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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
Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
- 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
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
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
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
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
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
Comprendre Comprendre les rôles de la biodiversitles rôles de la biodiversitéé des solsdes sols
Lombriciens comme acteurs
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
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
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
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
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.
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
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
Comment utiliser Comment utiliser les communautles communautéés lombriciennes?s lombriciennes?
Lombriciens outils de gestion des écosystèmes
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
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
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
Les agro-systèmes
VingnoblesChampagneBourgogneBeaujolaisLanguedoc
Suisse romande
Permanent pasture
Continuousmaize
Rotation pasture
Polyculture - élevage« Mixed-farming and breeding »
BretagneCharente-Poitou
PyrénéesBeauce – Centre
AuvergneChampagne
LorraineItalie (I)
Lombriciens comme Bioindicateurs
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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)
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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)
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Pratiques agricoles & activités biologiques du solLombriciens comme Bioindicateurs
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
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Pratiques agricoles & activités biologiques du solLombriciens comme Bioindicateurs
Test écotoxicologiquenon normalisé
(utilisant l’ensembledes paramètresdémographiques)
(Lumbricus terrestrisespèce anécique,
Présente dans les sols)
(Sol de prairie tamisé)
(Nourriture : RGA séché et broyé)
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
Pratiques agricoles & activités biologiques du solLombriciens comme Bioindicateurs
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
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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)
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
Lombriciens outils de gestion des écosystèmes
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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
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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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
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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Outils statistiques- ANOVA
- Analyse en ComposantesPrincipales (ACP)
Lombriciens comme Bioindicateurs
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
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
effet du type de sol
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Lombriciens comme bioindicateurs
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
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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
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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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
Biomasse microbienne en mg C / kg
Viticulture raisonnée
Viticulture traditionnelle
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Viticulture traditionnelle Vitculture raisonnée
Abondance lombricienne en nombre / m²
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Viticulture traditionnelle Vitculture raisonnée
Abondance lombricienne en nombre / m²
Viticulture raisonnée
Viticulture traditionnelle
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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
Lombriciens comme Bioindicateurs
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 en nombre / m²
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 en mg C / kg
Biomasse microbienne
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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
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
Université de Giessen
Nombre lombriciens / m² Biomasse (g / m²)Volume galeries (ml / m²) Turricules (kg / m² / an)
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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.
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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
Lombriciens comme Bioindicateurs
Pratiques agricoles & activités biologiques du sol
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.
Sols agricoles & Développement durableSPACE de RENNES – Jeudi 11 Septembre 2008
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500 1000 1500 2000 2500
kg / ha
BIOMASSE deVERS de TERRE
FACTEURS deRESTAURATION
FACTEURS deDEGRADATION
500 1000 1500 2000 2500
kg / ha
BIOMASSE deVERS de TERRE
FACTEURS deRESTAURATION
FACTEURS deDEGRADATION
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
BIOMASSE deVERS de TERRE
FACTEURS deRESTAURATION
FACTEURS deDEGRADATION
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)
Lombriciens comme Bioindicateurs
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Comment Comment rrééaliseraliser le le transferttransfertaux aux utilisateursutilisateurs des sols ?des sols ?
ConcrConcrèètement, comment faire ?tement, comment faire ?
Lombriciens comme Bioindicateurs
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A. giardi (anécique)
Concrètement, comment faire ?
L. terrestris (épi-anécique)
endogé
anécique
epigé
EPIGE
ANECIQUE
ENDOGEMESOHUMIQUE
ENDOGEOLIGOHUMIQUE
ENDOGEPOLYHUMIQUE
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
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 ......
Concrètement, comment faire ?
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
)
Concrètement, comment faire ?
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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)
Concrètement, comment faire ?
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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 ?
Lombriciens comme Bioindicateurs
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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 …
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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
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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 Bioindicateurs
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Lombriciens comme BioindicateursRMQS BioDiv
Réseau de 300/2200 sites selon une grille de 16x16 km.
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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
Lombriciens comme bioindicateurs
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
pour la remédiation des sols
exemple de biostimulation du sol
Comment utiliser Comment utiliser les les communautcommunautééeses lombriciennes?lombriciennes?
Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
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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?
Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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
flushed diluted« fresh slurry »
piggery
Constructedwetlandrecirculation of
treated watertoward the flush
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)
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.
vermifilter
1
2
3
4
flushed diluted« fresh slurry »
piggery
Constructedwetlandrecirculation of
treated watertoward the flush
sieve
excess water
vermifilter
1
2
3
4
flushed diluted« fresh slurry »
piggery
Constructedwetlandrecirculation of
treated watertoward the flush
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
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
[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, …)
ARCUS ProjectARCUS Project
[4c]
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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
ARCUS ProjectARCUS Project
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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
Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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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, …)
Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
PropositionPropositionIntensification de lIntensification de l’’agricultural avec un minimum dagricultural avec un minimum d’’externalitexternalitéés ns néégativesgatives
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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
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Sols avec problèmesSols sans problèmes(pollution, contamination,physique ou érosion de la biodiversité, …)
Haut risquesRisques moyensFaible risques
Faible potentielFort potentiel
Production de nourriture
++++
Production de nourriture
++
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++(+)
ARCUS ProjectARCUS Project
Lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
PropositionPropositionIntensification de lIntensification de l’’agricultural avec un minimum dagricultural avec un minimum d’’externalitexternalitéés ns néégativesgatives
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Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmes
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Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsuméé
Comment utiliser les communautComment utiliser les communautéésslombriciennes?lombriciennes?
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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
Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsuméé
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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 réésumsuméé
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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
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)
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
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Daniel Cluzeau & al – IFR CAREN, UMR EcoBio, Univ.Rennes1Les lombriciens comme outils de gestion des écosystèmes
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, …)
Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmesen ren réésumsuméé
Rotations des cultures ...
Inoculation de lombriciens3
AMELIORATIONFONCTIONNELLE ou RESTAURATION
des SOLS
......chaulagechaulage
Fumier …déchetsLombrifiltre & compost,
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
Biostimulationlombriciennes
Elevage
Stimulation de population
locale
1 Stimulation de population
locale
1
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Colonisationnaturelle
2
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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 :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 2007
PMP : Piggery with Minimal Pollutions
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 :Non-food recycling of livestock
by productson various scales
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
macrophytes, biodigestion (CH4)
plots,ponds
factory
Bio-filtration
macrophytes, biodigestion (CH4)
plots,ponds
factory
water,heat,
air
water,energy,
foodforage,
litter, biomass
animal food, fertiliser, organic amendments
water,heat,
air
water,energy,
foodforage,
litter, biomass
animal food, fertiliser, organic amendments
Production branch
Production branch
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PMP : Piggery with Minimal Pollutions
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 :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 2007
PMP : Piggery with Minimal Pollutions
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 :Non-food recycling of livestock
by productson various scales
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
macrophytes, biodigestion (CH4)
plots,ponds
factory
Bio-filtration
macrophytes, biodigestion (CH4)
plots,ponds
factory
water,heat,
air
water,energy,
foodforage,
litter, biomass
animal food, fertiliser, organic amendments
water,heat,
air
water,energy,
foodforage,
litter, biomass
animal food, fertiliser, organic amendments
Production branch
Production branch
Mélynda Hassouna, Paul Robin, Daniel Cluzeau, Philippe Morand, février 2007
PMP : Piggery with Minimal Pollutions
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)
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Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmes
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Les lombriciens comme outil de gestion des écosystèmes
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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
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
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,
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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
daniel.cluzeau@univdaniel.cluzeau@univ--rennes1.frrennes1.fr
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