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Luzerne cultivée

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Luzerne


La luzerne cultivée (Medicago sativa), « reine des plantes fourragères », parfois appelée « grand trèfle » ou « foin de Bourgogne », est une espèce de plantes dicotylédones de la famille des Fabaceae, sous-famille des Faboideae, originaire des régions tempérées du Proche-Orient et de l'Asie centrale.

Ce sont des plantes herbacées vivaces, largement cultivées comme plantes fourragères pour leur productivité, leur grande résistance à la sécheresse et leur richesse en protéines, en vitamines et en sels minéraux. L'espèce a été introduite par la culture dans toutes les régions tempérées du monde notamment dans toute l'Europe, en Afrique du Nord et du Sud, en Amérique du Nord et du Sud et Australie et Nouvelle-Zélande et en Asie de l'Est.

Elle est très cultivée pour sa richesse en protéines (pour un taux compris habituellement entre 15 et 25 %) et ses qualités d'amélioration des sols. Abondamment répandue dans les contrées tempérées, tant à l'état sauvage que cultivée, la luzerne est une des espèces fourragères les plus utilisées pour l'alimentation du bétail. Elle est aussi cultivée comme source industrielle de protéines et de carotène, et utilisée en diététique.


Description

Tige fleurie
M. sativa sativa: fruit en hélice senestre

C'est une plante herbacée de 30 à 80 cm de hauteur, vivace par sa grosse souche ligneuse.

  • Le système racinaire de la luzerne est particulièrement développé et lui permet d'atteindre des profondeurs importantes (plusieurs mètres). Cette particularité lui confère une excellente résistance à la sécheresse ainsi qu'une certaine capacité à décolmater les sols et à améliorer leur perméabilité . En outre les nodosités qui se forment sur ses racines, comme pour les autres légumineuses, lui confèrent la capacité de fixer l'azote atmosphérique et d'enrichir ainsi le sol.
  • La tige très ramifiée est pleine, avec une consistance plutôt coriace, à section ronde. Chaque pied peut comporter de 5 à 15 tiges.
  • Les feuilles sont alternes, avec une base simple, munie de stipules acuminées et dentées à la base. Composées, elles sont formées de trois folioles oblongues à sommet présentant des dents mucronées, sont pubescentes, d'un vert gris. Le pétiole de la foliole centrale est relativement plus long.
  • Les fleurs à la corolle violette longue de 8-11 mm, sont groupées en grappes fournies hautes de (15-)20-40 mm sont très reconnaissables.
  • Les fruits sont des gousses recourbées en hélice senestre sur deux à trois tours en moyenne, contenant 10 à 20 graines.


Biologie de la luzerne

La luzerne nécessite un sol sain, au pH neutre. La luzerne est semée soit en culture pure, on parle de luzernière (on disait aussi autrefois prairie artificielle), soit en association avec une graminée comme le dactyle (prairie temporaire de longue durée). L'inoculation des semences avec une bactérie du type Rhizobium (par exemple Rhizobium meliloti) est recommandée dans certains cas pour favoriser la fixation de l'azote de l'air.

Le semis se fait en automne ou vers le mois d'avril pour une première coupe en juillet (première floraison), et pour une deuxième coupe en septembre (deuxième floraison). Le semis sous couvert de céréales ou tournesol est possible au printemps.

Une luzernière peut fournir 3 à 6 coupes par an, la fenaison s'effectuant toutes les cinq semaines. Une luzernière peut être maintenue en production pendant sept ans. Cette durée est souvent raccourcie en culture intensive.

La luzerne assurant la fixation symbiotique de l'azote atmosphérique, un apport d'azote minéral ou organique est inutile et sans effet ni sur le rendement, ni sur la teneur en protéines de la plante. Par contre, la luzerne a besoin d'un sol contenant phosphates, potasse, calcium, magnésium et soufre : l'apport d'engrais contenant ces minéraux peut être nécessaire.


Dans un couvert végétal

Caractéristiques générales

  • Type de couvert : Espèce pérenne/hivernante
  • Type d'enracinement : Pivotant
  • Coût indicatif de la semence : 41 à 55 euros/ha
  • Densité de semis en pur : 8 kg/ha
  • PMG (Poids de Mille Grains) : 2.1 g


Dans un couvert végétal la luzerne peut prendre part à différentes associations

Pour en savoir plus sur un couvert végétal incluant de la luzerne utilisez l'outil d'Arvalis

Système de culture

Adaptation aux cultures de la rotation

Culture de la rotation Commentaires
Colza ou choux Adapté
Tournesol Adapté
Pois ou haricot ou lentille Très peu adapté Multiplication potentielle d’Aphanomyces.
Féverole Adapté
Betterave avec risque de

Nématode à kystes

Adapté
Betterave avec risque de

Nématode du collet

Adapté
Lin Adapté
Soja ou pois chiche Adapté
Lupin Adapté
Chanvre Adapté

Si présence d'Orobanche : Couvert déconseillé en raison du risque de multiplication de l’orobanche rameuse.

Adaptation à la culture suivante

Culture suivant le couvert Commentaires
Blé assolé ou orge d'hiver Très bien adapté Effet potentiellement bénéfique sur la céréale suivante.

Possibilités de destruction ou de régulation du couvert en agriculture conventionnelle.

Blé de blé Très bien adapté Effet potentiellement bénéfique sur la céréale suivante.

Possibilités de destruction ou de régulation du couvert en agriculture conventionnelle.

Orge de printemps Adapté Effet potentiellement bénéfique sur la céréale suivante si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans l’orge au printemps car compétition frontale des 2 espèces).

Pois Très peu adapté Couvert de légumineuse déconseillé avant pois et lentille. Impossibilité de gérer les

couverts pérennes mal détruits dans le protéagineux.

Soja Très peu adapté Couvert de légumineuse déconseillé avant soja. Impossibilité de gérer les couverts

pérennes mal détruits dans le protéagineux.

Féverole, lupin ou pois chiche Très peu adapté
Légume d'industrie Très peu adapté Couvert de légumineuse déconseillé avant pois, féverole ou soja. Impossibilité de

gérer les couverts pérennes mal détruits dans le protéagineux.

Maïs Adapté Effet potentiellement bénéfique sur le maïs suivant si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans le maïs car compétition frontale des 2 espèces).

Sorgho Peu adapté Effet potentiellement bénéfique sur le sorgho suivant si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans le sorgho car compétition frontale des 2 espèces et destruction

parfois difficile de la luzerne).

Betterave Très peu adapté La betterave n’est pas suffisamment concurrentielle pour être associée à couvert permanent.

Une destruction préalable est nécessaire. Elle peut être très difficile à gérer pour un couvert

pérenne, notamment pour la luzerne, en situation de travail du sol réduit.

Pomme de terre Peu adapté Effet potentiellement bénéfique sur la pomme de terre suivante si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans la pomme de terre car compétition frontale des 2 espèces).

Tournesol Adapté Effet potentiellement bénéfique sur le tournesol suivant si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans le tournesol car compétition frontale des 2 espèces).

Lin Très peu adapté Si le couvert permanent est mal détruit, il risque d’être très compétitif sur le lin.
Tabac (Virginie) Très peu adapté Effet azote intéressant en Burley, à savoir gérer sur Virginie. Couvert pérenne pouvant être

difficile à maîtriser dans le tabac s’il est mal détruit.

Tabac (Burley) Très peu adapté Effet azote intéressant en Burley, à savoir gérer sur Virginie. Couvert pérenne pouvant être

difficile à maîtriser dans le tabac s’il est mal détruit.

Chanvre Adapté Effet potentiellement bénéfique sur le chanvre suivant si le couvert est détruit avant

(régulation difficile dans le chanvre car compétition frontale des 2 espèces).

Colza associé au couvert Peu adapté Les légumineuses pérennes n’ont pas d’impact positif sur le colza, leur bénéfice se

matérialisera après la récolte. Afin d’éviter une concurrence du colza au printemps,

privilégier les variétés à développement tardif au printemps. L’association avec des

légumineuses très sensibles au gel (lentille, fenugrec, gesse, trèfle d’Alexandrie monocoupe)

est recommandée pour apporter des bénéfices au colza tout en limitant un développement

trop préjudiciable des légumineuses pérennes.

Commentaire global : Effet potentiellement bénéfique sur la fertilisation azotée de la culture suivante à condition de savoir détruire ou réguler le couvert au bon moment dans la rotation.

Pratiques culturales et valorisation de l'azote

Pour voir les résultats du potentiel de production de biomasse, du piégeage des nitrates, de l'économie d'azote pour la culture suivante et le coût relatif du couvert en fonction du type de semis pour votre département, veuillez consulter l'outil d'Arvalis


Mode de semis Mode de destruction
Semis sous la coupe +/- Gel : Inférieur à -13°C --
Semis avec semoir à dents + Broyeur, rouleau hacheur --
Semis direct avec semoir à disques sur chaume +/- Rouleau lourd sur gel --
Autre cas d'utilisation de semoir ++ Déchaumeur -
Semis recouvert lors de l'opération de déchaumage +/- Charrue +
Semis sur déchaumeur déposé au niveau du rouleau (non recouvert) +/- Glyphosate pur -
Semis à la volée puis rouleau +/- Glyphosate + 2,4D +
Pâturage --

Légende :

++ Très bien adapté
+ Bien adapté
+/- Adapté
- Peu adapté
-- Très peu adapté

Caractéristiques des couverts permanents

Installation du couvert

Adaptation au type de sol
Sol profond, sain et non drainé Très bien adapté
Sol assez sain et drainé Très peu adapté
Sol hydromorphe non drainé Très peu adapté
Sol séchant acide Adapté
Sol séchant calcaire Très bien adapté
  • Rapidité d'installation : Moyenne.
  • Pérennité du couvert : 3 à 5 ans, moins sensible aux herbicides que d’autres espèces.


Saison

Période de compétition Commentaires
Hiver Croissance/compétition très faible Si variété dormante (flamande).
Printemps Très forte coissance/compétition
Eté Très forte coissance/compétition
Automne Croissance/compétition moyenne Si variété dormante (flamande).

Facilité de régulation chimique

Culture
Dans le colza Facile
Dans le blé Assez difficile
Dans le maïs Assez difficile

Commentaire : Utiliser une hormone pour une action rapide.


Bénéfices des couverts

Valorisation en fourrage :

(ensilage, enrubannage)

++
Valorisation en pâturage : +/-
Faible appétence pour les limaces : +/-
Favoriser les pollinisateurs : ++ Espèce pouvant fleurir pendant l’interculture

si elle est implantée dans la culture précédente.

Couvert agri-faune : --
CIVE (Cultures Intermédiaires à Valorisation Energétique) d'été : -
CIVE d'hiver : ++

En bref

La luzerne est une espèce à enracinement profond, bien adaptée aux sols sains et non acides. A éviter en sol assez sain mais drainé (risque de bouchage de drains). La dormance hivernale de la luzerne limite la compétition sur les céréales d’hiver à cette saison mais elle se montre vigoureuse au printemps (potentiellement très gênante à la récolte). Pour la pérennité de la luzerne (réserves racinaires), la laisser fleurir au moins une fois pendant la campagne (10% de plantes fleuries suffisent).


Du côté des variétés : Choisir des variétés flamandes (dormantes en hiver) et si possible tardives au printemps. Vous pouvez en savoir plus sur les variétés en vous rendant sur le site Herbe-book.


Avant d’implanter un couvert végétal, renseignez-vous sur la réglementation en vigueur dans votre région (directive nitrate), en particulier à propos du choix des espèces et des dates et modes de destruction.


Maladies et ravageurs

La luzerne a des pathogènes ou des prédateurs naturels (autochtones ou importés) peu actifs chez la luzerne sauvage, mais qui en contexte de culture intensive peuvent poser problème,

  • Cécidomyies des pousses de luzerne, Dasineura ignorata
  • Capside de la luzerne, Adelphocoris lineolatus
  • Le nématode Ditylenchus dipsaci (plus difficile à gérer depuis l'interdiction du bromure de méthyle)


Cultivars

De nombreux cultivars de Medicago sativa sont cultivés sous le nom collectif de luzerne. Il appartiennent à deux sous-espèces :

  • Medicago sativa L. subsp. sativa : la luzerne à fleurs violettes
  • Medicago sativa L. subsp. falcata (L.) Arcang.: la luzerne à fleurs jaunes

La première est plus adaptée aux climats secs, la seconde, originaire de Mongolie et Sibérie, aux climats froids. Il existe de nombreux croisements entre ces sous-espèces qui combinent les aptitudes des plantes-mères.

En France on utilise essentiellement des semences des variétés de type "Flamand", plus productives et plus résistantes au froid, et moins du type "Provence", mieux adaptées aux coupes fréquentes.

Au catalogue officiel français on compte plus de 180 variétés, dont plus de 10 de type "Provence" mieux adaptées à la zone méditerranéenne.

Actuellement, 380 variétés de luzerne sont inscrites au Catalogue Européen des espèces et variétés.

Dans le genre Medicago, qui comporte une quarantaine d'espèces, on peut signaler aussi Medicago lupulina, la minette ou luzerne lupuline, qui présente un intérêt agricole certain.


Utilisation

Alimentation animale

La luzerne est la plante fourragère susceptible de produire le plus de protéines à l'hectare : jusqu'à 2,5 tonnes de protéines (mais 9 tonnes pour un bassin de culture de spirulines) contre 0,8 tonne pour le soja avec une composition en acides aminés intéressante ; le rendement en matière sèche peut atteindre 16 tonnes par hectare en culture irriguée ; sa valeur énergétique est cependant médiocre, environ 0,5 unité fourragère par kg. [1]


C'est une plante cultivée surtout pour l'alimentation du bétail, et distribuée soit à l'état frais, pâturée ou fauchée, soit sèche sous forme de foin, soit sous forme déshydratée. Les manipulations nécessaires au fanage doivent être réalisées de façon délicate afin de ne pas perdre les feuilles qui représentent la meilleure part de la valeur fourragère.

Le meilleur compromis qualité-quantité pour la fauche se situe au stade « apparition des bourgeons floraux »[2].


Le pâturage peut être risqué et doit être rationné pour éviter la météorisation, un accident digestif pouvant entraîner la mort de l'animal par accumulation de gaz de fermentation dans le système digestif des herbivores. Pour le pâturage, la luzerne est souvent cultivée en mélange avec d'autres plantes, notamment des graminées telles que le dactyle ou le brome. La luzerne est sensible au piétinement, à l'humidité et au surpâturage.

L'ensilage est difficile, mais possible surtout après un préfanage. L'enrubannage permet de la conserver dans de bonnes conditions.


La déshydratation présente de nombreux avantages pour la conservation et la préservation des qualités nutritives de la plante fraîche, et pour la consommation, car les granulés ou bouchons, qui se conservent six mois sans problème, constituent un correctif azoté de la ration. En outre, en France, la luzerne déshydratée d'origine nationale peut remplacer le tourteau de soja d'importation. Mais il faut noter les odeurs très désagréables émises par les unités de déshydratation et le coût variable de l'énergie nécessaire au séchage.


En France, une grosse partie de la production déshydratée provient de la région Champagne-Ardenne. La luzerne déshydratée, que ce soit en France ou même en Espagne (Aragon) par exemple, est en général séchée dans des sortes de fours (les fourrages séchés au soleil sont peu fréquents).


C'est également une plante mellifère.


Alimentation humaine sous forme de graines germées ou de jeunes pousses

La consommation de graines germées ou de jeunes pousses vertes de luzerne est très commune chez les adeptes de l'alimentation biologique. De toutes les graines germées habituellement consommées par l'homme, la graine germée de luzerne est celle qui contient le plus de vitamines. Après le germe de haricot mungo, elle est la plus consommée en France, avec le germe de lentille. Et elle est beaucoup plus facile à faire germer chez soi que le germe de haricot mungo (lequel nécessite des rinçages beaucoup plus fréquents.)

Intérêt écologique et économique

La luzerne est la légumineuse la plus cultivée au monde. La récolte annuelle mondiale est de 454 millions de tonnes environ (FAO 2002).

Luzerne et biodiversité

Abeille Megachile rotundata

Le Muséum National d’Histoire Naturelle a constaté que la biodiversité hébergée par la luzerne était globalement et significativement plus importante que celle dans les autres cultures. Une étude expérimentale, menée avec le concours de scientifiques notamment du Muséum d’Histoire Naturelle, a permis l’élaboration d’un protocole de mesure et d’indicateurs de la biodiversité afin d’évaluer les effets d’une gestion différenciée de la luzerne, c’est-à-dire le maintien de bandes non-fauchées.


Sur 15 sites suivis, comprenant des modalités luzernes et des modalités de grandes cultures, on a ainsi démontré que la luzerne, même quand elle est fauchée, favorise fortement la biodiversité, principalement en diversité et en richesse d’oiseaux et de papillons mais aussi en termes de maintien des abeilles. En effet, la luzerne est une des rares plantes qui fleurit après la mi-juillet, période à laquelle trouver de quoi se nourrir devient plus difficile pour les abeilles.


L’effet est encore plus important dans les situations où l’on conserve des bandes de luzerne non fauchées : l’abondance de pollen et nectar y est encore plus favorable à la faune apicole, et l’on y trouve, en nombre important d’autres auxiliaires tels que les chauves-souris.


Enfin, la luzerne fournit un habitat à une grande variété d’insectes et de micro-organismes et chacun sait que la vie microbienne des sols est un indicateur précieux pour les rendements agricoles !


Comme le trèfle blanc sauvage, c'est une des plantes appréciées des abeilles et bourdons du printemps à l'été, mais les cultures de luzerne sont en forte régression, en Europe notamment . Elle peut être intégrée dans les jachères et jachères apicoles (Elle alimente les abeilles, puis restitue 30 à 40 unités d'azote assimilables à la culture qui lui succède) et est parfois plantée dans les périmètres de captage d'eau pour y protéger les sols et la nappe.[3] Inversement les producteurs de semence de luzerne ont besoin d'abeilles (dont mégachiles[4]), et plus encore des bourdons qui semblent être les meilleurs pollinisateurs de la luzerne[5]. On a même cherché à sélectionner des luzernes (Medicago sativa L.) émettant plus d'hormones attractives pour les abeilles à miel (Apis mellifera L.), montrant à l'occasion que l'un des composés émis par les fleurs de luzerne (et perçus par les antennes des abeilles) les plus attractifs pour l'abeille était le Linalol, alors que deux autres (3-octanone et méthyl-salicylate étaient plutôt répulsifs, ce qui doit être pris en compte par les sélectionneurs qui voudraient rendre la luzerne plus attractive pour les abeilles domestiques[6]). On a aussi cherché par des attractifs chimiques à encourager la nidification d'abeilles mégachiles[7].


Introduite dans l'agriculture industrielle, sous forme de culture pérenne dans un cycle d'assolement, elle peut contribuer à réduire la pollution par l'Azote des nappes ou des eaux exportées par le drainage agricole[8].


Luzerne, qualité de l'eau et intérêt agronomique

Champ de luzerne Medicago sativa

De nombreux travaux, notamment menés par l’INRA montrent que la culture de la luzerne produit un effet positif sur la qualité de l’eau. La luzerne est une plante pérenne et une légumineuse, c’est-à-dire une plante qui a la particularité de capter l’azote de l’air, bien qu’elle absorbe prioritairement l’azote disponible dans le sol, ainsi lorsqu’elle est introduite dans les successions culturales, la luzerne réduit la concentration en nitrates des eaux de drainage à l’échelle de la rotation culturale.


Le retournement des luzernes n’entraîne pas de libération intempestive d’azote. En effet, un article de Perspectives Agricoles (n° 264, Janvier 2001, Justes et al.) montre que l’incorporation de l’azote présent dans les racines et les collets (parties aériennes non récoltées) provoque d’abord une organisation de l’azote minéral du sol par les micro-organismes avant d’être progressivement reminéralisé, notamment au printemps suivant.


Enfin, la luzerne est une plante rustique qui ne nécessite pratiquement aucun traitement phytosanitaire : une enquête de la Chambre d’Agriculture de la Marne démontre ainsi que la luzerne n’a quasiment pas besoin d’insecticides : 94 % des parcelles de 1ère année et 97 % des parcelles de 2ème année ne reçoivent aucun insecticide. De plus, la luzerne ne nécessite que peu de traitements herbicides : 72 % des parcelles de 1ère année et 68 % des parcelles de 2ème n’ont reçu aucun traitement anti-dicotylédones durant l’hiver. Enfin, la luzerne ne reçoit aucun traitement fongicide, la recherche variétale ayant fait progresser efficacement la tolérance naturelle aux maladies telles que verticilliose, sclérotiniose ou anthracnose.


La luzerne représente donc une réponse économique, écologique et moderne au défi de la qualité de l’eau.


En France, la surface cultivée en luzerne couvre 600 000 hectares, dont 150 000 pour la déshydratation soit environ 1 100 000 tonnes en majorité sous forme de granulés. La région Champagne-Ardenne est la première région européenne pour la production de luzerne déshydratée. Selon les producteurs de luzerne cette culture est cependant en forte régression (moins 70 % de surfaces de luzerne en France en 30 ans, moins 30 % en Champagne-Ardenne depuis 2005) à cause d'importations de soja sud-américain notamment.


C'est une culture qui nécessite peu d'intrants, constitue une bonne tête d'assolement pour le blé, et fournit des protéines nécessaires à l'élevage.


Selon les producteurs, en culture industrielle, elle est la « culture la plus sobre en traitements. Un herbicide par an au maximum, et pas de fongicides. Amie des insectes pollinisateurs, la luzerne est peu attaquée par les insectes ravageurs, elle se contente d'un insecticide tous les 3 ans en moyenne, comparé au blé et à l'orge (1 insecticide par an) ou au colza (de 3 à 5 insecticides par an) ».

Sources

  1. Mazoyer, Marcel, 1933-, , Paris, Larousse, 2002, 767 p
  2. GNIS - Comment exploiter la luzerne
  3. Page du site "Sauvons la luzerne" consacrée à l'eau
  4. Mueller, S. et R. Bitner (1991). Evaluating leafcutter bees for alfalfa pollination in the central San Joaquin Valley 1990 research summary. Optimizing Pollination of Agricultural Crops. Oregon State Univ. Corvallis, Oregon. 62 pp
  5. S N Holm The Utilization and Management of Bumble Bees for Red Clover and Alfalfa Seed Production ; Annual Review of Entomology Vol. 11: 155-182, janvier 1966, DOI:10.1146/annurev.en.11.010166.001103 (résumé)
  6. Henning, John A.; Peng, Ying-Shin; Montague, Mary Ann; Teuber, Larry R. ; Honey Bee (Hymenoptera: Apidae) Behavioral Response to Primary Alfalfa (Rosales: Fabaceae) Floral Volatiles ; Journal of Economic Entomology, Volume 85, Number 1, février 1992, pp. 233-239(7) (Résumé)
  7. Parker, F.D., R. Teranishi et A.C. Olson (1983), Influence of attractants on nest establishment by the alfalfa leafcutting bee (Hymenoptera: Megachilidae) in styrofoam and rolled paper. J. Kansas Entomol Soc. 56:477-482.
  8. G.W. Randall, D.R. Huggins, M.P. Russelle, D.J. Fuchs, W.W. Nelson and J.L. Anderson ; Nitrate Losses Through Subsurface Tile Drainage in CRP, Alfalfa, and Row Crop Systems (en ligne sur le site de l'USDA); U.S. Dairy Forage Research Center p 13-14