Préservation et gestion durable des sols dans la bioéconomie

La santé des sols est un enjeu stratégique de la transition écologique. Écosystèmes vivants essentiels à la souveraineté alimentaire, à la qualité de l’eau, à la biodiversité et à l’atténuation du changement climatique, ils subissent aujourd’hui de fortes pressions : érosion, perte de matière organique, tassement, artificialisation ou contaminations diffuses. Dans ce cadre, la bioéconomie repose sur ce socle fragile. Face à l’augmentation des besoins en biomasse, préserver les sols est indispensable pour garantir la sécurité alimentaire, soutenir les productions non alimentaires, atteindre les objectifs climatiques et maintenir l’ensemble des services écosystémiques qu’ils rendent.

En octobre 2025, le Parlement européen a adopté la directive sur la surveillance et la résilience des sols, qui fixe l’objectif d’atteindre des sols en bon état d’ici 2050. Ce texte marque une étape importante : il consolide l’exigence de connaissance, de suivi harmonisé et d’appui scientifique à l’action publique au sein de l’Union européenne. Dans ce contexte, la recherche constitue un levier essentiel pour mieux caractériser les sols, comprendre leurs dynamiques, anticiper les risques et accompagner les transitions nécessaires.

Au‑delà de la production de connaissances, l’enjeu réside dans leur appropriation par les territoires. Renforcer le dialogue entre chercheurs, décideurs et acteurs agricoles ou forestiers, soutenir l’innovation et mettre à disposition des outils opérationnels sont des conditions clés pour transformer les avancées scientifiques en actions concrètes.

Depuis plus de vingt ans, l’ADEME agit en faveur des sols et soutient des projets de R&D visant à améliorer leur caractérisation, analyser les impacts des activités humaines et développer des indicateurs robustes pour éclairer les politiques publiques.

Membre fondatrice du groupement d’intérêt scientifique Sol (GIS Sol), créé en 2001 pour structurer le système d’information sur les sols de France et coordonner leur inventaire, leur suivi et l’évaluation de leur qualité, l’ADEME appuie depuis l’origine le RMQS - Réseau de mesure de la qualité des sols, qui a permis d’établir le premier état des lieux systématique des sols en France métropolitaine et en Outre‑Mer. Le GIS Sol rassemble aujourd’hui huit partenaires institutionnels, illustrant la diversité des enjeux liés à la connaissance des sols. L’ADEME contribue également au RNEST, le réseau national chargé de coordonner l’expertise scientifique et technique sur les sols. Elle participe ainsi pleinement à l’organisation collective de la connaissance et au renforcement de l’expertise nationale sur les sols. 

La biodiversité des sols  

Dès 2004, l’ADEME met en place le programme de recherche « Bioindicateurs de la qualité des sols » sur la composante biologique des sols afin de compléter les indicateurs physico-chimiques déjà disponibles. Les indicateurs biologiques, maintenant normalisés, contribuent à mieux surveiller la qualité biologique des sols et à comprendre la biodiversité et les services écosystémiques associés.  

Le RMQS joue un rôle majeur dans l’amélioration des connaissances sur la biodiversité des sols en France (Le RMQS-Biodiversité : une grande avancée pour la connaissance de la biodiversité des sols de France) . Il a permis la publication de deux atlas nationaux soutenus par l'ADEME - bactéries et champignons du sol - grâce au séquençage de l’ADN environnemental des échantillons du réseau. Soutenu par L’Office français de la biodiversité (OFB),  un programme RMQS‑biodiversité a également été mis en place pour le suivi de la faune du sol et des microorganismes,  

Des travaux sur la caractérisation de la faune du sol par metabarcoding d’ADN environnemental dans le cadre de la campagne 2024 du RMQS ont également été soutenu par l’ADEME. 

La recherche-action participative (RAP) dans le domaine des sols

La recherche‑action participative constitue un levier important pour renforcer la connaissance des sols, sensibiliser les citoyens et faciliter l’appropriation d’outils de diagnostic par les territoires. L’ADEME soutient ces démarches aux côtés de l’OFB, d’INRAE et de l’AFES, qui anime depuis 2021 le réseau Sciences et Recherches participatives sur les sols (SRP Sols) et diffuse les initiatives via infolettres, webinaires et rencontres.

Plusieurs projets emblématiques illustrent cette dynamique. Le programme Clés de Sol, financé successivement par la Fondation de France puis par l’ADEME, a développé des protocoles permettant à des non‑experts de mesurer, interpréter et partager des données sur les sols, posant les bases d’un déploiement national ou encore le projet QUBS pour le déploiement d’un programme de suivi participatif de la qualité biologique des sols. À La Réunion, le projet TROPISM (GRAINE 2023) fédère un large réseau territorial pour collecter des données sur plus de 600 sites et construire un premier indicateur de qualité biologique des sols réunionnais. Le projet SOIL LAB (GRAINE 2023) accompagne quant à lui les agriculteurs et maraîchers dans l’utilisation d’indicateurs de santé des sols, en améliorant les protocoles et instruments de mesure et en proposant des ressources pratiques, des webinaires et des mises en situation sur le terrain.

Le projet BIOSOL-EVAL (GRAINE 2023) développe un outil simple et peu coûteux pour évaluer l’activité biologique du sol via la dégradation d’un film cellulosique enfoui. Appuyé par un référentiel et une solution numérique d’analyse in situ, l’outil pourrait être facilement utilisé par les acteurs de terrain

En parallèle, des outils grand public comme la Fresque du Sol contribuent à diffuser ces connaissances et à renforcer l’implication citoyenne dans la préservation des sols.

Le stockage du carbone dans les sols agricoles

À partir des années 2010, le rôle des sols dans l’atténuation du changement climatique devient un enjeu prioritaire : ils stockent entre trois et quatre milliards de tonnes de carbone, et de faibles variations de ces stocks influencent fortement le bilan de gaz à effet de serre (GES) des territoires.

Parmi les propriétés suivies dans le cadre du RMQS, les matières organiques et le carbone qu’elles renferment occupent une place centrale, tant pour le climat que pour la capacité des sols à produire de la biomasse destinée à l’alimentation, à l’énergie ou aux matériaux, et à assurer des services environnementaux tels que la régulation hydrique ou le maintien de la biodiversité. Dès 2011, le GIS Sol a produit une carte nationale des stocks de carbone organique, aujourd’hui complétée par le suivi de leur évolution grâce à la deuxième campagne d’échantillonnage du RMQS.

L’étude Stocker du carbone dans les sols français, menée par INRAE dans le cadre de l’initiative « 4 pour 1000 » et présentée à la COP21, met en avant des pratiques de gestion des sols capables d’augmenter leur teneur en matière organique de 0,4 % par an.

Dans ce contexte, l’ADEME a déployé les appels à projets de recherche REACCTIF puis GRAINE, afin de mieux caractériser le potentiel de stockage lié aux pratiques agricoles, de consolider les outils de modélisation et d’inventaire nécessaires à l’évaluation environnementale, et de soutenir des démarches collectives pour cadrer des dispositifs incitatifs. Les projets de recherche et les thèses soutenus ont apporté des avancées significatives dans l’amélioration des modèles et des méthodes d’inventaire du carbone des sols. Le projet CSOPRA a évalué la capacité de différents modèles à représenter l’évolution des stocks de carbone sur des sites expérimentaux de long terme, identifiant le modèle AMG comme particulièrement adapté aux inventaires territoriaux. Sur cette base, le projet ABC’TERRE a développé une démarche d’aide à la décision pour les PCAET. Le projet AMG-LAB a permis d’adapter le modèle AMG, utilisé dans le cadre des méthodes Grandes Cultures et Polyculture-Elevage du LBC, à de nouveaux systèmes de culture (AB, ACS, prairies et vignes).

Les connaissances acquises ont alimenté le développement d’outils de diagnostic territorial tels qu’ALDO et Climagri®, ainsi que les méthodes du secteur agricole du Label Bas‑Carbone, contribuant à une meilleure intégration du carbone des sols dans les stratégies locales de transition. 

Les pollutions des sols agricoles

Les aspects de pollution dans les sols agricoles sont notamment traités dans les APRs IMPACTS et GRAINE de l’ADEME.  

Une fois encore, le RMQS, joue un rôle clé dans l’acquisition de connaissances sur les contaminations des sols à l’échelle nationale (Froger C. et al., 2025 - Le Réseau de mesures de la qualité des sols pour la surveillance des contaminants : état des lieux et futurs défis. Étude et Gestion des Sols, 32, 115-133).

Les résultats de la première campagne du RMQS ont ainsi mis en évidence que les sols agricoles sont soumis à des contaminations diffuses en éléments traces métalliques, liées à six principales sources : traitements phytosanitaires, engrais minéraux, déjections animales, amendements calciques et magnésiens, boues et composts, ainsi que les retombées atmosphériques. Un premier bilan quantitatif des sources d’ETM au niveau national et par départements a été publié par l’ADEME en 2012 : An inventory of trace elements inputs to French agricultural soils.

L’ADEME a soutenu dans le cadre l’appel à projet Impacts le projet FETSA qui met en évidence des bilans positifs pour l’ensemble des éléments traces métalliques (zinc, cuivre, plomb, chrome, nickel, cadmium) dans les parcelles agricoles étudiés, dont les principales sources d’entrée sont les amendements organiques et les retombées atmosphériques dans les parcelles agricoles étudiés.  

D’autres exemples de projets soutenus par l’ADEME peuvent être cités sur la thématique. Pour la vigne, les contaminations en cuivre sont bien connues. Le projet VitaliCuivre a exploré la phyto‑extraction : faute d’espèces hyper‑accumulatrices, la chicorée apparaît comme l’option la plus pertinente, avec un débouché possible en alimentation animale enrichie en cuivre, mais l’analyse de cycle de vie ne confirme pas la plus-value majeure d’une telle approche.

Le réseau RMQS a également permis de mettre en évidence des résidus de pesticides dans les sols agricoles français, jusqu’alors peu documentés, notamment à travers le projet Phytosol, financé par l’ANSES et le Gis Sol. Dans la continuité de ces travaux, le projet Mixtox, accompagné par l’ADEME dans l’APR IMPACTS, montre que tous les sols étudiés — y compris en agriculture biologique depuis plus de dix ans — contiennent des résidus de pesticides, également détectés dans la faune du sol.  

En fin, du fait de l’usage massif des plastiques, la pollution en microplastiques est devenue un sujet de recherche majeur. Les études sur les sols restent récentes et encore limitées en France. Pour établir un premier état des lieux, l’ADEME a financé en 2020 le projet MICROSOF, qui montre que près de trois quarts des sols analysés contiennent des microplastiques. L’ADEME soutient également des projets sur les microplastiques en sols agricoles, comme le projet BIOMALEG soutenu via GRAINE.

La bioeconomie et les sols agricoles

L’ADEME intègre la thématique de la protection des sols dans l’appel à projets GRAINE, centré sur le développement de la bioéconomie. Dans cet APR, les sols apparaissent comme un pilier essentiel de la bioéconomie durable, en rappelant que leur dégradation – perte de matière organique, érosion, pollution, baisse de fertilité – menace directement la capacité des territoires à produire et à valoriser durablement les biomasses. Les projets attendus doivent améliorer la santé des sols en développant des outils d’évaluation de leurs fonctions écologiques intégrant le changement climatique, et en analysant les impacts des pratiques agricoles, sylvicoles et des nouvelles filières biomasse.

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.  

 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.  

Les biochars comme amendement agricole 

Le développement de filières de biochars comme amendement agricole, issus de biomasse végétale pyrolisée, est aujourd’hui à l’étude comme un levier pouvant permettre à la fois d’amender les sols et de stocker durablement du carbone. Le projet RAPETORR vise à comparer différentes transformations de la paille de colza – fraîche, torréfiée ou pyrolysée – afin d’identifier les filières les plus adaptées pour améliorer les sols tout en fixant durablement du carbone. En parallèle, le projet SYBIO étudie la faisabilité d’une filière locale de biochars produits à partir d’ulves bretonnes, en évaluant les conditions techniques, énergétiques et organisationnelles nécessaires à leur valorisation Les projets RAPETORR et SYBIO explorent ainsi différentes ressources et voies de transformation pour structurer ces filières, tout en évaluant leurs conditions techniques, agronomiques et organisationnelles. Toutefois, ces projets restent exploratoires : leur objectif est précisément d’évaluer, sur des cas d’étude concrets, les bénéfices potentiels et les impacts environnementaux globaux de ces biochars, analyses qui mobilisent notamment des approches de analyses de cycle de vie.  

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.  

Des sols forestiers en bonne santé sont essentiels à la vitalité et à la résilience des forêts françaises, qui couvrent plus de 17 millions d’hectares. Support de la croissance de la végétation, ils contribuent à la production de bois, à l’atténuation du changement climatique, à la protection de l’eau et au maintien de la biodiversité. Ressource non renouvelable à l’échelle humaine, leur formation est lente alors que leur dégradation peut être rapide. Historiquement situés sur des terrains plus pauvres, acides ou hydromorphes, les sols forestiers sont particulièrement sensibles aux pressions : érosion, tassement, perte d’éléments nutritifs, déclin de la biodiversité, effets du changement climatique ou pratiques de gestion inadaptées.

Dans un contexte de transition écologique et de développement des usages du bois pour une économie bas carbone, concilier production et préservation de la fertilité des sols forestiers constitue un défi majeur. Pour y répondre, l’ADEME soutient depuis de nombreuses années des travaux de recherche visant à mieux caractériser le fonctionnement des sols forestiers et à évaluer les impacts des pratiques sylvicoles sur leurs dimensions chimique, physique et biologique. Ces projets structurent une expertise collective mobilisant la communauté scientifique et les acteurs de la filière forêt‑bois afin de promouvoir des pratiques de gestion compatibles avec la santé des sols et la résilience des écosystèmes forestiers.

Un plan d’action pour la préservation de sols forestiers a été mis en place par le ministère en charge de la forêt et est animé par l’ADEME.

Pour une récolte de bois énergie qui maintient la fertilité chimique et biologique des sols

Le développement des chaufferies collectives et industrielles bois‑énergie a entraîné une hausse de la récolte de biomasse, notamment de plaquettes forestières. Les pratiques sylvicoles et de récoltes de bois ont évolué, conduisant à exporter des parties de l’arbre jusqu’alors laissées en forêt (petites branches d’un diamètre inférieur à 7 cm, appelées menus bois, feuillages, souches…). Or, plusieurs travaux montrent que ces pratiques peuvent réduire la fertilité chimique, les stocks de carbone et la biodiversité des sols, avec un risque d’appauvrissement à long terme selon les types de sols et les modalités d’exportation.

Pour répondre à ces enjeux, plusieurs projets financés par l’ADEME ont permis de caractériser ces impacts et d’élaborer des recommandations opérationnelles. Le projet RESPIRE (APR REACCTIF, 2013) a créé un réseau de 12 sites expérimentaux pour étudier les effets du retrait des menus bois, révélant des impacts variables selon les sols. Le projet INSENSÉ  (APR REACCTIF, 2013) a modélisé la sensibilité des écosystèmes forestiers aux exportations minérales et produit une carte nationale. Des indicateurs de sensibilité, à la fois fiables et simples, ont ainsi été développés en direction des gestionnaires. Sur la base de ces résultats, des recommandations opérationnelles ont été formalisées dans le guide GERBOISE et intégrées dans le guide ADEME « Récolte durable de bois pour la production de plaquettes forestières » : éviter l’évacuation du feuillage, laisser une proportion adaptée de menus bois selon la sensibilité des sols, et raisonner la récolte des souches. Les projets TAMOBIOM et GOLD (APR GRAINE, ADEME) testent sur le terrain la faisabilité de ces bonnes pratiques pour en faciliter leur diffusion.

Pour un maintien du puits de carbone

Les sols forestiers représentent un vaste réservoir de carbone, avec des stocks moyens estimés par le RMQS à 81 tC/ha dans les 30 premiers centimètres et 9 tC/ha dans la litière. Préserver ces stocks est essentiel pour éviter des émissions de CO₂, tandis que leur augmentation renforce le rôle de puits de carbone des écosystèmes forestiers. Documenter l’effet des pratiques sylvicoles sur les dynamiques de carbone organique des sols constitue ainsi un enjeu scientifique majeur.

Plusieurs projets soutenus par l’ADEME contribuent à améliorer cette connaissance. Le projet piCaSo a mis en évidence les déterminants pédologiques, écologiques et climatiques de la persistance du carbone grâce à l’analyse thermique Rock‑Eval. Mao et al. (2019) ont évalué la capacité du modèle Yasso07, un des principaux modèles utilisés au niveau européen, à représenter la dynamique du carbone dans les sols forestiers, en s’appuyant sur le réseau  RENECOFOR de suivi long terme des écosystèmes forestiers en France. Dans la continuité, le projet ROCOCO développe des modèles de dynamique du carbone organique des sols pour évaluer, par exemple, l’impact de scénarios d’augmentation des récoltes de bois.

Certaines pratiques sylvicoles présentent des risques accrus de déstockage : le projet EVAFORA montre que la récolte d’arbre entier peut provoquer des pertes de carbone variables selon les contextes. Les techniques de préparation mécanisée du sol avant plantation jouent également un rôle déterminant. Le  projet CAPSOL a montré que la préparation localisée réduit l’impact sur le stock total de carbone par rapport à une préparation en plein, tout en modifiant la distribution du carbone entre horizons. Le projet CASTOR (APR GRAINE) poursuit ces travaux en comparant différentes techniques de préparation du sol au sein d’un réseau expérimental dédié.

Pour une récolte mécanisée à faible impact sur l’intégrité physique des sols

La mécanisation des récoltes de bois améliore la sécurité, la productivité et compense le manque de main‑d’œuvre, mais accentue les risques de tassement des sols forestiers. Depuis des années, les acteurs de la filière forêt-bois travaillent pour limiter les risques de tassement des sols. Des guides comme PROSOL (ONF & FCBA, 2009) et PRATIC’SOLS (ONF & FNEDT, 2017) encadrent les bonnes pratiques : usage des cloisonnements (voies de circulation en forêt) pour limiter la surface circulée dans la parcelle, adaptation des périodes d’intervention en fonction de l’humidité des sols pour maintenir la praticabilité des cloisonnements. Le projet VSOILForOAD développe un outil de prédiction de leur praticabilité, en s’appuyant sur un modèle de bilan hydrique pour fournir aux praticiens une estimation en temps réel.  

Dans le cadre du Plan d’action pour la préservation des sols forestiers, l’ADEME accompagne un réseau « sols et mécanisation » qui expérimente et diffuse des solutions conciliant rentabilité des chantiers et préservation des sols ainsi comme des initiatives pour le développement du câble aérien en France.

Vers une amélioration des estimations du réservoir en eau des sols forestiers utilisable par la végétation

La disponibilité en eau du sol conditionne la diversité des espèces et des écosystèmes forestiers et leur mode de gestion et d’exploitation. Évaluer le réservoir en eau utilisable (RU) des sols forestiers est crucial dans les défis de l’adaptation de la sylviculture face aux impacts du changement climatique. Pourtant, il est difficile à quantifier et son estimation par les gestionnaires forestiers est aujourd’hui imprécise. Le projet RUFor en cours vise à mieux caractériser le RU et à mieux connaître la profondeur prospectable et l’enracinement des essences forestières en lien avec les caractéristiques physico-chimiques et hydrodynamiques des sols.