Résumé

La dégradation des terres liée à l’intensification agricole, principalement due à la baisse de la fertilité des sols et à l’érosion, est devenue une problématique majeure en Nouvelle-Calédonie. Le contexte insulaire et les spécificités pédoclimatiques rendent en outre les enjeux d’autosuffisance alimentaire, de préservation des agroécosystèmes et de la biodiversité, d’autant plus prégnants. Les systèmes de culture (sdc) doivent donc évoluer en mobilisant les processus biologiques afin d’être viables, performants et durables. L’agriculture de conservation (AC) consiste en un ensemble de pratiques culturales basé sur trois principes : une réduction, voire une suppression du travail du sol, une couverture végétale du sol permanente et une diversification des espèces cultivées. L’AC peut répondre à ces problématiques en alliant durabilité et productivité, et en favorisant un certain nombre de services écosystémiques.

À travers une démarche originale intégrant approches fonctionnelle et systémique, cette thèse vise à quantifier les relations entre pratiques, fonctions et services écosystémiques au sein de sdc complexes. Dans le contexte spécifique de la côte ouest de la Nouvelle-Calédonie, afin de savoir si l’AC pourrait maximiser la fourniture de services écosystémiques, trois questions sont apparues importantes à aborder : quels sont les impacts des pratiques de l’AC sur la santé du sol et les performances agronomiques de sdc ?, quels sont les effets de l’AC sur la biodiversité fonctionnelle (macrofaune) ?, et quelles sont les performances et l’efficience d’utilisation des ressources de sdc en AC notamment sous couvert végétal vivant ?

Afin de répondre aux deux premières questions, une expérimentation système, initiée en 2011, a permis de comparer en 2018 trois sdc en production de maïs : un sdc en monoculture et en labour, représentant la pratique de référence de la région (CT), un sdc en AC sous couvert végétal mort (mélange de 4 espèces annuelles) (CA-DM), et un sdc en AC sous couvert végétal vivant (Stylosanthes guianensis) (CA-LM). Une expérimentation analytique a également été mise en place en 2018 afin d’évaluer les performances et l’efficience d’utilisation des ressources d’une association maïs-Stylosanthes guianensis en AC sous couvert végétal vivant. D’une part, l’impact du mode de conduite de ces trois sdc sur la santé du sol a été caractérisé via l’utilisation de Biofunctool®. Biofunctool® est une méthode d’évaluation fonctionnelle de la santé des sols basée sur une approche intégrative prenant en compte les liens entre les propriétés physico-chimiques et l’activité biologique des sols. Elle permet de mener une analyse des fonctions principales du sol : i) la transformation du carbone, ii) le recyclage des nutriments, et iii) le maintien de la structure du sol. D’autre part, un outil fonctionnel (SMS) est proposé afin de mesurer l’impact de pratiques culturales sur l’activité de la macrofaune du sol. Il permet d’intégrer trois fonctions de la macrofaune : i) la dégradation de la matière organique, ii) l’ingénierie de l’écosystème, et iii) la régulation des ravageurs. Enfin, l’évaluation de l’efficience d’utilisation des ressources (i.e., eau, azote, lumière, surface) et des performances de ces sdc contrastés a été menée à l’aide de la modélisation par équations structurelles.

Nous montrons i) que l’évaluation révèle un index de santé du sol (SHI) 1.3 fois supérieur en AC (CA-DM et CA-LM) qu’en CT. Une proposition de cadre original d’analyse systémique, caractérisant les relations entre fonctions du sol et service de production, en lien avec les pratiques culturales, montre que l’AC présente des effets directs et indirects sur la santé du sol améliorant les performances du sdc, engendrant un rendement 1.3 fois supérieur en AC qu’en CT, ii) qu’une différence importante de réponse fonctionnelle de la macrofaune du sol existe entre AC (CA-DM et CA-LM) et CT, traduit par des valeurs de l’indicateur SMS 2 fois supérieures en AC. La caractérisation des relations entre l’indicateur Biofunctool®, les dégâts sur maïs et l’indicateur SMS montre que la combinaison des effets de la macrofaune sur la santé du sol et la santé des plantes permet une meilleure compréhension de la performance supérieure des sdc en AC, et iii) que des sdc en AC sous couvert végétal vivant (intercropping) ont une efficience d’utilisation des ressources supérieure à un système en monoculture, avec un gain de 20 % de lumière interceptée, 20 à 45 % d’azote utilisé, et de 15 à 23 % de surface valorisée. L’approche systémique caractérisant les liens entre la gestion de l’intercropping, les ressources disponibles et les performances du sdc, reflète la complémentarité (aérienne et souterraine) de l’utilisation des ressources (notamment en eau et azote) conduisant à une productivité supérieure des systèmes en intercropping.

Cette approche originale a permis de quantifier et qualifier la fourniture de services écosystémiques de systèmes céréaliers en AC. Cette caractérisation des différences entre sdc a mis en avant le potentiel de l’AC pour maximiser la fourniture de services reposant sur une amélioration des processus biologiques. Par ailleurs, nos résultats soulignent la pertinence d’une telle démarche, fondamentalement basée sur l’approche systémique, permettant de mettre en lumière des propriétés indécelables par des approches plus analytiques et sectorielles. Cette approche pourra alors intégrer une démarche plus globale de conception partagée avec les productrices et producteurs et autres actrices et acteurs concernés, fournissant un outil d’aide à la décision visant à développer des sdc innovants adaptés au contexte de la Nouvelle-Calédonie.

Mots-clés : couvert végétal, Mulch, Association de cultures, Partage des ressources, Indicateurs fonctionnels, Approche systémique

• Jean-Noël Aubertot, directeur de recherche, INRAE UMR AGIR
• Éric Blanchart, directeur de recherche, IRD Montpellier
• Tiphaine Chevalier, chargée de recherche, IRD Montpellier
• Bruno Fogliani, maître de conférences HDR, UNC
• Marie-Hélène Jeuffroy, directrice de recherche, INRAE UMR AgroParis
• Audrey Léopold, Chercheure, IAC Co-encadrante
• Jean-Pierre Sarthou, professeur, INRAE UMR AGIR
• Florent Tivet, chargé de recherche, CIRAD