Qu’est-ce qui est le mieux pour créer un sol agricole sain ? L’agriculture biologique n’offre aucun avantage particulier.

6 Juillet 2026 Publié dans #Agronomie

Qu’est-ce qui est le mieux pour créer un sol agricole sain ? L’agriculture biologique n’offre aucun avantage particulier.

Andrew McGuire, Centre pour l’Agriculture Durable et les Ressources Naturelles, Université de l'État de Washington*

Crédit : American Farmland International

La santé du sol dépend de la matière organique qu’il contient, elle-même déterminée par les apports en biomasse végétale, qui résultent de la photosynthèse. Les facteurs déterminants de la santé des sols sont la lumière, la température et l’eau, et les apports essentiels sont les nutriments, l’azote jouant souvent un rôle clé. Il est important d’axer votre gestion sur ces facteurs dominants. Ne vous laissez pas distraire par des facteurs dont l’impact est moindre.

C’est ce qu’on appelle l’agrophysique¹ : identifier et gérer les facteurs clés qui régissent les performances des cultures et des sols. Une nouvelle étude montre comment cette approche permet d’éliminer toutes les distractions.

Résultats de recherches issues d’essais sur le terrain

L’étude intitulée « No detectable elevated soil carbon under organic farming in German croplands – results from two soil surveys » (aucune augmentation détectable du carbone du sol dans les terres cultivées allemandes sous agriculture biologique – résultats de deux études pédologiques) de Don et al., 2025) aborde la question récurrente : « Qu’est-ce qui est mieux, l’agriculture biologique ou conventionnelle ? » Dans ce cas précis, les chercheurs cherchent à savoir si les pratiques conventionnelles ou biologiques sont les plus efficaces pour accumuler de la matière organique dans le sol, moteur de la santé du sol (Van Rijssel et al., 2025).

Qu’est-ce que le SOC (soil organic carbon) ?

Les articles de recherche font souvent référence au carbone organique du sol (SOC) plutôt qu’à la matière organique du sol (SOM – soil organic matter). Le SOC correspond simplement au carbone présent dans la SOM, qui représente environ la moitié de la masse ; on a donc SOM = 2 × SOC. Outre le carbone, la SOM contient tous les autres éléments qui composent les composés organiques : hydrogène, oxygène, azote, soufre, phosphore, etc.

La méthode courante pour répondre à cette question consiste à mener une expérience sur des parcelles de terrain avec des traitements biologiques et conventionnels. On part souvent du principe que, puisque les exploitations biologiques ne peuvent pas utiliser d’engrais de synthèse, elles recourent davantage à des amendements organiques ou intègrent davantage d’élevage dans leur mode de production. Les traitements se présentent donc généralement comme suit :

Production biologique : pas de pesticides ni d’engrais de synthèse, mais avec des amendements organiques.

vs.

Production conventionnelle : mêmes cultures, mais avec des pesticides et des engrais de synthèse, sans amendements organiques.

Ces traitements sont appliqués pendant plusieurs années, puis des échantillons de sol sont prélevés pour observer les changements survenus. La matière organique du sol étant étroitement liée à la santé du sol, elle constitue l’indicateur clé permettant de déterminer si les pratiques biologiques ou conventionnelles sont les plus bénéfiques pour la santé du sol.

Agriculture biologique vs agriculture conventionnelle. Des décennies de recherche à l’échelle des parcelles ont pointé dans une direction. Les données issues de milliers d’exploitations agricoles réelles en ont indiqué une autre. Les pratiques mises en œuvre dans ces parcelles importent davantage que les labels qui y sont apposés. Photo : Adobe Stock

Les résultats de ces expériences sur le terrain, tant à court qu’à long terme, ont montré que l’agriculture biologique permet d’obtenir des teneurs en matière organique du sol plus élevées (Aguilera et al., 2013 ; Alvarez, 2022a ; Bai et al., 2018 ; Gattinger et al., 2012 ; Smith et al., 2019). Depuis des décennies, le marketing des aliments biologiques ne cesse de répéter ce message. L’étude de Don et al. nous rappelle qu’il vaut toujours la peine de réexaminer des questions qui semblent avoir trouvé une réponse.

Exploitations agricoles vs essais en plein champ

Plutôt que de recourir à des essais en parcelles pour répondre à cette question, Don et al. (2025) ont utilisé deux ensembles de données pédologiques, comprenant respectivement 2.159 sites (dont 99 biologiques) et 811 sites (dont 464 biologiques), provenant d’exploitations agricoles réelles en Allemagne. Contrairement aux recherches antérieures, leur analyse de ces ensembles de données n’a révélé aucune différence dans les teneurs en matière organique du sol entre les exploitations biologiques et conventionnelles.

« Dans les deux ensembles de données, les terres cultivées en agriculture biologique ne présentaient ni une teneur en SOC ni des stocks de SOC plus élevés que celles cultivées en agriculture conventionnelle. »

Don et al. 2025

Dans les exploitations biologiques, les auteurs ont observé l’inverse du processus de santé des sols dont nous sommes partis. Plutôt qu’une photosynthèse optimisée entraînant un apport de biomasse végétale qui, à son tour, stimule les niveaux de matière organique du sol, ils soupçonnent qu’une disponibilité moindre en nutriments – probablement l’azote – a conduit à des rendements agricoles plus faibles et, par conséquent, à un apport moindre de biomasse végétale dans le sol. Et surtout, les exploitations biologiques et conventionnelles présentaient des niveaux similaires d’amendements organiques. Ce sont ces facteurs dominants qui ont déterminé le résultat.

Des résultats contradictoires peuvent être dus à des problèmes méthodologiques, au hasard, ou bien ils peuvent révéler quelque chose d’important. Je ne suis pas qualifié pour examiner leur analyse, leurs modèles ou leurs statistiques. Tout ce que je peux dire, c’est que les méthodes semblent solides, un ensemble de données ayant été utilisé pour vérifier le modèle basé sur l’autre ensemble de données, et avec l’utilisation de corrections de biais ainsi que de corrections climatiques et pédologiques.

Il se pourrait que ces résultats ne s’appliquent qu’aux exploitations agricoles allemandes. Cependant, les normes de l'agriculture biologique sont identiques dans toute l’Union Européenne et sont plus exhaustives que dans la plupart des autres pays. De plus, l’UE soutient fortement l’agriculture biologique, avec pour objectif de consacrer 25 % des terres à ce mode de production d’ici 2030. Il ne s’agit probablement pas d’un hasard, d’autant plus qu’il existe une explication convaincante aux résultats contraires.

Facteurs déterminants de la matière organique du sol

Le principal facteur positif pour la santé du sol est l’apport de biomasse végétale, quelle qu’en soit la source, tandis que le principal facteur négatif est le travail du sol (voir « Two Principles for Managing Soil Health » (deux principes pour la gestion de la santé du sol)) . Ces facteurs causaux puissants peuvent masquer des facteurs contributifs plus faibles.

Les différences dans les apports en biomasse végétale peuvent s’expliquer par plusieurs facteurs : les amendements organiques, la rotation des cultures et les rendements agricoles.

Principaux facteurs de gestion influant sur les niveaux de matière organique du sol. Longueur de la flèche = ampleur relative de l’effet, positif ou négatif.

Niveaux similaires d’amendements organiques

L’hypothèse selon laquelle les exploitations biologiques utilisent davantage d’amendements organiques ou intègrent davantage de fumier animal que les exploitations conventionnelles ne s’est pas vérifiée pour les exploitations biologiques réelles étudiées dans cette étude (Don et al., 2025) :

Utilisation d’engrais organiques : « La quantité d’engrais organiques épandue était comparable entre l’agriculture biologique et l’agriculture conventionnelle. » Et : « Une proportion comparable de parcelles, dans les deux systèmes agricoles, n’a reçu aucun engrais organique : 33 % des terres cultivées en agriculture biologique et 28 % des terres cultivées en agriculture conventionnelle. »

Présence d’animaux d’élevage dans les exploitations : « La proportion d’exploitations sans animaux d’élevage était également comparable, avec 29 % en agriculture biologique et 32 % en agriculture conventionnelle. »

L’un des résultats les plus fréquemment observés en agronomie est que l’utilisation de fumier, de compost ou d’autres amendements organiques permet d’augmenter la matière organique du sol plus efficacement que les engrais de synthèse (Maillard & Angers, 2014). Ainsi, dans les essais traditionnels sur parcelles comparant l’agriculture biologique et l’agriculture conventionnelle, c’est l’agriculture biologique qui l’emporte, du moins en matière d’amélioration des sols, car les parcelles biologiques reçoivent du fumier ou du compost, contrairement aux parcelles conventionnelles. Pourtant, malgré les proclamations selon lesquelles l’agriculture biologique serait supérieure, c’est la pratique consistant à appliquer des amendements organiques qui apporte ce bénéfice en termes d’amélioration des sols, et non l’agriculture biologique en soi.

Don et al. (2025) n’ont pas utilisé les traitements idéalisés que l’on retrouve dans la plupart des essais en parcelles, mais se sont plutôt intéressés à des exploitations agricoles réelles. Les résultats révèlent que l’agriculture biologique se distingue par son interdiction des engrais de synthèse et des pesticides (McGuire, 2017), et non par son utilisation d’amendements organiques. Les exploitations conventionnelles peuvent utiliser et utilisent effectivement des amendements organiques, et lorsqu’elles le font, elles peuvent améliorer la qualité du sol tout aussi bien que les exploitations biologiques.

Rendements et azote

Les cultures en plein champ constituent la principale source de biomasse pour la formation de la matière organique du sol. Elles sont également à l’origine de la matière organique présente dans les amendements organiques tels que le fumier et le compost (voir « Can Manure Sustain Soils? » (le fumier peut-il préserver les sols ?)). Tant pour les cultures que pour les amendements organiques, le taux d’application est déterminant. Pour les cultures de rente, le taux d’application correspond au rendement en biomasse, qui est directement lié au rendement récolté par le biais de l’indice de récolte. Dans l’étude de Don et al., l’avantage en termes de rendement revient aux exploitations conventionnelles :

Différences de rendement : « Les rendements en agriculture biologique étaient en moyenne inférieurs de 31 % à ceux de l’agriculture conventionnelle ». Et : « Le rendement des cultures est un indicateur important de l’apport en carbone au sol par le biais des résidus de récolte ».

De nombreuses études ont constaté des rendements plus faibles en agriculture biologique (Alvarez 2022), souvent attribués à une moindre disponibilité de l’azote. L’agriculture biologique ne pouvant pas utiliser directement d’engrais azotés de synthèse, elle doit recourir à des sources d’azote organiques, même si l’azote contenu dans ces sources provient de l’utilisation d’engrais azotés de synthèse sur d’autres exploitations. Les formes organiques d’azote sont à la fois plus coûteuses et moins disponibles que l’azote issu d’engrais de synthèse, ce qui signifie que les cultures biologiques ont souvent des rendements inférieurs à ceux des cultures conventionnelles.

« La disponibilité limitée des nutriments dans les sols gérés selon les principes de l’agriculture biologique est un facteur majeur limitant la production primaire, notamment en raison de l’apport insuffisant en azote minéral (N) pendant les périodes de forte croissance des plantes » (Don et al., 2025, p. 11)

Cela entraîne une cascade d’effets. Un apport moindre en azote disponible conduit à une baisse des rendements des cultures, ce qui entraîne un apport moindre de biomasse au sol, ce qui conduit à une diminution des niveaux de matière organique du sol, toutes choses égales par ailleurs.

Les auteurs de Don et al. (2025) mentionnent une étude intéressante en cours en Allemagne qui compare un système biologique modifié utilisant des engrais de synthèse à la production conventionnelle. D’après les premiers résultats de cette étude, l’utilisation d’engrais a réduit l’écart de rendement, mais pas complètement, ce qui indique que les carences en nutriments ne sont pas la seule cause de la baisse de rendement dans les exploitations biologiques (Class-Mahler et al., 2023).

Rotation des cultures, cultures de couverture et mauvaises herbes

Les différences en matière d’apports de biomasse végétale peuvent également résulter de différences dans la rotation des cultures, les cultures de couverture et les mauvaises herbes. À cet égard, Don et al. (2025) constatent que les exploitations biologiques présentent un avantage, mais sont là encore pénalisées par les rendements des cultures :

Rotation des cultures : « Un autre facteur de gestion clé est la rotation des cultures, avec la proportion de cultures appauvrissant le SOC (par exemple, les pommes de terre et la betterave sucrière) et de cultures enrichissant le SOC (par exemple, le trèfle et les légumineuses fourragères). En agriculture biologique, la proportion de cultures enrichissant le SOC était significativement plus élevée dans les rotations de cultures qu’en agriculture conventionnelle. »

Cultures de couverture : « En agriculture biologique, des cultures de couverture ont été pratiquées pendant 14 % des années de culture, contre 11 % en agriculture conventionnelle. » Comme elles sont souvent cultivées lorsque la température et la luminosité ne sont pas propices à une forte production de biomasse, celle-ci ne constitue généralement pas un facteur déterminant pour la matière organique du sol. La légère différence observée ici est probablement encore moins importante qu’elle ne le paraît.

Ainsi, l’étude a révélé que les exploitations biologiques pratiquaient de meilleures rotations pour améliorer les sols ; elles comptaient davantage de graminées/trèfles et de légumineuses fourragères vivaces, et recouraient légèrement plus aux cultures de couverture. Cependant, compte tenu des conclusions générales concernant la matière organique du sol, les auteurs soupçonnent que cet avantage a été annulé par des rendements agricoles plus faibles.

Mauvaises herbes : L’apport en biomasse végétale est important, quelle qu’en soit la source. Les auteurs ont noté que la production plus importante de mauvaises herbes dans les exploitations biologiques (Mwangi et al., 2024) pourrait constituer une source abondante et souvent négligée de carbone issu de la biomasse, susceptible d’augmenter le carbone du sol.

« La biomasse des mauvaises herbes représente un apport de carbone dans le sol largement sous-estimé. Une baisse de rendement due à une forte pression des mauvaises herbes n’est donc pas toujours nécessairement un inconvénient du point de vue de la matière organique du sol. » Don et al. (2025)

Mais, à l’instar de l’avantage lié à la rotation des cultures, cela n’a pas permis aux niveaux de matière organique du sol des exploitations biologiques de dépasser ceux des exploitations conventionnelles.

Le travail du sol ?

Étonnamment, l’étude ne mentionne pas le travail du sol. Peut-être que l’ensemble de données ne tenait pas compte de cette pratique. Cependant, l’agriculture biologique ne pouvant pas recourir aux herbicides de synthèse, elle s’appuie davantage sur le travail du sol pour lutter contre les mauvaises herbes que l’agriculture conventionnelle. Lors d’essais en plein champ, l’utilisation d’amendements organiques compense largement ce travail du sol dans les systèmes biologiques.

Les résultats des systèmes reflètent les pratiques

Tout cela est logique. Avec des apports similaires en biomasse végétale, y compris les amendements organiques, les teneurs en matière organique du sol sont similaires dans les systèmes conventionnels et biologiques. L’utilisation ou la non-utilisation de pesticides de synthèse n’a pas annulé les facteurs dominants dans ce cas ; quel que soit le système, celui qui présente le bilan le plus positif entre les apports en biomasse végétale et les pertes dues au travail du sol aura la plus grande teneur en matière organique du sol. Les facteurs dominants restent dominants, que l’exploitation utilise des pratiques biologiques ou conventionnelles.

Ce sont les pratiques mises en œuvre, et non l’étiquette du système, qui déterminent les résultats en matière de matière organique du sol.

Application plus large

Les résultats de Don et al. s’appliquent-ils de manière plus générale ? Oui, puisque ces résultats sont déterminés par des facteurs universels de la production végétale – azote, productivité végétale, rotation des cultures – ils devraient s’appliquer à la plupart des sites. Dans d’autres recherches, lorsque des exploitations biologiques et conventionnelles utilisant des apports similaires d’amendements organiques ont été comparées, les résultats se sont avérés similaires (Alvarez, 2021).

Les résultats des essais sur le terrain dépendent souvent de l’utilisation de doses élevées d’amendements organiques. Or, l’approvisionnement en amendements organiques est limité, en particulier pour des doses d’application élevées. Les amendements organiques étant généralement le résultat d’une concentration de biomasse végétale provenant d’une grande surface vers une plus petite, il n’y a pas suffisamment de fumier, de compost ou d’autres amendements organiques pour répondre à la demande. Les doses d’amendements organiques qui augmentent la matière organique du sol ne sont pas transposables à toutes les terres cultivées. Ceux qui y ont accès en tirent profit ; ceux qui n’y ont pas accès devront composer avec une santé des sols moindre.

L’agrophysique et une loi de Liebig élargie

Qu’est-ce que tout cela signifie pour votre gestion ? Revenons à l’agrophysique. Les facteurs déterminants ici ne sont pas nouveaux. Cependant, il est aujourd’hui si facile de se laisser distraire et détourner vers l’optimisation de facteurs qui ne sont pas limitants. Qu’est-ce qui peut vous aider à éviter ces activités séduisantes mais improductives ? Je propose une loi de Liebig élargie, qui aborde l’agrophysique de la production végétale.

La loi du minimum de Liebig est bien connue en matière de nutriments : la croissance des cultures est limitée par le nutriment essentiel dont la disponibilité est la plus faible par rapport aux besoins de la plante, même si tous les autres nutriments sont abondants. Cela permet de concentrer la gestion sur le nutriment limitant, puis sur le suivant, et ainsi de suite. Une loi de Liebig élargie applique ce principe aux facteurs déterminants de la santé des sols. Pourquoi se concentrer sur la biologie du sol, les mélanges de cultures de couverture ou les produits d’inoculation du sol lorsque l’apport en biomasse est votre facteur limitant ?

Si vos apports en biomasse des cultures sont faibles parce que vos rendements sont faibles en raison d’un manque d’azote, c’est là votre facteur limitant. Commencez par remédier à cela. Ou bien la rotation des cultures ou l’intensité du travail du sol est-elle votre facteur limitant ? Concentrez-vous sur l’essentiel : les grands facteurs universels, afin de tirer le meilleur parti de votre gestion tant des cultures que du sol.

Voici la loi du minimum de Liebig appliquée à la gestion : identifiez d’abord le facteur limitant, car optimiser quoi que ce soit d’autre tant que cette contrainte persiste est un effort vain. C’est cela, l’agrophysique en pratique.

Vous souhaitez lire l’article de Don et al. ? Il est en libre accès.

Références

Aguilera, E., Lassaletta, L., Gattinger, A., & Gimeno, B. S. (2013). Managing soil carbon for climate change mitigation and adaptation in Mediterranean cropping systems: A meta-analysis (gestion du carbone du sol pour l’atténuation et l’adaptation au changement climatique dans les systèmes de culture méditerranéens : une méta-analyse). Agriculture, Ecosystems & Environment, 168, 25–36.

Alvarez, R. (2021). Organic farming does not increase soil organic carbon compared to conventional farming if there is no carbon transfer from other agroecosystems. A meta-analysis (l’agriculture biologique n’augmente pas le carbone organique du sol par rapport à l’agriculture conventionnelle s’il n’y a pas de transfert de carbone provenant d’autres agroécosystèmes. Une méta-analyse). Soil Research, 60(3), 211–223.

Alvarez, R. (2022). Comparing Productivity of Organic and Conventional Farming Systems: A Quantitative Review (comparaison de la productivité des systèmes agricoles biologiques et conventionnels : une revue quantitative). Archives of Agronomy and Soil Science, 68(14), 1947–1958.

Bai, Z., Caspari, T., Gonzalez, M. R., Batjes, N. H., Mäder, P., Bünemann, E. K., de Goede, R., Brussaard, L., Xu, M., Ferreira, C. S. S., Reintam, E., Fan, H., Mihelič, R., Glavan, M., & Tóth, Z. (2018). Effects of agricultural management practices on soil quality: A review of long-term experiments for Europe and China (effets des pratiques de gestion agricole sur la qualité des sols : une revue des expériences à long terme menées en Europe et en Chine). Agriculture, Ecosystems & Environment, 265, 1–7.

Class-Mahler, I., Zimmermann, B., Hermann, W., Schwarz, J., Piepho, H.-P., Lewandowski, I., Kehlenbeck, H., & Bahrs, E. (2023). Yield Potential of Cropping Systems without Chemical Synthetic Plant Protection Products in NOcsPS field trials in Germany (potentiel de rendement des systèmes de culture sans produits phytosanitaires de synthèse chimique dans le cadre des essais en plein champ NOcsPS en Allemagne). Landbauforschung, 72(1).

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¹ Oui, les agronomes peuvent « envier » la physique. À l’université, j’ai envisagé d’étudier la physique, mais pas l’astrophysique, qui est à l’origine de cette expression.

* Le professeur Andrew McGuire est agronome chargé de la vulgarisation et directeur du comté de Grant au Centre pour l’Agriculture Durable et les Ressources Naturelles (CSANR) de l’Université de l’État de Washington (WSU).

Une version de cet article a d’abord été publiée sur le site du CSANR. Retrouvez le CSANR sur X @wsuCSANR

Source : Which is better for building healthy farm soil? Organic offers no special edge. - Genetic Literacy Project

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