Élément fondamental de la production agricole, le sol remplit une multitude de fonctions. Outre la fertilisation, il est une source essentielle d’éléments nutritifs pour les plantes cultivées. Par ailleurs, les sols stockent et régulent l’eau des écosystèmes agricoles et garantissent la régulation des échanges gazeux avec l’atmosphère. Le sol est un important réservoir de carbone - une fonction écosystémique qui, au-delà de la production, est importante pour la société (atténuation du changement climatique). En outre, le sol est l’habitat le plus riche en espèces: deux tiers de toutes les espèces connues vivent dans le sol.
La productivité d’une culture végétale efficiente en ressources et adaptée aux conditions locales, sans atteinte de la capacité de résilience des ressources naturelles que sont le sol, l’eau, l’air, le climat et la biodiversité, dépend directement de la disponibilité des éléments nutritifs et de l’eau. Jusqu’à présent, une part importante des éléments nutritifs est apportée sous forme d’engrais de ferme. Du point de vue de la production végétale, les stratégies de la Confédération ont un impact considérable sur les flux d’éléments nutritifs: l’objectif est d’une part de réduire les importations d’aliments pour animaux et, d’autre part, de consacrer des parts de surface beaucoup plus importantes à la production de denrées alimentaires. Dans cette perspective, on peut s’attendre à ce que moins d’engrais de ferme soient disponibles, ce qui favorisera la mise en œuvre de la trajectoire de réduction des éléments nutritifs. Selon les réserves d’éléments nutritifs disponibles dans le sol (P et K), un sous-approvisionnement reste dans un premier temps sans effet sur la productivité. Cependant, à moyen terme, l’exploitation des réserves de sol («mining») doit être compensée par des engrais minéraux ou des sources alternatives d’éléments nutritifs, par exemple provenant de sources recyclées.
L’un des principaux défis de l’utilisation agricole des sols est la mise en danger de leur santé (qualité des sols, y compris leur fertilité; en anglais «sol health»: the continued capacity of soil to function as a vital living ecosystem that sustains plants, animals and humans) par les influences et les charges permanentes engendrées par leur exploitation. L’adoption de pratiques agricoles durables, telles que le travail réduit du sol, la rotation diversifiée des cultures, la couverture du sol (par ex. au moyen de cultures intercalaires) et la fertilisation organique, peut contribuer à augmenter la teneur en carbone du sol, à améliorer sa structure et à stimuler de manière ciblée la vie du sol et ses fonctions. Mais il existe également un risque de dégradation des sols par leur exploitation, par exemple par des pratiques d’exploitation dans le cas d’un état du sol peu favorable ou par un travail intensif du sol. Une éventuelle diminution des prairies artificielle dans la rotation des cultures et une réduction de la fertilisation organique en raison de l’évolution future vers une production accrue de denrées alimentaires et une diminution de la production de fourrage constituent un défi supplémentaire pour le maintien de la bonne santé des sols. La condition préalable à une utilisation durable du sol est une meilleure compréhension des interactions entre la vie du sol, les processus physiques et chimiques du sol, la manière dont l’exploitation du sol influence le régime hydrique et les échanges gazeux des sols, et la compréhension des processus de transformation des éléments nutritifs et leurs interactions avec les plantes cultivées ainsi qu’une planification ciblée de la fertilisation en tenant compte des fonctions du sol et des besoins des cultures. Les éléments nutritifs comme le N, le P et le K nécessitent beaucoup d’énergie pour leur production et/ou leur disponibilité est limitée. L’utilisation de sources alternatives est donc importante pour réduire l’empreinte carbone de l’agriculture. Le changement climatique, la réalisation des objectifs environnementaux et la sécurité alimentaire placent l’agriculture devant des défis (parfois contradictoires) – l’optimisation des fonctions du sol par une exploitation raisonnée du sol est un élément essentiel pour relever la plupart de ces défis.
