Implanter des cultures intermédiaires à effet allélopathique ou biocide - biofumigation

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Cycle du carbone et GES Autonomie en matière organique en maraîchage Résilience climatique Couverture des sols Biodiversité Régénération des sols

Brassicacées en culture intermédiaire en plein champ - © APREL

La technique consiste à implanter en période d'interculture, ou plusieurs mois avant le semis de la culture principale, une culture intermédiaire en choisissant une espèce connue pour son effet allélopathique (émission de composés chimiques qui agissent sur le développement d'autres espèces, en particulier des adventices).

Présentation

L'effet allélopathique peut se résumer par la capacité de production de composés toxiques chez certaines espèces, ceux-ci sont libérés dans le sol lors de l'incorporation des tissus végétaux.

Pour la lutte contre les adventices, le pouvoir concurrentiel global de la culture intermédiaire doit être pris en compte. Certains suggèrent de détruire et d'incorporer le couvert intermédiaire aux couches superficielles du sol quelques semaines avant le semis de la culture afin d'éviter un éventuel impact négatif sur la culture. D'autres estiment qu'il faut réaliser ces opérations le plus tard possible pour que les composés allélopathiques soient encore actifs. La biofumigation au sens strict décrit la phase d'incorporation des résidus au sol et leur dégradation en composés toxiques.

Exemples d'application

Moutarde brune Brassica juncea

Préparation du sol et semis : la préparation du sol doit être la même que pour une culture principale. Le semis doit être le plus soigné possible et la dose de semis doit être comprise entre 8 et 10 kg/ha. Sous abri et en conditions séchantes, l’irrigation est conseillée afin de faciliter la levée.
En cours de culture : la fertilisation, l’irrigation et la protection des plantes peuvent être nécessaires. En effet, le recours à ces techniques culturales dépend des conditions pédoclimatiques et des objectifs de l’agriculteur. Pour une bonne efficacité de la technique, une production d’au moins 50 tonnes de matière fraîche par hectare est recherchée.
Broyage et incorporation du couvert : le stade optimal pour broyer la moutarde est la floraison. En effet, à ce stade, la teneur en glucosinolates (composés toxiques) dans les tiges et les feuilles est maximale ; elle décroît par la suite. Le broyage doit être le plus fin possible afin de faire éclater un maximum de cellules. Tous les outils sont possibles, mais le girobroyeur à marteau assure un meilleur broyage. Immédiatement après le broyage, les résidus doivent être incorporés dans le sol, à l’aide d’une fraise, d’un rotavator ou d’une rotobêche, à une profondeur comprise entre 15 et 20 cm. Le sol doit ensuite être rappuyé. L’enfouissement peut être suivi d’un paillage maintenant l’humidité indispensable au déroulement de la biofumigation et limitant la volatilisation des composés toxiques. Dans l’idéal, la température du sol doit être supérieure à 10 °C pour permettre la transformation des glucosinolates. La culture suivante peut être plantée ou semée une semaine après l’incorporation, mais un délai de 3 semaines à 1 mois est préférable pour éviter les risques de faim d’azote (avec les Poacées notamment) ou de phytotoxicité.

Implantation de moutarde brune (effet allélopathique sur rhizoctonia) avant une culture de laitue (en expérimentation) : Suite à deux cycles de laitue en hiver, mettre en place de la moutarde brune. Environ 45 jours après broyer et enfouir avec un rotavator (cultivateur à axe horizontal rotative). Pour simplifier la technique, il est possible d'ajouter de l’eau pour fermer le sol. Aussi, il est conseillé de mettre un film plastique pour éviter la volatilisation des composants biofumigants. Il faut laisser au moins pendant 3 semaines.

Implantation de moutarde contre les nématodes avant betterave sucrière.
Implantation de crucifères avant pois de printemps pour l'effet des glucosinolates sur Aphanomyces.

Précision sur la technique

La définition de l'allélopathie ne fait pas totalement consensus. Certains n'y incluent que les interactions entre végétaux, d'autres entre tous types d'êtres vivants. D'autre part, l'existence de ce phénomène a été longtemps controversée. Si elle est aujourd'hui prouvée, cet effet est très difficile à isoler d'autres interactions comme la compétition pour les ressources.

Espèces à effets allélopathiques (l'intensité de l'effet allélopathique est issu du catalogue de Sem-Partners, cf. bibliographie) :

Avoine diploïde : effet allélopathique non démontré. Mécanismes et molécules en jeu peu connus.
Avoine de printemps, Fenugrec, Gesse, Moha : effet allélopathique moyen, mécanismes et molécules en jeu peu connus.
Cameline, Radis : fort effet allélopathique (glucosinolates).
Moutarde d'hiver, Moutarde de printemps : action des glucosinolates contre les nématodes (Heterodera Schaati et Meloidogyne chitwoodi) en biofumigation.
Sarrasin (Sarrazin) : fort effet allélopathique. Mécanismes et molécules en jeu peu connus.
Niger, Pois d'hiver, Pois de printemps : effet allélopathique moyen.

Période de mise en œuvre

Pendant l'interculture : La culture intermédiaire doit se développer suffisamment afin d'exprimer ses effets allélopathiques. Il conviendra donc de définir des dates de semis pertinentes en fonction de l'espèce(s) choisie(s), du sol et du climat.

Application de la technique à...

Toutes les cultures : Facilement généralisable, cette technique peut-être appliquée à toutes les cultures légumières en plein champ et sous abri en fonction des périodes et des durées d'interculture.

Toutes les cultures assolées peuvent bénéficier d'effets allélopathiques de la culture intermédiaire qui les précède, notamment :

Avoine d'hiver, Blé tendre d'hiver, Engrain (Petit Epeautre), Epeautre, Orge d'hiver, Seigle d'hiver, triticale d'hiver : utilisation de moutarde contre le piétin-verse.
Betterave : utilisation de [[moutarde]s ou radis contre le rhizoctone brun et les nématodes.
Pomme de terre : contre le rhizoctone noir (appelé aussi Rhizoctone brun).

Il est déconseillé d'implanter une espèce déjà présente dans la rotation (composée avant tournesol, crucifère dans rotation courte avec colza, …).

Tous les types de sols : Facilement généralisable, les couverts peuvent être implantés dans tous les types de sol et dans toutes les régions si l’espèce et l’itinéraire technique sont adaptés (quelques interventions peuvent être nécessaires, comme l’irrigation).

Tous les contextes climatiques : Facilement généralisable.

Réglementation

POSITIVE La Directive Nitrate impose la couverture du sol pendant l'hiver en zone vulnérable, on peut saisir cette opportunité pour choisir un couvert à effet allélopathique.

Aucune réglementation spécifique à la biofumigation n’existe. Cependant, il faut suivre celle en vigueur pour les couverts d’interculture en zones vulnérables (directive nitrate) concernant la date d’implantation, de broyage et la conduite culturale.

Effets sur la durabilité du système de culture

Critères "environnementaux"

Effet sur la qualité de l'air :

émission phytosanitaires : DIMINUTION
émission GES : VARIABLE

Effet sur la qualité de l'eau :

En augmentation

N.P. : DIMINUTION
pesticides : DIMINUTION

Effet sur la consommation de ressources fossiles :

En augmentation

consommation d'énergie fossile : AUGMENTATION

Autre :

Transfert polluant vers eaux (N, P, phyto ...) : Diminution : Réduction via la réduction de l'utilisation de pesticides (variable selon les molécules) et le piégeage d'azote et de phosphore par le couvert.
Transfert polluant vers air (N, P, phyto ...) : Diminution : Réduction via la réduction de l'utilisation de pesticides variable selon les molécules.
Consommation d'énergie fossile : Augmentation : L'implantation et la destruction du couvert entraine une consommation de carburant plus importante que le maintien du sol nu pendant l'interculture (sauf légumineuse en interculture qui permet de réduire les apports d'azote) s'il n'y a pas de travail du sol pendant cette période.
Dégagement de GES : variable : L'implantation et la destruction du couvert entrainent des émissions de GES liées à la consommation de carburant. Le développement du couvert permet de stocker du carbone dans le sol. Le bilan est donc "variable" à l'échelle de la culture.
Biodiversité : Augmentation : La présence de couvert favorise certaines espèces en leur fournissant refuge et nourriture (insectes, macro et microfaune du sol, oiseaux, etc.). Cet effet est variable selon la nature du couvert, par exemple s'il s'agit d'une espèce nectarifère ou pas.
Diversité de la structure du paysage : Augmentation : La couverture du sol permet de diversifier le paysage pendant la période d'interculture.

Critères "agronomiques"

Productivité :

Temps de décomposition des résidus plus ou moins long pouvant entraîner un retard de la date d’implantation.

En cas de destruction trop tardive, la culture intermédiaire peut provoquer des effets dépressifs sur la culture suivante (disponibilité en eau et en azote). L'effet allélopathique peut éventuellement toucher la culture suivante en plus des adventices. Attention à adapter le choix du couvert à la culture suivante.

Fertilité du sol :

En augmentation

L'azote capté par le couvert pendant son développement est restitué progressivement après sa destruction. Une partie sera directement disponible pour la culture suivante. Le couvert permet aussi d'améliorer la disponibilité en phosphore et en potasse pour la culture suivante (remobilisation des éléments).

Cette technique favorise l’activité biologique du sol, permet le stockage de la matière organique, du carbone et de l’azote dans le sol, favorisant ainsi sa fertilité.

Cette méthode limite les fuites de nitrates, l’érosion, la battance et l’altération de la structure du sol.

Stress hydrique :

En augmentation

Le prélévement d'eau pendant le développement du couvert peut réduire l'eau disponible dans la réserve utile, en particulier en cas d'hiver sec. La destruction du couvert devra être adaptée au type de sol et aux exigences en eau de la culture suivante.

Biodiversité fonctionnelle :

En augmentation

Les auxiliaires, les pollinisateurs et la faune du sol peuvent être favorisés par la présence du couvert, de façon variable selon la ou les espèces choisies.

Méthode sélective qui n’agit que sur les organismes nuisibles.

Autres critères agronomiques :

Développement des bio-agresseurs : Variable : Les cultures intermédiaires peuvent avoir un effet variable sur les bio-agresseurs. Elles rompent le cycle de certains, mais fournissent un habitat et/ou de la nourriture à d'autres (limaces, tenthrèdes, altises, pucerons). Il faut éviter de choisir des cultures intermédiaires hôtes de bio-agresseurs communs à ceux des cultures principales (exemple : crucifères dans une rotation avec colza fréquent).

Critères "économiques"

Charges opérationnelles :

En augmentation

En fonction de l'espèce ou du mélange d'espèces choisit, le coût de semences peut varier de 10 à 100 €/ha.

L'augmentation des charges opérationnelles et de mécanisation varient en fonction de l’espèce implantée et des techniques de semis et de destruction choisies.

Charges de mécanisation :

Variable

Le coût de l'implantation peut varier de 0 €/ha (semis à la récolte sous la coupe) à 60 €/ha (semis direct). Le coût de destruction varie également de 0 €/ha (gel) à 30 €/ha (broyage + enfouissement).

Marge :

Variable

On a d'un côté des économies d'engrais (restitutions d'azote) et des économies éventuelles de produits phytosanitaires et de passages, et de l'autre un coût lié à l'implantation du couvert. L'effet sur la marge est fonction de l'équilibre entre ces deux éléments. Les effets "à long terme" sont difficilement quantifiables et chiffrables et ne sont généralement pas pris en compte dans le calcul des marges (amélioration de la structure du sol, limitation érosion, vie du sol, ...). Le couvert peut aussi être valorisé (récolte, fourrages, ...).

Critères "sociaux"

Temps de travail :

Variable

En fonction du mode d'implantation et de destruction, la charge de travail peut être plus ou moins importante que celle liée à la réalisation de faux-semis en interculture. Cependant, on constate une augmentation du temps de travail pour la préparation du semis, l’implantation, le broyage et l’incorporation du couvert.

Période de pointe :

Pas d'effet (neutre)

Cependant, des travaux sont à prévoir lors de la période d’interculture.

Pour en savoir plus

Allelopathy: Advances, Challenges and Opportunities - Mallik A. (Lakehead university, Canada) 4th world congress on allelopathy, august 2005, Wagga Wagga, Australia, Acte de congrès, 2005 article

Biofumigation : principe et application - Michel V. Brochure technique, 2008 Revue suisse Vitic. Arboric. Hortic. Vol. 40, 95-99

Cultures intermédiaires : La protection des eaux pour un surcoût de 20 à 45 €/ha - Labreuche J., Laurent F., Moquet M., Protin P.V., Aubrion G. (Arvalis) Perspectives agricoles n°321, p22-29, Article de presse, 2006 lien vers l'article

Evaluation de moyens de lutte alternatifs contre le rhizoctone brun de la pomme de terre - Gaucher D. ; Loison R. ; Jaunatre V. ; Engel D. (Arvalis) Arvalis institut du végétal, 2010 lien vers le poster

Guide pratique pour la conception de systèmes de culture légumiers économes en produits phytopharmaceutiques. Fiche technique T10. -Launais M., Bzdrenga L., Estorgues V., Faloya V., Jeannequin B., Lheureux S., Nivet L., Scherrer B., Sinoir N., Szilvasi S., Taussig C., Terrentroy A., Trottin-Caudal Y., Villeneuve F. Ministère chargé de l’agriculture, Agence Française pour la Biodiversité, GIS PIClég., Ouvrage, 2014 Pour accéder au Guide voir lien

Inhibition de la croissance des mauvaises herbes après incorporation au sol de résidus végétaux : allélopathie ou modification du cycle de l'azote? - Delabays N. (Agroscope RAC Changins, Suisse) ; Munier-Jolain N. (INRA, UMR BGA) AFPP - 19ème conférence du COLUMA. Journées internationales sur la lutte contre les mauvaises herbes. Dijon, 8, 9 et 10 décembre 2004, Acte de congrès, 2004

Intérêt et faisabilité de la biodésinfection avec des Brassicacées en maraîchage sous abri. - Parès L. 2011 Journées techniques Fruits et Légumes biologiques, 42-45.

Intérêt et faisabilité de la biofumigation avec des Brassicacées en cultures légumières de plein champ. - Montfort F. 2011 Journées techniques Fruits et Légumes biologiques, 37-41.

La période d'interculture mise à profit pour assainir le sol - Institut technique de la Betterave La technique betteravière du Betteravier Français n°950 du 24 juin 2011, Article de presse, 2011 article

Les autres moyens pour limiter le risque en adventices - Pierre Mischler Agro-Transfert ressources et Territoires, Brochure technique, 2011 lien vers la brochure

Les nouveaux couverts végétaux - comparaison des différents couverts 2010 -SEM Partners Site Internet, 2010

Site Internet. Catalogue de semences de couverts intermédiaires avec des précisions sur leurs effets allélopathiques (essais en bande, mesures de biomasse d'adventices, test plantes compagnes CETIOM. site

Mieux gérer l'interculture pour un bénéfice agronomique et environnemental - Minette S. (CRA Poitou-Charentes) Brochure technique, 2005 dossier

Pertes d'azote par lessivage - Cultures intermédiaires : une efficacité immédiate et durable - Laurent F., Fontaine A. (Arvalis) Perspectives agricoles n°327, p26-30, Article de presse, 2006 lien vers l'article

The role of allelopathy in agricultural pest management - Farooq M. , Jabran K. , Cheema Z.A. (University of Agriculture Faisalabad) and Wahid A. (University of Agriculture Faisalabad) ; Siddique K.H.M. (King Saud University) Pest Management Science 67, pp 493-506, 2011, Article de revue avec comité, 2011 Article de revue scientifique. Donne une définition et ses différentes utilisations en agriculture. abstract