Prévoir la septoriose un modèle belge au Luxembourg

Modélisation et simulation prévisionnelle de la septoriose des feuilles par Proculture pour une gestion durable du blé d'hiver

Nous présentons ici un modèle de prévision de la septoriose du blé d'hiver élaboré en Belgique, et son utilisation au Grand-Duché du Luxembourg. Depuis 2004, cet OAD (outil d'aide à la décision) nommé Proculture aide à évaluer les risques liés à la maladie pour dispenser un conseil de traitement raisonné. Il se montre utile au Luxembourg même. De plus, il peut aussi intéresser hors des frontières du Grand-Duché : bien sûr là où les conditions agroclimatiques sont comparables (quart nord-est de la France, une partie de l'Allemagne), et aussi plus largement grâce à son architecture. Celle-ci tient compte des périodes de latence du champignon mais aussi des délais entre les sorties des feuilles successives du blé. Explications.

Le blé d'hiver est la principale culture du Grand-Duché de Luxembourg (GDL) (11 947 ha) et des pays limitrophes (Belgique : 201 481 ha, France : 4 767 000 ha, Allemagne : 2 586 000 ha). Son importance montre l'intérêt des avertissements pour diffuser les principes de « lutte dirigée », tout en assurant à la fois la rentabilité économique et le respect de l'environnement.

Pourquoi des modèles

La céréaliculture européenne recherche en premier lieu une production de qualité avec un minimum d'intrants chimiques. Diminuer les traitements fongicides est devenu une nécessité à la fois économique et environnementale suite aux fortes pressions de l'opinion publique. Mais la baisse des intrants fongicides ne doit pas augmenter les risques de dégâts causés par des maladies cryptogamiques.

Sur blé d'hiver, la grande irrégularité du développement des maladies rend difficile l'appréciation du risque de dégâts par l'agriculteur. Ceci l'incite à des traitements d'assurance souvent inutiles et coûteux, conduisant à des pratiques incompatibles avec une gestion durable de l'environnement. De ce fait, des outils d'aides à la décision tels que des modèles prédictifs de développement de maladies deviennent incontournables pour l'agriculteur afin d'optimiser les traitements chimiques.

La plate-forme Proculture présentée ici permet de simuler la croissance des cinq dernières feuilles du blé d'hiver et de prévoir le développement de la septoriose sur ces dernières.

La septoriose, rappel

La maladie, en général

La septoriose des feuilles causée par la forme conidienne Septoria tritici Roberge ex Desmazières, téléomorphe Mycosphaerella graminicola (Fuckel) Schröter ex Cohn, est la principale maladie foliaire affectant la culture du blé d'hiver au G-D de Luxembourg (El Jarroudi et al., 2009), comme en France.

Cette maladie cause une perte significative du rendement dans les cultures de blé (Eyal et al., 1985 ; King et al., 1983 ; Royle et al., 1986 ; Shaw et Royle, 1993), notamment lorsque les deux dernières feuilles sont sévèrement attaquées (Shaw et Royle, 1989 ; Thomas et al., 1989). Par exemple, au GDL, la septoriose est responsable d'une perte de rendement de 20 à 30 % si la dernière feuille est sévèrement attaquée pendant la maturité du blé (El Jarroudi, 2005).

Situation au Luxembourg : sévère au Gutland, faible dans l'Oesling

La maladie a été suivie sur 4 sites expérimentaux, représentatifs des situations agroclimatologiques du GDL [Figure 1 (carte), photos page suivante ; El Jarroudi et al., 2009].

Entre 2003 et 2009, la sévérité (pourcentage de la surface foliaire présentant des lésions dues à S. tritici) était forte au Gutland (51 % de moyenne sur les deux dernières feuilles au stade maturité laiteuse, photo) et faible dans l'Oesling (16 % environ en moyenne, Reuler). Pour les années 2006, 2008 et 2009, la maladie n'atteignait même pas 6 % dans l'Oesling alors qu'elle dépassait les 40 % au Gutland (photos ci-dessus).

Description du modèle Proculture (Figure 2)

Données météorologiques

Le modèle « Proculture » a été développé en Belgique (Moreau et Maraite, 1999 ; Moreau et Maraite, 2000). Il se base sur les données météorologiques horaires (pluie, température et humidité) des stations météorologiques les plus proches des champs de blé d'hiver, de façon à identifier les périodes d'infection les plus favorables pour S. tritici.

Après analyse des données, les conditions favorisant les infections ont été déterminées comme étant :

– une pluie supérieure ou égale à 0,1 mm pendant la première heure pour préparer les pycnides et une pluie supérieure ou égale à 0,5 mm pendant la deuxième heure pour permettre l'ouverture de ces pycnides ;

– une humidité relative (HR) supérieure à 60 % sans interruption pendant au moins 19 heures ;

– une température supérieure à 4 °C sans interruption pendant au moins 48 heures (El Jarroudi et al., 2009).

Suite à chaque nouvelle infection, de nouveaux pycnides apparaissent après une période de latence(1), calculée selon les équations polynomiales développées par Shaw (1990).

Ces équations permettent de calculer la période de latence en fonction de la température moyenne journalière. Pour chaque infection, Proculture calcule 1/P en fonction de la température moyenne journalière en degrés centigrades qui exprime la fraction accomplie par jour des délais pour la latence (Rapilly, 1991). Lorsque la somme de ces fractions est égale à 100 % les séquences correspondantes sont achevées, ce qui correspond à la première apparition de nouvelles pycnides (El Jarroudi et al., 2009).

Prise en compte de la plante

Ce qui fait la singularité et l'originalité de Proculture par rapport aux autres systèmes est le développement d'un algorithme permettant le couplage d'un module de croissance basé sur le phyllochrome(2) et la prise en compte de la période de latence qui permet à la fois de simuler la formation des cinq derniers étages foliaires et l'évolution de la septoriose sur ces étages (Moreau et Maraite, 2000). Ce phyllochrome est de 130 degrés jours à base 0 °C.

Proculture permet de caractériser la relation entre le phyllochrome et la période de latence pour chacun des limbes qui apparaissent successivement. C'est original par rapport aux systèmes d'avertissements existant dans les pays limitrophes (Proplant en Allemagne, Epipre en Hollande, Présept en France). La figure 2 résume les principes de fonctionnement des modules de Proculture.

Un modèle performant en continuelle amélioration (Tableau 1)

Le système est continuellement amélioré grâce aux résultats de chaque saison. Actuellement, il est possible de simuler l'évolution future de la septoriose sur chacune des 5 dernières feuilles (F5 à F1, F1 étant la dernière feuille formée).

Il est possible aussi de prévoir le pourcentage de la surface foliaire présentant des symptômes en se basant sur une fonction mathématique non linéaire ajustée par plusieurs données d'observations.

Pour avoir cette simulation, il suffit d'introduire au sein du logiciel :

– le stade phénologique observé lors de la dernière observation effectuée au champ ;

– le pourcentage d'émergence de la dernière feuille formée ;

– le pourcentage de la septoriose observé sur la F5.

La capacité du modèle à s'adapter aux conditions spécifiques des parcelles (date de semis, variété précoce, tardive, résistante ou sensible, étage foliaire formé, etc.) et à simuler les infections en cours, le démarque des autres systèmes d'avertissements plus classiques.

Si on le compare aux autres systèmes d'avertissements des pays limitrophes du Grand Duché, on pourra confirmer la pertinence et l'importance de ce système de gestion du blé d'hiver dans ce pays (Tableau 1).

Utilisation du modèle dans les avertissements et validation (Figure 3)

Avant 2004

La calibration et la validation du modèle ont été réalisées entre 2000 et 2002 (El Jarroudi et al., 2009). Elles ont été faites selon les conditions topoclimatiques et phytotechniques luxembourgeoises (variétés différentes, date de semis, fumure azotée, travail du sol...). Avec un pourcentage de réussite oscillant entre 85 % et 95 %, Proculture est devenu une plate-forme indispensable pour une agriculture durable à l'échelle parcellaire au Luxembourg.

Depuis lors

Depuis 2004, les données qu'il fournit paraissent dans les bulletins d'avertissements hebdomadaires, diffusés via le journal agricole luxembourgeois « De Letzeburger Bauer » et via le site internet de la Chambre d'agriculture. Cette diffusion a permis d'élargir son champ d'action en incluant des sites représentant les principales régions céréalières du Grand Duché.

Ainsi, les habitudes des agriculteurs ont évolué, favorisant la production de qualité sans recours systématique au double, voire au triple traitement basé uniquement sur le stade phénologique(3).

De 2003 à 2009, la rentabilité du traitement recommandé par le modèle est de 80 % supérieure à celle des autres traitements (tendance sur toutes les années).

Ainsi dans l'Oesling où, pour rappel, la sévérité de la maladie est très faible, le modèle n'a proposé de traitement qu'en 2007 pour la période 2003-2009. Les conditions climatiques de cette région ont tendance à favoriser la culture biologique : l'évolution des maladies cryptogamiques des feuilles est très faible.

Bilan de six ans d'utilisation

Simulations confirmées

Ce modèle permet d'évaluer, avec une certaine précision, la pression de septoriose au sein de différentes parcelles de froment.

Les simulations ont été confirmées par des observations de terrain avec un taux de succès oscillant entre 85 à 95 %.

L'analyse de régression linéaire établie entre les valeurs de pourcentage de surface foliaire présentant des symptômes de S. tritici simulées et celles observées a mis en évidence un R2 (coefficient de détermination) significatif (P < 0,01) et variant entre 87 et 99 %.

Utilisation pour le conseil depuis 2004

Depuis 2004, le modèle est utilisé pour indiquer si un traitement fongicide est nécessaire et, le cas échéant, quel est le moment le plus opportun pour contrôler la septoriose.

Il permet de prévoir le niveau de gravité de la maladie y compris des symptômes non encore exprimés. Il décrit l'épidémie par rapport à une année moyenne avec les périodes à haut risque et les dates de traitement. De cette manière, il permet de minimiser l'utilisation des traitements fongicides. Il aide ainsi les agriculteurs et les vulgarisateurs à une gestion durable de leur culture, respectueuse de l'environnement.

La validation du modèle Proculture entre 2000 et 2002 et son utilisation dans les avertissements agricoles luxembourgeois pour lutter contre la septoriose ont permis, à partir de 2004, de changer les pratiques des agriculteurs. Ils se sont orientés vers une protection fongicide raisonnée, basée sur les principes de la lutte intégrée.

Perspectives et avenir du modèle

Comparaison Luxembourg/Ile-de-France

Des collaborations ont été établies avec de nombreuses institutions en France, en Italie, et également en Argentine pour utiliser ce logiciel dans leurs avertissements agricoles.

En France, la collaboration a été établie avec l'INA Paris-Grignon, dans le but d'élaborer un cahier des charges permettant de mettre en place un réseau de parcelles expérimentales agricoles présentant des situations agronomiques, micro-climatiques et épidémiologiques contrastées.

La confrontation des connaissances obtenues dans deux régions de production (Ile-de-France et Grand-Duché du Luxembourg) présentant des caractéristiques agro-écologiques différentes permettra de mieux appréhender la variabilité des épidémies.

Cette approche permettra également de confronter Proculture à des situations agronomiques différentes pour mieux préciser encore l'effet des variables micrométéorologiques, épidémiologiques et phénologiques.

Radar et cartographie

Actuellement, les recherches se concentrent sur la spatialisation des avertissements de la septoriose du blé d'hiver donnés par ce modèle en utilisant des données radars. Cela consiste à établir la cartographie de risque d'infection pour l'ensemble du Luxembourg et de la Belgique avec pour base les indices agroclimatiques corrélés aux dates et fréquences optimales des traitements chimiques.

Cette cartographie de risque donnera, à la parcelle, un niveau de risque en fonction de son itinéraire technique (date de semis, variété semée, précédent cultural, fumure azotée...) et selon une classification des topoclimats.

Ces cartes seront accompagnées de messages de traitement lorsqu'un seuil de risque sera franchi au niveau d'un site.

<p>* Université de Liège, Département en Sciences et Gestion de l'Environnement, 185, avenue de Longwy, B-6700 Arlon, Belgique, e-mail : meljarroudi@ulg.ac.be</p> <p>** Nouvelle adresse : Staphyt/Biorizon Rue Magendie/Bordeaux Montesquieu 33650 Martillac, France.</p> <p>*** Centre de recherche public Gabriel-Lippmann, Département environnement et agro-biotechnologies (EVA), 41, rue du Brill, L-4422 Belvaux, Luxembourg.</p> <p>**** Unité de Phytopathologie, Université catholique de Louvain (UCL), Croix du Sud 2/3, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgique.</p> <p>(1) Par convention, cette séquence est représentée par le sigle P. Très souvent, c'est l'inverse de la latence qui est utilisé soit 1/P.</p> <p>(2) Délai en degré jour à base de 0 °C qui sépare l'émergence d'un limbe de l'apparition du limbe suivant.</p> <p>(3) Les agriculteurs luxembourgeois pratiquent souvent au moins 2 traitements fongicides pendant la saison culturale. Un mélange de produits est appliqué à chaque passage. Le premier traitement est appliqué généralement au stade premier nœud par un mélange de <i>Stereo</i> (cyprodinil 250 g/l + propiconazole 62,5 g/l) et <i>Alto</i> (cyproconazole 160 g/l + propiconazole 250 g/l) associé à un régulateur de croissance. Les mélanges de produits varient selon les agriculteurs. Le deuxième traitement se fait au stade épiaison-floraison avec un mélange d'<i>Amistar</i> (azoxystrobine 250 g/l) et <i>Horizon</i> (tébuconazole 250 g/l) ou <i>Prosaro</i> (prothioconazole 125 g/l + tébuconazole 125 g/l) ou <i>Horizon</i> (tébuconazole 250 g/l) et <i>Sportak</i> (prochloraze 450 g/l).</p>