La bioéconomie, pilier de la transition écologique, repose sur un socle essentiel : la santé des sols. Face à la croissance des besoins en biomasse, leur préservation est cruciale pour garantir la souveraineté alimentaire, atteindre les objectifs climatiques et protéger la biodiversité. À travers ses recherches, l’ADEME soutient le développement de filières biomasses durables, qui doivent s’inscrire dans une transition agroécologique où la santé des sols est une composante clé de la bioéconomie.
La méthanisation, les couverts végétaux et les digestats
La montée en puissance de la méthanisation agricole pose des enjeux majeurs pour la qualité des sols, la gestion de l’azote, le stockage de carbone et la durabilité des systèmes agricoles. La méthanisation produit, en plus du biogaz, un résidu appelé digestat, utilisé comme fertilisant organique. Sa composition varie fortement selon les intrants et les procédés, ce qui rend indispensable une meilleure connaissance de ses effets sur les sols et l’environnement. En parallèle, des CIVE, à vocation énergétique, se développent pour produire de la biomasse destinée à la méthanisation ; évaluer les effets sur les sols de l’introduction de ces cultures constitue également un enjeu important. Quatre projets lauréats de l’APR GRAINE 2019, Ferti‑Dig, Metha‑BioSol, BioCIGES et Métha3G, répondent à ce besoin et apportent des éléments complémentaires pour mieux encadrer et optimiser cette filière.
Ferti‑Dig montre que les digestats sont très hétérogènes et propose une typologie robuste fondée sur plus de 600 échantillons. Les résultats mettent en évidence des différences marquées de valeur fertilisante, de potentiel amendant et de risques (volatilisation, contaminants), confirmant la nécessité de raisonner leur usage par type de digestat et par contexte pédoclimatique.
Metha‑BioSol analyse l’impact des digestats sur la biologie des sols. Les digestats à C/N élevé, soit une quantité d’azote faible « majorité ruminant », soutiennent mieux la fertilité biologique tandis que ceux présentant un C/N faible peuvent, après plusieurs années d’apports, produire un effet similaire à une fertilisation minérale (voir figures ci-dessous). La présence de cultures intermédiaires dans les rotations améliore globalement l’état biologique des sols.
Le projet BioCIGES a comparé l’impact des cultures intermédiaires (CIVE – à vocation énergétique –, CIPAN – piège à nitrate –, CIMS – multiservice) à celui d’un sol nu, sur les cycles de l’eau et de l’azote, ainsi que sur la culture suivante. Les résultats montrent que ces couverts influencent la biomasse, l’azote et l’eau du sol, mais sans effet sur le rendement de la culture suivante. Toutes réduisent la lixiviation d’azote (meilleure efficacité pour les CIPAN), tandis que les CIVE augmentent la volatilisation ammoniacale en raison des digestats. À biomasse égale, le retour direct au sol stocke plus de carbone que l’apport de digestat. Cependant, les CIVE couplées à la méthanisation améliorent le bilan GES en substituant les énergies fossiles.
Des compromis peuvent également exister entre implantation de cultures intermédiaires et disponibilité en eau, comme le montre le projet CouvAgr’Eau (Office français de la biodiversité (OFB)- INRAE). Les couverts peuvent réduire fortement le drainage et augmenter l’évapotranspiration, avec des effets très dépendants des territoires et des espèces, ce qui influence l’état hydrique disponible pour la culture suivante.
Enfin, le projet Métha3G montre que la méthanisation peut devenir un levier de transition agroécologique si celle-ci s’appuie sur des pratiques adaptées : insertion de légumineuses pérennes, maintien de prairies, optimisation de la valorisation des digestats, diversification des rotations, production de CIVE multiservice, combinaison entre Agriculture de conservation des sols (ACS) et méthanisation.
Ensemble, ces projets montrent que la méthanisation durable exige une approche globale, combinant qualité des digestats, pratiques agricoles, cultures intermédiaires et gestion de l’eau, en phase avec les enjeux territoriaux. Ils proposent des outils clés pour une filière respectueuse des sols garantissant la transition agroécologique.
Les cultures énergétiques
Les cultures énergétiques (miscanthus, switchgrass, luzerne, sorgho…) peuvent jouer un rôle important dans la transition énergétique. Elles doivent produire une biomasse renouvelable tout en limitant leurs impacts (carbone du sol, GES, eau, azote). Leur implantation dans des zones sensibles (aires de captage) permet de réduire les fuites de nitrates, de limiter l’érosion et d’améliorer la qualité de l’eau, sans empiéter sur les surfaces agricoles dédiées à l’alimentation. Leur implantation sur des sols dégradés par la contamination, non disponibles pour l’agriculture alimentaire, constitue également une option d’étude. Les projets CE‑CARB, MisTigation et MISTICC apportent des connaissances pour éclairer ces enjeux.
CE‑CARB s’appuie sur un suivi, sur 12 ans, de deux plateformes expérimentales (Somme et Haute‑Garonne), combinant différents itinéraires techniques (récolte précoce/tardive, fertilisation, irrigation). Les résultats montrent une augmentation nette des stocks de carbone sous miscanthus et switchgrass – grandes graminées pérennes utilisées comme cultures énergétiques et pour la biomasse – (+0,26 à +0,96 tC/ha/an), un stockage renforcé en récolte tardive et une forte contribution des racines et rhizomes aux entrées de carbone. Ce stockage permet d’améliorer le bilan GES de 15 à 300 % selon les contextes.
MisTigation (lauréat GRAINE 2021) évalue les services écosystémiques fournis par le miscanthus. Le projet identifie les génotypes capables de réduire les excès de nitrates dans les sols et d’autres efficaces pour le recyclage de l’azote. Les simulations montrent des rendements globalement stables sous changement climatique, malgré une sensibilité accrue aux sécheresses estivales. Le projet développe également des outils pour mesurer la rhizodéposition, les émissions de N₂O et accompagner la sélection variétale.
Enfin, le projet MISTICC (lauréat GRAINE 2021) évalue, 15 ans après leur plantation (2007-2010), la durabilité écologique et socio-économique de parcelles de miscanthus sur des sols contaminés. L’analyse combine analyse du cycle de vie (impacts environnementaux à l’échelle de l’agrosystème), bilan socio-économique (avantages et limites pour les agriculteurs et les collectivités) et gestion de la biomasse (valorisation énergétique et destruction des cultures). Un focus sera fait sur la dégradation de la litière et son rôle dans les cycles biogéochimiques, le stockage du carbone et le comportement des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols.
Développement de l’agroforesterie
Dans la bioéconomie, l’agroforesterie répond à des enjeux majeurs : produire des ressources renouvelables, améliorer la santé des sols, stocker du carbone et diversifier les services rendus par les paysages agricoles, sans compromettre la production alimentaire. La recherche soutenue par l’ADEME évalue comment l’intégration d’arbres dans les systèmes agricoles améliore la stabilité structurale du sol, augmente la matière organique et favorise la biodiversité fonctionnelle. Les projets BIAFINA et PotA‑GE montrent que l’agroforesterie améliore durablement les sols, au niveau du stockage du carbone et de l’azote, sur la matière organique et la minéralisation, en réduisant les émissions de GES.
BIAFINA met en évidence le rôle des arbres fixateurs d’azote dans les entrées de nutriments et la fertilité, tandis que PotA‑GE révèle, à l’échelle du Grand Est, des sols plus riches en matière organique, plus actifs biologiquement et avec un bilan carbone plus favorable que les monocultures.
L’agroforesterie soulève néanmoins des questions liées à la concurrence pour l’eau, les arbres modifiant les bilans hydriques et la disponibilité en eau dans les couches superficielles du sol. Les projets FR‑eau‑MAGE et VITAM, soutenus par l’OFB, éclairent ces interactions entre arbres, sols et eau. Fr‑eau‑MAGE montre que les arbres altèrent l’humidité du sol et réduisent les variations de température, selon la taille de leur houppier et les pratiques d’élagage. VITAM montre qu’en vignoble méditerranéen, la compétition pour l’eau est intense près des arbres, affectant la vigueur des vignes, les réserves en eau du sol et la qualité des baies, particulièrement en période de sécheresse. Ces projets soulignent ainsi la nécessité de maîtriser les compétitions hydriques et d’adapter les systèmes aux contextes pédoclimatiques.
Ensemble, la méthanisation, les cultures énergétiques et l’agroforesterie constituent des filières de la bioéconomie dont le développement doit se réaliser en protégeant les sols, en garantissant la sécurité alimentaire et en assurant la sobriété des usages de l’eau.
La directive européenne sur la surveillance et la résilience des sols
Adoptée en octobre 2025 après des années de négociations, la directive européenne sur la surveillance et la résilience des sols (Soil Monitoring and Resilience Directive, SMRD) marque une étape majeure dans la politique environnementale de l’Union européenne (UE). Ce texte, intégré au Green Deal européen et à la stratégie pour la biodiversité 2030, répond à un constat alarmant : 60 à 70 % des sols européens sont dégradés par l’érosion, la perte de matière organique, la contamination, l’imperméabilisation ou la désertification. Face à ces pressions, aggravées par le changement climatique, la directive vise à établir un cadre commun pour protéger, restaurer et utiliser durablement les sols, tout en renforçant leur résilience. Son ambition est double : harmoniser les méthodes de surveillance entre États membres et inverser la tendance à la dégradation d’ici 2050.