Le sol abrite plus de 25 % des espces animales et vgtales actuellement dcrites. Lactivit de ces organismes assure la fertilit des sols, la qualit de notre alimentation, la puret de lair et la qualit de leau. Laccroissement de la pression exerce par les activits humaines (lartificialisation des terres et les modes intensifs de gestion agricole et forestire) et les changements globaux, menacent directement la biodiversit du sol et le bon fonctionnement des sols. Une gestion durable des milieux suppose dlaborer des objectifs de prservation de la biodiversit et dintgrer la valeur des services cosystmiques dans lvaluation des projets affectant le sol. Comit de rdaction :4 Eric

Blanchart, chercheur spcialis dans la macrofaune du sol Lavelle, chercheur spcialis dans la macrofaune du sol Richaume-Jolion, chercheur en microbiologie Berthelin, chercheur en microbiologie de Cara, chercheur en conomie

4 Patrick 4 Agns 4 Gilles

4 Jacques

Grolleau, chercheur en conomie

La vie cacheLlment essentiel dune gestion durable et cologique des milieux

4 Stphane

des sols

ADEME : 7021 - ISBN : 978-2-11-128035-9

Contacts : 4 Marion BARDY, Service de la Recherche, DRI, CGDD, MEEDDM : marion.bardy@developpement-durable.gouv.fr 4 Thomas EGLIN et Antonio BISPO, Animateurs scientifiques, ADEME : thomas.eglin@ademe.fr et antonio.bispo@ademe.fr La citation de ce document doit se faire comme suit : Eglin T., Blanchart E., Berthelin J., de Cara S., Grolleau G., Lavelle P., Richaume-Jolion A., Bardy M., Bispo A. 2010. La vie cache des sols, MEEDDM, 20pp.

Conception de la plaquette : Batrice Saurel - saurelb@free.fr Octobre 2010 Crdits photo de la couverture : Antonio Bispo - Eric Blanchart - Claire Chenu - Isabelle Feix Commissariat gnral au dveloppement durable Direction de la recherche et de linnovation Service de la recherche

Sommaire

Le sol est un milieu vivant - 4

Le sol a longtemps t considr uniquement comme le support de la productionagricole. Mis en place ds 1998 par le ministre charg de l'Ecologie, le programme de recherche GESSOL trouve sa motivation dans la prise en compte de toutes les fonctions environnementales des sols et des organismes qui les peuplent, qui sont cruciales et encore ngliges. A ce jour, le programme a dj financ 31 projets de recherche qui ont contribu : la caractrisation des fonctions environnementales des sols et la mise en vidence des rles des organismes du sol, 4 la mise en uvre de systmes d'observation de la qualit et de la biodiversit des sols, 4 l'valuation des risques et moyens de remdiation lis aux dgradations et aux contaminations des sols, 4 la comprhension des facteurs conomiques, sociologiques et culturels qui rgissent le rapport de l'homme au sol. En 2008, un ouvrage "Gestion durable des sols" synthtisant les recherches menes a t publi aux ditions Quae (www.quae.com).4

La biodiversit du sol - 6

Les rles de la biodiversit du sol - 10

Une biodiversit menace - 14

Le prsent document a t rdig dans le cadre de l'anne internationale de la biodiversit sous l'impulsion du Conseil Scientifique du programme GESSOL.

La prservation de la biodiversit du sol - 16

Observez la biodiversit du sol de votre jardin ! - 18La conduite du programme GESSOL est assure par le Service de la recherche au sein de la Direction de la recherche et de linnovation du Commissariat gnral au dveloppement durable du MEEDDM, en lien avec lADEME.

de haut en bas : coloptre - ver de terre - mille-pattes - escargot - champignon - collembole

Le sol est un milieu vivantLe sol est un lment essentiel denotre environnement, cest un milieu plein de vie ! En effet, il abrite plus de 25 % des espces actuellement dcrites. Une cuillre caf de sol de jardin

La vie du sol assure les fonctions du sol...Outre sa fonction de support de production, le sol remplit de nombreuses fonctions environnementales, comme celle de filtre et de lieu de stockage de leau et des polluants. La fertilit des sols, la qualit de notre alimentation, la puret de lair et la qualit de leau sont lies un bon fonctionnement du sol et lactivit des organismes qui le peuplent. Mme si chacun de ces organismes vivants joue individuellement un rle spcifique dans les fonctions et les proprits du sol, cest leur grande diversit et les relations quils tablissent entre eux qui mettent en uvre des processus biologiques lorigine du bon fonctionnement des milieux terrestres et de leur adaptabilit aux changements (changement climatique ou dusage des terres).

peut contenir plus dun million dorganismes rpartis en plusieurs milliers despces diffrentes. Cette ressource vivante assure de nombreux services indispensables au fonctionnement des cosystmes terrestres et au dveloppement des socits humaines.

Protozoaire ayant ingr des spores de champignons L. Palka, MNHN

mais reste largement mconnueLa biodiversit du sol est une des composantes les moins connues et les plus caches de la biodiversit. Le sol est actuellement considr comme la troisime frontire biotique au mme titre que les grands fonds ocaniques et les canopes des forts quatoriales. Alors que la 6me extinction de la biodiversit est annonce1 il est temps de mieux considrer ce patrimoine biologique qui dtient les fondements dune gestion durable des milieux et des ressources environnementales.uf de ver de terre A. Bispo, ADEME

Combien de vie y a-t-il dans le sol ? (Biomasse)Dans une prairie permanente en zone tempre, la faune du sol reprsente jusqu 260 millions dindividus par m, correspondant au minimum 1,5 t/ha (soit environ le poids de 50 moutons) et une abondance moyenne de 200 vers de terre par m.

E. Micheli, Szent Univ, Hungary

I. Feix, ADEME

4

1- European Commission - DG ENV. 2010. Soil biodiversity : functions, threats and tools for policy makers.

5

La biodiversit du sol

... habitant des niches trs diverses.Le sol est un habitat complexe et htrogne sur de courtes distances, qui comprend de nombreux espaces et o plusieurs formes de ressources nutritives co-existent. Ds lors, une multitude dorganismes vivants peut coloniser ce milieu donnant naissance des chanes trophiques trs diversifies. La plupart des espces se retrouve dans les 2-3 premiers centimtres du sol o les concentrations en matire organique et en racines sont les plus leves.

La biodiversit du solregroupe lensemble des formes de vie qui prsentent au moins un stade actif de leur cycle biologique dans les sols. Cela inclut les habitants de la matrice du sol ainsi que ceux de la litire, des bois morts en dcomposition ou des bouses.2 Algues du sol A. Brard, Cemagref 1

Plantes vasculaires

Des organismes de toutes les tailles ...Les organismes du sol sont gnralement subdiviss en plusieurs groupes : 4 la mgafaune comme les taupes, les crapauds et les serpents 4 la macrofaune, visible lil nu (vers de terre, termites, fourmis, larves d'insectes) 4 la msofaune, visible la loupe (acariens, collemboles) 4 la microfaune, et les microorganismes, visibles seulement au microscope (protozoaires, nmatodes, bactries, champignons, algues)

cm

Vers de terre Termites Fourmis Espces connues Espces inconnues3

Les plus petits organismes sont les plus nombreux et les plus diversifis : il existerait ainsi plus de 2 millions despces de bactries et de champignons dont seulement 1% aurait t identifi. Les vers de terre reprsentent quant eux le groupe dont la biomasse est la plus importante et la diversit spcifique la mieux connue.

CollembolesTaille

Acariens Nmatodes Protozoaires Bactries4

m

Champignons1 10 100 1000 10000

Nombre d'espces (x1000)

6

1- Champignons de sous-bois C. Militon, ADEME 2- Escargot A. Bispo, ADEME 3- Larve dinsecte A. Bispo, ADEME 4- Collembole J. Cortet, INPL/ENSAIA

7

La biodiversit du sol

Lidentification, le comptage et lacaractrisation de la diversit des organismes vivant dans le sol permettent de dfinir des indicateurs pertinents qui renseignent sur la qualit des sols et plus largement de

Etudier ce qui vit dans le solLa diversit des organismes du sol s'tudie du gne la communaut, de l'chelle du micro-agrgat celle du paysage. L'tude des animaux les plus gros (macrofaune) se fait par collecte ou pigeage suivi de leur identification au laboratoire : on compte par exemple le nombre et la masse dorganismes par m de sol. La grande majorit des organismes du sol nest cependant pas visible lil nu. Il sagit alors de prlever un chantillon de sol (jusqu 100 g) afin dextraire les organismes au laboratoire l'aide d'appareils spcifiques et de les observer la loupe et au microscope. Pour les bactries et les champignons microscopiques, les dernires technologies permettent dextraire leur ADN du sol et de caractriser la structure, la densit et la diversit gntique des espces, voire mme den identifier une partie.

leur environnement. Ces indicateurs, encore en cours de dveloppement, pourraient tre mesurs par des laboratoires danalyse et terme par les utilisateurs du sol eux-mmes afin de mieux connatre ltat de leurs sols.Observation au microscope A. Bispo, ADEME

Des expriences nationalesDes expriences de recherches sont mises en place depuis quelques annes pour mieux connatre la biodiversit du sol l'chelle nationale et pour dterminer comment les organismes du sol pourraient tre utiliss comme outils de surveillance de la qualit des sols. Ainsi, le premier protocole dextraction de lADN des chantillons de sol a t dvelopp dans le cadre du programme GESSOL. Par ailleurs, un programme national de recherche est actuellement coordonn par lADEME, avec pour objectif de dfinir une batterie de bio-indicateurs de la qualit des sols .

Codes barres L. Ranjart, INRA Des profils code-barre des communauts bactriennes du sol peuvent tre obtenus par analyse de lADN du sol. Ces profils diffrent en fonction de lusage du sol : grandes cultures, prairies naturelles ou vignes. Des tudes plus exhaustives sont actuellement en cours lchelle de la France pour permettre dvaluer limpact des diffrents modes dusage des sols sur la diversit microbienne des sols (programme ECOMIC-RMQS).

Prlvement de ver de terre A. Bispo, ADEME

8

9

Les rles de la biodiversit du sol

4

5

6

3

3

6 4 7 9 8 5 7

2 1

2 8

La biodiversit du sol assure le fonctionnement du sol et des cosystmes. Si les organismes du sol peuvent tre classs suivant leur taille, ils peuvent aussi tre regroups selon leurs rles, et ceci diffrentes chelles. A- Les ingnieurs physiques de lcosystme (ex : vers de terre, termites, fourmis) renouvellent la structure du sol, crent des habitats pour les autres organismes du sol et rgulent la distribution spatiale des ressources en matires organiques ainsi que le transfert de leau.

B- Les rgulateurs (nmatodes, collemboles et acariens) contrlent la dynamique des populations des microorganismes du sol et agissent sur leur activit. La prsence dune diversit de prdateurs permet par exemple de limiter la prolifration de certains champignons ou bactries pathognes des cultures. C- Les ingnieurs chimistes, principalement les microorganismes (les bactries et les champignons microscopiques) assurent la dcomposition de la matire organique (ex : les feuilles des arbres) en lments nutritifs facilement assimilables par les plantes comme lazote et le phosphore. Ils sont galement responsables de la dgradation des polluants organiques comme les hydrocarbures et les pesticides.

1

1- Mille-pattes 2- Taupe 3- Champignons 4- Carabe 5- Collembole 6- Escargot 7- Acarien 8- Ver de terre 9- larve dInsecte 10- Nematode C. Chenu, INRA 11- Pseudo-scorpion 12-13-15 - Bactries du sol Karl Ritz, Cranfield Univ., UK 14- Algue Karl Ritz, Cranfield Univ., UK

9

10

10 1112 13

Chaque anne, les organismes du sol peuvent recycler 25 t de matire organique sur une surface quivalente un terrain de football, soit plus de 7 000 m2.

1115 14

Les rles de la biodiversit du sol

La dcontamination des eaux et des solsLes microorganismes peuvent immobiliser et dgrader les polluants. Cette alternative aux mthodes conventionnelles de dpollution pourrait permettre de rduire le cot de la dcontamination des sols en Europe estim en 2000 entre 59 et 109 milliards dEuros1.

Les organismes du sol produisentdes services essentiels aux socits humaines en maintenant les qualits environnementales et productives des milieux.

La fertilit du solLes organismes du sol supportent indirectement la qualit et labondance de la production vgtale en renouvelant la structure du sol, en permettant la dcomposition des matires organiques et en facilitant l'assimilation des nutriments minraux disponibles pour les plantes.

La sant humaineLes organismes du sol, par leur tonnante diversit, constituent le plus important rservoir de ressources gntiques et chimiques pour le dveloppement de nouveaux produits pharmaceutiques. Par exemple, lactinomycine et la streptomycine sont des antibiotiques communs drivs des champignons du sol. Aujourd'hui, de nombreux scientifiques tudient la biodiversit du sol afin de dcouvrir les mdicaments du futur mais aussi des biocatalyseurs (ex: bioraffinage des matriaux lignocellulosiques).

Sol dgrad par lrosion hydrique V. Souchre, INRA

La protection des culturesAvoir une importante biodiversit des sols, cest augmenter la probabilit que les sols hbergent un ennemi naturel des maladies des cultures. Maintenir ou favoriser une grande biodiversit des sols permet donc de limiter lutilisation des pesticides.

I. Feix, ADEME

La rgulation du cycle de leau et la lutte contre lrosion des solsLa prsence d ingnieurs de lcosystme tels que les vers de terre favorise linfiltration de leau dans le sol en augmentant la permabilit des horizons de surface. Par exemple, la disparition de populations de vers de terre dans des sols contamins peut rduire jusqu 93% la capacit dinfiltration des sols et amplifier le phnomne drosion.

12

1- EEA, 2000. Down to the earth: Soil degradation and sustainable development in Europe. Copenhagen, Denmark.

I. Feix, ADEME

N. Bertrand, INRA

13

Une biodiversit menace... malgr l'importance de sa valeur conomiqueUn des moyens dvaluer la biodiversit est den estimer la valeur conomique.

Laccroissement de la pressionexerce par les activits humaines (lartificialisation et limpermabilisation des terres, leurs modes de gestion agricole et forestire) et les changements climatiques, sont et seront les principales causes des dgradations que subissent les sols.25 200

Les bnfices conomiques globaux lis la biodiversit ont t valus plus de 1500 milliards de dollars. Une grande partie de ces services est fournie par les organismes du sol90 121 6 160Recyclage des rsidus Formation du sol Fixation dazote Bioremdiation des produits chimiques Biotechnologies Biocontrle des espces nuisibles Pollinisation Autres aliments naturels

La biodiversit du sol est menace ...La biodiversit du sol est directement mnace par les dgradations telles que lrosion, la diminution des teneurs en matires organiques, les pollutions locales et diffuses, le tassement, lacidification, limpermabilisation et la salinisation des sols.760 180

Le changement dusage des terres (ex: urbanisation, mise en culture, dforestation) est la premire cause de baisse de biodiversit car les organismes du sol nont gnralement pas le temps de se dplacer ou de sadapter leur nouvel environnement. Gnralement, les prairies naturelles abritent une plus grande diversit d'organismes que les sols agricoles soumis des pratiques plus intensives. Dans les agglomrations urbaines, la fermeture des sols et le cloisonnement des espaces verts menacent directement le maintien de la biodiversit.

daprs Pimentel et al. 19971. Les bnfices conomiques globaux lis la biodiversit sont des rsultats annuels exprims en dollars.

Sol impermabilis A. Bispo, ADEME

La valeur des services rendus par la biodiversit des sols n'est gnralement pas perue par les bnficiaires. Donner une valeur conomique chacun de ces services en favoriserait la prise en compte. Ici, il sagit tout autant destimer la valeur de la biodiversit des sols aux chelles globales et nationales afin dlaborer des objectifs de protection que de lintgrer dans le cot de chaque projet lchelle locale. Ainsi, la prise en compte effective de la valeur des services cosystmiques lis la biodiversit des sols pourrait corriger voire inverser les carts de rentabilit entre diffrents types dusage du sol ou de pratiques agricoles.

Site pollu F. Marot, ADEME

14

1- Pimentel et al. 1997. Economic and Environmental Benefits of Biodiversity. BioScience, 47(11) : 747-757.

15

La prservation de la biodiversit du solLimiter les intrants agro-chimiques et la contamination des sols Lutilisation de pesticides et de fertilisants chimiques favorise les rendements mais les matires actives peuvent nuire aux organismes du sol. Par ailleurs, les apports de contaminants volontaires (ex : bouillie bordelaise base de cuivre) ou involontaires (ex : cadmium dans les engrais, mercure dans les boues de stations dpuration, zinc dans les lisiers) peuvent avoir une influence sur les organismes du sol conduisant des modifications de la biodiversit. Prvenir le tassement du sol Le tassement du sol par des passages rpts dengins, en particulier sur sol mouill, diminue les quantits dair, deau et despace disponibles pour les racines et les organismes du sol. Comme la remdiation est difficile voire impossible, la prvention est essentielle (ex : utilisation de pneus basse pression, rduction du nombre de passages).Vigne enherbe I. Feix, ADEME

Les politiques damnagement duterritoire et de gestion des sols ont une importance primordiale sur la biodiversit des sols et donc les services rendus. Bien que les activits humaines psent trs fortement sur le sol et ses fonctions cologiques, elles nont pas toujours un impact ngatif et ne sont pas toutes irrversibles. Les agriculteurs saventEpandage de fumier L. Mignaux, MEEDDM

par exemple amliorer la qualit de certains sols par le biais de pratiques favorables la biodiversit.

Quelques exemples de pratiques favorables la biodiversit des sols :Augmenter la teneur en matire organique Des apports rguliers de matire organique amliorent la structure du sol, augmentent la capacit de rtention de leau et des nutriments, protgent le sol contre lrosion et le tassement et soutiennent le dveloppement dune communaut saine dorganismes du sol. Les pratiques, comme le maintien des rsidus de culture la surface du sol, les rotations qui incluent des plantes fort taux de rsidus, les systmes avec peu ou pas de labour ou lpandage de compost augmentent la teneur en matire organique.Tassement du sol sous fort A. Bispo, ADEME

Minimiser le risque drosion Un sol nu est sensible lrosion par le vent et leau, au desschement et lencrotement. La prsence d'une couverture vgtale ou de rsidus de cultures protge le sol, fournit des habitats pour les organismes du sol et peut amliorer la disponibilit en eau et en nutriments.

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17

Observez la biodiversit du sol de votre jardin !

Cl simplifie de la macrofaune du sol Collectez simplement la macrofaune du sol de votre jardin !Coupez une bouteille plastique en deux. Insrez le col de la bouteille dans sa base comme un entonnoir et scotchez le joint. Mettez un peu d'eau dans la bouteille avec deux gouttes de produit vaisselle. Enterrez ce dispositif dans le sol pour que le haut concide avec la surface du sol. Laissez-la pour la nuit. Le matin, voyez qui est tomb dedans !Oui

inspire de Ruiz et al. 2008

Des pattes?Non

D. Cluzeau

Des ailes?

Un corps segment?

Astuce : Placez ce dispositif diffrents endroits de votre jardin pour avoir une ide de la diversit des organismes qui le peuplent.

Oui

Non

Oui

Non

Combien de paires de pattes?

Un corps vermiforme ?

3

4

57

>15

Oui

Non

Insectes punaises blattes sauterelles coloptres ...

Insectes Araigne Isopodes et larves scorpions cloportes fourmis opillions ... pseudo-scorpions

Mille-pattes Annlides Larves Mollusques ver de terre dinsectes escargots limaces

I. Feix, A. Bispo - ADEME

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1- http://www.fao.org/docrep/011/i0211e/i0211e00.HTM

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