Les effets souterrains de la diversité végétale

Dans le cadre du projet Safari, des chercheurs ont montré comment la diversification des cultures permettait d’augmenter la performance des plantes, via les interactions avec les organismes du sol.

Augmenter la diversité du couvert végétal avec les cultures associées peut avoir des effets intéressants au-dessus de la surface du sol en termes de concurrence vis-à-vis des mauvaises herbes, ou de diminution de la pression des ravageurs. Mais cette pratique a aussi des impacts au-dessous de la surface du sol par ses interactions avec les microorganismes et les vers de terre. Des chercheurs ont démontré et quantifié ces phénomènes souterrains dans le cadre du projet Safari1 coordonné par l’unité de recherche Leva2. « Les communautés microbiennes du sol ont un rôle important dans la dégradation de la matière organique, rappelle Nathalie Cassagne, enseignante-chercheuse en agroécologie à l’École supérieure d’agriculture d’Angers (Esa). Or, elles sont sous influence des plantes et des vers de terre. Quand on diversifie le couvert végétal, on modifie le microbiote du sol via la rhizosphère, et donc le fonctionnement de l’écosystème. »

Davantage d’azote dans les feuilles du blé

Dans le cadre d’une thèse soutenue fin 2018, des expérimentations ont été réalisées (sous serre et en mésocosmes) pour tester les performances du blé cultivé seul ou associé avec un trèfle hybride, avec ou sans la présence de vers de terre. L’association avec le trèfle permet d’augmenter significativement l’azote contenu dans les feuilles du blé. Cette augmentation est renforcée en présence de vers de terre. Au niveau des racines du blé, l’amélioration du taux d’azote n’est pas significative avec le trèfle, mais néanmoins renforcée par la présence des vers de terre. « Le trèfle génère une moindre compétition entre les plants de blé pour les éléments nutritifs, conclut Nathalie Cassagne. Et les vers de terre favorisent aussi l’acquisition d’azote du blé en association. Il y a un effet couplé entre légumineuses et vers de terre. »

Des vers de terre « facilitateurs »

Dans un second dispositif expérimental, du blé et du colza ont été cultivés seuls ou associés à de la féverole, à nouveau avec ou sans vers de terre. L’augmentation de l’accumulation d’azote dans les feuilles du blé ou du colza associés à la féverole est confirmée. Afin d’approfondir les effets sur les microorganismes du sol, les chercheurs ont mesuré l’activité respiratoire de ces derniers (mesure de CO2). Celle-ci est inhibée dans le cas d’un colza comparé à un blé ou même à un sol nu (en raison des composés soufrés sécrétés par ses racines). En revanche, l’activité microbienne d’une féverole seule est très supérieure à celle d’un blé. Cela confirme que les plantes et leurs empreintes racinaires agissent comme les principaux déterminants des communautés microbiennes de la rhizosphère. Par ailleurs, en présence de vers de terre, l’intensité de l’activité microbienne est amplifiée quelle que soit la culture ou l’association de cultures. « Ils jouent le rôle de facilitateur, mais c’est principalement la plante qui pilote la réponse des communautés microbiennes », souligne Nathalie Cassagne.

Choix d’espèces déterminant

La chercheuse conclut que les interactions avec les organismes du sol induits par la diversification des cultures permettent d’augmenter la performance des plantes. Le choix des espèces est déterminant, et en particulier la présence des légumineuses qui améliorent la fertilité du sol par une meilleure activité microbienne. Enfin, la bonne qualité biologique via la présence de vers de terre contribue aussi à améliorer la productivité.