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.

1. Nutrition des plantes :
Innover pour une agriculture
compétitive et durable
15 & 16 novembre 2012 - Montpellier SupAgro INRA
www.rencontres–qualimediterranee.fr

2. Le phosphore, nutriment majeur
et ressource finie - enjeux
pour l'agriculture de demain
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

3. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Quelques 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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ Révolution verte
→ Diminution de l’efficience d’utilisation de N et P
Production mondiale de céréales et consommation d’engrais 1960-1995
(Tilman, Cassman, Matson, Naylor & Polasky 2002 – Nature 418)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

5. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ approcher
voire dépasser les
« limites planétaires »
Les activités humaines ont considérablement modifié la biodiversité et
divers services écosystémiques, notamment les cycles biogéochimiques
de C, N et P (Rockström et al. 2009 – Nature 461)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

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 de
l’eutrophisation des zones côtières en Europe (OSPAR Commission, 2010)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

7. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ intensification écologique – une nécessité
Phosphates naturels : une ressource non renouvelable et non substituable
(Gisbert 2009 – Nature 461)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

8. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ durabilité ???... à moyen terme (cf pétrole)
USGS
<2005
Phosphates 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. 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. 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 Pertes
phosphogypse 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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ d’énormes disparités
Bilans entrées-sorties de P dans les sols cultivés dans le monde
(McDonald, Bennett, Potter & Ramankutty 2011 – PNAS 108)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

12. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
→ intensification écologique – une meilleure
valorisation des interactions sol/racines
les végétaux, pour survivre et s’adapter,
ont dû faire preuve d’intelligence…
et développer des stratégies
de colonisation et de modification
de leur environnement,
en particulier le sol
(Ryan, 2004)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

13. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
racine
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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
racine
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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
racine
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. 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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Appauvrissement 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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
mm
Salka 1.10 ± 0.16
Zita 0.63 ± 0.18
Acquisition de P au champ chez deux génotypes d’orge différent
par la longueur des poils racinaires (même longueur de racines)
(Gahoonia, Nielsen, Joshi & Jahoor, 2001 – Plant Soil 235)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

19. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Glomus Glomus Gigaspora
intraradices claroideum margarita
Extension 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. 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. 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 céréale
et augmentation de disponibilité dans la rhizosphère de la légumineuse
(Betencourt, Colomb, Cordier, Justes, Souche & Hinsinger – non publié)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

22. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
racine
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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Augmentation de la disponibilité de P dans la rhizosphère du pois-chiche
lorsque le pH diminue (en relation avec la nutrition azotée) sol P4 Auzeville
(Betencourt, Tang & Hinsinger – non publié)

24. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
céréale légumineuse
absorption
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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
pois-chiche
blé dur
Facilitation de l’acquisition de P

26. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
racine
solution du sol phases
solides
Sans oublier le rôle direct/indirect des microorganismes…
(Richardson et al., 2011 – Plant Physiol.)
Hinsinger Philippe / INRA Montpellier

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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Conclusions: de multiples leviers pour
intensification 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. Le phosphore … pour l’agriculture de demain
Conclusions: 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