Associer en relai une céréale d’hiver avec une légumineuse implantée au printemps

Guides pratiques

Cycle du carbone et GES Couverture des sols Biodiversité Couverts végétaux pâturables

Cette technique vise à implanter, dès le printemps, un couvert d’interculture semé principalement à la volée dans une culture de blé d’hiver ou de printemps. L’objectif est de favoriser l’implantation du couvert à une période où les conditions sont plus favorables que lors d’une implantation à la récolte et d’augmenter ainsi la biomasse produite et la protection du sol dès la récolte de la céréale

Auteurs : Valentin Verret (INRA), Florian Celette (ISARA-Lyon) et Sébastien Minette (Chambre Régionale d'Agriculture de Nouvelle-Aquitaine).

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Présentation

Caractérisation de la technique

Description de la technique :

Les espèces associées appartiennent, le plus souvent, à la famille des légumineuses fourragères pérennes : trèfle blanc, trèfle violet, luzerne, minette, etc. En 2017, cette pratique reste principalement utilisée en agriculture biologique.

La légumineuse est généralement implantée à la volée, au stade montaison du blé, lors du dernier passage d’outil de désherbage mécanique (bineuse, herse étrille) afin de favoriser le contact terre-graine. L’implantation en relais au printemps permet de limiter la compétition entre le couvert et la culture de blé durant la phase d'association afin de garantir les performances de la culture de vente (rendement et taux de protéine).

Dès la récolte du blé, la compétition pour la lumière est levée, ce qui permet au couvert de se développer et de valoriser le rayonnement d’été pour produire de la biomasse végétale dont des services multiples sont attendus : régulation d’adventices, fixation d’azote pour une restitution à la culture suivante (enrichir le système sol-plante), structuration du sol et autres effets agronomiques des couverts d’interculture implantés de manière plus classique. A l’hiver ou au printemps suivant, la légumineuse fourragère pourra être récoltée ou retournée au sol (avant une culture de printemps, ne pas détruire le couvert avant décembre pour éviter tout risque de lixiviation précoce des nitrates).

Exemples d’espèces implantées en relais dans le blé d’hiver

• Trèfle violet (20 kg/ha)

• Trèfle blanc (6 kg/ha)
• Minette (25 kg/ha)
• Luzerne (25 kg/ha)

Précision sur la technique :

En agriculture biologique, la technique est simple à mettre en œuvre, facilement acceptée par les agriculteurs car ne nécessitant pas une réorganisation importante du système de culture. Elle présente des avantages certains pour les aspects fourniture d’azote et gestion des adventices pendant l’interculture suivante (un beau couvert permet de maintenir un état de salissement satisfaisant mais ne permet pas un « nettoyage de la parcelle »). Pour les éleveurs, elle rend possible la production de fourrage d’appoint à l’automne.

En agriculture conventionnelle, des problèmes de mise en œuvre peuvent être rencontrés et nécessitent d’adapter les itinéraires techniques :

• Couvert de blé trop dense, ne laissant pas passer de lumière : concurrence trop forte avec le couvert lors de l’implantation de celui-ci.
• Suspicion de phytotoxicité rémanente sur les légumineuses causées par les herbicides utilisés sur le blé ou sur le précédent (sulfonylurée, …)
• L’apport précoce d’ammonitrate sur blé freine le développement de la légumineuse et augmente la compétitivité du blé.
• Matériel de désherbage mécanique pas toujours disponible sur l’exploitation en conventionnelle (herse étrille, …)
• Concurrence couvert/culture pouvant entrainer une diminution de rendement sur la culture du blé

Il y a donc un ensemble de causes qui peuvent expliquer des échecs d’établissement de la légumineuse dans des itinéraires conventionnels.

Situations favorables à l’établissement de la légumineuse :

• Culture de blé qui laisse encore passer du rayonnement au printemps : densité de semis faible, variété à faible tallage, pratique de désherbage mécanique au début du printemps.
• Situation non limitante en eau au printemps (attention sur sols superficiels).

Application de la technique à...

Période de mise en œuvre Pendant l'interculture, sur culture implantéeEchelle spatiale de mise en œuvre Parcelle

Toutes les cultures : Facilement généralisable à toutes les céréales à paille.

Des associations de légumineuses au blé d’hiver à d’autres périodes sont en expérimentation : semis de la légumineuse en même temps que le blé à l’automne, semis du blé dans un couvert permanent (ex. luzerne ou trèfle blanc).

Tous les types de sols : Généralisation parfois délicate, elle peut s'appliquer à beaucoup de types de sols. Attention toutefois aux situations de sol séchant, où l’eau peut être limitante pour l’établissement de la légumineuse.

Il faut donc adapter le choix de l’espèce (et la variété) aux caractéristiques du sol (ex. la luzerne n’aime pas les sols acides, pH < 6).

Tous les contextes climatiques : Généralisation parfois délicate

Adaptée aux climats Continentaux, Océaniques et Méditerranéens. Pratique étudiée en région Auvergne-Rhône-Alpes depuis 2011.

Attention aux situations à fort risque de stress hydrique, faibles précipitations au printemps. Par la suite, la production de biomasse pendant l’interculture peut être limitée en conditions sèches. Également adapter le choix de l’espèce (et la variété) au contexte climatique.

Réglementation

Attention dans les zones à enjeux eau, où les couverts d’interculture constitués uniquement de légumineuses sont interdits. Dans ces situations, il peut être envisagé de réaliser un sur-semis d’une autre espèce non-légumineuse à la récolte de la céréale. Attention par ailleurs à ne pas détruire le couvert avant décembre pour éviter tout risque de lixiviation rapide des nitrates.

Effets sur la durabilité du système de culture

Critères "environnementaux"

Effet sur la qualité de l'air : Variable

Acidification : INCONNUE

Émission phytosanitaires : VARIABLE

Émission GES : INCONNUE

Émission de particules : NEUTRE

Si cette pratique permet de réduire l’usage des traitements phytosanitaires, les transferts vers l'air par vaporisation de matières actives seront donc aussi limités. Reste à vérifier dans les pratiques si les effets des couverts permettent de réduire l’usage des traitements (les cas étudiés sont essentiellement en agriculture biologique).

Par ailleurs cette technique permet également une certaine réduction des émissions de gaz à effets de serre (détails ci-dessous), mais un point de vigilance demeure : les émissions de GES liées à la dégradation de résidus de cultures légumineuses (N20 par exemple) sont encore mal estimées.

Effet sur la qualité de l'eau : Variable

Eutrophisation : VARIABLE

Pesticides : VARIABLE

Turbidité : NEUTRE

L’association d’une légumineuse en relais dans le blé permet de limiter la perte d’éléments nutritifs en hiver par leur mobilisation dans la biomasse de légumineuses pendant l’automne. Cependant, une destruction précoce du couvert à l’automne augmentera les risques de lixiviation des éléments pendant l’hiver. Cette pratique sécurise l’implantation du couvert d’interculture par rapport à un semis à la récolte du blé. Avec un couvert mieux réussi, les pertes par lixiviation sont mieux maîtrisées. La valorisation des nutriments par restitution à la culture suivante permet des économies d’engrais et potentiellement des transferts polluants liés à leur surdosage possible.

Effet sur la consommation de ressources fossiles : En diminution

Consommation d'énergie fossile : DIMINUTION

Consommation de phosphore : INCONNUE

La mutualisation des opérations de semis du couvert et de désherbage mécanique au printemps permet d’éviter un passage supplémentaire pour le semis du couvert à l’été, et donc la consommation de fuel liée à l’utilisation du tracteur. Les économies d’engrais azotés possibles sur la culture suivante permettent de réduire la consommation d’énergie fossile liée à la fabrication et au transport des engrais.

Critères "agronomiques"

Productivité : Pas d'effet (neutre), le décalage de date de semis entre la légumineuse et le blé permet de limiter les effets de compétition exercés par la légumineuse sur le blé.

Avec une implantation de couvert sécurisée, la production de biomasse globale du système est accrue, et les effets bénéfiques des couverts « engrais-verts » peuvent lever certains facteurs limitants la productivité du système (compétition des adventices, nutrition limitée par l’azote).

Qualité de la production : Variable

En agriculture biologique, un développement trop important de la légumineuse n’impacte pas le rendement du blé mais peut toutefois causer une baisse sensible du taux de protéine sur le blé, pour les espèces qui supportaient le mieux la compétition du blé (luzerne, minette).

Fertilité du sol : En augmentation, l'implantation d'un couvert de légumineuses conduit à augmenter le stock d’azote du système sol-plante à l’échelle du système de culture. Les effets « engrais verts » du couvert contribuent à la protection du sol, à sa structuration, etc. et donc à la préservation de la fertilité du sol.

Stress hydrique : Variable, en cas de printemps secs et de sol séchant, malgré son avance de développement, le blé pourra subir une compétition du couvert pour l’eau si l’espèce associée s’installe bien et est très poussante. Un couvert très développé contribuera à épuiser le stock d’eau disponible dans le sol, avec une conséquence possible sur le taux de protéine ou le rendement de la céréale.

Etant en phase d’établissement, le couvert sera sensible à la compétition exercée par le blé pour l’eau au printemps.

Biodiversité fonctionnelle : Pas de connaissance sur impact, la diversification et la couverture du sol après la récolte du blé pourrait avoir un effet positif sur le développement des auxiliaires des cultures et la biodiversité fonctionnelle.

Autres critères agronomiques : Variable

Sur les maladies, l’association du couvert pourrait avoir des effets :

• tantôt positifs : réduction du risque « maladies » car diversification des cultures « effet plante associé ».
• tantôt négatifs : développement possible de certaines maladies (ex. aphanomyces, sclérotinia) avec des plantes de service « légumineuses » susceptibles d’être hôte de ces maladies

Critères "économiques"

Charges opérationnelles : Variable, l’investissement lié à l’achat de semences de légumineuses doit être largement compensé par les économies liées à l’azote sur la culture suivante. Un investissement supérieur aurait de toute façon du être réalisé dans le cas d’une interculture longue, avec l’achat de semences d’autres couverts probablement plus chers que les semences de trèfles par exemple.

Charges de mécanisation : Pas d'effet (neutre), l’opération de semis n’a pas de surcout si elle est mutualisée avec une opération de désherbage mécanique. L’opération de destruction du couvert n’est pas strictement lié à cette pratique, mais à toute pratique de couverture du sol pendant l’interculture.

Marge : Variable

Légère augmentation des charges sur la culture en cours avec l’achat de semences de légumineuses.

Diminution de la marge si impact sur le rendement ou sur la qualité du grain (taux de protéines).

Réduction des charges d’engrais sur la culture suivante.

Critères "sociaux"

Temps de travail : Pas d'effet (neutre), pas d’effet si opération mutualisée avec un désherbage mécanique (sauf temps de préparation du matériel de semis).

Période de pointe : En diminution, semis du couvert d'interculture au printemps plutôt qu'en été pendant les moissons.

Temps d'observation : En augmentation, cette pratique constitue une pratique innovante nécessitant apprentissage et observations.

Organismes favorisés ou défavorisés

Bioagresseurs favorisés

Organisme	Impact de la technique	Type	Précisions
aphanomyces		agent pathogène (bioagresseur)	Attention à choisir des espèces peu sensibles et non-hôtes de maladies touchant les autres espèces cultivées dans la rotation : ex. aphanomyces si pois dans rotation...
limace		ravageur, prédateur ou parasite	Effet de la présence d’un couvert végétal en fin d’hiver. Pas de mesures pour confirmer /suspicion et effet négatif possible sur l’implantation du couvert
sclérotinia		agent pathogène (bioagresseur)	Attention à choisir des espèces peu sensibles et non-hôtes de maladies touchant les autres espèces cultivées dans la rotation : ex. sclérotinia si colza dans rotation

Bioagresseurs défavorisés

Organisme	Impact de la technique	Type	Précisions
adventices	MOYENNE	adventices	Suppression des adventices susceptibles de se développer dans le système pendant l’interculture (efficacité moyenne si technique utilisée seule, à combiner)

Auxiliaires favorisés

Organisme	Impact de la technique	Type	Précisions
Carabes prédateurs et granivores	FAIBLE	Ennemis naturels des bioagresseurs	La présence d’une couverture végétale favorise les populations d’insectes marcheurs
Pollinisateurs	MOYENNE	Pollinisateurs	A condition que le couvert fleurisse avant sa destruction

5. Pour en savoir plus

• Analyse expérimentale de l'effet de couverts de légumineuses associés en relais à un blé d'hiver, conduit en agriculture biologique, sur les performances des cultures, la maîtrise des adventices et la dynamique de l'azote - Camille Amossé (ISARA-Lyon), travaux universitaires, 2013. Lien vers les références de la thèse

• Association d’une culture de rente et espèces compagnes permettant la fourniture de services écosystémiques

  -Muriel Valantin-Morison (INRA), Christophe David (ISARA), Stéphane Cadoux (Terres Innovia), Mathieu Lorin (INRA), Florian Celette (ISARA), Camille Amossé (ISARA), Annick Basset (Jouffray-Drillaud), Innovations Agronomiques 40 (2014), 93-112 (Carrefours de l’innovation agronomique, novembre 2014, ESA d’Angers), Article de revue sans comité, 201. Lien vers l'article. Lien vers la présentation. Lien vers la vidéo de la présentation

• Association d’une légumineuse fourragère de service avec un blé tendre d’hiver en agriculture biologique : Facteurs explicatifs de la variabilité des services écologiques rendus par la légumineuse et voies d’optimisation du compromis entre services fournis par l’association - Sylvain Vrignon-Brenas (ISARA-Lyon), Mémoire de thèse, Travaux universitaires, 2016

• Association relais blé / légumineuse fourragère en sytème céréalier biologique : une réponse pour le contrôle des adventices et la nutrition azotée des cultures - C. Amossé (ISARA-Lyon) F. Celette (ISARA-Lyon) MH. Jeuffroy (INRA) C. David (ISARA-Lyon) Innovations Agronomiques 32 (2013),21-33, Article de revue sans comité, 2013. Lien vers l'article

• Associer en relais céréales et légumineuses fourragère - C. Amossé (ISARA-Lyon) F. Celette (ISARA-Lyon) C. David (ISARA-Lyon) AlterAgri, Mai-juin 2013, p14-16, Article de revue sans comité, 2013. Lien vers l'article

• Projet CASDAR Alliance - Coord. Muriel Valantin-Morison (INRA), Casdar Recherche & innovation, Rapport professionnel, 2017 Lien vers la page internet du projet

Annexes

Est complémentaire des leviers

• Implanter des légumineuses en interculture

S'applique aux cultures suivantes

• Avoine
• Blé tendre
• Epeautre
• Luzerne
• Orge
• Sainfoin
• Seigle
• Trèfle

Favorise les bioagresseurs suivants

• Aphanomyces
• Limace
• Sclérotinia

Favorise les auxiliaires

• Carabes prédateurs et granivores
• Pollinisateurs

Défavorise les bioagresseurs suivants

• Adventices