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Le phosphore … pour l’agriculture de demain  Augmentation de la disponibilité de P dans la rhizosphère du pois-chichelorsq...
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Le phosphore … pour l’agriculture de demainConclusions: de multiples leviers pourintensification écologique / acquisition ...
Le phosphore … pour l’agriculture de demainConclusions: un autre enjeu majeur= améliorer l’efficience d’utilisation de P• ...
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Philippe Hinsinger est directeur d'unité adjoint de l'UMR "Ecologie Fonctionnelle et Biogéochimie des Sols et Agrosystèmes de Montpellier" (Eco&Sols). Il fait un point sur l'état de la ressource en phosphore de nos sols, et les futurs enjeux environnementaux et économiques liés à cette ressource.

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Le Phosphore, nutriment majeur et ressource finie - enjeux pour l'agriculture de demain

  1. 1. Nutrition des plantes : Innover pour une agriculture compétitive et durable 15 & 16 novembre 2012 - Montpellier SupAgro INRAwww.rencontres–qualimediterranee.fr
  2. 2. Le phosphore, nutriment majeur et ressource finie - enjeux pour lagriculture de demain Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  3. 3. Le phosphore … pour l’agriculture de demainQuelques chiffres•  P moyennement abondant dans la croute terrestre (1,2 g kg-1)•  P peu abondant dans les sols, notamment tropicaux•  Facteur limitant majeur, notamment dans les pays tropicaux Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  4. 4. Le phosphore … pour l’agriculture de demain→  Révolution verte→  Diminution de l’efficience d’utilisation de N et PProduction mondiale de céréales et consommation d’engrais 1960-1995 (Tilman, Cassman, Matson, Naylor & Polasky 2002 – Nature 418) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  5. 5. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  approcher voire dépasser les « limites planétaires » Les activités humaines ont considérablement modifié la biodiversité etdivers services écosystémiques, notamment les cycles biogéochimiques de C, N et P (Rockström et al. 2009 – Nature 461) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  6. 6. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  eutrophisation et blooms algaux (Schindler et al. 2009 – Trends Ecol. Evol. 24) Une utilisation excessive de N et P en agriculture est responsable del’eutrophisation des zones côtières en Europe (OSPAR Commission, 2010) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  7. 7. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  intensification écologique – une nécessitéPhosphates naturels : une ressource non renouvelable et non substituable (Gisbert 2009 – Nature 461) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  8. 8. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  durabilité ???... à moyen terme (cf pétrole) USGS <2005Phosphates naturels : une ressource non renouvelable et non substituable – des engrais P de plus en plus coûteux (Cordell et al. 2009 – Global Environ. Change 10) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  9. 9. Le phosphore … pour l’agriculture de demain Prix des phosphates naturels : une hausse inexorable particulièrement préoccupante dans les agricultures du Sud (Cordell, 2012 – RHIZOPOLIS Annual Meeting) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  10. 10. Le phosphore … pour l’agriculture de demain Réserves Pertes: sols non Phosphates Herbages Naturels agricoles, eaux… 0.9 7 12.1 Pâturage Suppl. alim. SYSTEME Effluents Animaux ALIMENTAIRE 17.5 d’élevage domestiques GLOBAL 2 15 Résidus cult. 0.6 2.6 14.9 14 12 7 3.5 3 Phosphates Fertilisants Sols Cultures Récoltes Aliments Humains naturels P agric. 0.3 1.2 3 1.8 1.2 Excreta Autres 0.9 3 0.2 0.9 humains Déchets usages 8? organiques industriels 1 1.5 Prod. résid.: Pertes à la Herbivorie Pertesphosphogypse distribution Destruction post-récolte Eaux de surface Erosion Des pertes importantes tout au long du cycle de vie du P : forte inefficience (Cordell, Drangert & White 2009 – Global Environ. Change 10) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  11. 11. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  d’énormes disparitésBilans entrées-sorties de P dans les sols cultivés dans le monde (McDonald, Bennett, Potter & Ramankutty 2011 – PNAS 108) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  12. 12. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  intensification écologique – une meilleure valorisation des interactions sol/racinesles végétaux, pour survivre et s’adapter,ont dû faire preuve d’intelligence…et développer des stratégiesde colonisation et de modificationde leur environnement, en particulier le sol(Ryan, 2004) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  13. 13. Le phosphore … pour l’agriculture de demainracine root la rhizosphère : le volume de sol influencé par les activités racinaires (Darrah, 1993 - Plant Soil 155) (Hinsinger et al., 2005 - New Phytol. 195) (Hartmann et al., 2008 - Plant Soil 312) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  14. 14. Le phosphore … pour l’agriculture de demainracine root la rhizosphère : le volume de sol influencé par les activités racinaires (Darrah, 1993 - Plant Soil 155) (Hinsinger et al., 2005 - New Phytol. 195) (Hartmann et al., 2008 - Plant Soil 312) d … un « hot spot » de la biologie et biogéochimie du sol (Hinsinger, Bengough, Vetterlein & Young, 2009 – Plant Soill 321) terlein 321) 1 Hinsinger Philippe / INRA M nsinger Montpellier
  15. 15. Le phosphore … pour l’agriculture de demainracine e solution du sol phases (Jungk, 2002) solides Absorption de P et appauvrissement en P de la rhizosphère (Hinsinger, Gobran, Gregory & Wenzel, 2005 – New Phytol. 195; Hinsinger et al., 2011 – Plant Soil) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  16. 16. Le phosphore … pour l’agriculture de demain 3.0% 0.8% 0.4%Simulation du volume de la zone d’appauvrissement en P chez le haricot (13 j.) en fonction du coefficient de diffusion (De) de P dans le sol (Ge, Rubio & Lynch, 2000 – Plant Soil 218) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  17. 17. Le phosphore … pour l’agriculture de demainAppauvrissement en P dans la rhizosphère de deux génotypes d’orge avec et sans poils racinaires (Gahoonia, Nielsen, Joshi, Jahoor, 2001 – Plant Soil 235) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  18. 18. Le phosphore … pour l’agriculture de demain mm Salka 1.10 ± 0.16 Zita 0.63 ± 0.18Acquisition de P au champ chez deux génotypes d’orge différentpar la longueur des poils racinaires (même longueur de racines) (Gahoonia, Nielsen, Joshi & Jahoor, 2001 – Plant Soil 235) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  19. 19. Le phosphore … pour l’agriculture de demain Glomus Glomus Gigaspora intraradices claroideum margaritaExtension radiale des hyphes de trois espèces mycorhiziennes et effet sur la biodisponibilité de P pour Medicago truncatula (Thonar, Schnepf, Frossard, Roose & Jansa, 2011 – Plant Soil 339) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  20. 20. Le phosphore … pour l’agriculture de demain P1 *** P0 P4 INRA Essai P longue durée Toulouse-Auzeville P0 P1 P4 Réduction significative de l’intensité de la mycorhization (M %)sous l’effet d’une surfertilisation phosphatée – blé dur et féverole (Tang, Daydé, Bernard, Journet, Pernot, Robin & Hinsinger – non publié) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  21. 21. Le phosphore … pour l’agriculture de demain blé dur féverole P0 P1 P4 P0 P1 P4 Absence d’appauvrissement en P dans la rhizosphère de la céréaleet augmentation de disponibilité dans la rhizosphère de la légumineuse (Betencourt, Colomb, Cordier, Justes, Souche & Hinsinger – non publié) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  22. 22. Le phosphore … pour l’agriculture de demainracine e → solution du sol phases solides (Römheld, 1986) Modification de pH et mobilisation de P dans la rhizosphère (Hinsinger, Gobran, Gregory & Wenzel, 2005 – New Phytol. 195; Hinsinger, 2001 – Plant Soil) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  23. 23. Le phosphore … pour l’agriculture de demain Augmentation de la disponibilité de P dans la rhizosphère du pois-chichelorsque le pH diminue (en relation avec la nutrition azotée) sol P4 Auzeville (Betencourt, Tang & Hinsinger – non publié)
  24. 24. Le phosphore … pour l’agriculture de demain céréale légumineuseabsorption de P Facilitation de l’acquisition de P Interactions positives entre espèces en culture associée favorisant l’acquisition de la ressource P (Hinsinger et al. 2011 – Plant Physiol.) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  25. 25. Le phosphore … pour l’agriculture de demain pois-chiche blé dur Facilitation de l’acquisition de P
  26. 26. Le phosphore … pour l’agriculture de demainracine solution du sol phases solides Sans oublier le rôle direct/indirect des microorganismes… (Richardson et al., 2011 – Plant Physiol.) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  27. 27. Le phosphore … pour l’agriculture de demain →  une exception plutôt qu’une règle : → Effet positif de l’inoculation d’un champignon mycorhizien et d’une bactérie PGPR (Pseudomonas sp.) sur le rendement en grain du blé en essais multilocaux en Inde (Mäder et al., 2011 – Soil Biol. Biochem. 43) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  28. 28. Le phosphore … pour l’agriculture de demainConclusions: de multiples leviers pourintensification écologique / acquisition P•  Génotypes performants (traits racinaires et rhizosphériques)•  Associations (d’espèces / de génotypes)•  Inoculants microbiens (pgpr, bactéries solubilisatrices, champignons mycorhiziens)•  etc... Hinsinger Philippe / INRA Montpellier
  29. 29. Le phosphore … pour l’agriculture de demainConclusions: un autre enjeu majeur= améliorer l’efficience d’utilisation de P•  Sélectionner pour la nutrition (humaine) plutôt que pour le rendement•  ex.: Céréales moins riches en P (i.e. en phytate = antinutritionnel)•  = Augmenter la biodisponibilité des micronutriments (e.g. Fe, Zn) pour l’homme et les animaux « The breeder’s dilemma – yield or nutrition » (Morris & Sands, 2006 – Nature Biotech. 24) Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

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