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Sols agricoles & Développement durableSPACE de RENNES – Jeudi 11 Septembre 2008

Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes

EPIGE

Straminivorelitièricole

ANECIQUE

vit dans le solStraminivore

ENDOGEvit dans le solGéophage et microphage

Epigés

Anéciques

Endogés

N. caliginosus caliginosus

N. caliginosus tuberculatus N. caliginosus meridionalis

S. dugesi var. albinicaV. papi

A. rosea rosea

A. icterica

D. octaedraL. castaneus

L. festivusL. terrestris

N. nocturnus

L. rubellus rubellus

S. monspessulensis

N. longus

Biodiversité des sols & Ingénierie Ecologique

Les lombriciens comme outil de gestion des agrosystèmes

D. Cluzeau, G. Peres, P. Robin, P. MorandIFR CAREN

Université Européenne de Bretagne Sols agricoles & Développement durableSPACE de RENNES – Jeudi 11 Septembre 2008


- Comprendre ces interactions et le fonctionnement écologique des sols

Usages des sols et Variables de forçage

N,P,K..

Les évolutions de la Sociétéredonnent de l’importance au sol

agriculture CO2, N20, CH4

Nitrates, phosphates, pesticides..

ETM

environnement

Besoin de prévoir et maîtriserles impacts des pratiques agricoles

Caractériser le sol ?

Objectif d’Intensification écologique des systèmes de production

- Observer, quantifier, référencerles composantes physiques

chimiquesbiologiques

Contexte général



Sol = un système interactif

(McCauley & al., 2005)

Phase gazeuse

Gaz carbonique

Oxygène

Azote

Organismes

vivants

Phase solide

Phase liquide

Les solidesdu sol

Espacedes

pores

Contexte général



Comment limiter les perturbations anthropiquesComment limiter les perturbations anthropiquessur la dynamiquesur la dynamique de la biodiversitde la biodiversitéé des solsdes sols

et les fonctions de let les fonctions de l’é’écosystcosystèème?me?et en même temps,et en même temps,

Comment augmenter le fonctionnement de lComment augmenter le fonctionnement de l’é’écosystcosystèème ?me ?(productivit(productivitéé, complexit, complexitéé & stabilit& stabilitéé ……))

Par le dPar le dééveloppement dveloppement d’’uneune………… Intensification Intensification éécologique des agrosystcologique des agrosystèèmes?mes?

(espaces agricoles & forestiers)(espaces agricoles & forestiers)

Mais Mais ……Quelle est la signification de cette Quelle est la signification de cette «« I.E.AI.E.A »»??

& quelle est son importance globale ? & quelle est son importance globale ? en terme de pressions agricoles et/ou administratives & contrainen terme de pressions agricoles et/ou administratives & contraintes commercialestes commerciales

Quelles rQuelles rèègles agrogles agro--biobio--ppéédologiques dologiques àà promouvoir ?promouvoir ?Quelles Quelles éécoco--techniques utiliser pour la faune du sols ?techniques utiliser pour la faune du sols ?

(stimulation, restauration, transfert)(stimulation, restauration, transfert)

Quelles sont les limites de lQuelles sont les limites de l’’ingingéénierie nierie éécologiquecologiquesur les fonctions de conservation des sols ? sur les fonctions de conservation des sols ?

Questions générales



Comprendre Comprendre les rôles de la biodiversitles rôles de la biodiversitéé des solsdes sols

Lombriciens comme acteurs



Microflore

MicrofauneMacrofaune

Mésofaune

Microphagesconsomment les colonnies bactériennes

par ex.

Broyeurs de feuillesfragmentent la MO

Ingénieursde l'écosystèmebrassent MO & MM

sur l'ensemble du profil de sol

& structurent le sol

Rôles de la biodiversité des sols Des organismes de taille variéevivant

dans des compartiments du solde taille variable …

… et qui jouent des rôles complémentaires

Agrégat Mottede terre

Profil de sol



Comprendre les rôles Comprendre les rôles des espdes espèèces de lombriciens ces de lombriciens

considconsidéérréés comme s comme «« ingingéénieurs de lnieurs de l’é’écosystcosystèèmeme »»

Lombriciens comme acteurs



ANECIQUE

EPIGE

MESOHUMICENDOGE

OLIGOHUMiCENDOGE

POLYHUMICENDOGE

(Bouché, 1972, 1977 ; Lavelle, 1981)

En France, 110 espèces (Bouché, 1972)

Groupes écologiques

Taille : 10 à 110 cmMode de vie : Galeries de gros

diamètre, verticales, et durables. Rôle de brasseur-mélangeur de la MO

et minérale.

Petite taille : 1-3 cmMode de vie : localisés dans les amas organiques. Pas ou peu de galeries.

Fragmentation de la MO.

Taille : 1 à 20 cmMode de vie : creusent des galeries horizontales à sub-horizontales ne

débouchant pas à la surface.



2 approches

Groupes de REPONSESIndicateurs de l’état du sol, d’une pratique ou de l’évolution des systèmes de production

Groupes FONCTIONNELSd’impact

Acteurs & indicateurs du fonctionnement des écosystèmes

Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes



Comment utiliser Comment utiliser les communautles communautéés lombriciennes?s lombriciennes?

Lombriciens outils de gestion des écosystèmes



Pour comprendrePour comprendreles influences desles influences des

-- contextes contextes ppéédodo--climatiquesclimatiques-- pressions agricoles pressions agricoles

-- diverses perturbationsdiverses perturbations anthropiquesanthropiques

Et Et ……les impacts des lombriciens surles impacts des lombriciens sur

certaines fonctions des certaines fonctions des éécosystcosystèèmesmes

Lombriciens comme Bioindicateurs



Les agro-systèmes

VingnoblesChampagneBourgogneBeaujolaisLanguedoc

Suisse romande

Permanent pasture

Continuousmaize

Rotation pasture

Polyculture - élevage« Mixed-farming and breeding »

BretagneCharente-Poitou

PyrénéesBeauce – Centre

AuvergneChampagne

LorraineItalie (I)




Forêts

Landes et jachères

Agro-systemes

Bretagne

La Rochelle (17)

Aude (34)

Versailles (78)

Clermont-ferrand (63)

Champagne

Burgundy

Beaujolais

Montpellier (34)

(29) (22)(56)

(35)Ouest Est

Changins(Suisse)

Ispra(Italie)

Jena (All)

Nancy (54)Angers (49) Orléans (45)

Poitiers (86)

vignobleprairie

prairie

prairie/cultureculture

lande

vignoble

Conditions climatiques

Lombriciens comme bioindicateurs

Pratiques agricoles- Labour/ sans labour- Gestion des pesticides - Gestion des intrants- Diversité des plantes (prairie)

Gestion agricole- agriculture biologique - agriculture durable- agriculture conventionnelle

Variabilité des pratiques



Brittany

La Rochelle (17)

Aude (34)

Versailles (78)

Clermont-ferrand (63)

Champagne

Burgundy

Beaujolais

Montpellier (34)

(29) (22)(56)

(35)West East

Changins(CH)

Jena (D)

Forest

Heath landFallow land

Agrosystems

Nancy (54)Angers (49) Orléans (45)

Poitiers (86)

50-605(10-154)62 (35)

30-40(7-32)

under analyse

32-36(3-18)

10-15

18-130(14-65)

70-85

50 70(40)

33(9)

4-16(3-14)

12-60(1-88)

210-220(75-77)

(34-121)

Baselines expressed as abundance i./m² and (biomass, g/m²) pasture

pasture/ crop crop

vineyard

Ispra(I)

under analyse

under analyse

28-42(37-53)

46-185(3.5 - 60)

3- 90

0-230(0-81)



Pratiques agricoles & activités biologiques du solLombriciens comme Bioindicateurs

0 2 4 6 8 10

NEMATICIDES

ORGANOCHLORINES

CARBAMATES

ORGANOPHOSPHATES

HERBICIDES

Toxicité relative des pesticides vis à vis des vers de terre

1 3 5 7 9

0 2 4 6 8 101 3 5 7 9

à partir d'un test de mortalité DL50, avec Eisenia fetida, espèce épigée

D-Dmetham sodium

chloropicrinmethylbromide

aldicarbdazomet

thianazinmethomyl

chlordaneendrin

heptachlorDDT

dieldrinaldrinAAC

carbarylbenomyl

thiophanate methylcarbofuranmethiocarb

phorateparathiondytonate

trichlorphonsumithion

tetrachlorvinphosdisulfatonmalathionmenazon

simazinecyanazine

DNOCbenzoylpropethyl

chlortyamidlinuron

monuronparaquatdalapontriallate

Test écotoxicologique

normalisé(mortalité sur 14 jours)

(Eisenia fetidaespèce épigée, absente des sols)

(Sol artificielavec billes d’agathe)




Test écotoxicologique

non normalisé(mortalité et croissance

sur 33 semaines)

(Eisenia fetidaespèce épigée, absente des sols)

(Sol de prairie)

(Nourriture : feuilles de vigne)

1000

900800700

600500

400

300200

100

0

0 3 6 12 15 18 21 24 27 30 339 36

Sans BMC

Avec BMC

Croissance pondérale de lombricien E. andreià partir de feuilles de vignemg

1000

900800700

600500

400

300200

100

0

0 3 6 12 15 18 21 24 27 30 339 36

mg

Croissance pondérale de lombricien E. andreià partir de feuilles de vigne

Glufosinate-ammoniumBasta

Paraquat-DiquatGramoxone




Test écotoxicologiquenon normalisé

(utilisant l’ensembledes paramètresdémographiques)

(Lumbricus terrestrisespèce anécique,

Présente dans les sols)

(Sol de prairie tamisé)

(Nourriture : RGA séché et broyé)




PERTURBE

0

20

40

60

80

LINDANEATRAZINE

CONTROLMANCOZEB

CARBEND.PROPICON.

PROCHLOR.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 4 8 12 16 200

50

100

-50

0

50

SURVIE

AUGMENTATION du POIDS

MATURITESEXUELLE

FECONDITE

TAUX D’ECLOSION

NORMAL

EFFETS LETAUX

EFFETS SUBLETAUX

MANCOZEB

DINOTERBE

CARBOFURAN

MANCOZEB

CARBENDAZIM

MANCOZEB

CARBENDAZIM

ATRAZINE

MANCOZEB

CARBENDAZIM

TAUX DE SURVIE (%)

VARIATION DE POIDS (%)

0

50

100 NOMBRE RELATIF D’ADULTE (%)

NOMBRE DE COCONS PAR MOIS

TAUX DE VIABILITE DES COCONS (%)

MANCOZEB

PROPICONAZOLE

PROCHLORAZ

CARBENDAZIM

LINDANE

CONTROL

CARBOFURAN

ATRAZINEDINOTERBE

(WEEKS)

0 4 8 12 16 20

0 4 8 12 16 20

LINDANEATRAZINE

CONTROLMANCOZEB

CARBEND.PROPICON.

PROCHLOR.

MANCOZEB

PROPICONAZOLE

PROCHLORAZ

CARBENDAZIM

LINDANE

CONTROL

CARBOFURAN

ATRAZINEDINOTERBE

PERTURBE

PERTURBE

PERTURBE

PERTURBE



a

a

Azural+

bc

b

DiuronBasta

ac

b

Azural+C7

abc

b

Azural+Diuron

a

bc

Azural+Surfassol

individus/m²

0

20

40

60

80

100g/m²

0

50

100

150

200

b

b

Azural+Fénican

Herbicides et peuplement lombricien(8 ans d’expérimentation)


Pratiques agricoles & activités biologiques du sol



Lombriciens outils de gestion des écosystèmes



Influence du type de rotationsur la structure du peuplement lombricien

F ertilisa tio nm in é ra le

RGA-TB ML MM0

20

40

60

80

100

120

F e rtilis a tio nlis ie r

P ra ir ieR G A -T B





Influence du type de rotationsur la structure du peuplement lombricien

D.mammalis

L.cast.

L.rub.

L.terrestris

A.giardi

A.c.c.t.

A.c.c.a.

A.caliginosa

O.cyaneum

A.rosea

A.icterica

BIOMASSE

(Binet, 1993)

Prairie

2300 kg/ha11 espèces

MaïsFumure minérale

195 kg/ha6 espèces





Outils statistiques- ANOVA

- Analyse en ComposantesPrincipales (ACP)


axe 1 : 47.3 %

axe 2 : 25.1%

LFAD

LFJV

ATAD

ATJV

AIAD

AIJV LTAD

LTJV

QPT2

QPT3

QPT1

QML2

QML3QML1

RML1

RML3RML2

QPP3

QPP2

QPP1

RPP3 RPP2

RPP1

effet du type de sol

effet des usages des sols

effet des usages des sols


effet du type de sol




E5D5

G3

G2

D4

E4

G4E3

D3D2

E2G5

PEDOLOGIESol brun calcaire

Rendzine calcaire

NLA

NLJLTALTJ

INDNGA

AJJ

ACA

LCJ

NCA

NGJ

NJJ

NCJ

LOMBRICIENS

Prairies

Vignes

Earthworms communitiesas bio-indicator of land Use



Fongicides et peuplement lombricien(5 ans d’expérimentation)

Abon

danc

e in

d/m

²

Folpel Valiant Mancozèbe Cuivre

0

10

20

30

4042

g/m²50

g/m²29

g/m²43

g/m²





Système viticole champenois. Activités lombriciennes et microbiologiques du sol

(8 ans de différenciation)

Abondance lombricienne Biomasse microbienne

tournant0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Viticulture traditionnelle Vitculture raisonnée

Biomasse microbienne en mg C / kg

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Vitculture raisonnée


Viticulture raisonnée

Viticulture traditionnelle

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Abondance lombricienne en nombre / m²

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



Viticulture raisonnée

Viticulture traditionnelle






AllemantAvenayAvize BoursaultFBoursaultHBoursaultLIDizyFleury HautvillersMontbré

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Cuivre EDTA en ppm


Abondance lombricienne

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Cuivre EDTA en ppm


Biomasse microbienne






020406080

100120140(nb / m²)

EpigésAnéciquesEndogés

148g/m²

57g/m²

27g/m²

Abondance et Biomasse lombricienne

Labour& Compost

ABio

Non-travail& sarments

Conv.Hélico

Non-travailConv.Hélico

T a u x d e C u iv r e

0

50

100

150

200ppm

T o ta lE D T A

L a b o u r& C o m p o s t

N o n - t r a v a i l& s a r m e n t s

N o n - t r a v a i l

Les impacts du cuivresur la faune et la microflore du sol

sont complexes :Sur cette diapositive, l’usage unique de traitements à base de cuivre en Agriculture Biologique (ABio) n’est pas associé au

plus haut de cuivre analysé dans le sol mais est associé à la plus grande biodiversité



Université de Giessen

Nombre lombriciens / m² Biomasse (g / m²)Volume galeries (ml / m²) Turricules (kg / m² / an)



Sur cet exemple en grandes cultures, l’arrêt du labour est favorable aux espèces lombriciennes de grande taille : les différentes techniques de travail superficiel permettent une augmentation de la biomasse (x2 à x3).

Le passage au Semi Direct entraine une augmentation de toutes les espèces lombriciennes présentes.Ces augmentations plus ou moins importantes des abondances et biomasses

ont des conséquences fonctionnelles sur la macroporosité tubulaire.



Désherbage mécanique Désherbage chimique Enherbement maitrisé0

10

20

30

40

50

60

Nombre de lombriciens / m²

Entretien d'un sol viticole

L.terrestris

N. longus

N. giardi

N. longus

N. giardi



Pour désherber la vigne, le LABOUR superficiel n’est pas toujours la pratique la plus défavorable …Ainsi, le remplacement de cette technique par un Désherbage chimique en plain apparaît très défévorable.

L’alternative proposée (enherbement maitrisé mécaniquement sur l’inter-rang et désherbage chimique sur les 40% sous le rang est favorable à la portance des tracteurs et de la vie dans le sol.



500 1000 1500 2000 2500

kg / ha

BIOMASSE deVERS de TERRE

FACTEURS deRESTAURATION

FACTEURS deDEGRADATION

500 1000 1500 2000 2500

kg / ha




Protection phytosanitaire(la majeur partie des Nématicides et Insecticides,(certains fongicides et molluscides, peu d'herbicides ...)

Rotation courte et MonocultureBrûlage des paillesLabours continusCompactage des solsFertilisation minérale exclusive

Acidification des sols

500 1000 1500 2000 2500

kg / ha




Protection phytosanitaire(la majeur partie des Nématicides et Insecticides,(certains fongicides et molluscides, peu d'herbicides ...)

Rotation courte et MonocultureBrûlage des paillesLabours continusCompactage des solsFertilisation minérale exclusive

Acidification des sols

Protection phytosanitaire raisonnéeUtilisation raisonnée de certaines matière actives

ChaulageSemis direct, travail minimumCouvert végétal d'intercultureAmendements organiques

(Fumier, composts, déchets)

Fertilisation raisonnée(Fumures organo-minérales, Lisiers)




Comment Comment rrééaliseraliser le le transferttransfertaux aux utilisateursutilisateurs des sols ?des sols ?

ConcrConcrèètement, comment faire ?tement, comment faire ?




A. giardi (anécique)

Concrètement, comment faire ?

L. terrestris (épi-anécique)

endogé

anécique

epigé

EPIGE

ANECIQUE

ENDOGEMESOHUMIQUE

ENDOGEOLIGOHUMIQUE

ENDOGEPOLYHUMIQUE



MMééthode de thode de prprééllèèvementsvements des lombriciensdes lombriciens

- 3 épandages de formol (solutions à0.25 % et 0.40 % toutes les 15 mn, 10 L/m²),- récupération des vers émergeants et grattage léger après 45 mn,

- prélèvement d’un bloc de terre (25 x 25 x 20 cm) pour tri manuel.

QueQue cece soitsoit en en forêtforêt, , en prairies, en cultures en prairies, en cultures annuellesannuelles et et ppéérennesrennes, , ilil fautfaut utiliserutiliser uneune surface surface éélléémentairementaire de 1mde 1m²²

avec avec ouou sans tri sans tri manuelmanuel ......selonselon les les objectifsobjectifs ......




Exemple : Evaluation de la communauté lombricienne sur un site expérimental

(“La Cage” site, INRA Versailles, France)

80

70

60

Agriculturebiologique

AgricultureConventionnel

Agriculture Intégrée

Labour

Agriculture Intégrée

Semi-direct

0

10

20

30

40

50

Anécique

Epigé

Endogé

Anécique

Biom

asse

lom

bric

i enn

e (k

g/ha

)




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

LN

L LN

L LN

L LN

L LN

L LN

L LN

L

LmTS

mS

Dm

Sur Plu Rie Lan Loc Por Moy Ker

Sites

Nbre

d'in

divi

dus/

m²

EpigésEpianéciquesAnéciquesEndogés

Anéciques13%

Endogés60%

Epigés9%

Epianéciques18%

Endogés49%

Epigés11%

Epianéciques23%

Anéciques17%

Labour TCS

Le lombric commun

Le Tête noire

OC3%

AT18% LC

6% DM4%

LR8%

AR8%

AI2%

AC29% NN

2%

NL4%

NG7%

LT9%

L abour

LR12%

DM8%

LC3%

OC2%

LT11%

AT11%

AR2%

AI7%

AC28%

NN1%

NL8%

NG7%

TCS

Exemple : Evaluation de la communautée lombricienne sur un réseau de sites agricoles

(Bretagne, France)




pour le suivi de l’évolution de la qualité biologique des sols

(Bio-monitoring)

exemples des programmes RMQS BioDiv (France)& ENVASSO (Europe)

Comment utiliser Comment utiliser les communautles communautéés lombriciennes ?s lombriciennes ?




Dans le contexte actuel (F / EU),un manque de référentiels cohérents

sur cette biodiversitéselon les types de sol, leurs usages,

les itinéraires techniques, les modes de gestion, …

Quelles connaissances surla distribution de cette biodiversité ?

D’où la mise en œuvre d’un programme-pilotesur les traces du RMQS physico-chimique …



RMQS BioDivInventaire de la biodiversité des sols

sur les sites RMQS

INRA Orléans InfoSolAgrocampus Rennes, UMR INRA SASESA AngersINRA Dijon, UMR INRA MGS IRD Montpellier, UR Seq-Bio

ENSAIA-INPL Nancy, UMR INRA Sols et Environnement UMR CNRS Brunoy Univ. Paris 12 - Bondy, UMR IRD BioSolUniversité Rennes1, UMR CNRS EcoBio

Un programme pilote … … pour l’étude dela composante biologique des sols armoricains



RMQS BioDivDifférents paramètres biologiques mesurés

1 2 3

4

5

MacrofauneMacro-invertébrés (UMR IRD Bondy BioSol)

Lombriciens (UMR CNRS Rennes EcoBio)

MésofauneAcariens & Collemboles

(UMR ENSAIA-INPL/INRA Nancy Sol&Environnement)

MicrofauneNématodes libres et phytoparasitaires (UR IRD Montpellier Seq-Bio)

Nématodes à kystes (UMR INRA Rennes Bio3P)

MicrofloreBiomasse globale, fraction de la matière organique vivante

et diversité génétique (UMR INRA Dijon MGS)

Mesures complémentairesIndex d’activité (UMR CNRS 5176 de Brunoy)

12

3

4

5

1

2




Lombriciens comme BioindicateursRMQS BioDiv

Réseau de 300/2200 sites selon une grille de 16x16 km.



METHODS BOOK

Methods of extraction & analysisof biologic groups identified ENVASSO Level 1implemented during the RMQS BioDiv program

TABLE OF CONTENTS

Sampling strategies and extraction methods

Description and installation of the RMQS BioDiv sampling zone 3Procedure : Sampling of microflora 5Procedure : Sampling of micro-arthropods (Acarina & Collembola) 6Procedure : Sampling of earthworms 9

Analysis methods

Measurement of microbial soil respiration 13Identification of microarthropods community (Acarina and Collembola) 13Identification of earthworms community 15

Faisabilité en appliquantles protocoles et procédures d’ENVASSO

Evaluation de procédures et protocoles




pour la remédiation des sols

exemple de biostimulation du sol

Comment utiliser Comment utiliser les les communautcommunautééeses lombriciennes?lombriciennes?




Rotations des cultures ...

Inoculation de lombriciens3

AMELIORATIONFONCTIONNELLE ou RESTAURATION

des SOLS

...chaulage

Fumier …déchetsLombrifiltre & compost,

BIOSTIMULATIONLombriciennes

par

Transfert dans les sols à partir de zone source

(ex : prairie)

Semi direct ...

Pas de labour …

Protection intégrée

...

Adaptation des pratiques agricoles

Elevage

Stimulation de population

locale

1

1

Colonisationnaturelle

2



pour le recyclage de la matière organique

exemple de déchets d’origine humaine & fumier animal

par Biofiltration et Compostage(exemple d’une collaboration franco-chinoise avec l’Université de Shanghai)

Comment utiliser Comment utiliser les les communautcommunautééeses lombriciennes?lombriciennes?




Etude pilotesur des traitements extensifs en porcherie

avec des pollutions minimales (PMP)(vermi-filtration, lacunes de macrophytes

et construction de zones humides)

.

PrincipeSuccesion de :

1 – lavage fréquent, 2 – tamissage du purin ,3 – vermifiltration,4 – étangs de macrophytes & zones humides construites en séries

ARCUS ProjectARCUS Project



Animal food, Biomass,

Energy

Animals,Org. materials

plants for Pharmaceutical, Cosmetic OR Animal food uses

Food production, Biomass, vegetal or animal Fibres

Global issues of this PMP using EI :Non-food recycling of livestock

by productson various scales

Animal production

1 Animal House

exporting

recycling

Globalsite

Farm

Animal production

Bio-filtration

macrophytes, biodigestion (CH4)

plots,ponds

factory

water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass

animal food, fertiliser, organic amendments

Production branch

Mélynda Hassouna, Paul Robin, Daniel Cluzeau, Philippe Morand, février 2007Sols agricoles & Développement durable

SPACE de RENNES – Jeudi 11 Septembre 2008Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes

.

Pilot scale

vermifilter

1

2

3

4

flushed diluted« fresh slurry »

piggery

Constructedwetlandrecirculation of

treated watertoward the flush

sieve

excess water

vermifilter

1

2

3

4


piggery



sieve

excess water

1 2

34

Association of :- frequent flushing (1),- slurry sieving (2),- vermifiltration (3),-Macrophyte ponds & constructed wetland in series (4)

Pilot & demonstration studieson extensive treatments for a piggery

with minimal pollutions (PMP)(vermi-filtration, macrophytes ponds

and constructed wetlands)



.

vermifilter

1

2

3

4


piggery



sieve

excess water

vermifilter

1

2

3

4


piggery



sieve

excess water

(C) C.Amblard, 2007 © C.Amblard, 2007

Etang de macrophytes

4

Porcherie

1

Tamis

2

(C) C.Amblard, 2007

Vermifiltre

3

Illustrations



[1] porcherie

[2] tamis

[3] vermifiltre

[4b]

[5] réservoirs de stockage

[4d]

[4a] Zones humides et étangs de macrophytes

- Mécanisation de la vermifiltration,- Vérification de la diminution des concentrations, eau

stagnante et recyclage des nutriments, pathogènes, perturbateurs endocriniens, residus pharmaceutiques, production de biomasse

Objectifs futurs

.

Objectifs similaire pour le futur projet à Chong-ming(nouveau type de bio-filtration pour le traitement des eaux usées en milieu rural, …)


[4c]



Comment utiliser Comment utiliser les communautles communautéés lombriciennes s lombriciennes

dans le projet chinois dans le projet chinois Ile Ile éécologique de cologique de ChongMingChongMing ??

Transfert des recherchesTransfert des recherchesàà ll’’internationalinternational





PropositionPropositionIntensification de lIntensification de l’’agricultural avec un minimum dagricultural avec un minimum d’’externalitexternalitéés ns néégativesgatives

• en optimisant la valorisation des- matières organiques à un niveau local

provenant d’éco-fermes ou éco-village - potentialités des sols (ou risques de pollution)

• en encourageant le développement de pratiques agricoles locales identifiées comme de bonnes pratiques à encourager

Actions proposés pour la gestion des écosystèmes du sol- Diagnostic agro-pédo-biologique

Champ, Ferme, Village, Ile- Actions de

- gestion d’entretien des sols- mise en place de nouveaux systèmes de production - (bio)stimulation des sols, - (bio)restoration après (bio)remediation des sols

- Suivis précis et évaluations globales




Etat du sol(nutriments, structure, …)

Fonctionnement de la biodiversité des sols

(Bactéries, Champignons, Lombriciens, ...)

Pratiques AgricolesRotations des

cultures

Geo Data Base

Diagnostic (agro-pédo-biologique)Champ, Ferme, Village, Ile

Sols sans problèmesSols avec problèmes(pollution, contamination,

physique ou érosion de la biodiversité, …)





Earthworm as Tools for Ecosystem management

Diagnostic (agronomic)-(biologic)-pedologicalField, Farm, Village, Island

Soils Without problemSoils With problem(pollution, contamination,

Physic or biodiversity erosions, …)Low potentialHigh potential

High risksMedium risksLow risks

PropositionPropositionAgricultural Intensification Agricultural Intensification withwith Minimal Minimal NegativeNegative ExternalitiesExternalities



Sols avec problèmesSols sans problèmes(pollution, contamination,physique ou érosion de la biodiversité, …)

Haut risquesRisques moyensFaible risques

Faible potentielFort potentiel

Production de nourriture

++++


++


++(+)après

(bio)remediation& (bio)stimulation

facultatives

Pas de production

de nourriture++++après

(bio)remediation& (bio)stimulation

Pas de production

de nourriture+++

Pas de production

de nourriture++(+)






Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmes



Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsuméé

Comment utiliser les communautComment utiliser les communautéésslombriciennes?lombriciennes?



En conclusionAlors, est-ce un indicateur agro-écologiquesimple d’usage et/ou d’interprétation ?

1 - en terme de mise en œuvre … pourquoi pas OUI ?

2 - en terme d’interprétation … un lien COMPLEXE !

DONC, 2a -réfléchir entre spécialistes et usagers…,

pour élaborer et transférer des outils d’auto-évaluation

2b - poursuivre l’acquisition de référentiels régionaux

2c - développer les recherche surla compréhension des interactions biologiques dans les sols




Dispositifs de surveillance des sols- Quelles caractéristiques complémentaires faut-il examiner ?

Biodiversité lombricienne

Identification d'espèces caractéristiques - des pratiques culturales

Lombriciens = Groupes de réponse, indicateurs des états et usages

- des contextes pédo-climatiques

Robustesse des descripteurs (Abondance et Biomasse)

Nécessité d'intégrer le stade de développement (Fonctionnel)

axe 2 : 19.2%

x

axe 1 : 33.9 %

effet mise en culture sur Rennes

effet mise en culture sur Quimper

effet Site

LFAD

LFJV

ATAD

ATJV x x

x x

x

x

x x

x

x x

x

x

x

AIAD

AIJV LTAD

LTJV

Unités fonctionnelles rendant compte des variabilités d'état & de fonction :

- Unités Ecologiques Fonctionnelles (UEF) = catégorie écologique X stade (pour les usagers)

-Unités Taxonomiques Fonctionnelles (UTF) =espèce X stade (pour les spécialistes)




Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsumééPour le Bio-monitoring

- Qualité Biologique du sol- Impacts de l’utilisation & management du sol

et des systèmes de production - Pollutions organiques ou métalliques du sol- …

RMQS BioDivDifférents paramètres biologiques mesurés

1 2 3

4

5



















12

3

4

5

1

2



Pour l’ingénierie écologique- Stimulation ou remédiation des organismes du sol- Restauration des fonctions des ecosystèmes(structure du sol, Fragmentation & Transfert de litière, stimulation & régulation microbienne, …)


Rotations des cultures ...

Inoculation de lombriciens3

AMELIORATIONFONCTIONNELLE ou RESTAURATION

des SOLS

......chaulagechaulage



BIOSTIMULATIONLombriciennes

par

Transfert dans les sols à partir de zone source

(ex : prairie)

Semi direct ...

Pas de labour …

Protection intégrée

...

Adaptation des pratiques agricoles

Biostimulationlombriciennes

Elevage

Stimulation de population

locale

1 Stimulation de population

locale

1

11

Colonisationnaturelle

2




Energy




Global issues of this PMP :Non-food recycling of livestock


Animal production

1 Animal House

exporting

recycling

Globalsite

Farm

Animal production

Bio-filtration


plots,ponds

factory

water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


Production branch

Mélynda Hassouna, Paul Robin, Daniel Cluzeau, Philippe Morand, février 2007

PMP : Piggery with Minimal Pollutions


Energy






Animal production

Animal production

1 Animal House1 Animal House1 Animal House1 Animal House1 Animal House

exporting

recycling

exporting

recycling

Globalsite

Globalsite

Globalsite

FarmFarm

Animal production

Animal production

Bio-filtration


plots,ponds

factory

Bio-filtration


plots,ponds

factory

water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


Production branch

Production branch




Energy






Animal production

1 Animal House

exporting

recycling

Globalsite

Farm

Animal production

Bio-filtration


plots,ponds

factory

water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


Production branch




Energy






Animal production

Animal production

1 Animal House1 Animal House1 Animal House1 Animal House1 Animal House

exporting

recycling

exporting

recycling

Globalsite

Globalsite

Globalsite

FarmFarm

Animal production

Animal production

Bio-filtration


plots,ponds

factory

Bio-filtration


plots,ponds

factory

water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


water,heat,

air

water,energy,

foodforage,

litter, biomass


Production branch

Production branch



Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsumééPour l’ingénierie écologique

- Stimulation ou remédiation des organismes du sol - Restauration des fonctions des ecosystèmes(structure du sol, Fragmentation & Transfert de litière, stimulation & régulation microbienne, …)

Et comme composant d’une évaluation écologique globale (ACV)









Gestion par mesures combinatoires- développement des techniques limitant le tassement et le ruissellement

(obliger à des couvertures hivernales des sols, …), - Gestion de la MOS

(augmenter les rentrées de MO produites par le système lui-même, …)- favoriser la diversité dans et sur le sol

(favoriser la porosité et la structuration biologique du sol), - favoriser la capacité de stockage en eau et d'échange, - transformer l'interculture en précédent favorable - diversifier les plantes de l'interculture (pour établir une rotation équilibrée

et faire qu’elles contribuent à améliorer le sol).- …

Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesEn perspective gEn perspective géénnéérale,rale,

PROPOSER … d’introduire de la COMPLEXITE dans les agrosystèmes



PROPOSER … d’introduire de la COMPLEXITE dans les agrosystèmes

Le maitre-mot de DEMAIN : COMPLEXITE

en une phrase : faire rentrer de la COMPLEXITEdans la gestion des sols et agrosystèmes

Contribuer à corroborer le leitmotiv appliqué par le GDA45 ( Jean-Michel DEHAY)« Faire rimer complexité des rotations

avec conservations du sol et de la marge brute »

Favoriser les échangesentre Recherche – Formation - Développement – Usagers des sols

Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesEn perspective gEn perspective géénnéérale,rale,





Biodiversité des sols & Ingénierie Ecologique

Les lombriciens comme outil de gestion des agrosystèmes

D. Cluzeau, G. Peres, P. Robin, P. MorandIFR CAREN

Université Européenne de Bretagne

[email protected]@univ--rennes1.frrennes1.fr

contexte général questions générales - farre: accueil · contexte général sols agricoles...

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