Thèse Année : 2024

Agroecological drivers connecting soil management practices, soil health, plant health and nutritional and sanitary qualities of grain yield : the case of soft winter wheat to illustrate the “One Health” approach

Déterminants agroécologiques liant pratiques de gestion des sols, santé des sols, santé des plantes et qualités nutritionnelle et sanitaire des produits : le cas du blé tendre d'hiver pour illustrer l'approche "One Health"

Résumé

The magnitude of the task reflects the need for all stakeholders, from farm to fork, to join forces and work together. The concept of "One Health", is based on the principle that there is a connection between the health of humans, animals, plants and the environment. This thesis aimed at demonstrating that this theory applied to wheat production but including the cultural practices that are at the starting point, is not just a theoretical concept. Indeed, these links between practices, soil health, plant health and the nutritional and health qualities of the harvested products, are verifiable on the basis of field data.To do this, we set up in 2021 an on-farm study network (OFE in the rest of the document: On-Farm Experiment), located mainly in the north-western quarter of France and composed of 86 agricultural plots cultivated with winter wheat. Half of these plots were cultivated according to the principles of Conservation Agriculture (CA), and the other half in a "conventional" manner (CONV). The plots of a farmer in CA and a farmer in CONV were selected so that they could be compared in pairs.After setting up this network of plots, we monitored each of them over a production campaign. In addition to an agroecological diagnosis (using the Regeneration Index), we carried out a detailed and systemic analysis of the cultivation practices applied to each plot studied, taking into account the five campaigns preceding that of the wheat studied, as well as the latter. A panel of indicators of soil health, plant health, nutritional and sanitary quality of the crop and socio-economic and environmental performances were then tested on each plot. Additional investigations were also conducted to study specific aspects of microbial community composition on the soil-plant-grain continuum, in collaboration with the Natural History Museum of Paris. In order to close the loop from “farm to fork”, our research went as far as bread making, in order to potentially highlight the effects of these contrasting agricultural practices on the final consumer product.Our study highlighted more or less high levels of agroecological performance within the CA and CONV groups, leading to variable effects on soil health. In general, we demonstrate for this network the positive effects of CA systems compared to CONV systems on the main functions that contribute to soil health, i.e. nutrient cycling, carbon transformation, structural stability of aggregates and biological regulation. The effects on grain quality were more difficult to highlight, due to a significant effect of the year of study. However, we were able to observe the positive effects of CA on the nutritional qualities of the grain (higher concentration of P, K and ergothioneine). Finally, we show, under our study conditions, that the practice of CA is carried out without loss of yield while reducing diesel consumption and the workload for the farmer. We also show that it is possible for the most efficient CA systems to limit dependence on mineral fertilizers and synthetic pesticides compared to their CONV counterparts, which is encouraging for the development of this practice from an environmental and public health point of view. All these results suggest positive effects of the practice of CA on the environment and on the health of consumers (humans or animals).This study is the result of collaborative work on several scales: first with farmers, who took part in the creation of the study network, then with the multiple technical, scientific and industrial partners, who allowed this study to be carried out horizontally. This work ultimately made it possible to investigate methodological and analytical aspects of soil health, plants and the nutritional quality of wheat in real conditions.
L’ampleur de la transition agroécologique à effectuer transcrit la nécessité de tous les acteurs, du champ, à l’assiette, à s’associer et travailler ensemble. Le concept d’« Une seule santé » (« One Health »), se base sur le principe qu’il existe une connexion entre la santé des humains, des animaux, des plantes et de l’environnement. Ce travail de thèse visait à démontrer que cette théorie appliquée à la production de blé mais en incluant les pratiques culturales qui en sont au point de départ, n’est pas qu’un concept théorique, mais que ces liens entre les pratiques, la santé des sols, celle des plantes et les qualités nutritionnelle et sanitaire des produits récoltés, sont bien vérifiables sur la base de données de terrain.Pour ce faire, nous avons mis en place en 2021 un réseau d’étude à la ferme, composé de 86 parcelles agricoles cultivées en blé tendre d’hiver. La moitié de ces parcelles étaient cultivées selon les principes de l’Agriculture de Conservation des Sols (ACS), et l’autre moitié de manière « conventionnelle » (CONV). Les parcelles d’un agriculteur en ACS et d’un agriculteur en CONV ont été sélectionnées de manière à ce qu’elles puissent se comparer en binôme.En complément d’un diagnostic agroécologique (à l’aide de l’Indice de Régénération), nous avons procédé à une analyse fine et systémique des pratiques culturales appliquées à chaque parcelle étudiée, en prenant en compte les cinq campagnes précédant celle du blé étudié, ainsi que cette dernière. Un panel d’indicateurs de santé du sol, de santé de la plante, de qualité nutritionnelle et sanitaire de la récolte et de performances socio-économiques et environnementaux, a ensuite été testé sur chaque parcelle. Des investigations supplémentaires ont aussi été menées pour étudier des aspects spécifiques de composition des communautés microbiennes sur le continuum sol-plante-grain, en collaboration avec le Muséum d’Histoire Naturelle de Paris. Afin de clore la boucle de la « fourche à la fourchette », nos recherches sont allées jusqu’à la fabrication de pain, afin de potentiellement mettre en évidence les effets de ces pratiques agricoles contrastées sur le produit de consommation final.Notre étude a permis de mettre en évidence des niveaux de performance agroécologique plus ou moins élevés au sein même des groupes ACS et CONV, menant à des effets variables sur la santé des sols. De manière générale, nous démontrons pour ce réseau les effets positifs des systèmes ACS comparés aux systèmes CONV sur les principales fonctions qui contribuent à la santé des sols. Les effets sur la qualité du grain ont été plus délicats à mettre en évidence, du fait d’un important effet de l’année d’étude. Toutefois, nous avons pu observer les effets positifs de l’ACS sur les qualités nutritionnelles du grain (concentration plus élevée en P, K et ergothionéine). Enfin, nous montrons, dans nos conditions d’étude, que l'ACS se pratique sans perte de rendement tout en diminuant la consommation de gasoil et la charge de travail pour l'agriculteur. Nous montrons aussi qu’il est possible chez les ACS les plus performants, de limiter la dépendance aux engrais minéraux et aux pesticides de synthèse par rapport à leurs homologues CONV, ce qui est encourageant pour le développement de cette pratique d’un point de vue environnemental et de santé publique. Tous ces résultats suggèrent des effets positifs de la pratique de l’ACS sur l’environnement et sur la santé des consommateurs (humains ou animaux).Cette étude est le résultat d’un travail collaboratif à plusieurs échelles : avec les agriculteurs tout d’abord, qui ont pris part à la création du réseau d’étude, puis avec les multiples partenaires techniques, scientifiques et industriels, qui ont permis le déroulement de cette étude tout en horizontalité. Ce travail a finalement permis d’investiguer des aspects méthodologiques et analytiques de la santé des sols, des plantes et de la qualité nutritionnelle du blé en conditions réelles.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04959160 , version 1 (20-02-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04959160 , version 1

Citer

Clara Lefèvre. Agroecological drivers connecting soil management practices, soil health, plant health and nutritional and sanitary qualities of grain yield : the case of soft winter wheat to illustrate the “One Health” approach. Agricultural sciences. Université de Toulouse, 2024. English. ⟨NNT : 2024TLSEP140⟩. ⟨tel-04959160⟩
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