Protection du blé : concilier les protéines et le rendement

Les effets de la protection fongicide des feuilles du blé sur le couple rendement/protéines ont été étudiés avec des fongicides différents.

Sur le blé, un couple infernal relie le rendement au taux de protéines. Quand le premier augmente, le second risque fort de diminuer. Quels effets ont les traitements fongicides, visant a priori la protection contre les maladies, sur ce phénomène de dilution ? Voici des réponses.

Deux données à ménager

Rendement et teneurs en protéines : les attentes des filières

La teneur en protéines des grains est un critère d'accès au marché, crucial pour les lots de blé tendre commercialisés. En France, une baisse tendancielle des teneurs en protéines des grains de blé a été observée, engendrant des difficultés de commercialisation d'une proportion croissante de la production de blé nationale dont la teneur n'atteignait pas les seuils fixés par les utilisateurs.

Cette situation a notamment conduit à la mise en place d'actions de filières, communément appelées « Plan protéines blé tendre », visant entre autres à utiliser différents leviers culturaux (fertilisation azotée, choix variétal, précédents, etc.) pour maintenir la teneur en protéines des grains, sans porter atteinte ni à l'environnement ni aux quantités produites (Intercéréales & FranceAgriMer, 2014).

Rendement/teneurs en protéines : facteurs génétiques et environnementaux

Biologiquement, il existe une relation négative entre rendement et teneur en protéines : les masses totales des grains augmentent plus vite que la quantité de protéines contenue dans chacun d'entre eux. Ce phénomène de dilution des protéines dans le grain n'est pas négligeable, mais il est possible de le modifier légèrement, soit de manière variétale, soit à travers la conduite de la culture.

Il a notamment été démontré que cet écart à la tendance générale (appelé GPD pour « grain protein deviation ») était notamment corrélé à une aptitude à prolonger l'absorption d'azote post-floraison (Taulemesse, 2015), et que cette aptitude était liée au statut azoté de la culture à floraison et sa capacité à maintenir une surface verte, photosynthétisante, source d'énergie pour prolonger le métabolisme pendant le remplissage et retarder la sénescence (Le Gouis et al., 2015).

Protection fongicide, rendement et teneurs en protéines

L'apparition de nouvelles substances actives ou de produits fongicides en céréales à paille permet de réduire les pertes de rendement causées par les maladies qui pénalisent les cultures. En accroissant le rendement des cultures à fertilisation constante, il est possible d'être confronté à une dilution naturelle des protéines dans le grain, conduisant à des teneurs finales inférieures aux attentes du marché.

Cependant, en protégeant les sources (feuilles) et les puits (grains) par les applications fongicides, il est constaté une absorption prolongée de l'azote minéral du sol par les plantes et/ou une meilleure remobilisation (Dimmock and Gooding, 2002).

Certaines spécialités fongicides présentent par ailleurs des effets physiologiques dépassant le strict contrôle des pathogènes, permettant un gain de rendement (Berdugo et al., 2012 ; Zhang et al., 2010).

L'hypothèse est émise qu'une protection fongicide permette de stabiliser les teneurs en protéines malgré un accroissement significatif du rendement, et que cet effet est analogue aux comportements « GPD+ » observés chez certaines variétés ou dans certaines conduites culturales.

Pour tester cette hypothèse, des essais en micro-parcelles ont été spécifiquement mis en place (campagne 2016) ou réanalysés (essais 2009 à 2011), avec des mesures quantitatives de biomasse et de teneur en azote plante entière à floraison et maturité.

De plus, des données de rendement et de teneurs en protéines, issues d'un réseau d'essais de test de spécialités fongicides, ont été mobilisées pour confirmer les observations sur un effectif accru et dans une gamme plus diversifiée de situations.

Sur la base d'essais au champ

Cinq essais de quantification de l'absorption et de la remobilisation de l'azote en 2016

Cinq essais ont été menés en 2016 selon les méthodes CEB et/ou de l'OEPP sur la variété de blé tendre Pakito. Ils ont été conduits en quatre blocs randomisés. Les trois modalités d'intérêt correspondaient à des protections fongicides différenciées. Les parcelles ont été doublées pour permettre des mesures destructives en végétation sans compromettre la mesure finale du rendement à la récolte.

Les trois modalités ont reçu une première application de fongicide à base de triazoles + chlorothalonil à la montaison (BBCH 32). Ensuite, elles différaient au niveau d'un traitement appliqué autour du stade dernière feuille étalée (BBCH 39 à 51). Il s'agissait de :

- M0, témoin non traité à ce moment ;

- M1, modalité traitée prothioconazole ;

- M2, modalité traitée prothioconazole + benzovindiflupyr (spécialité Elatus Era).

Ensuite, une autre application homogène de thiophanate-méthyl (Topsin 500SC)a été appliquée sur les trois modalités autour de la floraison (BBCH 65) pour limiter les risques de fusariose des épis.

La biomasse et la teneur en azote des parties aériennes à floraison et à maturité (avec distinction grains et paille), à la parcelle (trois placettes par parcelle), ont été mesurées.

Des notations de nécrose foliaire en végétation ont été réalisées à une date courant remplissage pour valider la différenciation de présences de pathogènes dans les couverts.

Nouvelle analyse d'essais de 2009 à 2011

De plus, trois essais sur blé tendre conduits successivement en 2009, 2010 et 2011 sur le même site (Essonne), ont été analysés pour évaluer notamment les effets croisés de la protection fongicide (quatre modalités) avec la fertilisation azotée (deux niveaux) et les variétés (essais de type factoriels-blocs avec recoupement complet des facteurs ; trois répétitions). Les mesures consistaient en suivis de sénescence foliaire et mesures de biomasse et de teneur en azote à floraison et à maturité (grains et paille).

Les quatre modalités fongicides correspondaient à des niveaux variés de protection des feuilles et de l'épi :

- F1, témoin non traité ;

- F2, intervention à Z32 et Z65 ;

- F3, intervention à Z39 et Z65 ;

- F4, intervention à Z32, Z39 et Z65.

Toutes les modalités ont en outre bénéficié d'une protection contre les maladies du pied (piétin-verse). Les deux modalités de fertilisation se différenciaient par les doses d'engrais apportées : dose optimale a priori « X » pour N2, et légère sous-fertilisation (X-60) pour N1 ; le fractionnement s'appuyait sur trois apports (Z25/Z30/Z39), la différenciation portant sur l'apport à Z30.

Données rendement/protéines pluriannuels

Sur un ensemble de 49 essais menés par Syngenta (2013 à 2017 inclus), trois modalités ont été extraites et étudiées : le témoin non traité (T0), la modalité bixafen-prothioconazole (Aviator XPro) (T1) et la modalité benzovindiflupyr-prothioconazole (Elatus Era) (T2).

Sur sept essais, rendement et teneur en protéines ont été mesurés à la parcelle (quatre blocs randomisés) ; sur quarante-deux autres essais, les mesures étaient effectuées à la modalité. Les premiers ont été utilisés pour tester l'existence d'une interaction traitement/essai sur les variables mesurées et évaluer la précision des mesures. Les seconds ont servi à discriminer les modalités sur un nombre plus élevé de situations. Pour chaque essai, la nature de la ou des maladies dominantes a été notée.

Méthodes d'analyse et d'interprétation des données

Des bilans de masse d'azote ont été calculés pour les essais comprenant des mesures de biomasse et de teneur en azote. Les quantités d'azote absorbées ou remobilisées post-floraison ont ainsi été déterminées par différence, comme indiqué dans la Figure 1, entre floraison et maturité. Nous cherchons ainsi à quantifier les bilans entre deux stades, non des flux précis en dynamique dans le temps.

Par ailleurs, les rendements grains et les teneurs en protéines sont convertis en quantité d'azote par hectare, en ramenant le rendement grain à 0 % d'humidité, et en convertissant les teneurs en protéines en teneur en azote (ratio de 5,7).

Contextes culturaux

Selon les essais considérés, la nature des maladies et leur intensité sont variables. Les essais 2009 à 2011 ont été dominés par la septoriose du blé (Septoria tritici). Ceux de 2016 comprenaient une pression importante de septoriose tardive et de fusariose (feuilles et épis), variables selon les contextes.

Les essais « rendement/protéines » conduits entre 2013 et 2017 étaient majoritairement concernés par la rouille brune (Puccinia recondita) (37 % des situations) ; la rouille jaune (Puccinia striiformis) et la septoriose (Septoria tritici) étaient majoritaires l'une et l'autre dans 26 % des essais. Pour cinq expérimentations, la nature du pathogène dominant était inconnue (10 % des essais).

Résultats des essais 2016

Amélioration de l'absorption et de la remobilisation d'azote

Les essais 2016 ont été touchés par une forte pression maladie, ce qui conduit à des nécroses foliaires tardives très importantes sur témoins non traités. Le contexte climatique a pénalisé la fertilité épi et le métabolisme post-floraison (fort excès d'eau fin mai et début juin). Les notations ponctuelles de nécroses foliaires faites dans les essais ont confirmé la présente forte de maladies du feuillage, avec un gradient de nécroses : M0 > M1 > M2 (non testé statistiquement).

Les analyses statistiques ont permis de distinguer nettement l'origine des variations (essai, niveau de protection fongicide, interaction essai x protection, blocs) observées sur les paramètres mesurés ou calculés (Tableau 1).

L'effet « essai » est dominant pour toutes les variables mesurées ou calculées, indiquant une forte disparité des milieux. En revanche, l'effet « traitement » ne se différencie qu'après floraison (pas d'écart significatif sur les quantités d'azote à floraison).

Les interactions essai/traitement sont limitées aux variables rendement grain, teneur en protéines et, de manière moins forte, à la biomasse à la récolte, et aux quantités d'azote absorbées post-floraison et remobilisées.

Azote en hausse avec une protection fongicide supérieure

Les trois traitements M0, M1 et M2 se différencient nettement sur le rendement et sur la teneur en protéines. Des différences apparaissent également dans les bilans de masse en azote.

Ainsi, les rendements mesurés sont fortement croissants lorsque la protection fongicide augmente. Les teneurs en protéines décroissent simultanément, mais d'une ampleur moindre que la hausse des rendements : la quantité d'azote présente dans les grains, rapportée à l'hectare, est donc en hausse pour la protection fongicide supérieure (Figure 2).

Les indicateurs calculés à partir des données mesurées trahissent le fonctionnement nettement suboptimal des cultures en 2016 (croissance et absorption post-floraison faibles, mauvais indices de récolte). Néanmoins, les comparaisons entre modalités et essais présentent des différences très significatives, et les interactions moins ou non significatives.

La modalité M0 présente une absorption d'azote nulle (et de faibles pertes en azote vraisemblablement liées à une sénescence et une dégradation très précoce et rapide des feuilles) et un indice de récolte azote (NHI) inférieur aux deux autres traitements (Figure 3). À l'opposé, la modalité M2 présente une absorption d'azote post-floraison conséquente (> 40 kg N/ha) et une allocation supérieure vers les grains de l'azote des parties aériennes.

Le gradient de protection fongicide apporté par les trois modalités M0, M1 et M2 a donc bien permis de générer les différences de rendement attendues. Ces différences sont dues à la fois à une biomasse produite courant remplissage du grain supérieure (en lien avec le maintien des surfaces foliaires saines) et à un indice de récolte amélioré.

Ces bilans sont également observés pour l'azote : les modalités les moins touchées par les maladies absorbent davantage d'azote entre floraison et maturité, et montrent un meilleur indice de récolte pour l'azote. Ainsi, l'effet de dilution des protéines dans les grains est réduit et la productivité « protéines » des parcelles est accrue.

Résultats sur les essais 2013-2017

Amélioration du couple rendement/protéines

Parmi les quarante-neuf essais réalisés de 2013 à 2017, l'analyse des sept essais avec données parcellaires a permis de constater que le déterminisme de la quantité d'azote grain dans le réseau d'essais ne présente que des effets simples (essai, traitement), et aucune interaction (p = 0,16).

Pour les critères rendement et quantité d'azote grain, les modalités T2 (Elatus Era) et T1 (Aviator Xpro) ne sont pas statistiquement différentes sur la base de ces sept essais, alors que le témoin non traité T0 se différencie significativement pour le rendement (plus faible) et la teneur en protéines (plus élevée).

Quarante-neuf essais réanalysés

En l'absence d'interaction traitement-essai, nous avons réalisé la même analyse sur l'ensemble des 49 essais, en focalisant l'analyse sur la comparaison entre les modalités T1 et T2.

Ces modalités ne sont pas distinctes sur la teneur en protéines (p = 0,62), mais se différencient pour le rendement (p < 0,001) et la quantité d'azote dans les grains (p < 0,001) (Tableau 2 et Figure 4).

Parallèlement, les modalités se différencient sur l'importance des nécroses foliaires à la date de floraison (T0 > T1 > = T2), et pour chaque essai, il est possible de corréler la réduction de nécroses foliaires à la quantité d'azote présente dans les grains.

Ainsi, les observations réalisées dans les essais 2016 sont également effectives sur un réseau d'essai étendu (cinq années, France entière) : la protection fongicide efficace des feuilles permet une meilleure valorisation de l'azote à disposition des plantes, et une production de protéines à l'hectare accrue.

Pour les maladies rencontrées dans cet ensemble d'essais (maladies foliaires essentiellement), il ne semble pas y avoir de différence notable et significative de ratio gain de rendement/gain de quantité d'azote grain (Figure 4) : dans l'ensemble, la protection fongicide permet de gagner en moyenne 1,7 kg N/q grain.

Nouvelle analyse des essais 2009-2011

Capacité à valoriser davantage la fertilisation azotée

La réanalyse des essais menés de 2009 à 2011 a permis de compléter les conclusions obtenues en 2016 notamment, avec un contexte maladies très différent. On retrouve les principales conclusions obtenues à la suite des expérimentations de 2016 : un manque de protection fongicide ne s'exprime véritablement que post-floraison. Il se manifeste par moins de biomasse et d'azote accumulés pendant le remplissage et une réallocation relative vers les grains (indices de récolte) moindre.

Elle a en outre permis d'étudier l'intégration d'un facteur supplémentaire : la fertilisation azotée, représentée par deux modalités, une situation proche de l'optimum et une situation légèrement carencée (soixante unités d'azote apportées en moins).

Si ce facteur s'avère significatif, il n'est pas en interaction avec les modalités fongicides. Cela signifie donc que, pour des gammes de nutrition azotée allant de la carence modérée à l'optimum, les gains d'azote absorbé dans les grains permis par une bonne protection fongicide sont stables.

Teneur en protéines

Moins au kg de blé mais davantage à l'hectare

L'objectif de l'étude était de préciser l'impact d'une protection fongicide efficace sur la teneur en protéines des grains de blé. Au-delà d'une baisse modérée de ce critère entre modalités présentant des niveaux de maîtrise croissante des maladies foliaires, donc des rendements en hausse, nous avons pu illustrer le gain quantitatif de protéines produites à l'hectare.

En effet, la réduction des nécroses foliaires causées par les maladies foliaires du blé est corrélée à des bilans plus favorables de biomasse et d'azote pendant la phase de remplissage du grain.

Ainsi, le gain d'absorption post-floraison mesuré sur une modalité protégée est supérieur à 50 kg d'azote par hectare (essais 2016), en comparaison à un témoin non protégé, dont les surfaces foliaires sont précocement altérées et ne permettent pas à la plante de prolonger son activité de photosynthèse.

Ce complément d'azote absorbé par la plante est en outre très majoritairement, voire intégralement alloué aux grains - donc finalement exporté -, ce qui permet d'aboutir à une balance globale azotée plus favorable. Ces résultats ont été validés, selon les seuls critères rendement et teneur en protéines, sur un réseau de 49 essais répartis en cinq campagnes culturales (+39 kg d'azote dans les grains à la récolte).

Confirmation d'études antérieures

Par ailleurs, la réanalyse d'essais antérieurs indique que les conclusions présentées ci-dessus sont avérées pour des niveaux de fertilisation azotée proches ou légèrement inférieurs à l'optimum.

Plus généralement, ce travail corrobore de précédentes études s'intéressant à l'absorption tardive de l'azote : il est possible d'obtenir un couple rendement/protéines significativement plus favorable en lien avec un bon état sanitaire des feuilles. Ceci est manifestement dû au maintien de l'activité photosynthétique post-floraison de la plante et à une remobilisation efficace vers les grains.

JEAN-CHARLES DESWARTE*, FABRICE BLANC** ET AURÉLIE GARAUD** *Arvalis-Institut du végétal. **Syngenta.