Evaluer les services rendus par les sols à l'échelle d'un territoire (péri)urbain

Intitulé et acronyme du projet: Evaluation des services écosystèmiques rendus par les sols à l'échelle d'un territoire urbain et péri-urbain - SOLTER

Retenu dans le cadre de l'appel à projet blanc 2013 du LabEx, ce projet émergent s'est déroulé en 2014-2015.

Porteuses du projet: Sabine Houot et Claire Chenu (ECOSYS)

Partenaires

• académiques: Dans BASC: SADAPT, Agronomie, LSCE        Hors BASC: Institut national de recherches archéologiques préventives
• non académiques: les associations Plaine de Versailles et Terre et Cité

Le projet SOLTER a permis, à partir d’un séminaire initial de réflexion méthodologique d’initier des travaux sur l’évaluation des services rendus par les sols à l’échelle du territoire de la Plaine de Versailles, territoire choisi en raison de son caractère urbain et péri-urbain et donc des attentes et pressions spécifiques vis-à-vis des espace agricoles dans ces contextes.

La démarche a été testée sur quelques services rendus par les sols, le recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) en sol agricole étant considéré comme le levier d’action pour influer sur ces services. L’utilisation de PRO en agriculture permet de substituer une partie des engrais minéraux et d’augmenter les niveaux de matière organique des sols. Ces apports de matières organiques sont aussi susceptibles de stimuler l’activité biologique dans les sols. Elle peut également générer des impacts environnementaux tels que lixiviation de nitrate, émissions gazeuses, flux de contaminants organiques ou minéraux....

Les résultats obtenus sont regroupés en 3 points :

1. Recyclage des PRO, stockage de C et substitution des engrais (thèse de PE Noirot-Cosson): Le modèle CERES-EGC a été utilisé pour simuler sur 20 ans des scenarios d’apport de produit résiduaires organique (PRO), contraints par les flux de phosphore et de N apportés, dans tous les contextes de sols, successions culturales et teneurs en C organique des sols du territoire de la Plaine de Versailles. Le type de produit résiduaire organique (PRO) et le type de sol impactent le stockage de C et la lixiviation de nitrate tandis que les successions culturales sont prépondérantes sur la substitution des engrais.
2. Recyclage des produit résiduaire organique (PRO) et réservoir de biodiversité tellurique (stage de P. de Lansalut): Le comportement des vers de terre Octolasium cyaneum est impacté par les apports de produit résiduaire organique (PRO). L’étude s’est réalisée dans des cosmes au laboratoire, représentatifs des traitements de l’essai Qualiagro. Les composts urbains et le fumier de bovins n'ont pas d'effets néfastes sur le comportement des vers de terre. De plus, une préférence alimentaire de la part des vers de terre a été mise en évidence et un classement des modalités a pu être effectué : TEM < DVB < FUM < OMR. La connaissance des PRO et en particulier de leurs effets bénéfiques sur l'activité des organismes vivants pourraient permettre de favoriser les régulations biologiques dans les agroécosystèmes.
3. Evaluation multicritère du recyclage des produits résiduaires organiques (PRO) (thèse de F. Obriot): L’ensemble des résultats du site QualiAgro ont été utilisés pour développer 6 indices de qualité des sols (biodiversité, activités biologique, physique du sol, fertilité, état sanitaire total et accessible du sol) et 1 indice de qualité des cultures via une approche multicritères. Ces indices permettent de comparer les effets multiples des produits résiduaires organiques (PRO). Le compost de biodéchets est le produit résiduaire organique (PRO) dont les indices donnent les résultats les plus favorables.

Publications 

Thèses

> Noirot-Cosson, P.E., 2016. Optimisation de l’insertion de Produits Résiduaires Organiques dans les systèmes de culture d’un territoire francilien : évolution des stocks de carbone organique du sol et substitution des engrais minéraux. Thèse de doctorat AgroParisTech, soutenue le 14 février 2016, Paris, 270 p.

> Obriot, F., Apport de produits résiduaires organiques et fonctionnement biologique des sols amendés conséquences sur le bilan environnemental des cycles du carbone et de l'azote à l'échelle de la parcelle, soutenue le 14 avril 2016

Communications lors d'évènements scientifiques

> Présentation des résultats aux Journées scientifiques du Labex BASC, avril 2017 :

> Noirot-Cosson PE, Lubbers M, Bamière L, Vaudour E, Gilliot JM, Gabrielle B, Aubry C, Houot S (2015). Optimisation de l’utilisation des PRO par l’agriculture à l’échelle territoriale: Les grandes cultures de la Plaine de Versailles. Présentation à l’AG du SOERE-PRO, 24 Novembre 2015. "Résumé: L’utilisation des PRO par l’agriculture présente de nombreux intérêts et parmi eux, l’augmentation de la matière organique des sols et l’utilisation d’une source d’engrais renouvelable. Cette étude prospective vise: i) à évaluer, à l’échelon du territoire de la Plaine de Versailles (221 km², dont 75 km² de grandes cultures), l’impact de l’application de PRO sur les cycles C et N ; ii), à apprécier le potentiel de l’organisation territoriale de répartition des PRO disponibles. Des scénarios d’amendements organiques contraints sur les quantités de N et P apportées (en prévention des pollutions et en respect des directives européennes) ont été simulés grâce au modèle de culture CERES-EGC couplé au modèle NCSOIL et leurs impacts ont été prédits. Un programme d’optimisation GAMS a permis de calculer les potentiels maximum de stockage de carbone dans le sol et d’économies en engrais azotés à l’échelle du territoire via une répartition optimisée des PRO disponibles entre les ilots culturaux. Une distribution territoriale optimale pourrait permettre en moyenne, soit de stocker 0.47 t C.ha^-1.an^-1, soit d’économiser 53 kg N.ha^-1.an^-1. Pour cela, il faut soit concentrer l’application des PRO amendants sur les sols les plus riches en calcaire et en argile, soit privilégier l’apport de PRO fertilisants sur le maïs et de PRO amendants sur le colza. L’optimisation de la distribution doit par ailleurs intégrer de nombreux autres critères environnementaux, sociaux et économiques et nécessite des compromis."

(slide extrait de la présentation)

> Obriot F, Stauffer M, Eden M, Cheviron N, Peres G, Goubard-Delaunay Y, Revallier A, Vieublé- Gonod L, Houot S (2015). Indices multicritères pour évaluer la qualité du sol et de la récolte suite à des apports répétés de PRO : application sur le site de QualiAgro. Présentation à l’AG du SOERE-PRO, 24 Novembre 2015. "Résumé: Les apports répétés de PRO (Produits Résiduaires Organiques) ont des effets positifs (ex : stimulation de la croissance microbienne et de ces activités...) et négatifs (ex : contaminations minérale, organique ou via des pathogènes...) sur la qualité des sols et des récoltes. Nous avons développé 7 indices (fertilité, biodiversité, activités biologiques, état sanitaire total et accessible, qualité de l’eau/structure du sol et qualité de la récolte) afin d’évaluer la qualité des sols et de la récolte en se focalisant sur 3 principaux services écosystémiques : approvisionnement, support de biodiversité et régulation des contaminants. Nous utilisons les données collectées sur l’expérimentation de longue durée de Qualiagro. Quatre étapes (inventaire/sélection du minimum data set par une méthode statistique revisitée¹/interprétation des indicateurs retenus/calcul des indices) sont nécessaires pour aboutir à une représentation en radar qui permet de mettre en commun et distinguer l’efficacité des PRO face aux indices créés. Les résultats montrent que les PRO augmentent la fertilité, la biodiversité et les activités biologiques, ainsi que les propriétés physiques du sol à long terme avec une intensité variable dépendante de leurs caractéristiques. Le FUM semble le plus efficace pour améliorer les propriétés biologiques des sols alors que le DVB est particulièrement efficace pour augmenter la fertilité du sol. Les apports de PRO maintiennent des rendements similaires aux engrais minéraux, mais la qualité des grains est légèrement diminuée. Les PRO affectent négativement l’état sanitaire des sols en ce qui concerne les concentrations totales en contaminants métalliques, mais diminuent les fractions disponibles et par conséquent les risques de transferts vers les plantes et les eaux souterraines. Le compost de biodéchet (BIO) apparaît le plus efficace parmi les autres traitements testés (Témoin fertilisé, DVB, OMR et FUM). L’originalité de cette étude tient dans la multiplicité des indices au lieu d’un unique afin de mettre en évidence les potentialités différentes des PRO selon les fonctions ciblées et même les services écosystémiques."

> Obriot F., Stauffer M., Goubard Y., Vieuble-Gonod L., Revallier A., Houot S., 2015. Multi-criteria indexes to evaluate the effects of repeated organic amendment applications on soil quality. In: EGU General Assembly 2015, European Geosciences Union, Vienna (Austria), 2015 (poster abstract no 9580-1).

> Obriot F, Stauffer M, Goubard Y, Revallier A, Vieublé-Gonod L,1, Houot S. (2015) Multi-criteria indices to evaluate the effects of repeated organic amendment applications on soil and crop qualities. Présentation RAMIRAN Hamburg Septembre 2015

Vulgarisation

> NOIROT-COSSON PE (10 Novembre 2015) : Optimisation de l’utilisation des Produits Résiduaires Organiques (PRO) par l’agriculture à l’échelle territoriale: Les grandes cultures de la Plaine de Versailles. Présentation aux journées d’échange Veolia « Composts, digestats et autres produits résiduaires : des solutions pour ressourcer le monde agricole » les 9 et 10 Novembre 2015, Jouy le Moutier.