Mobi­liser les hori­zons profonds pour sécu­riser les rende­ments

En pratique, la plupart des opéra­tions agri­coles se concentrent sur les 30 premiers centi­mètres du profil, zone clé du travail du sol et de l’implantation des culture. Juste en dessous, se trouve pour­tant un horizon tout aussi stra­té­gique. Celui-ci renferme en effet d’importantes quan­tités d’eau, de nutri­ments et de matière orga­nique.

En année sèche, ces réserves peuvent s’avérer déci­sives, à condi­tion que la plante puisse y accéder. Or, des couches compac­tées – souvent dues au passage répété de maté­riels lourds – font fréquem­ment obstacle à la progres­sion des racines. Résultat : des systèmes raci­naires super­fi­ciels et des plantes qui ne valo­risent qu’une frac­tion de l’eau réel­le­ment dispo­nible.

La couche arable et le sous-sol – deux mondes distincts

La terre arable (0–30 cm) se carac­té­rise par une struc­ture rela­ti­ve­ment homo­gène, une bonne richesse nutri­tive et des condi­tions géné­ra­le­ment favo­rables à l’enracinement. C’est là que l’agriculteur agit en prio­rité, en veillant à la struc­ture, à l’aération et à la gestion de l’eau afin d’offrir un cadre optimal à la crois­sance des cultures.

En dessous, l’horizon non-travaillé peut s’étendre sur plusieurs mètres, jusqu’à la roche mère. Il accueille environ la moitié de la réserve utile, renferme 20 à 30 % des réserves d’azote et de phos­phore et près de 40 % du carbone orga­nique en moyenne. Problème : environ 70 % des terres arables alle­mandes présentent des hori­zons qui freinent le déve­lop­pe­ment raci­naire. Une large part de ces ressources reste donc inac­ces­sible aux cultures.

Certaines inter­ven­tions d’amélioration struc­tu­rale permettent néan­moins d’améliorer le fonc­tion­ne­ment global du sol et, in fine, les perfor­mances des cultures. « Lorsque le sous-sol devient acces­sible aux racines, la plante résiste beau­coup mieux aux périodes de séche­resse », rappelle le profes­seur Axel Don, pédo­logue à l’Institut Thünen. Les obser­va­tions montrent que les parcelles concer­nées subissent nette­ment moins de pertes de rende­ment en année sèche. « En condi­tions normales, la couche arable peut suffire. Mais en cas de séche­resse extrême, l’eau qu’elle contient ne couvre plus les besoins. La plante doit alors pouvoir compter sur l’horizon profond. »

Un sous-sol bien struc­turé présente aussi des atouts évidents lors d’épisodes pluvieux intenses. Une struc­ture meuble améliore l’aération et la capa­cité d’infiltration de l’eau, contri­buant ainsi à limiter les risques d’érosion hydrique.

Accéder au sous-sol : les leviers agro­no­miques

Plusieurs leviers existent pour lever les contraintes liées à la compac­tion profonde. Ils reposent sur des approches méca­niques ou biolo­giques, parfois combi­nées.

Projet Soil³ : le compost comme stabi­li­sa­teur de struc­ture

Inscrit dans le programme BonaRes (« Le sol, une ressource dans la bioé­co­nomie »), soutenu par le minis­tère fédéral alle­mand de l’Éducation et de la Recherche, le projet Soil³ (2015–2025) visait à rendre les hori­zons profonds du sol plei­ne­ment fonc­tion­nels. Les cher­cheurs ont mis au point une tech­nique d’amélioration du sous-sol à la fois plus douce que le labour profond et plus durable que l’ameublissement méca­nique clas­sique.

Le prin­cipe de la tech­nique Soil³ repose sur un travail loca­lisé. La couche arable est d’abord repoussée laté­ra­le­ment sur des bandes de 30 cm de large. Une frai­seuse de profon­deur inter­vient ensuite pour ameu­blir le sous-sol et y incor­porer du compost jusqu’à 50 à 60 cm. L’objectif est double : assou­plir le sol tout en stabi­li­sant dura­ble­ment sa struc­ture. Les résul­tats des essais de terrain sont probants :

• +20 à 25 % de rende­ment en céréales par rapport au témoin
• +50 % de rende­ment en maïs la première année, pour­tant très sèche
• Des effets main­tenus après huit ans
• Un amor­tis­se­ment estimé entre 3 et 5 ans (pour un coût de 700 à 800 €/ha, hors compost)

Sans surprise, la tech­nique se révèle parti­cu­liè­re­ment effi­cace sur des sols initia­le­ment compactés. Les sols sableux en tirent davan­tage profit que les sols de loess. Aucun accrois­se­ment du lessi­vage des nitrates n’a été observé ; au contraire, la meilleure explo­ra­tion raci­naire permet une utili­sa­tion plus effi­cace de l’eau et des nutri­ments.

Essai Soil³ en maïs sur le site de Thyrow, avec plusieurs variantes de travail du sol (août 2020). De gauche à droite : conduite conven­tion­nelle, para­plow, ameu­blis­se­ment en profon­deur avec incor­po­ra­tion de paille (stabi­li­sa­tion), ameu­blis­se­ment en profon­deur, ameu­blis­se­ment en profon­deur avec incor­po­ra­tion de biocom­post (stabi­li­sa­tion) (photo : Michael Sommer/ZALF)

Entre les sillons travaillés avec la tech­nique Soil³, le seigle d’hiver est desséché en juillet 2021 (photo : Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

Les sillons enri­chis au compost atteignent environ 50 cm de profon­deur (photo : Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

La crois­sance des racines se limite souvent à la couche supé­rieure du sol, car les plantes ne peuvent pas péné­trer dans les couches compac­tées profondes du sol (photo : Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

À ce stade, néan­moins, la tech­nique n’est pas encore prête pour un passage d’échelle. Les volumes de compost néces­saires restent limi­tants et le maté­riel spéci­fique n’est pas encore dispo­nible. Des incer­ti­tudes juri­diques subsistent égale­ment : la régle­men­ta­tion alle­mande interdit aujourd’hui l’incorporation de matières orga­niques dans l’horizon profond, sans que le statut du compost dans ce contexte soit clai­re­ment établi.

Autre option : appro­fon­dis­se­ment partiel de la couche arable

Une alter­na­tive sans apport de compost consiste à appro­fondir loca­le­ment la couche arable par un labour en bandes jusqu’à 60 cm. La terre végé­tale est ainsi déplacée vers le sous-sol. Cette tech­nique exige une grande prudence sur sols argi­leux, où la struc­ture peut être rapi­de­ment dégradée. Une charrue adaptée devrait être commer­cia­lisée dans les prochaines années.

Sur les sols lourds, comme les sols de loess à hori­zons lessivés, les inter­ven­tions méca­niques lourdes doivent être envi­sa­gées avec précau­tion. Dans ces contextes, les biopores – formés par les racines profondes, l’activité des vers de terre ou certaines inter­ven­tions humaines – consti­tuent souvent la voie la plus sûre pour recon­necter les cultures aux hori­zons profonds.

C’est sur ce type de sols que Lilian Guzmán, exploi­tante au sein de la coopé­ra­tive agri­cole de Groß Machnow, a testé la méthode. Sur des terres sablon­neuses du Bran­de­bourg, les premiers résul­tats sont encou­ra­geants. Dès 2024, le seigle récolté sur les bandes ameu­blies en profon­deur a affiché un rende­ment supé­rieur de 9 % à celui obtenu avec une charrue clas­sique, et de 44 % par rapport au déchau­meur. En 2025, année plus humide, le maïs-grain s’est en revanche comporté de manière simi­laire dans toutes les moda­lités. « L’année n’était pas si mauvaise », résume l’exploitante.

Biopores arti­fi­ciels

Au-delà des outils méca­niques, les équipes de l’Institut Thünen explorent égale­ment la créa­tion de biopores arti­fi­ciels. Le prin­cipe : forer dans le sol des trous de 8 mm de diamètre jusqu’à 80 cm de profon­deur. Lors des essais, 90 % de ces pores étaient colo­nisés par des racines trois mois plus tard, avec à la clé des gains de rende­ment de 2 à 15 %. Les vers de terre ont rapi­de­ment colo­nisé ces gale­ries. « Il s’agit de véri­tables auto­routes pour les racines vers le sous-sol », commente Axel Don. Des ques­tions demeurent toute­fois sur la densité opti­male des trous, leur profon­deur et leur stabi­lité dans le temps.

Un rôle clé dans la rési­lience des cultures

Un nombre crois­sant d’études souligne l’importance des hori­zons profonds dans la rési­lience des systèmes de culture. Ceux-ci consti­tuent une réserve majeure d’eau et de nutri­ments, à condi­tion cepen­dant d’être à portée des systèmes raci­naires. D’autres travaux de recherche montrent que des leviers méca­niques et biolo­giques permettent de restaurer cette fonc­tion­na­lité.

Les résul­tats du projet Soil³ offrent des pistes concrètes pour inté­grer, à l’avenir, des stra­té­gies de gestion du sous-sol adap­tées aux condi­tions locales. Si certaines tech­niques se prêtent mieux aux sols sableux, la créa­tion de biopores appa­raît plus perti­nente sur sols lourds. À noter égale­ment, toutes ces inter­ven­tions restent coûteuses et éner­gi­vores, et leur effi­ca­cité dépend forte­ment d’un contexte pédo­lo­gique parfois très hété­ro­gène au sein d’une même parcelle.

Dans la pratique, le choix des méthodes, de même que les résul­tats attendus, varient forte­ment selon le sol et le système de culture. Les béné­fices existent, mais doivent être pesés face aux risques et aux contraintes tech­niques, écono­miques et régle­men­taires. Reste qu’en s’intéressant de plus près à ce qui se passe sous la surface, les exploi­tants disposent d’un levier supplé­men­taire pour sécu­riser leurs rende­ments face aux caprices du climat.