Il s'agit d'une technique d'aménagement pour améliorer le volume d'eau capillaire dans les paysages et outils de production. Venue de l'Australie par P.A. Yeomans, Hydronomie s'applique à le développer et l'adapter au contexte français.
Toute technique d'aménagement ne serait suffire à elle-même. Sans considérer les sols et le génie végétal, les aménagements restent vains ou empirent les phénomènes d'érosion.
Dans un bassin versant, l’eau est répartie selon les reliefs, la topographie. L’eau se concentre naturellement dans les vallées, où se concentrent humidité et éléments de fertilité. Au niveau des crêtes l’eau est diffusée, le sol est souvent érodé, asséché, plus superficiel, plus minéral. Les vallées sont ainsi plus humide que les crêtes. En dirigeant doucement les excès d’eau des vallées vers les crêtes, le motif keyline répartit et homogénéise l’humidité dans les paysages. Le motif keyline est un motif d’hydratation structurelle qui permet de répartir doucement l’humidité de façon homogène sur le versant.
Le motif Keyline repose sur la répétition géométrique d’une ligne particulière du paysage où hydrologie et topographie se retrouvent : la ligne clé / Keyline. Cet aménagement du paysage, du parcellaire est un système efficient et efficace qui permet de repartir l’humidité sur l’ensemble du versant (des points creux aux points de crêtes) et de diminuer l’érosion tout en optimisant l’espace par une standardisation possible. Cette géométrie permet en effet de créer un motif, qui devient alors un appui sur lequel implanter des arbres, orienter les cultures, orienter la circulation du pâturage et effectuer tout travail du sol (superficiel, décompactage, semis, récolte, etc).
Le motif Keyline peut prendre différentes formes structurelles :
Par la réalisation de canaux démarrant des zones de creux et descendant avec une très légère pente vers la crête. Ce qui en fait un motif, c’est que les réseaux sont parallèles les uns aux autres. Chaque parcelle entre les réseaux est de largeur constante. Pas de pointe ou de recoins à reprendre. Un avantage pratique que le motif keyline remporte sur les motifs établis fidèlement selon les courbes de niveau.
Sur le même principe de motif répété de façon parallèle, des micro canaux réalisés à la sous soleuse, légèrement inclinés de la vallée vers les crêtes constituent aussi un motif keyline.
En plantant des arbres le long des canaux, on constitue un motif agroforestier en keyline. Ainsi s’ajoutant à une meilleure répartition de l’humidité, plus d’eau sera retenue dans le paysage.
Un motif agroforestier en keyline sans canaux est aussi possible. Dans ce cas, la pente des alignements d’arbres doit être d’au moins 1 %. Afin que les légères traces laissées par le passage des véhicules le long des alignements dirigent le ruissellement vers les crêtes. Le filet racinaire de l’alignement va freiner le ruissellement. Combiné au 1 % de pente, une partie de l’eau va migrer en direction de la crête. Sur sol drainant, les mycorhizes assureront seules la répartition de l’humidité.
Le motif keyline est particulièrement efficient dans les contextes suivants :
Paysages et outils de production au sein de climats aux pluies ponctuelles parfois importantes, espacées, avec de longues périodes sèches.
En présence de sols équilibrés, de nature infiltrante, ni drainant ni hydromorphe et un climat avec saison sèche.
Le motif keyline est peu efficient dans les situations telles que :
Un relief peu marqué, où l’humidité étant souvent assez bien répartie dans le paysage.
Un terrain a fort dénivelé, les risques de retournement avec les engins étant fort, il est préférable d’aménager par exemple des terrasses.
En climat humide (précipitations supérieures à 800 mm), réparties régulièrement sur l’année, sur des sols lourds et rétentifs.
1.DÉFINIR LE KEYPOINT & SA KEYLINE
Un motif Keyline est composé de 2 éléments qui lui sont spécifiques :
Le Keypoint ou point clé qui correspond à la zone où l’eau passe d’érosive à dépositaire. La topographie s’adoucit, les courbes de niveau s’élargissent, la végétation est plus « grasse » ou composée de plantes bio-indicatrices (blocage de minéraux causé par la présence allongée de l’humidité et / ou d’éléments de fertilité créant un excès, une saturation par exemple), l’humidité est présente sur une plus longe période. Tous ces éléments sont les repères qui aident à définir le point clé de la parcelle, du sous bassin versant. Ce point, cette zone correspond à l’espacement des courbes de niveau. Lorsque ces dernières sont rapprochées, le dénivelé est important. Lorsqu’elles s’éloignent, le relief s’adoucit, les pentes sont moins fortes. Le Keypoint se trouve dans cette zone où le relief permet à l’eau de ralentir sa course pour être moins érosive et commencer à déposer. Plusieurs Keypoint peuvent être présents au sein d’un même versant, dans une parcelle. Le choix se portera sur celui qui représente la morphologie d’ensemble du versant ou de la parcelle.
La Keyline ou ligne clé qui est la courbe de niveau qui passe par le Keypoint. Tracée avec un niveau (à bulle, laser, à eau). Cette ligne clé de niveau deviendra ensuite la ligne clé de référence qui sera multipliée de façon géométrique.
Plusieurs approches sont possibles :
À partir d’une carte de base comprenant le relevé topographique, composé des courbes de niveau et représentant un paysage typique avec une crête principale, des crêtes et vallées secondaires avec un exutoire en aval. Où les Keypoints sont repérés (encerclés sur la carte) et les Keylines sont marquées (lignes noires plus épaisses). L’altitude des courbes de niveau est mentionnée.
Sur le terrain en se basant sur la perception du relief, de la végétation. Cela peut impliquer de s’exercer pour affiner le regard, pour traiter les différentes informations données par le terrain. Un.e expert.e reconnu.e « Keyline Designer » peut vous accompagner dans cette étape de reconnaissance.
La méthode proposée ici est théorique. Chaque contexte a sa spécificité. Lors du repérage, il est nécessaire d’avoir les éléments qui permettent de faire le choix du keypoint adapté. Car la théorie est un concept qui n’existe pas. En effet, l’objectif du motif est d’être répété, aussi il est primordial de considérer ce point pour déterminer le Keypoint qui permettra de constituer le motif qui correspondra à l’ensemble de la parcelle et / ou du sous bassin versant. Attention donc au relief secondaire et tertiaire, chaque crête doit être reliée, et le point de départ de la répartition, le Keypoint, doit permettre la circulation du point de rétention aux zones asséchées.
2. TRACER UN MOTIF KEYLINE - Méthode simplifiée
Repérer le keypoint qui correspond à la parcelle ou à un sous bassin versant. Keypoint qui permet de créer un motif de répartition de l’humidité correspondant à tous les reliefs de la parcelle.
Le marquer de façon reconnaissable.
Tracer la courbe de niveau qui passe par ce point, la Keyline.
Lorsque le ligne de base est validée, la modifier pour la rendre « parallélable » : ajouter + 0.5 à 1 m au point clé (point placé à l’endroit le plus creux) et descendre de 0.5 à 1 m au point placé à l’endroit de l’arête de la crête secondaire.
Relier ces points en ligne droite, du point relevé au point abaissé.
Supprimer les marqueurs de la courbe de niveau initiale.
7. Répéter la ligne modifiée qui devient la référente pour développer le motif Keyline.
L’étape 4 est cruciale pour assurer un motif opérant. Les ordres de grandeur donnés ici sont à ajuster suivant de multiples paramètres comme la longueur séparant 2 points, le dénivelé du relief secondaire voir tertiaire, l’hétérogénéité du relief, les angles formés par le motif.
Pour répéter la ligne de référence, l’écartement dépendra de tous les critères d'assolement et des caractéristiques de la parcelle / du versant :
Besoin de circulation (largeur des engins)
Tournière en fonction des angles en sortie de ligne
Ensoleillement (orientation, dénivelé)
Ombre portée des arbres si le motif devient une implantation agroforestière
Dimensionnement des parcs de pâturage
Recommandations importantesDéfinir en amont les composantes du parcellaire: dénivelé maximum, historique de l’assolement, assolement en place ou prévu, les besoins de circulation (largeur et longueur des engins). Prendre le temps d’échanger avec la personne en charge du travail du sol sur les limites de travail en dévers de pente. Si il existe un pourcentage de référence, chaque individu a sa zone de confort qui peut aller en dessous ou au dessus de cette référence. Si une recommandation générale est de ralentir l’érosion depuis le point le plus haut du parcellaire, en fonction du relief, cela peut constituer un motif à « angles » très aigus et non adaptés aux engins de travail. Il peut donc s’avérer nécessaire de glisser du Keypoint « parfait » en terme de relief mais non adapté aux usages du sous bassin. |
Les pérennes pour accompagner les cultures
L’agroforesterie
L’arbre influence le milieu et la culture. La culture influence l’arbre et le milieu. Le milieu influence l’arbre et la culture. Ne sous-estimons pas les « petits » aménagements qui offrent de grands résultats et dont la vitesse permet au site de trouver son nouvel équilibre. Tout motif d’implantation engendre des conséquences, notamment sur la circulation de l’eau bleue, qui a son cycle, qui a son effet sur le paysage. Il est nécessaire de rester humble quant à nos interventions. Les espaces sont largement assez colonisés et aménagés par l’humain. Toute action entraîne une réaction qu’il est bon de laisser faire pour en tirer tous les apprentissages et accompagner au mieux le paysage dans son évolution. Rappelons rapidement ici les effets bénéfiques des arbres au service de l’eau et du milieu :
Infiltration : la vitesse d’infiltration sous les arbres est plus élevée, l’eau percole au contact des racines et va prendre sa forme d’eau capillaire. Elle va circuler sous cette forme de film le long des racines et des hyphes, d’agrégats en agrégats. Sous les arbres, l’eau s’infiltre plus rapidement en profondeur que sous la prairie, grâce à la morphologie et longueur racinaire. Un plus grand volume d’eau peut s’infiltrer avant saturation des couches superficielles.
Réserve Utile : le sol retient l’eau sous forme capillaire, par l’effet de la tension superficielle. Bien que le sol soit structuré grossièrement sous les arbres et plus finement sous la prairie, les volumes d’eau retenus sont vite mis en circulation du fait de la plus forte présence des champignons. La plus grande réserve utile se trouve dans les sols à fins agrégats carbonés.
Circulation d’humidité sous les arbres : les arbres ont accès à de l’eau disponible dans les horizons les plus profonds qu’ils pompent et mettent en circulation par le biais du réseau mycorhizien. Ils monnaient avec les champignons par le biais des sucres issus de la photosynthèse. Les champignons leur apportent eau, nutriments et minéraux … Ce sont les hyphes fongiques qui assurent l’essentiel du transport horizontal de l’eau.
Le carbone liquide
La « séquestration biologique » commence par la photosynthèse, un processus naturel par lequel les feuilles vertes transforment l’énergie solaire, le CO2 et l’eau en énergie biochimique. Pour les plantes, les animaux et l’homme, le carbone n’est pas un polluant, mais la substance de la vie. Le carbone est la base de tout être vivant ! En plus de fournir de la nourriture pour la vie, une partie du carbone fixé par la photosynthèse peut être stockée sous une forme plus permanente, soit sous forme de bois (dans les arbres ou les arbustes), soit sous forme d’humus (dans le sol). Ces deux processus présentent de nombreuses similarités.
Comment se fait-il que les arbres continuent de transformer du CO2 en bois, mais que les sols ne transforment plus de CO2 en humus ? La réponse est assez simple. Pour que les arbres puissent produire du bois neuf à partir de «carbone liquide », ils doivent être vivants et recouverts de feuilles vertes. Pour que le sol puisse produire de l’humus neuf à partir de « carbone liquide », il doit aussi être vivant et recouvert de feuilles vertes. La production de carbone stable dans le sol est un processus en quatre étapes qui commence par la photosynthèse et se termine par l’humification. La partie humification de l’équation est aujourd’hui absente de la plupart des systèmes de production agricole, comme l’est aussi la présence obligatoire tout au long de l’année de feuilles vertes en tant que support de la photosynthèse et sa capacité de fournir du carbone sous forme liquide. Lorsque le carbone entre dans le sol par la décomposition des racines ou sous forme de résidus d’une culture, il finit par se décomposer et par retourner dans l’atmosphère sous forme de CO2. D’où « le sol mange le couvert », expression familière aussi bien chez les jardiniers amateurs que chez les agriculteurs professionnels. Alors que les résidus végétaux sont importants pour la fonction trophique du sol, la réduction de l’évaporation et des fluctuations de température, ils ne conduisent pas directement à une augmentation du taux de carbone stable. À l’inverse, le flux de carbone liquide qui circule dans l’écosystème du sol par le biais du cytoplasme des champignons mycorhiziens, peut être stabilisé rapidement par humification et conservé de manière permanente, si l’on adopte les bonnes pratiques culturales.
Les types de champignons qui survivent dans les sols en agriculture conventionnelle sont principalement des décomposeurs, cela veut dire qu’ils obtiennent leur énergie à partir de la matière organique en décomposition, comme c’est aussi le cas pour les résidus des cultures, les feuilles ou les racines mortes.En règle générale, ces types de champignons ont des réseaux d’hyphes relativement limités. Ils sont importants pour la fertilité et la structure du sol, mais ne jouent qu’un rôle mineur dans le stockage du carbone. Les champignons mycorhiziens diffèrent considérablement des champignons décomposeurs en ce sens qu’ils obtiennent leur énergie sous forme liquide, le carbone liquide, directement des racines de plantes en pleine croissance. Il existe de nombreux types de champignons mycorhiziens. Les espèces particulièrement importantes pour l’agriculture sont souvent appelées mycorhizes à arbuscules (AM) ou mycorhizes à vésicules et arbuscules (VAM) appartenant au Phylum Glomeromycota (symbiote privilégié des ronces notamment). On sait très bien que les champignons mycorhiziens accèdent à des nutriments tels que le phosphore ou le zinc et les transportent aux racines de leur hôte en échange de carbone liquide, leur nourriture. Ils ont aussi la capacité de relier les plantes entre elles et peuvent faciliter le transfert de carbone et d’azote entre les différentes espèces. La croissance des plantes est généralement plus élevée en présence de champignons mycorhiziens que quand ils manquent. Ce que l’on sait moins, c’est que dans des périodes de sécheresse ou des situations de stress (c’est le cas dans presque toute l’Australie), les champignons mycorhiziens peuvent jouer un rôle extrêmement important dans la dynamique eau/plantes, l’humification et les processus de formation de sol. Dans de bonnes conditions, la majeure partie du carbone liquide transportée par des hyphes mycorhiziens va être humifiée, un processus par lequel des formes simples de carbone sont transformées en polymères très complexes.
Ces molécules larges et de poids moléculaire élevé sont constituées de carbone, d’azote, de minéraux et d’agrégats de sol. L’humus qui en résulte est une partie stable et inséparable de la matrice du sol pouvant perdurer pendant des centaines d’années. Le carbone humifié diffère physiquement, chimiquement et biologiquement du stock dit libre de carbone organique qui se forme normalement dans les sols agricoles. Le carbone organique dit libre provient principalement des intrants sous forme de biomasse (comme les résidus de récolte) qui se décomposent assez facilement. À l’inverse, la plus grande partie du carbone humifié provient de l’exsudation directe et du transfert de carbone liquide des racines des plantes aux champignons mycorhiziens et autres microorganismes symbiotiques ou associatives. Une fois que le CO2 atmosphérique est séquestré en tant qu’humus, il est, comme c’est aussi le cas quant au lignine du bois, très résistant face à la décomposition microbienne et à l’oxydation. Les conditions nécessaires à l’humification sont compromises en présence d’herbicides, de fongicides, de pesticides, d’engrais phosphatés et azotés. En revanche, elles sont renforcées en présence de substances humiques telles que les acides humiques et fulviques ainsi que les thés de compost, en particulier lorsque ces substances sont combinés avec des inoculants microbiens. L’environnement biologique favorable à la formation d’humus est communément associé à des pratiques agro-écologiques qui gardent le sol couvert tout au long de l’année. Passer de plantes annuelles à des plantes pérennes peut doubler les niveaux de carbone dans un temps relativement court. Ceci n’est guère surprenant étant donné que la photosynthèse et « l’autoroute mycorhizienne du carbone » sont les facteurs les plus importants pour la formation du sol.
La biodisponibilité
La biodisponibilité de l’eau représente l’aptitude biophysique de la plante (ou du micro-organisme) à prélever cette eau dans le sol. C’est physiquement le travail à fournir pour le transfert. Le sol est le lieu de l’absorption hydrique, pour les plantes mais aussi pour tous les micro-organismes qui y résident. Toute approche raisonnée du prélèvement d’eau dans le sol repose sur la maîtrise de sa disponibilité dans l’environnement racinaire ou microbien. Ce paramètre complexe de « biodisponibilité » intègre deux grandes notions, l’une quantitative qui définit le stock d’eau mobilisable dans le milieu par les organismes vivants et l’autre qualitative qui définit les possibilités énergétiques de transfert de l’eau du sol vers ces organismes.
Deux principales composantes physiques vont influer sur cette biodisponibilité :
une composante dite d’humidité ou encore matricielle
une composante osmotique.
Moins il y a d’eau dans le milieu, plus celle–ci est liée à la matrice solide, et plus la contrainte matricielle est forte. Plus l’eau de la solution du sol est chargée en solutés (sels), plus la contrainte osmotique est élevée. La biodisponibilité de l’eau aura des conséquences directes sur l’absorption et bien entendu la croissance des plantes. De la situation de confort à une situation de rationnement, la relation disponibilité en eau versus croissance de la plante est continûment décroissante jusqu’à un seuil minimal au-delà duquel elle flétrit puis meurt. C’est le potentiel de l’eau dit au point de flétrissement. Autour de -1,6 MPa (ou -16 bars, ou encore pF 4,2) pour la plupart des plantes, c’est aussi une valeur courante pour la plupart des bactéries telluriques mais semblerait être encore plus faible pour de nombreux champignons.
Les paramètres concernant la profondeur d’enracinement,l’évapotranspiration potentielle (ETP), la pluviométrie et les propriétés de rétention du sol sont à considérer en priorité. Dans un sol, l’eau est retenue dans la porosité générée par l’organisation des particules solides et des phénomènes physiques que l’on peut assimiler à de la capillarité. Plus un pore est fin, plus l’eau y sera retenue énergétiquement. Chaque sol sera donc caractérisé par : sa porosité totale, et la répartition des différentes tailles de pore, des pores les plus grossiers d’où l’eau sera rapidement éliminée par drainage gravitaire jusqu’aux pores les plus fins où l’eau n’est plus disponible pour les plantes car trop fixée. D’un point de vue opérationnel et assez grossièrement, dans un sol, la porosité intermédiaire capable de retenir de l’eau disponible se situe entre 10 et 0,1 microns. Ce volume représente ce que l’on appelle classiquement la Réserve Utile (RU).
Ainsi, dans ce contexte, la biodisponibilité correspond à l’ensemble des mécanismes fournissant des éléments nutritifs aux organismes vivants, principalement les végétaux. C’est pourquoi, en suivant Barber (1995), un élément assimilable sera celui présent dans un pool d’ions du sol et qui pourra se déplacer jusqu’à la racine durant la croissance de la plante, si la racine est a proximité. La mobilité est l’aptitude d’un élément à être transféré d’un compartiment à un autre compartiment d’un système sol-solution du sol tandis que la biodisponibilité est seulement la propriété de quitter un compartiment du sol pour être transférer vers la plante.
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