Cultures associées : savoir ce qu’on récolte comme ce qu’on sème

Associations blé-pois d’hiver (Triticum aestivum L. - Pisum sativum L.)

Essais en blocs randomisés pour l’étude de l’impact de différentes stratégies de fertilisation azotée sur le fonctionnement du couvert plurispécifique

L’association d’une céréale avec une légumineuse pouvant fixer l’azote atmosphérique dans une même parcelle, connait un regain d’intérêt en Europe. Les associations de cultures peuvent permettre de réduire de façon importante la pollution de l’air et de l’eau. En effet, elles sont généralement plus performantes dès que l’on réduit ou supprime les apports d’engrais. Elles sont aussi souvent plus robustes face aux aléas climatiques.

La conduite des associations de cultures demeure cependant complexe, ce qui peut freiner l’adoption de cette pratique par les agriculteurs. Les pourcentages de légumineuse et de céréale récoltés sont notamment souvent très différents des proportions semées et actuellement difficilement prévisibles. De plus, la concentration en azote minéral du sol modifie les rapports compétitions pour entre elles. Ceci a des conséquences sur les proportions des deux espèces dans la parcelle au moment de la récolte.

La gestion de la fertilisation azotée peut donc être un moyen intéressant pour mieux conduire les cultures associées. Elle permet d’agir sur l’intensité et le timing des interactions entre espèces au sein du couvert végétal. Jusqu’à présent, peu de recherches ont été menées sur cette question.

Le modèle Azodyn-IC résulte de la combinaison de deux modèles existants : AZODYN et AFISOL. Il été construit pour tester l’effet de différents apports d’azote, sur la compétition entre le blé et le pois. Le modèle Azodyn-IC analyse comment les deux espèces associées partagent ou entrent en compétition pour la lumière et l’azote du sol. Il permet ainsi d’estimer la teneur en azote et la biomasse des espèces récoltées en fonction de la fertilisation azotée. Des essais en plein champ ont été réalisés en parallèle. Ils ont permis de valider le modèle et de démontrer sa capacité de prédiction satisfaisante. Puis, Azodyn-IC a été utilisé pour simuler différents scénarios de fertilisation azotée sous différentes conditions climatiques. Pour cela, les données climatiques sur 26 ans ont été prises en compte.

Azodyn-IC constitue ainsi la base d’un outil d’aide à la décision permettant de sécuriser les agriculteurs dans la conduite des associations.

Partenaires : cette étude a été menée par l’USC LEVA (ESA, INRAE), en collaboration avec l’UMR Agronomie (INRAE, AgroParisTech), l’UMR LEPSE (UMR LEPSE, Université Montpellier, INRAE, Institut Agro Montpellier) et l’UPR AIDA (CIRAD, Université Montpellier).

Financement : ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maitrise de l’Énergie, France), CASDAR n°431 (Compte d'Affectation Spéciale pour le Développement Agricole et Rural, France), Conseil Général du Maine-et-Loire et Terres Inovia.

Publication associée : Malagoli P., Naudin C., Vrignon-Brenas S., Sester M., Jeuffroy M.-H., Corre-Hellou G. 2020. Modelling nitrogen and light sharing in pea-wheat intercrops to design decision rules for N fertilisation according to farmers’ expectations. Field Crops Research, 255, 107865. oi.org/10.1016/j.fcr.2020.107865.

Lupin-triticale : un duo gagnant

La céréale vient en aide au lupin dès les premiers stades de croissance

Les légumineuses à graines, comme le lupin, possèdent de nombreux atouts ; elles produisent des graines riches en protéines, valorisées en alimentation humaine et animale, tout en rendant plus durables les systèmes de culture dans lesquels elles s’insèrent via la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique.

Elles sont toutefois connues pour être peu compétitives vis-à-vis des adventices. Leur faible capacité de capture de l’azote minéral du sol, en début de cycle, explique en partie cette faible compétitivité. Chez le lupin, des différences de capture d’azote minéral sont toutefois observées entre génotypes. Des différences plus importantes de capture d’azote sont, en revanche, observées entre le lupin et les céréales. Le lupin se distingue par une forte dépendance de la plantule à l’azote contenu dans la semence pendant le premier mois de culture et un faible développement racinaire (longueur de racines, vitesse de progression en profondeur et en latéral).

Cultiver ensemble du lupin et une céréale permet d’accroître, grâce à leurs traits complémentaires, la capture d’azote minéral du sol dès les premiers stades par rapport au lupin pur. La complémentarité entre les deux espèces se renforce dans la suite du cycle quand la légumineuse devient capable de satisfaire ses besoins en azote majoritairement via la fixation de l’azote atmosphérique.

Partenaires : ce travail a été réalisé au sein de l’unité LEVA (ESA-INRAE) dans le cadre du projet PROGRAILIVE coordonné par le Pôle Agronomique de l’Ouest.

Publication associée : Carton N, Naudin C, Piva G, Baccar R, Corre-Hellou G. 2018. Differences for traits associated with early N acquisition in a grain legume and early complementarity in grain legume–triticale mixtures. AoB PLANTS 10: ply001; doi: 10.1093/aobpla/ply001

Projet européen DiVicia - conception de systèmes à base de céréales-légumineuses durables et résilients

Le projet DiVicia, porté par l'unité LEVA à Angers, vise l'utilisation et la gestion des espèces de Vicia pour la durabilité et la résilience dans les systèmes agricoles fondés sur la biodiversité.

Le projet DiVicia, coordonné par Joëlle Fustec (unité LEVA) vise à la conception de systèmes à base de céréales-légumineuses durables et résilients, adaptés aux défis et futures contraintes en  région méditerranéenne. Il promeut l'intensification écologique des systèmes de production s’appuyant sur la biodiversité fonctionnelle.

DiVicia exploite les fonctions clés des légumineuses pour restaurer l’agro-biodiversité et améliorer durabilité et résilience des systèmes  méditerranéens. L'identification d’une large gamme de variétés locales prometteuses et de nouveaux génotypes productifs adaptés à la sécheresse d’espèces du genre Vicia, permettra de valoriser les meilleures pratiques en matière de cultures associées et mixtes.

Le consortium pluridisciplinaire, et en collaboration avec les acteurs de l’agriculture, intégrera connaissances empiriques et scientifiques pour proposer de nouvelles pratiques, du matériel génétique innovant et local, adapté à la sécheresse, ainsi que des outils d’accompagnement  des agriculteurs.

Les résultats permettront de définir des stratégies d’adaptation aux changements. Des évaluations de durabilité et diagnostics seront effectués avec une approche participative. De nouveaux arrangements de cultures combinés au matériel génétique innovant seront testés  au champ, afin d’identifier des règles de fonctionnement clés des systèmes basés sur la biodiversité. La sélection et l’hybridation orientées vers l’adaptation à la sécheresse augmenteront la diversité génétique et la contribution de Vicia sp. à plusieurs services écosystémiques. Des modèles permettront  de prévoir l’évolution de la qualité et de la fertilité des sols et d’effectuer des analyses bio-économiques à l’échelle de l’exploitation.

Ainsi, ce programme vise à développer des systèmes de culture basés sur la biodiversité, économes et résilients face aux contraintes environnementales, améliorant la qualité des sols et des aliments, la stabilité de la production, en augmentant les revenus des agriculteurs.

Projet européen DIVERSify - associations de cultures pour des écosystèmes résilients et une agriculture durable

Aider au choix des espèces et variétés dans les associations de cultures productives

Le projet H2020 DIVERSify fédère un consortium de 23 partenaires internationaux constitué de chercheurs (écologues et agronomes), agriculteurs, conseillers agricoles, sélectionneurs et entreprises, dans le but de co-construire et proposer une nouvelle approche et des outils pour étudier les mécanismes liés aux bénéfices apportés par les associations de cultures et les pratiques permettant de mieux les valoriser. DIVERSify se concentre sur les systèmes de grandes cultures et prairiaux.

Le projet, piloté par Ali Karley (James Hutton Institute, Dundee, UK), poursuit six objectifs :

1. Identifier les meilleures pratiques pour valoriser les associations de cultures, en collaboration avec les praticiens et sur la base des ressources bibliographiques.
2. Identifier les mécanismes permettant de valoriser les interactions positives entre espèces végétales et les interactions plante(s)-environnement en utilisant les principes de l’écologie, et mettre en place des expérimentations pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents.
3. Créer un nouvel outil pour aider au choix des espèces et des arrangements spatiaux dans le but d’améliorer les performances de ces cultures.
4. Collaborer avec les professionnels dans différentes régions pédoclimatiques d’Europe et d’Afrique du Nord et concevoir des guides pratiques de conception et de conduite des associations.
5. Construire un outil d’aide au choix des espèces et des variétés pour les praticiens à partir de données de performances d’associations collectées dans ces différentes régions.   
6. Echanger et transférer les connaissances de façon participative, avec les praticiens et des partenaires d’autres consortiums de projets H2020, sans oublier le "Grand public".

L’approche participative de co-innovation développée dans DIVERSify permettra de créer des conditions favorables au transfert et à l’utilisation de connaissances scientifiques et d’outils de recherche, pour le développement de solutions pratiques de terrain et d’outils d’aide à la décision visant à améliorer la productivité, le contrôle des maladies et ravageurs, ainsi que les performances environnementales des associations de cultures à base de légumineuses.