Travail du sol, couverts et fertilisation : résultat de 10 ans d'essais, François-Xavier Bauer
Merci à François-Xavier Bauer et à Syngenta pour cet entretien.
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Chapitres :
00:00 Introduction
02:28 Le programme de recherche VegeSol, présentation de l'expérimentation
09:50 Variables chimiques et biologiques suivies et résultats
21:01 Coûts des différents systèmes
22:57 Impacts sur le carbone organique et les vers de terre
25:13 Indicateurs économiques
29:15 Bilan carbone et crédits carbone équivalents
33:36 Quels impacts sur la protection des cultures ? Adventices et maladies
36:41 Evolution et perspectives
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Présentation de l’étude végétal
Dans cette vidéo, François-Xavier Bauer présente les résultats d’un programme de recherche conduit pendant une dizaine d’années pour mieux comprendre, d’un point de vue agronomique et scientifique, ce qu’il se passe lorsqu’on réduit fortement le travail du sol, que l’on introduit des couverts végétaux et que l’on fait évoluer la fertilisation azotée.
L’objectif est de dépasser les simples observations de terrain ou les comparaisons entre voisins, souvent difficiles à interpréter car les systèmes ne sont pas strictement comparables. Ici, l’intérêt de l’étude est justement de disposer d’un dispositif expérimental suivi sur le long terme, avec des indicateurs agronomiques, biologiques, environnementaux, économiques et sanitaires.
François-Xavier Bauer se présente comme responsable de l’équipe agriculture durable chez Syngenta. Cette équipe existe depuis 2004 et accompagne les agriculteurs dans la mise en œuvre de pratiques agricoles, autour de la protection des cultures, des semences et plus largement des systèmes de production, avec une ambition affichée de réduction de l’impact environnemental.
Le programme de recherche présenté s’appelle végétal. Il a démarré en 2010 dans le nord de la France, à Renescure, dans le cadre d’un partenariat entre Syngenta, Bonduelle et l’Université de Picardie Jules Verne. D’autres partenaires se sont ensuite associés au suivi de certains indicateurs.
Le dispositif expérimental
La plateforme expérimentale couvre environ 7 hectares. Elle est implantée près d’une usine Bonduelle, dans le nord de la France.
Le dispositif repose sur une rotation de 8 ans avec 8 cultures, représentatives du contexte local, comprenant :
Chaque année, les cultures tournent sur les différentes bandes de la plateforme, de manière à conserver le même ordre dans la rotation.
L’étude a été conçue autour de trois grands leviers agronomiques, qui font aussi écho aux leviers du label bas-carbone :
- la réduction des émissions de gaz à effet de serre via la diminution de la fertilisation azotée minérale ;
- l’augmentation du stockage de carbone dans les sols via l’introduction de couverts végétaux ;
- la réduction des émissions liées au carburant fossile via la diminution du travail du sol.
Les modalités testées
Le levier fertilisation azotée
Sur chaque bande de culture, plusieurs niveaux de fertilisation azotée ont été étudiés :
- une dose de référence, appelée dose NX, correspondant au bilan azoté classique ;
- une dose réduite de 25 %, soit NX - 25 % ;
- une modalité N0, sans apport d’azote minéral.
Certaines parcelles ont donc reçu zéro azote minéral depuis le début de l’expérimentation.
Le levier couverts végétaux
Certaines bandes ont reçu des couverts végétaux intermédiaires entre les cultures, tandis que d’autres sont restées sans couverts. Deux types de couverts ont notamment été utilisés, dont un enrichi en légumineuses.
Le levier travail du sol
Le travail du sol a été comparé entre :
- des modalités avec labour ;
- des modalités conduites en semis direct ou en système très simplifié s’en approchant.
François-Xavier Bauer précise qu’il s’agit d’un « assimilé semis direct » plutôt que d’un semis direct strict. Le contexte pédoclimatique du site, avec un sol limoneux hydromorphe et une nappe perchée, impose parfois quelques interventions superficielles pour sécuriser les implantations :
- semis de couverts avec un semoir à disques ;
- parfois un léger passage superficiel avant le semis des couverts ;
- et, dans certains cas, un passage très superficiel de herse rotative avant les cultures.
Cette précision est importante car elle montre que l’expérimentation s’inscrit dans des conditions réelles et non dans une logique théorique déconnectée du terrain.
Un important travail scientifique
La plateforme a donné lieu à un suivi scientifique important :
- plus de 10 publications scientifiques ;
- 4 thèses soutenues ;
- plusieurs dizaines de stages universitaires ;
- de nombreux enseignants-chercheurs impliqués.
En 2022, les partenaires ont entrepris de synthétiser l’ensemble de ces résultats afin de les rendre plus lisibles, à la fois pour les scientifiques et pour les agriculteurs.
Effets de l’arrêt de la fertilisation azotée minérale
L’un des premiers résultats présentés concerne la comparaison entre le système de référence et des modalités sans apport d’azote minéral.
Les indicateurs biologiques observés montrent que l’arrêt de la fertilisation azotée minérale s’accompagne de plusieurs évolutions :
- une légère modification de la richesse et de la diversité taxonomique bactérienne ;
- une augmentation de certaines activités enzymatiques du sol, notamment la déshydrogénase ;
- plus largement, un fonctionnement biologique du sol modifié.
L’activité enzymatique est ici utilisée comme indicateur de l’activité biologique globale du sol.
François-Xavier Bauer insiste sur le fait que ces changements ont été clairement mesurés.
Effets de l’introduction de couverts végétaux
Lorsque l’on compare un système labouré sans couvert à un système labouré avec couvert, à fertilisation identique, on observe également :
- une augmentation de la diversité bactérienne ;
- une hausse de l’activité enzymatique du sol.
Autrement dit, l’introduction d’un couvert végétal a un effet positif sur certains indicateurs biologiques du sol.
Lorsque les deux leviers sont combinés, à savoir couverture du sol et absence d’azote minéral, les mêmes tendances sont retrouvées, ce qui confirme la robustesse des observations.
Évolution des communautés bactériennes
Un travail plus fin a été mené sur l’abondance relative des différents phylums bactériens dans l’horizon 0–15 cm.
Le système de référence, en labour sans couvert, présente un certain équilibre microbien. Lorsque l’on ajoute un couvert ou que l’on supprime la fertilisation minérale, cet équilibre évolue.
L’un des points mis en avant est la place plus importante de certains groupes, notamment les actinomycètes. François-Xavier Bauer rappelle que ces organismes, de par leur forme et leur rôle, peuvent contribuer à la structuration du sol et à la stabilité des agrégats, avec des effets potentiels sur la porosité et la structure.
L’idée principale est qu’un système avec couvert végétal tend à rééquilibrer le fonctionnement biologique du sol par rapport au système labouré sans couvert.
Efficience d’utilisation de l’azote et nitrates dans l’eau du sol
Une autre série de résultats porte sur l’efficience d’utilisation de l’azote, en particulier sur blé et maïs.
Lorsque la fertilisation azotée minérale est arrêtée dans les modalités N0, plusieurs effets sont observés :
- moins d’azote prélevé par la culture ;
- moins de nitrates dans l’eau du sol ;
- mais une meilleure efficience d’utilisation de l’azote par la plante.
Autrement dit, la culture utilise mieux l’azote disponible.
Lorsque l’on observe l’effet de la réduction du travail du sol, on retrouve également :
- une amélioration de l’efficience d’utilisation de l’azote, à la fois pour le blé et pour le maïs ;
- une augmentation de l’activité enzymatique ;
- une baisse des nitrates dans l’eau du sol.
Quand plusieurs leviers sont combinés, les résultats vont dans le même sens : amélioration de l’efficience d’utilisation de l’azote et réduction des nitrates mesurés dans l’eau du sol.
François-Xavier Bauer insiste sur ce point dans la vidéo : les nitrates sont présents en moindre quantité dans l’eau du sol lorsque l’on baisse le travail du sol et que l’on introduit des couverts. Cela souligne un bénéfice environnemental important, en lien avec la limitation des fuites d’azote vers la nappe.
Mycorhization des racines
La plateforme a aussi permis de suivre les mycorhizes sur blé pendant plusieurs années.
Deux types d’indicateurs ont été étudiés :
- le nombre de spores mycorhiziennes pour 100 g de sol ;
- la colonisation des racines de blé par les mycorhizes.
Les résultats montrent que :
- le système de référence labouré présente un taux de mycorhization plutôt faible ;
- l’arrêt de la fertilisation minérale améliore la mycorhization ;
- l’arrêt du travail du sol combiné aux couverts l’améliore également ;
- la combinaison de plusieurs leviers renforce encore ce phénomène.
François-Xavier Bauer revient ici sur une idée parfois entendue selon laquelle les variétés modernes de céréales n’auraient plus la capacité de mycorhizer. Selon les résultats observés, cette affirmation est fausse. La mycorhization existe bien, mais elle dépend fortement des pratiques agricoles mises en œuvre.
Il rappelle que lorsque la plante reçoit facilement tout ce dont elle a besoin, elle mobilise moins certaines symbioses. À l’inverse, dans des systèmes où le fonctionnement biologique du sol est davantage sollicité, la mycorhization peut être beaucoup plus importante.
Des indicateurs plus proches des préoccupations de terrain
Au-delà des publications scientifiques, les partenaires ont souhaité produire des résultats plus directement parlants pour les agriculteurs.
Ils ont donc étudié des indicateurs agro-environnementaux et technico-économiques.
Consommation de carburant, débit de chantier, coût des opérations
Lorsque l’on introduit des couverts végétaux, la consommation de fioul augmente logiquement, puisque leur implantation nécessite des interventions supplémentaires.
En revanche, lorsque cette introduction de couverts est combinée à une réduction du travail du sol :
- la consommation de fioul diminue ;
- le débit de chantier s’améliore ;
- le coût des opérations par hectare est réduit.
Ces indicateurs montrent que la réduction du travail du sol peut compenser, voire dépasser, le surcoût lié à l’implantation des couverts.
Effets sur le carbone organique du sol
Le carbone organique du sol a été suivi entre 2014 et 2021 sur l’horizon 0–30 cm.
Les résultats montrent :
- une augmentation du carbone organique lorsque l’on introduit des couverts végétaux ;
- mais une légère baisse mesurée dans le système avec réduction du travail du sol.
François-Xavier Bauer appelle toutefois à la prudence dans l’interprétation. Selon lui, le carbone organique évolue lentement et dépend de nombreux facteurs. Dix ans, même si cela représente déjà une durée importante, ne suffisent pas toujours à démontrer de manière simple et systématique un gain de matière organique dans tous les contextes.
Le message est donc nuancé : l’effet existe, mais il n’est pas toujours aussi net ou rapide qu’on pourrait l’espérer, surtout dans un contexte pédoclimatique donné, avec des cultures industrielles et une rotation longue.
Effets sur les vers de terre
L’abondance des vers de terre a également été mesurée.
Sur ce point, les différences observées sont très marquées. Dès que des couverts végétaux sont introduits, surtout en combinaison avec la réduction du travail du sol, les populations de vers de terre augmentent fortement par rapport au système de référence.
François-Xavier Bauer souligne que cet indicateur parle facilement aux agriculteurs, tant les vers de terre sont associés au bon fonctionnement biologique et physique des sols.
Effets sur les rendements
Une partie importante de la présentation concerne les rendements moyens des cultures entre 2012 et 2019.
Réduction de 25 % de la fertilisation azotée
Lorsqu’on compare le système de référence à un système identique mais avec une réduction de 25 % de la fertilisation azotée minérale, les résultats montrent :
- une progression des rendements pour plusieurs cultures de printemps, notamment le pois, le haricot, le maïs et la betterave ;
- peu ou pas de progression sur certains blés, notamment les blés en précédent betterave ou maïs.
Introduction des couverts végétaux
Lorsqu’on introduit des couverts à fertilisation identique, on observe :
- une hausse nette des rendements du pois ;
- une progression plus modérée sur maïs et betterave ;
- une légère amélioration sur certains blés.
Combinaison des leviers
Lorsque l’on combine plusieurs leviers — réduction du travail du sol, couverts végétaux et baisse de 25 % de la fertilisation azotée minérale — les résultats moyens à l’échelle de la rotation montrent :
- une progression des rendements en pois ;
- une progression des rendements en haricot ;
- une progression des rendements en maïs ;
- une progression des rendements en betterave ;
- une légère baisse sur blé.
L’intérêt de l’analyse est de raisonner à l’échelle de la rotation entière et sur plusieurs années, de façon à intégrer la phase de transition ainsi que l’expression progressive des effets du système.
Effets sur la profitabilité
Malgré quelques baisses ponctuelles sur certaines cultures, les résultats globaux de la plateforme montrent une amélioration de la profitabilité dans les systèmes combinant couverts, réduction du travail du sol et baisse de fertilisation azotée.
Cette amélioration est liée à la fois :
- aux rendements observés ;
- à la réduction de certains coûts de mécanisation ;
- à la baisse de consommation de fioul.
François-Xavier Bauer précise que cet avantage économique pourrait encore se renforcer dans un contexte de hausse du prix de l’énergie.
Bilan carbone et crédits carbone
Une autre originalité de l’étude est d’avoir prolongé l’analyse jusqu’au bilan carbone, en s’appuyant sur la méthode du label bas-carbone pour les grandes cultures.
Les calculs ont été réalisés avec l’outil Carbon Extract d’Agrosolutions, dans le respect de la méthode utilisée pour ce label.
Effet de la réduction d’azote minéral
Réduire la fertilisation azotée minérale de 25 % n’a pas d’effet sur le stockage de carbone dans le sol, mais permet de diminuer légèrement les émissions de gaz à effet de serre. Le bilan carbone net s’améliore donc.
Effet des couverts végétaux
L’introduction de couverts végétaux augmente le stockage de carbone dans le sol. En contrepartie, leur mise en œuvre occasionne un léger surcroît d’émissions. Malgré cela, le bilan reste positif.
Combinaison des trois leviers
Lorsque l’on combine les trois leviers :
- réduction de 25 % de l’azote minéral ;
- introduction de couverts végétaux ;
- réduction du travail du sol ;
le bilan carbone net est clairement amélioré par rapport au système de référence.
Cela signifie que ces pratiques permettent de réduire fortement l’empreinte carbone du système.
Génération de crédits carbone
Les différents systèmes ont été traduits en crédits carbone sur une base de 5 ans, conformément au fonctionnement du label bas-carbone.
Le système combinant semis direct simplifié, couvert végétal et réduction de 25 % de l’azote minéral produit environ 1,6 crédit carbone par hectare et par an.
Dans l’hypothèse retenue dans la présentation, avec une tonne équivalent CO2 valorisée à 25 euros, cela représente environ 40 euros par hectare et par an.
Suivi sanitaire des cultures
Syngenta s’est aussi intéressé aux conséquences sanitaires de ces changements de pratiques.
Gestion des adventices
Le suivi des adventices a montré quelques évolutions dans la flore présente selon les systèmes :
- certaines espèces sont davantage favorisées dans les systèmes sans labour ;
- d’autres le sont davantage dans les systèmes labourés.
François-Xavier Bauer cite notamment des différences de profils de populations, mais précise qu’après plusieurs années de suivi, il n’a pas été observé de difficulté majeure de désherbage dans les systèmes testés, avec les outils actuellement disponibles pour les agriculteurs.
Le message est donc le suivant : aujourd’hui, ces systèmes restent gérables vis-à-vis des adventices avec la boîte à outils existante, même si la question pourrait se poser différemment à l’avenir si certains herbicides disparaissent.
Gestion des maladies
Les maladies ont également été suivies, en particulier sur blé.
Deux maladies sont mentionnées :
- la rouille brune ;
- la rouille jaune.
Sur la rouille brune, les écarts entre systèmes sont plutôt faibles, avec une légère baisse d’intensité dans le système réduit en travail du sol avec couvert.
Sur la rouille jaune, les résultats sont plus marqués : le système en semis direct simplifié avec couvert présente une intensité plus faible de la maladie, observée sur plusieurs feuilles et sur deux années consécutives.
François-Xavier Bauer souligne que ce résultat n’allait pas forcément de soi. On aurait pu imaginer qu’un moindre travail du sol et la présence de couverts entretiennent davantage un inoculum pathogène. Or, dans ce système, ce n’est pas ce qui a été observé.
Ce point reste encore à approfondir scientifiquement, mais il ouvre des perspectives intéressantes.
Perspectives évoquées
François-Xavier Bauer conclut en expliquant que la plateforme continue d’alimenter la réflexion de Syngenta et de ses partenaires.
Même si le « temps de la science » au sens strict a déjà permis d’accumuler beaucoup de données, le « temps de la valorisation et du développement » est désormais important.
Plusieurs pistes de travail sont mentionnées :
- l’étude des blés hybrides, notamment pour leur biomasse racinaire potentiellement plus importante ;
- la résistance au stress hydrique et thermique dans différents systèmes de culture ;
- l’introduction de biostimulants, comme un produit à base d’Azotobacter capable de fixer l’azote de l’air ;
- l’utilisation d’outils de cartographie fine des sols, comme Interra Scan, pour caractériser les propriétés physiques et chimiques des sols, orienter les décisions agronomiques et mieux suivre le stockage du carbone.
Visites de la plateforme
En fin d’échange, il est précisé que la plateforme a déjà été visitée par :
- des groupes d’agriculteurs français et étrangers ;
- des conseillers agricoles ;
- des techniciens de la distribution.
La volonté des partenaires est de développer davantage ces visites dans les années à venir, avec un dispositif de visite plus simple à organiser.
Les agriculteurs intéressés peuvent passer :
- soit par leurs contacts chez Bonduelle ;
- soit par leurs contacts habituels chez Syngenta ;
- soit directement par François-Xavier Bauer.
Ce qu’il faut retenir
Le principal enseignement de cette présentation est que, dans le contexte étudié, la combinaison de plusieurs leviers agroécologiques produit des effets positifs sur de nombreux plans :
- amélioration de certains indicateurs biologiques du sol ;
- meilleure efficience d’utilisation de l’azote ;
- baisse des nitrates dans l’eau du sol ;
- augmentation de la mycorhization ;
- hausse importante des populations de vers de terre ;
- amélioration de plusieurs rendements à l’échelle de la rotation ;
- amélioration de la profitabilité ;
- amélioration du bilan carbone ;
- génération possible de crédits carbone ;
- absence de difficulté majeure observée sur la gestion des adventices ;
- et baisse de certaines maladies, notamment la rouille jaune dans les conditions testées.
L’un des messages forts de François-Xavier Bauer est que ces effets ont été observés sur un temps long, dans un dispositif suivi scientifiquement, ce qui donne de la solidité aux résultats présentés.
