Quelles adventices en agriculture de conservation des sols ?

Sur le long terme, les pratiques agronomiques liées à l'ACS entraînent une évolution de la flore adventice. Le développement d'espèces vivaces pourrait rapidement poser des problèmes si une gestion efficace n'est pas mise en place.

L'agriculture de conservation prône le développement d'une couverture végétale constante dans le but d'une augmentation de la fertilité des sols et d'une régulation de la flore adventice. C'est donc un équilibre fragile d'une coexistence culture/plantes de couvert/adventices que sont amenés à gérer les agriculteurs impliqués dans ce nouveau système agricole. Une stricte non-utilisation du travail du sol est un pari agronomique ambitieux dans un contexte environnemental, climatique et sociétal en pleine évolution.

Un impact des pratiques sur l'évolution des adventices

La gestion des agrosystèmes est aujourd'hui soumise à des contextes très fluctuants qui rendent l'application des règles de décision de plus en plus complexe. Il n'est plus concevable de développer des stratégies agricoles qui pourraient contribuer à de nouvelles dégradations de l'environnement. La prise en compte de l'importance du rôle de la biodiversité implique de placer la limitation des effets négatifs des pratiques culturales sur les communautés animales et végétales des agrosystèmes à la base des stratégies. Le changement climatique, ressenti actuellement à travers des accidents météorologiques, peut rendre encore plus complexe la mise en place de nouveaux systèmes de cultures durables.

La gestion des communautés de mauvaises herbes qui peut apparaître comme un problème secondaire dans un tel contexte, se trouve néanmoins questionnée par les deux grandes stratégies agronomiques actuelles. D'un côté, l'absence d'utilisation de molécules herbicides de synthèse, développée depuis plus de 40 années dans les systèmes en agriculture biologique, implique une gestion de la flore adventice essentiellement basée sur des pratiques de désherbage mécanique accompagnées de la mise en place de rotations culturales adaptées. De l'autre côté, depuis une vingtaine d'années, des agriculteurs ont placé le respect de la qualité des sols au centre de leur stratégie de production. L'absence de désherbage mécanique fait reposer la gestion à court terme des communautés adventices en grande partie sur le désherbage chimique dont les conséquences environnementales sont largement remises en cause aujourd'hui (expertise Inrae Impacts des produits phytopharmaceutiques, 2022).

Si l'on considère les trois « piliers » à la base d'un système en agriculture de conservation des sols (ACS) - 1/perturbation minimale des sols, 2/couverture du sol par des couverts végétaux ou des résidus végétaux et 3/diversification la plus importante possible des cultures dans la rotation -, la mise en place d'un tel système agricole interroge à deux niveaux sur le devenir des communautés de mauvaises herbes (Derrouch, 2022). Tout d'abord, d'un point de vue agronomique, quels sont les risques de pertes de contrôle de la gestion de la flore adventice qui reposeraient en très grande partie sur du désherbage chimique de synthèse ? Ensuite, d'un point de vue écologique, quels sont les changements possibles de la composition de la flore adventice, avec un questionnement particulier pour les espèces annuelles liées au milieu cultivé ?

C'est sur le point des changements des communautés que s'est concentrée une partie des travaux réalisée à l'UMR Agroécologie au cours de ces dernières années, en réalisant des enquêtes sur des réseaux de parcelles appartenant à des agriculteurs de différents groupes impliqués dans l'agriculture de conservation dont l'Association pour la promotion d'une agriculture durable (Apad).

Un suivi de la flore adventice sur plus de 200 parcelles

Cet article se base sur les résultats issus d'une thèse (Derrouch, 2020) réalisée spécifiquement sur l'évolution de la flore adventice en système ACS. Le suivi de la flore adventice et des pratiques culturales a été réalisé sur des parcelles avec un gradient d'âge de une à vingt-et-une années de conduites en ACS impliquant près d'une soixantaine d'agriculteurs de Bourgogne-Franche-Comté. Les données présentées sont plus particulièrement issues de 142 relevés réalisés sur des parcelles semées en blé d'hiver (Triticum aestivum ; 100 parcelles) et en soja (Glycine max ; 42 parcelles) en 2018 et 2019. La culture du soja est souvent utilisée par les agriculteurs du réseau comme une culture de diversification de la rotation du fait de sa facilité de gestion en situation d'ACS. D'autres cultures (lin, maïs, seigle, sarrasin, sorgho) sont testées par les agriculteurs et sont conservées ou rejetées en fonction de fonction de conditions locales pédoclimatiques locales ou de filières.

Les relevés de flore ont été effectués sur une zone de 2 000 m² choisie par chaque agriculteur afin d'être certain de se positionner sur une partie représentative de la parcelle sans travail du sol pendant une période donnée. Le relevé a été réalisé en parcourant la parcelle suivant un schéma similaire pour toutes les parcelles. La densité des espèces présentes a été estimée à l'aide de l'échelle Barralis (1976). Trois relevés de flore ont été effectués :

-avant le dernier désherbage ;

-avant la récolte ;

-et durant l'interculture avant le semis de la culture suivante (Derrouch, 2022).

Cette méthodologie a permis de déterminer la quasi-totalité des espèces à l'exception de quelques plantes seulement déterminées au niveau du genre (par exemple le genre Lolium).

Principales espèces observées dans les parcelles

262 espèces adventices observées

Sur l'ensemble des parcelles, 262 espèces adventices (taxons) ont été observées. Ces espèces appartiennent à 55 familles dont les plus représentées sont les astéracées (49 espèces), les poacées (35 espèces), les fabacées (20 espèces), les plantaginacées (14 espèces), les brassicacées (13 espèces) et les amaranthacées (11 espèces). Si le nombre total d'espèces peut paraître important, 60 espèces n'ont été observées que sur une parcelle et 54 sur moins de trois parcelles avec quasi systématiquement une abondance inférieure à un individu par mètre carré. Il a été identifié 164 espèces (environ 62 % des espèces) qui sont communes aux parcelles de blé et de soja et 62 espèces (24 %) ne sont présentes que dans la culture du blé tendre, alors que 36 espèces (14 %) ont été uniquement identifiées dans les parcelles de soja.

Dans les parcelles de blé

Les 25 espèces les plus présentes dans le blé d'hiver sont données dans le Tableau 1. Les cinq espèces adventices les plus fréquentes en blé d'hiver sont le pissenlit (Taraxacum officinale avec une occurrence de 84 %, voir photo 1 page précédente), le vulpin des champs (Alopecurus myosuroides, 78 %), le chénopode blanc (Chenopodium album, 78 %), le liseron des champs (Convolvulus arvensis, 74 %, photo 2) et le cirse des champs (Cirsium arvense, 68 %, photo 3).

L'espèce adventice qui a été retrouvée avec l'abondance moyenne la plus élevée est Veronica hederifolia (7,55 individus par mètre carré) mais elle est seulement présente sur 5 % des parcelles. Les autres espèces qui ont pu être identifiées avec les plus fortes densités sont la digitaire sanguine (Digitaria sanguinalis), la sétaire glauque (Setaria pumila), l'amarante hybride (Amaranthus hybridus) et la vulpie queue-de-rat (Vulpia myuros) qui sont présentes sur 12 à 22 % des parcelles et comprennent une abondance moyenne comprise entre 3,2 à 7,3 individus par mètre carré.

Sur de nombreuses parcelles de plus de dix ans en ACS, il est observé des espèces ligneuses ou arbustives telles que des érables (Acer sp.), des cornouillers (Cornus sp.), du lierre (Hedera helix) ou de noyer (Juglans regia, photo 4). De même, des espèces plus communément retrouvées dans les friches ou les bords de champs telles que le pissenlit (Taraxacum officinale), la grande bardane (Arctium lappa), la grande berce (Heracleum sphondylium) ou le séneçon jacobé (Jacobea vulgaris, photo 5) peuvent être présentes avec des conséquences qui sont généralement réduites.

Dans les parcelles de soja

Dans la culture de soja, les espèces les plus fréquentes sont le pissenlit, Taraxacum officinale (avec une occurrence de 92,8 %), le liseron des champs (C. arvensis avec 85,7 %), le laiteron rude (Sonchus asper, 83 %), le chénopode blanc (C. album, 80,9 %), le panic pied de coq (Echinochloa crus-galli, 78,5 %) et le cirse des champs (Cirsium arvense, 69 %) (Tableau 2). L'espèce la plus abondante en soja est la sétaire glauque (Setaria pumila), présente sur la moitié des parcelles avec une abondance moyenne de 7,7 individus par mètre carré. Si certaines espèces ont pu être retrouvées quelquefois avec une forte abondance, comme pour le brome stérile (Anisantha sterilis) et le grand coquelicot (Papaver rhoeas) avec plus de 6,6 ind./m², ces situations sont très peu fréquentes (2 à 7 % des parcelles de soja), ce qui indique en général un contrôle efficace de la flore adventice dans les parcelles.

Le pissenlit, première espèce adventice

Certaines espèces potentiellement utilisées en culture ou en couvert antérieur à deux ans précédant le relevé de flore sont également présentes de manière abondante (2,6 à 3,9 individus par mètre carré). Les principales espèces de ce type sont le lotier corniculé (Lotus corniculatus) dans le blé, la vesce cultivée (Vicia sativa) et le trèfle rampant (Trifolium repens) dans le soja. Dans la situation de notre réseau de parcelles, ces espèces, dont le statut n'est pas simple à établir (adventices, repousses ?), semblent aisément contrôlées par le désherbage chimique dans les différentes cultures de la rotation.

Les résultats de nos relevés de flore au cours de ces deux années peuvent surprendre. Si la présence de vulpin des champs (Alopecurus myosuroides) en tant qu'espère majeure du blé est classique, la présence du chénopode blanc (C. album), dans 80 % des cas, est une donnée plus surprenante. L'importante présence d'espèces printanières peut s'expliquer en partie par notre méthodologie (trois relevés de flore par an) qui permet de couvrir le cycle complet de la culture. Mais on peut aussi émettre l'hypothèse que l'absence de travail du sol et donc l'arrêt des perturbations du sol (destruction des plantules, enfouissement des semences) favorise la présence d'espèces adventices en dehors des périodes auxquelles elles étaient auparavant identifiées. Les sommes de température observées actuellement en sortie d'hiver peuvent aussi jouer un rôle dans le développement nouveau de ces espèces.

Les parcelles en ACS sont donc caractérisées par la présence de pissenlit, T. officinale, première espèce adventice dans la culture d'hiver et la culture d'été. Cette espèce, auparavant rarement identifiée dans les systèmes conventionnels avec travail du sol, par son cycle de vie hémicryptophyte (plante vivace avec des bourgeons persistants au niveau du sol) et la dissémination des semences par le vent (Tableau 3), semble être devenue l'espèce la plus fréquente avec des densités quelquefois importantes.

Si l'on considère les dix principales espèces dans les parcelles d'un point de vue de la fréquence, on remarque une part importante d'espèces vivaces et d'espèces à germination printemps-été ou capables de germer tout au long de l'année. La dissémination des semences par le vent (anémochorie) semble particulièrement favorable à l'introduction et au maintien de ces espèces. Enfin, les dates de floraison tardive permettant une production de semences pendant la période d'interculture sont un point commun pour toutes ces espèces.

Comparaison entre les parcelles en ACS

Sur les parcelles en blé d'hiver, la richesse spécifique observée varie fortement - de 6 à 69 espèces - avec une moyenne de 23,9 espèces (± 12,7 écart-type). Cette richesse augmente significativement (Figure 1A) avec le nombre d'années passées en ACS, passant d'une moyenne de 19,2 à une moyenne de 23,9 espèces (± 12,7 SD). La tendance est similaire pour la diversité fonctionnelle qui augmente avec le nombre d'espèces, indiquant que chaque nouvelle espèce apporte de nouvelles caractéristiques biologiques (tolérance à l'ombrage, augmentation de la taille moyenne des semences...). En comparaison avec des travaux réalisés sur des parcelles conventionnelles (travail du sol régulier) en Bourgogne-Franche-Comté (moins de dix espèces en moyenne par parcelle), la richesse spécifique en ACS est deux fois supérieure avec des densités qui sont similaires.

Sur les parcelles en soja, 29,6 espèces (± 11,9 écart-type) ont été observées en moyenne. La même tendance est identifiée avec une augmentation de la richesse spécifique au cours des années en ACS. Sa valeur passe d'une moyenne de 21 espèces dans les parcelles en ACS depuis 6 ans à 41 espèces dans les parcelles en ACS depuis vingt ans (Figure 1B). La diversité fonctionnelle observée est aussi en augmentation.

Dans les deux cultures, les résultats montrent une augmentation importante de la richesse spécifique en ACS au cours du temps. Pour la culture du soja, l'explication la plus plausible reste que les agriculteurs, qui ne cultivaient que rarement le soja auparavant, créent une nouvelle niche écologique pour les espèces adventices. La fréquence de retour de cette culture dans la succession augmentant avec la durée en ACS, les espèces adaptées au soja et capables de coloniser la parcelle s'additionnent à celles initialement présentes, menant à une augmentation de la richesse spécifique. Pour la culture du blé, la modification des pressions de sélection (nouvelles cultures dans la rotation, utilisation de plantes de couvert) semble aussi favorable au développement des nouvelles espèces adventices. L'introduction des nouvelles espèces peut résulter soit de la dispersion des organes de reproduction (semences, rhizomes, etc.), soit d'une dispersion humaine involontaire avec les semences de couvert par exemple.

ACS, biodiversité et herbicides

La gestion des communautés de mauvaises herbes est décrite comme l'un des principaux freins au développement de l'ACS. Pour les agriculteurs ayant adopté l'ACS, les stratégies de gestion des adventices, basées sur quelques pratiques bien maîtrisées au cours de la phase de transition (Derrouch et al., 2020), s'enrichissent après plusieurs années en intégrant un plus grand panel de leviers offerts par l'utilisation des trois principes de l'ACS (adaptation des dates de semis, nombre d'espèces semées en couvert par exemple). Des analyses complémentaires ont montré que certaines caractéristiques biologiques sont favorisées. Dans la culture du blé, il est observé plus d'espèces vivaces, de graminées, plus d'espèces printanières et un plus grand nombre d'espèces qui supportent le manque de lumière. Ces tendances doivent être validées sur un plus grand nombre de parcelles et un plus grand nombre de situations.

La mise en place de l'ACS semble profiter à l'augmentation de la biodiversité de l'ensemble des communautés biologiques comme les carabes et les oiseaux, par exemple, et celle des espèces adventices. Pour ces raisons et celle de la préservation des sols, l'ACS répond à de nombreux critères agroécologiques. Les communautés de mauvaises herbes présentes sur les parcelles agricoles en ACS sont apparues comme étant riches et diversifiées avec un nombre d'espèces présentes qui augmente progressivement avec la durée d'application de l'ACS sans que l'on ait pour autant observé, sur le réseau de parcelles étudiées, de perte de contrôle de la flore. Mais il est évident que l'augmentation de la diversité de la flore adventice peut être ressentie comme un problème par les agriculteurs.

D'un point de vue agronomique, les résultats d'enquêtes ont montré que l'abandon du travail du sol entraîne une utilisation plus importante d'herbicides de synthèse sur l'ensemble du cycle (plus particulièrement en interculture) et implique une gestion herbicide stricte durant la période d'interculture par l'utilisation des couverts. Il faut noter que les résultats de ce travail basé sur des parcelles de Bourgogne-Franche-Comté s'appliquent également aux systèmes de cultures du nord de la Loire. Les systèmes agricoles gérés en ACS du sud-ouest de la France avec une plus forte présence de cultures estivales pourraient avoir des réponses contrastées (richesse, diversité) en ce qui concerne la flore adventice.

Dans le contexte actuel d'une diminution progressive de l'utilisation des substances actives herbicides de synthèse, on peut donc s'interroger sur la capacité de gestion de la flore adventice dans ces systèmes sans aucun travail du sol tout en maintenant un niveau de productivité et de rentabilité économique satisfaisant.