Agronomic and environmental effect of soil conservation management practices in field crops production : Crop yield and soil carbon and nitrogen dynamics

L'ACS est définie par la FAO comme un système de culture durable reposant sur trois piliers indissociables : un travail du sol minimal (semis direct), une couverture organique permanente du sol (résidus ou couverts) et la diversificationStratégie de gestion agricole consistant à augmenter la diversité des cultures par de nouveaux arrangements spatiaux (ex. cultures associées) ou temporels, visant à optimiser l'usage des ressources et les services écosystémiques (Hernández-Ochoa et al., 2022) → Vocabulaire des rotations culturales (Ferdinand & Baret, 2024). Au-delà de ces pratiques, elle est désormais perçue comme un concept de conservation des ressources (Mrabet et al., 2023).

L'adoption de l'ACS progresse de manière soutenue, couvrant environ 205 millions d'hectares en 2023, soit près de 14,7 % des terres arables mondiales (Mrabet et al., 2023).

• Dynamique de croissance : La surface mondiale en ACS augmente d'environ 10 millions d'hectares par an (Mrabet et al., 2023).
• Répartition géographique : L'adoption est massive en Amérique du Sud et en Australie, où elle atteint 70 à 75 % des surfaces cultivées (Mrabet et al., 2023). Les leaders mondiaux en superficie sont les États-Unis (44 Mha), le Brésil (43,9 Mha) et l'Argentine (32,9 Mha) (Mrabet et al., 2023).
• Évolutions récentes : Bien que les Amériques dominent, les taux de croissance les plus élevés ces dernières années sont observés en AsieRégion biogéographique abritant des bassins hydrographiques majeurs (tels que ceux du Tigre et de l'Euphrate) soumis à des pressions intenses liées au changement climatique (Qasim, 2017). Ces territoires sont particulièrement vulnérables aux processus d'aridification qui impactent directement la qualité et la quantité des ressources en eau disponibles pour l'agriculture (Qasim, 2017) → Vocabulaire, en Afrique et en Europe (Mrabet et al., 2023).

La distinction entre ACS et Agriculture RégénérativeApproche systémique de la gestion des terres visant à restaurer la santé des sols et à augmenter la séquestration du carbone atmosphérique (Coulardeau et al., 2022; Khangura et al., 2023). Ses principes incluent la couverture permanente du sol, la réduction du travail du sol, la diversification des espèces et l'intégration de l'élevage pour améliorer les services écosystémiques (Tittonell et al., 2022; Villat & Nicholas, 2024) → Vocabulaire s'affine dans la littérature récente. L'ACS est souvent considérée comme la « pierre angulaire » ou une étape intermédiaire dans un continuum de durabilité (Musto et al., 2023).

• Focus écologique : Si l'ACS vise la conservation des sols, elle stimule également la biodiversité et les processus écologiques qui génèrent des services écosystémiques (Dardonville, 2021), tandis que l'AR adopte une approche holistique visant explicitement la restauration de la biodiversité et l'amélioration des services écosystémiques (Duru et al., 2022).
• Tension sur la chimie : Un point de divergence majeur concerne l'usage des produits de synthèse. L'ACS conventionnelle reste souvent dépendante des herbicides (ex: glyphosate) pour la gestion des adventices sans labour (Bohan, 2022). À l'inverse, l'AR tend vers une réduction drastique, voire une suppression des agrochimiques, se rapprochant des principes de l'agroécologie (Duru et al., 2022).
• Objectifs de stockage : L'AR met un accent plus marqué sur la séquestration active du carbone et l'amélioration de la santé microbienne du sol par rapport à une simple conservation (Gulaiya et al., 2024).

Les méta-analyses publiées entre 2021 et 2026, nuancent les conclusions historiques :

• Performance globale : Une analyse mondiale de 2026 montre que le semis direct sans résidus peut entraîner une baisse de rendement de 6,3 %, alors que le maintien des résidus en travail conventionnel permet une hausse de 3,4 % (Wakjira et al., 2026). Le « gagnant-gagnant » (gain simultané de rendement et de stockage de carbone) n'est observé que dans 18,1 % des cas à l'échelle mondiale (Encarnation et al., 2026).
• Le cas européen : En Europe, l'ACS complète induit une réduction moyenne de 3 % des rendements céréaliers et une baisse de 9 % de la stabilité des rendements par rapport au système conventionnel (Ceriani et al., 2026).
• Synergie des piliers : La probabilité de gain de rendement est nettement plus élevée lorsque le semis direct est strictement combiné au maintien des résidus, ce dernier facteur ayant l'impact positif le plus significatif sur la productivité (Su et al., 2021).

La variabilité des rendements est désormais expliquée par des facteurs pédoclimatiques précis :

• Aridité : Les bénéfices les plus marqués se situent dans les zones arides et semi-arides (Encarnation et al., 2026 ; Sun et al., 2020). Dans ces régions, le semis direct peut augmenter les rendements de 16,3 % en favorisant l'infiltrationProcessus physique par lequel l'eau pénètre à travers la surface du sol pour rejoindre la zone non saturée (Nakhaei & Šimůnek, 2014; Niyazi et al., 2023). Le taux d'infiltration dépend de la texture, de l'humidité initiale et de la structure superficielle (porosité, croûtes) ; il est initialement élevé puis diminue jusqu'à atteindre une valeur stable correspondant à la conductivité hydraulique à saturation (Keskinen et al., 2019; Marín et al., 2023; Rahmati et al., 2018) → Vocabulaire de l'eau (+24 %) (Wakjira et al., 2026). À l'inverse, dans les climats humides ou froids, les pertes de rendement sont fréquentes (-7,2% en zone humide) (Sun et al., 2020 ; Wakjira et al., 2026).
• Texture du sol : La teneur en argile est un modérateur critique. En Europe, un taux d'argile supérieur à 30 % accroît l'écart de rendement, atteignant une baisse de 4,4% en semis direct contre seulement 1% en travail simplifié (15 cm) (Ceriani et al., 2026).
• Statut initial du carbone : Les gains de rendement sont plus probables dans les sols dégradés ou caractérisés par un faible taux de carbone organique initial (< 5 g/kg) (Hounkpatin et al., 2025).

Le consensus sur la durée de transition s'est affiné :

• Période critique : La phase d'adaptation, durant laquelle les propriétés du sol et les compétences de gestion de l'agriculteur évoluent, est désormais estimée entre 5 et 6 ans (Cordeau, 2024). Des essais de courte durée (2 ans) échouent souvent à démontrer des bénéfices hydriques ou productifs significatifs (L. et al., 2023).
• Stabilité à long terme : Bien que les premières années puissent être marquées par une baisse de rendement due à l'immobilisation de l'azote ou à la pression des adventices, ces pertes tendent à se résorber avec le temps grâce à l'amélioration de la structure et de la fertilité du sol (Yemadje et al., 2022).
• Résilience climatique : Malgré des rendements parfois inférieurs, les systèmes en ACS démontrent une meilleure stabilité face aux extrêmes climatiques (sécheresses, fortes pluies) grâce à une infiltrationProcessus physique par lequel l'eau pénètre à travers la surface du sol pour rejoindre la zone non saturée (Nakhaei & Šimůnek, 2014; Niyazi et al., 2023). Le taux d'infiltration dépend de la texture, de l'humidité initiale et de la structure superficielle (porosité, croûtes) ; il est initialement élevé puis diminue jusqu'à atteindre une valeur stable correspondant à la conductivité hydraulique à saturation (Keskinen et al., 2019; Marín et al., 2023; Rahmati et al., 2018) → Vocabulaire accrue et une température du sol régulée (Page et al., 2020).

Des méta-analyses récentes confirment le potentiel de séquestration de l'ACS, tout en précisant les conditions de sa réussite. Une méta-analyse a révélé une augmentation d'environ 13 % du stock de COS sous ACS par rapport aux systèmes conventionnels (Tadiello et al., 2021).

• Taux de séquestration : En conditions réelles avec une rétention élevée de résidus sur le long terme, le taux de stockage additionnel peut atteindre 0,21 Mg C/ha/an (Tadiello et al., 2021).
• Contexte initial : Le potentiel de stockage est plus marqué dans les sols initialement pauvres en carbone (seuil inférieur à 40 Mg C/ha), suggérant que l'ACS est un levier majeur de restauration pour les sols dégradés (Tadiello et al., 2021).
• Synergie des piliers : L'Agriculture de Conservation des SolsApproche de gestion des agroécosystèmes reposant sur trois piliers indissociables : la réduction maximale du travail mécanique du sol (non-labour/semis direct), la couverture permanente du sol par des végétaux ou des résidus, et la diversification des cultures dans le temps et l'espace (Carpentier et al., 2020; Dardonville, 2021; Lucas et al., 2018). Elle vise à préserver la biodiversité du sol et à améliorer l'efficience des ressources (Labreuche et al., 2007; Landel, 2015) → Vocabulaire (ACS) permet de séquestrer environ 20 % de carbone de plus que l'agriculture conventionnelle (Duru et al., 2022).

La durée de couverture du sol par une végétation active est directement corrélée à la fixation nette de CO₂ atmosphérique (Ceschia et al., 2023). Les couverts intermédiaires sont identifiés comme la pratique ayant le plus fort potentiel de stockage additionnel à l'échelle nationale (Ceschia et al., 2023).

• Performance des légumineuses : L'utilisation de couverts de légumineuses en semis direct peut conduire à un stockage de 1,15 Mg C/ha/an sur l'ensemble du profil (0-100 cm) pendant une période de 30 ans (Vincent-Caboud, 2020).
• Dynamique verticale : Contrairement aux idées reçues, le stockage ne se limite pas à la surface ; des études montrent une augmentation significative du carbone dans les couches profondes (30-100 cm), alors que le taux en surface peut parfois se stabiliser (Vincent-Caboud, 2020).
• Flux entrants : C'est avant tout le niveau des flux de carbone entrant et l'enchaînement des couverts qui déterminent la dynamique de stockage à long terme (Pellerin et al., 2020).

La diversificationStratégie de gestion agricole consistant à augmenter la diversité des cultures par de nouveaux arrangements spatiaux (ex. cultures associées) ou temporels, visant à optimiser l'usage des ressources et les services écosystémiques (Hernández-Ochoa et al., 2022) → Vocabulaire des cultures, bien qu'elle ait un effet propre modeste (environ +3 à +5 % de COS), agit comme un catalyseur lorsqu'elle est combinée aux deux autres piliers (Vialatte et al., 2023).

• Approche système : La diversification (introduction de soja, arachide ou sorgho dans les rotations) permet d'améliorer la santé globale du sol, créant un cercle vertueux pour la neutralité carbone (Yang et al., 2024).
• Résilience climatique : Dans des régions intensives comme la plaine du Pô, la diversification associée au travail réduit du sol améliore substantiellement la rétention du COS face aux futurs scénarios climatiques, en particulier dans les sols pauvres (Cerasuolo et al., 2025).
• Pérennité : L'introduction de cultures pérennes ou de couverts intermédiaires dans la rotation est jugée plus efficace pour le stockage que la simple alternance de cultures de rente classiques (Pellerin et al., 2020).

L'amélioration de la capacité d'infiltrationProcessus physique par lequel l'eau pénètre à travers la surface du sol pour rejoindre la zone non saturée (Nakhaei & Šimůnek, 2014; Niyazi et al., 2023). Le taux d'infiltration dépend de la texture, de l'humidité initiale et de la structure superficielle (porosité, croûtes) ; il est initialement élevé puis diminue jusqu'à atteindre une valeur stable correspondant à la conductivité hydraulique à saturation (Keskinen et al., 2019; Marín et al., 2023; Rahmati et al., 2018) → Vocabulaire est l'un des effets les plus documentés de l'ACS, résultant d'une bioporosité accrue (galeries de vers de terre, racines décomposées) et d'une meilleure stabilité des agrégats (Blanchy et al., 2023 ; Page et al., 2020).

• Conductivité hydraulique : Des expérimentations multisites récentes en France montrent que la conductivité hydraulique saturée (KS) est 1,5 à 3,0 fois plus élevée sous ACS (100–160 mm/h) que sous labour conventionnel (50–70 mm/h) (Alletto et al., 2022).
• Stabilité temporelle : Contrairement aux systèmes labourés où l'infiltration chute rapidement après le semis (par un facteur de 2 à 20 selon les sols), l'ACS maintient une capacité d'infiltration stable tout au long de la saison (Alletto et al., 2022).
• Leviers d'action : L'introduction de cultures de couverture augmente les taux d'infiltration de 34,8 % en moyenne, tandis que les plantes pérennes permettent des hausses allant jusqu'à 59,2 % (Basche & DeLonge, 2019). En climat semi-aride, le semis direct peut accroître l'infiltration de 24 % (Wakjira et al., 2026).

L'ACS optimise le bilan hydrique en limitant les pertes improductives et en facilitant l'accès à l'eau pour la culture (Abdallah et al., 2021).

• Réduction de l'évaporation : Le maintien des résidus en surface agit comme une barrière physique. Il est estimé qu'une dose de 8 t/ha de résidus est nécessaire pour réduire l'évaporation de surface d'environ 30 % par rapport à un sol nu (Ranaivoson et al., 2017).
• Accessibilité racinaire : Si l'augmentation de la capacité au champ reste souvent limitée à l'horizon de surface (0-5 cm), l'ACS favorise une profondeur d'enracinement supérieure, permettant aux cultures d'exploiter plus efficacement les réserves d'eau profondes (Alletto et al., 2022).
• Résilience thermique : La couverture permanente réduit les pics de température du sol, ce qui préserve l'humidité lors des épisodes de forte chaleur (Page et al., 2020).

L'impact de l'ACS sur la recharge des nappes fait l'objet de conclusions nuancées, soulignant des compromis nécessaires selon le contexte hydrique (Blanchy et al., 2023).

• Effet des cultures intermédiaires : Bien qu'elles favorisent l'infiltrationProcessus physique par lequel l'eau pénètre à travers la surface du sol pour rejoindre la zone non saturée (Nakhaei & Šimůnek, 2014; Niyazi et al., 2023). Le taux d'infiltration dépend de la texture, de l'humidité initiale et de la structure superficielle (porosité, croûtes) ; il est initialement élevé puis diminue jusqu'à atteindre une valeur stable correspondant à la conductivité hydraulique à saturation (Keskinen et al., 2019; Marín et al., 2023; Rahmati et al., 2018) → Vocabulaire, les cultures de couverture consomment de l'eau pour leur croissance. Une méta-analyse montre qu'elles peuvent réduire le drainage et la recharge des nappes de 27 mm/an (soit 270 m³/ha) en moyenne dans les climats tempérés (Meyer et al., 2018).
• Risques en zones sèches : Dans les régions où la ressource en eau est critique, cette réduction du drainage peut affecter les réserves des nappes superficielles et le débit de base des rivières à l'échelle du bassin versant (Meyer et al., 2018).
• Besoin de connaissances : Malgré des bénéfices locaux évidents sur l'infiltration, l'impact global sur l'hydrologie régionale reste un domaine de recherche actif où les données à long terme et à grande échelle manquent encore pour certaines zones, notamment en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud (Blicher-Mathiesen et al., 2022 ; Mojid & Mainuddin, 2021).

L’Agriculture de Conservation des SolsApproche de gestion des agroécosystèmes reposant sur trois piliers indissociables : la réduction maximale du travail mécanique du sol (non-labour/semis direct), la couverture permanente du sol par des végétaux ou des résidus, et la diversification des cultures dans le temps et l'espace (Carpentier et al., 2020; Dardonville, 2021; Lucas et al., 2018). Elle vise à préserver la biodiversité du sol et à améliorer l'efficience des ressources (Labreuche et al., 2007; Landel, 2015) → Vocabulaire constitue l’un des leviers les plus efficaces pour limiter l'érosion hydrique. Les données récentes confirment que l'arrêt du labour et la présence de résidus en surface améliorent considérablement la protection du sol :

• Efficacité du non-travail du sol : Une synthèse de données en Europe du Nord-Ouest rapporte des réductions annuelles de l'érosion allant de 87,7 % en Allemagne à 90 % en Norvège en système de semis direct par rapport au labour conventionnel (Skaalsveen et al., 2019). Dans l'ensemble des conditions européennes, le semis direct permet d'atténuer les pertes de sédiments de 82 % (Clement et al., 2024).
• Rôle crucial des couverts végétaux : Les couverts d'interculture réduisent en moyenne le ruissellement de 68 % et les pertes de sol de 72 % en automne-hiver (Clement et al., 2024).
• Synergie des principes : Si le non-travail du sol est bénéfique, la rétention des résidus en surface est le facteur déterminant, avec une réduction médiane de l'érosion de 45,5 % imputable spécifiquement aux résidus, contre 10 % pour le seul arrêt du travail du sol dans certaines études d'ensemble (Xiao et al., 2021). En agriculture biologique, le passage au travail du sol réduit permet également de diminuer les pertes de sédiments de 61 % par rapport au travail du sol intensif (Seitz et al., 2018).

L'ACS favorise une restauration massive de la biologie des sols en préservant l'habitat et les ressources trophiques des organismes :

• Abondance et biomasse : Des suivis de longue durée (14 ans) montrent que les systèmes en ACS augmentent la biomasse de la macrofaune de 100 à 2500 %, celle des nématodes de 100 à 700 %, et celle des micro-organismes de 30 à 70 % par rapport au conventionnel (Henneron et al., 2014).
• Ingénieurs du sol : Le labour conventionnel est identifié comme le principal facteur de déclin de l'abondance et de la biomasse des vers de terre à l'échelle mondiale (Briones & Schmidt, 2017). À l'inverse, les systèmes ACS, même en phase de transition récente, montrent des effets positifs rapides sur la densité des larves de coléoptères et la biomasse lombricienne (Chassain et al., 2025).
• Complexité trophique : La réduction de l'intensité du travail du solPratique mécanique visant à ameublir, retourner ou mélanger le sol pour préparer le lit de semence et contrôler les adventices (Spiegel et al., 2025). Le travail conventionnel (labour) est associé à une perte de carbone organique du sol par minéralisation accélérée et à une dégradation de la structure physique (Mihelič et al., 2024; Yadav et al., 2020). À l'inverse, les systèmes de travail réduit ou de semis direct (no-travail du sol) favorisent le stockage du carbone en surface, préservent les agrégats et augmentent la diversité ainsi que la biomasse des communautés microbiennes et fongiques (Ahn et al., 2020; Spiegel et al., 2025; Wang et al., 2016) → Vocabulaire est le facteur le plus positivement corrélé à la richesse des réseaux trophiques du sol, favorisant particulièrement les mésofaunes détritivores qui jouent un rôle central dans le cycle des nutriments (Chassain et al., 2025).

L'impact de l'ACS sur le bilan radiatif est complexe et dépend de l'équilibre entre séquestration du carbone et émissions de protoxyde d'azote (N₂O) et de méthane (CH₄) (Li et al., 2023 ; Freitag et al., 2024) :

• Potentiel de réchauffement global : En tenant compte de la séquestration du carbone dans le sol (SOC), le PRG net peut être 66 à 71 % inférieur en semis direct par rapport au labour conventionnel (Sainju, 2016).
• Émissions de N₂O et CO₂ : Certaines méta-analyses indiquent des risques d'augmentation temporaire des émissions. Par exemple, une augmentation de **12 % du **CO₂ a été observée durant les 5 premières années suivant l'adoption de l'ACS, bien que cet effet s'estompe sur le long terme (Karki et al., 2025). Le N₂O peut également augmenter de 11,9 % en semis direct (Shakoor et al., 2020).
• Spécificités par culture : Dans les rizières, le semis direct permet de réduire les émissions de méthane de 30 %, bien que cet avantage puisse être partiellement compensé par une hausse du N₂O si la fertilisation azotée n'est pas optimisée (Zhao et al., 2015). L'adoption de l'ACS sur le long terme, couplée à une gestion raisonnée de l'azote, reste toutefois une stratégie clé pour l'atténuation du changement climatique (Li et al., 2023 ; Zhao et al., 2015).

L'Agriculture de Conservation des SolsApproche de gestion des agroécosystèmes reposant sur trois piliers indissociables : la réduction maximale du travail mécanique du sol (non-labour/semis direct), la couverture permanente du sol par des végétaux ou des résidus, et la diversification des cultures dans le temps et l'espace (Carpentier et al., 2020; Dardonville, 2021; Lucas et al., 2018). Elle vise à préserver la biodiversité du sol et à améliorer l'efficience des ressources (Labreuche et al., 2007; Landel, 2015) → Vocabulaire est un élément constitutif de la doctrine régénérative (Musto et al., 2023). Les trois piliers de l'ACS — l'absence de perturbation mécanique du sol (semis direct), la couverture végétale permanente et la diversification des rotations — fournissent la base physique nécessaire à la restauration biologique (Pandu et al., 2025).
Des études récentes soulignent que l'ACS agit comme un levier de "capitalisation biologique" :

• Séquestration du carbone : Les systèmes basés sur les principes de l'ACS permettent des taux de séquestration du carbone allant de 0,5 à 3 tonnes par hectare et par an (Kumar et al., 2025).
• Santé du sol : La mise en œuvre rigoureuse des piliers de l'ACS favorise une augmentation du carbone organique du sol de 0,5 % à 2 % sur une période de 3 à 5 ans (Kumar et al., 2025).
• Ressource en eau : L'amélioration de la structure du sol sous ACS permet des taux d'infiltration d'eau 2 à 10 fois supérieurs à ceux des systèmes conventionnels (Kumar et al., 2025).
  Bien que l'ACS soit parfois critiquée pour sa dépendance résiduelle aux herbicides (notamment pour la gestion des couverts), elle est reconnue par la recherche comme le "sine qua non" de la durabilité en grandes cultures annuelles (Landers et al., 2021).

Si l'ACS se concentre principalement sur les processus biophysiques du sol, l'agriculture régénérativeApproche systémique de la gestion des terres visant à restaurer la santé des sols et à augmenter la séquestration du carbone atmosphérique (Coulardeau et al., 2022; Khangura et al., 2023). Ses principes incluent la couverture permanente du sol, la réduction du travail du sol, la diversification des espèces et l'intégration de l'élevage pour améliorer les services écosystémiques (Tittonell et al., 2022; Villat & Nicholas, 2024) → Vocabulaire élargit ce cadre par une approche plus systémique et "orientée résultats" (Hatt et al., 2024). Elle intègre des dimensions supplémentaires qui vont au-delà de la simple conservation :

• Réduction radicale des intrants synthétiques : L'AR vise à minimiser, voire éliminer, l'usage de pesticides et d'engrais de synthèse en les remplaçant par des méthodes naturelles (Khangura et al., 2023). Cette transition permet une augmentation de 30 % à 50 % de la diversité microbienne et de 60 % à 80 % de l'abondance des insectes auxiliaires (Kumar et al., 2025).
• Intégration de l'élevage : L'un des piliers distinctifs de l'AR est la réintégration des animaux dans les systèmes de culture (pâturage tournant dynamique), ce qui accélère le cycle des nutriments et stimule la biologie du sol (Cusworth et al., 2022).
• Gestion holistique et sociale : La doctrine régénérative inclut des objectifs de bien-être social et d'équité pour les communautés rurales, cherchant à améliorer la résilience économique des fermes face à l'instabilité climatique (Hatt et al., 2024 ; Tittonell et al., 2022).
• Rentabilité et résilience : Bien que les rendements puissent stagner ou légèrement diminuer durant la phase de transition, les fermes régénératives affichent souvent une rentabilité supérieure (parfois doublée dans certains systèmes comme l'arboriculture) grâce à une réduction massive des coûts opérationnels et des intrants (Hatt et al., 2024 ; Kumar et al., 2025).
  En somme, si l'ACS fournit les outils de protection du sol, l'agriculture régénérative propose une vision de redesign (reconception systémique) visant une autonomie écosystémique totale (Hatt et al., 2024).