitrogen fertilizer requirements. Soil Science Society of America Journal.
Rorick and E.J. Kladivko, 2017. Cereal rye cover crop effects on soil carbon and physical properties in southeastern Indiana. Journal of soil and water conservation.
Rücknagel J., Götze P., Koblenz B., 2016. Impact on physical properties of using large-grain legumes for catch crop cultivation under different tillage conditions. European Journal of Agronomy.
Steele , Coale , Hill, 2012. Winter cover crop impact on no till soi phiscal properties and organic matter. Soil and water management and conservation.
Stirzaker et White, 1995. Amelioration of soil compaction by cover crop for no tillage lettuce production. Australian Journal of Agricultural Research.
Villamil M., Bollero G., Darmody R., Simmons F., and Bullock D., 2006. No-Till Corn/Soybean Systems Including Winter Cover Crops: Effects on Soil Properties. Soil Science Society of America Journal.
Wagger M., Denton H., 1988. Influence of cover crop and wheel traffic on soil physical properties in continuous no till corn. Soil Science Society of America Journal.
Williams S., Weil R., 2004. Crop cover root channel may alleviate soil compaction effects on soybean. Soil Science Society of America Journal.