Quels effets des arbres sur la fertilité des sols ? 

La plantation d’arbres en alternance avec des bandes cultivées, ou agroforesterie, est un système agricole encore peu développé et pourtant prometteur. Effet brise-vent, apport de matières organiques et amélioration de la biodiversité sont des bénéfices déjà mesurés. Mais en raison du nombre restreint d’études sur des systèmes âgés (plus de 10 ans), il n’existe pas encore de résultats significatifs concernant l’impact des arbres sur les cycles des nutriments.

Il y a plus de 10 ans, des agriculteurs pionniers de Nouvelle-Aquitaine sont passés à l’agroforesterie dans leurs parcelles de céréales (triticale, blé tendre et orge de printemps). Dans le cadre du projet TETRAE-AC2TION, financé par l’INRAE et la Région Nouvelle-Aquitaine, une étude menée par Aloïs Fournier, doctorant à l'Inrae, et présentée lors des 17èmes rencontres du COMIFER-Gemas, s’est concentrée sur des essais réalisés dans quinze de ces parcelles. Cultivées en céréales et plantées de rangées de noyers ou de merisiers tous les 30 mètres. On y retrouve deux types de sols (argilo-calcaires peu profonds et limons profonds non calcaires) et des pratiques culturales variées permettant des comparaisons (système en bio, conventionnel et semis direct). Cette étude s’est concentrée sur l’effet des arbres par rapport aux indicateurs de fertilité du sol, notamment la disponibilité en nutriments (azote N et phosphore P), la teneur en carbone (C) organique du sol et le fonctionnement de l’activité biologique.

Des effets positifs sur l’azote, le phosphore et le carbone

Concernant les principaux indicateurs de fertilité, la première hypothèse est validée par les résultats :  les arbres permettent un enrichissement significatif en matières organiques du sol. À proximité des arbres, l’augmentation du carbone organique des sols est comprise entre 1,5 et 3,5 g C/kg de sol (soit 0,2 à 0,6 g/100 g de matières organiques) sur les parcelles où les arbres ont plus de 15 ans. En estimant la quantité de carbone provenant des feuilles restituées au sol, l’étude confirme que cet abondement provient effectivement du feuillage mais également d’une part non négligeable des racines fines des arbres, en constant renouvellement. Le même constat est observé pour la teneur en azote total (principalement sous forme organique) qui augmente de 0,3 g N/kg de sol sur les parcelles où les arbres sont les plus âgés. Les augmentations de phosphore (P Olsen) sont variables et peuvent représenter plus de 10 % sur les parcelles avec les arbres les plus développés. 

Le deuxième objectif de cette étude est d’analyser si les arbres modifient le fonctionnement microbien des sols. En effet, ces derniers pourraient favoriser des communautés microbiennes différentes de celles rencontrées habituellement dans les sols arables. 

En étudiant plus précisément les ratios d’enzymes microbiennes, trois cas de figures se sont dessinés, en lien avec les pratiques culturales. Le premier est celui où les ratios enzymatiques proches des arbres sont les mêmes que ceux au centre de la bande cultivée. Ils sont tous proches de l’équilibre. Ce sont majoritairement des parcelles en bio, dont l’apport régulier d’une fertilisation organique entretient et stabilise l’activité microbienne des sols. La conclusion est que les arbres entretiennent l’activité biologique installée avec ce type de pratiques culturales.

Le deuxième cas regroupe des parcelles où les ratios sont déséquilibrés au milieu de la bande cultivée, alors qu’ils tendent vers un ratio d’équilibre à proximité des arbres. Dans ce groupe, ce sont des parcelles avec peu de travail du sol. L’hypothèse retenue serait que la présence des arbres favorise le développement de champignons, lesquels stabilisent l’activité microbienne à proximité. Les arbres sont ici aussi un facteur de stabilité de l’activité microbienne.

Le troisième cas regroupe des parcelles, majoritairement cultivées en conventionnel, dont les ratios enzymatiques sont fortement déséquilibrés à la fois au centre de la bande cultivée et près des arbres. Il existe donc une interaction probable entre les pratiques culturales et l’effet des arbres sur le fonctionnement biologique. Cette interaction nécessite un approfondissement des recherches, mais on retiendra que la présence d’arbres influence positivement l’activité microbienne en modifiant les équilibres enzymatiques vers un point d’équilibre. 

Et sur les rendements ?

Lors de cette étude, il a été montré qu’il n’y a aucune différence de rendements des céréales à pailles selon la distance aux arbres en Nouvelle-Aquitaine.

Cela permet de rejeter l’idée reçue que les arbres viennent toujours concurrencer les cultures quant à l’accès aux ressources (l’eau, les nutriments et la lumière). De plus, les parcelles étudiées ont produit des rendements dans la moyenne de celles du département.

Cette étude montre ainsi des résultats encourageants sur la fertilité des sols, qu’il convient de confirmer à l’avenir avec des arbres atteignant leur maximum de développement. Les bénéfices constatés peuvent encourager ce type de système agricole, car même si l’agroforesterie représente une surface non cultivée (de l’ordre de 8 à 10 %), elle s’inscrit comme une infrastructure agroécologique (IAE) et peut être une source de revenu complémentaire par la taille et la vente de bois d’œuvre.

Rendements en grains mesurés à plusieurs distances des lignes d'arbres sur 4 parcelles agroforestières 

Les recherches se poursuivent pour préciser les interactions entre les arbres et les pratiques culturales, et surtout pour mesurer leurs effets réels sur les cycles des nutriments. L’objectif est d’évaluer dans quelle mesure les arbres peuvent améliorer la nutrition des céréales à paille et, éventuellement, réduire les besoins en fertilisation.

Les travaux du projet NEMESIS, qui visent à lutter contre la désertification et à inverser la dégradation des sols dans les pays du sud de l’Europe, notamment en évaluant l’impact de l’agroforesterie, pourraient compléter utilement ces recherches. En France, NEMESIS est conduit par Arvalis sur les plateformes de Vinon-sur-Verdon (Var) et d’Étoile-sur-Rhône (Drôme).