Comparaison de l'impact à court terme, sur la protection du maïs et du sorgho, de deux pratiques de gestion du sol : les TCS, techniques culturales simplifiées et le SCV, semis direct sous couvert végétal.

En grandes cultures, le non-labour apparaît aujourd'hui comme une pratique permettant de concilier productivité et préoccupations environnementales. Parmi les variantes de ce non-labour, les techniques culturales simplifiées (TCS) sont couramment utilisées en Europe. Mais actuellement, on assiste à l'émergence d'une méthode allant encore plus loin, le semis direct sous couvert végétal (SCV). Que peut-on en penser ?

Nous proposons ci-après des éléments pour comparer les impacts phytosanitaires à court terme des deux méthodes sur maïs et sorgho.

Un essai en exploitation agricole

Deux parcelles, deux modalités de trois répétitions

Nous avons comparé l'impact de ces deux pratiques culturales, les TCS et le SCV, sur les populations d'adventices, la faune du sol et le rendement, en grandes cultures irriguées dans le sud-est de la France.

L'expérimentation a été mise en place, d'août 2011 à octobre 2012, sur deux parcelles semées, l'une le 29 mars 2012 en maïs (interrang : 75 cm), et l'autre le 11 mai 2012 en sorgho (interrang : 16,6 cm), chez deux producteurs sur la commune d'Oraison (Alpes-de-Haute-Provence).

Dans chaque parcelle, la surface d'expérimentation était de 150 m de long sur 28 m de large. Deux modalités y ont été définies et alternées au sein de chaque parcelle : une en SCV (semis sous couvert) et l'autre en TCS (travail du sol jusqu'à15 cm de profondeur, pas d'installation de couvert végétal) (photos ci-dessus). Trois répétitions ont été effectuées pour chaque modalité, dans une zone homogène et au centre des parcelles pour éviter l'effet de bordure. Les itinéraires techniques des parcelles suivies sont décrits dans la Figure 1.

Les couverts végétaux étaient composés de mélanges d'espèces majoritairement légumineuses à C/N faibles. La biomasse était d'environ 3 t/ha au moment des premiers gels (Tableau 1).

Données mesurées

Les adventices ont été relevées à l'aide d'un quadra (0,25 m²), du semis à la récolte (ou au recouvrement total de l'interrang pour le sorgho), deux lancers aléatoires étant effectués pour chaque répétition.

La macrofaune du sol a été mesurée toutes les semaines. Ceci du semis à la récolte, sauf pour les limaces, dénombrées pendant la période encadrant les stades sensibles de la culture.

Pour le comptage des limaces, on a utilisé des pièges de type refuge artificiel (Schrim et Byers, 1980 ; Hommay et al., 2003) proposés par l'Inra. Un piège était placé par répétition.

La densité en arthropodes marcheurs ou rampants a, quant à elle, été évaluée grâce à des pièges Barber (un piège par répétition). L'identification des individus piégés s'est effectuée jusqu'à l'espèce, lorsque que cela était possible.

Enfin, les composantes du rendement ont été mesurées afin de pouvoir comparer la productivité. L'échantillonnage au sein de chaque répétition était constitué de trois échantillons pris aléatoirement dans la répétition. Chaque échantillon était constitué de l'ensemble des plants d'un rang sur deux mètres linéaires. La biomasse, le nombre d'épis ou de panicules par plant, le poids des épis ou des panicules, le PMG (poids de mille grains) et l'humidité ont été déterminés.

Les résultats ont été analysés statistiquement avec le logiciel R (R Development Core Team 2009).

Résultats obtenus

Adventices, davantage en SCV surtout en maïs

Le nombre d'adventices, qui a globalement augmenté au cours du développement des cultures, était supérieur en SCV (maïs : P = 0,026, sorgho : P = 0,005). Dans la parcelle de maïs, la densité d'adventices a atteint 30 adventices/m² en SCV mais ne dépassait pas 15 adventices/m² en TCS(Figure 2A).

En sorgho, le nombre d'adventices est resté faible tout au long de la culture (autour de 10 adventices/m²) (Figure 2B). Il est à noter que la parcelle de sorgho (TCS et SCV) n'a reçu qu'un seul traitement herbicide (non sélectif) pour la destruction du couvert végétal avant semis.

Les principales espèces d'adventices retrouvées étaient Amaranthus retroflexus, Solanum nigrum et Lolium perenne.

Limaces, là encore davantage en SCV et sur maïs

Des différences significatives ont aussi été observées pour la macrofaune du sol.

Le piégeage des limaces a permis d'identifier 2 espèces : Deroceras reticulatum et Arion hortensis. Cette dernière, piégée seulement sur la parcelle de maïs, était présente en moins grand nombre. L'évolution des populations montre une forte dépendance vis-à-vis des conditions climatiques. Pour les deux cultures, la population de limaces était plus importante en SCV (maïs : P < 0,001 et sorgho : P = 0,046).

En culture de maïs, dès le semis, la population était supérieure en SCV et les pics de population plus importants, mais le traitement molluscicide (phosphate ferrique) du 21/04 semble avoir réduit les populations (Figure 3A). En sorgho, la population de limaces était plus faible qu'en maïs, permettant un semis de la culture en l'absence de limaces (Figure 3B).

Détritivores, araignées et carabes

La population de détritivores était supérieure en SCV (maïs : P < 0,001, sorgho : P < 0,001) mais restait faible sur la parcelle de sorgho. En maïs, un pic de population est apparu mi-juin : 50 individus/piège en SCV mais pas plus de 20 individus/piège en TCS : puis les populations disparaissent sur l'ensemble des modalités au cours de l'été. Les principales espèces retrouvées appartenaient au genre des Armadillidium et à la famille des Julidae (Figures disponibles auprès des auteurs).

Les nombres d'araignées et de carabes piégés ont augmenté en début d'été puis diminué malgré quelques pics.

Le nombre de carabes était supérieur en SCV (maïs : P = 0,035, sorgho : P < 0,001). Dans le maïs, on note un pic de population fin juin : 350 individus/piège en SCV et 250 en TCS (Figure 4A). En sorgho, la population était à son maximum mi-août (Figure 4B). Nous avons trouvé principalement Poecilus cupreus, Pterostichus melanarius et Anchomenus dorsalis.

La population d'araignées était supérieure en SCV (maïs : P = 0,001, sorgho : P < 0,001). Dans le maïs, le maximum était atteint mi-juin : 80 individus/piège en SCV et autour de 40/piège en TCS (Figure 5A). À la même date, on avait 100 individus/piège en SCV et 80/piège en TCS dans le sorgho (Figure 5B). Trochosa sp. et Pardosa sp. étaient les espèces les plus présentes.

Rendement, avantage au SCV

Les composantes du rendement ont été mesurées afin de comparer la productivité des deux itinéraires techniques.

Pour le maïs, les peuplements en SCV et en TCS n'étaient pas significativement différents (P = 0,468) mais avaient tendance à être plus faibles dans le premier cas (SCV : 77 037 plants/ha, TCS : 81 481 plants/ha). La production de biomasse aérienne était supérieure en SCV (P = 0,026) (13,32 t/ha, et 9,65 t/ha en TCS). Le nombre d'épis/pied était identique sur les 2 modalités (P = 0,943) (en moyenne 1,04 épi/pied). Le PMG était de 332,45 g en SCV et de 309,44 g en TCS (P = 0,010). Enfin le rendement était de 15,8 (±0,56) t/ha en TCS et 18,84 (±0,94) t/ha en SCV (P = 0,007).

On retrouve les mêmes tendances pour le sorgho. Le SCV montrait un peuplement plus faible : 115 555 plants/ha contre 130 370 plants/ha en TCS en moyenne (P = 0,185). Mais la production de biomasse aérienne était supérieure en SCV (5,97 t/ha, contre 4,66 t/ha en TCS en moyenne) (P = 0,049). Il en est de même pour le nombre de panicules/pied (1,43/pied en SCV contre 1,13/pied en TCS) (P < 0,001). Le SCV présentait un PMG supérieur (23,99 g en SCV et de 20,86 g en TCS) (P < 0,001). Enfin le rendement était de 5,54 (±0,20) t/ha en TCS et 7,59 (±0,32) t/ha en SCV (P < 0,001).

Discussion

Adventices, il y en a davantage en SCV qu'en TCS, pourquoi

La densité des adventices était plus importante en SCV qu'en TCS. Pourtant, la mise en place d'un couvert végétal aurait dû exercer, durant l'interculture, une concurrence sur les ressources nutritives, la lumière et l'exploration du profil racinaire. Puis le mulch, composé des résidus de ce couvert végétal, aurait dû limiter la germination et le développement des adventices (Teasdale et Mohler, 2000).

Ces phénomènes ont peut-être eu lieu ici (nous ne pouvons l'évaluer en l'absence de témoin sans couvert végétal en semis direct) mais n'ont pas permis d'atteindre une densité d'adventices identique à celle en TCS, notamment sur la parcelle de maïs. Il est possible que les résidus du couvert végétal n'aient pas été assez couvrants et persistants (du fait de leur C/N faible), pour constituer un écran efficace à la lumière.

Il faut aussi noter que la stratégie herbicide, sur la parcelle de maïs, privilégiait les modes d'action racinaire. Or la présence de résidus en surface crée une barrière physique à l'atteinte du sol par ces herbicides. De plus, dans un sol à taux de matière organique élevé dans l'horizon superficiel (phénomène recherché et engendré par le SCV), les molécules herbicides peuvent être adsorbées par les colloïdes et dégradées par les micro-organismes (voir par ex. : Jones et al., 1990 ; Locke et Bryson, 1997 ; Chauhan et al., 2006 ; Locke et al., 2008).

Gérer les adventices en SCV, comment

Une stratégie herbicide favorisant les modes d'action foliaire semble donc plus appropriée en SCV afin d'améliorer la gestion de la flore adventice. Des résidus de couvert végétal plus persistants, ou encore la présence d'un couvert vivant, pourraient peut-être optimiser et accentuer les effets concurrentiels par rapport aux adventices.

Limaces, davantage en SCV, mais pas problématiques

La plus faible présence de limaces en TCS pourrait être expliquée par le travail du sol qui impacte, directement ou indirectement, les limaces en perturbant leur activité ou en limitant leurs possibilités d'abris ou de nourriture. Au contraire en SCV, le couvert végétal offre un abri et une ressource alimentaire pour les limaces, associés au maintien d'un environnement favorable à leur multiplication (protection, humidité).

Pourtant, malgré des densités plus élevées en SCV, les limaces n'ont pas causé de dégâts majeurs sur les parcelles suivies. D'autres études ont montré une augmentation du nombre de limaces en non-labour par rapport au labour, mais mettent rarement en évidence des conséquences économiques (Stinner et House, 1990). Il faut noter qu'en TCS le travail du sol, renouvelé à chaque campagne, détruit également les auxiliaires, notamment les larves de carabes qui jouent un rôle important de prédateur. De fait, dans notre étude, les adultes de carabes sont plus nombreux dans les parcelles en SCV.

Différence entre maïs et sorgho, le rôle de la date de semis ?

L'étude révèle des différences entre les populations de limaces dans le maïs et le sorgho en relation avec la date de destruction du couvert végétal (proche ou éloignée du semis de la culture) et de la date de semis de la culture.

Le semis du sorgho le 11 mai, 6 semaines après destruction du couvert et en l'absence de limaces, n'a pas nécessité de traitement molluscicide. Au contraire, le maïs, semé le 29 mars, 2 semaines après destruction de l'interculture a été confronté à des populations plus importantes.

Il est possible qu'un semis tardif et un intervalle long entre destruction du couvert et semis de la culture limitent les risques liés aux limaces et accélèrent le début de développement de la culture. D'autres études ont relevé l'intérêt du décalage des dates de semis (dans un sens ou l'autre) pour limiter les dégâts liés aux limaces (Byers et Templeton, 1988 ; Douglas et Tooker, 2012).

Arthropodes du sol, davantage en SCV

L'abondance globale des arthropodes était, elle aussi, plus importante en SCV qu'en TCS. Cela a aussi été observé entre des modalités « labour » et « non-labour », la diversité d'arthropodes était plus élevée quand le sol n'était pas travaillé (Erouissi et al., 2011 ; Dubie et al., 2011).

Le nombre de détritivores était supérieur en SCV. Cette plus grande abondance pourrait s'expliquer par la présence des résidus du couvert végétal en surface qui leur fournissait protection et ressource alimentaire. Leur disparition au cours de l'été, elle, pourrait s'expliquer :

(1) par les conditions climatiques moins favorables (sécheresse, notamment),

(2) par la diminution de leur source de nourriture (résidus du couvert végétal) et donc de leur abri,

(3) par l'augmentation des populations de prédateurs (dont ils constituent une part de la ressource alimentaire) qui, à l'inverse, augmentent tout au long du printemps et de l'été.

Les détritivores n'ont pas d'impact direct sur la protection des cultures mais peuvent jouer un rôle de proies alternatives pour les prédateurs lorsque les espèces cibles sont absentes de la parcelle, et ainsi favoriser le contrôle biologique (Eitzinger and Traugott, 2011 ; Settle et al., 1996 ; Sigsgaard, 2002).

Les différences de populations de prédateurs (notamment carabes) entre la parcelle de maïs et celle de sorgho semblent difficiles à expliquer au premier abord. L'historique des parcelles, la présence ou absence de zones refuges (haie, bande enherbée...), les types de culture à proximité, etc. sont des éléments majeurs conditionnant les populations d'arthropodes. Cependant d'une culture à l'autre les effets observés entre le SCV et les TCS se retrouvent : le SCV a montré une plus grande abondance des prédateurs en général.

Rendements et « vie du sol » meilleurs en SCV

Les rendements se situaient dans la moyenne locale pour les deux itinéraires techniques. Même si certaines composantes variaient, le SCV a tout de même permis d'obtenir un rendement significativement supérieur.

Par ailleurs, toutes les espèces comptabilisées sur les parcelles, adventice ou macrofaune, bénéfiques ou nuisibles, étaient présentes en plus grand nombre en SCV.

Cette technique semble donc mieux préserver la vie du sol (donc probablement la biodiversité) sur les parcelles. Les adventices et les limaces, principaux bioagresseurs présents, semblent avoir été régulées par les auxiliaires. Cette régulation, même si elle n'a pas ramené les densités à des niveaux aussi bas qu'en TCS, semble avoir suffi pour limiter les conséquences sur la production.

Les carabes en particulier ont pu réguler les limaces et les adventices. Ces insectes peuvent consommer, selon les espèces, des œufs et des limaces juvéniles (Symondson et al., 1996 ; Bohan et al., 2000) ou bien des graines d'adventices, comme cela a été montré dans d'autres études (Honek et al., 2003 ; Lundgren et Rosentrater, 2007 ; Bohan et al., 2011).

Au contraire en TCS, la destruction des espèces vivant dans le sol permet de maintenir les limaces à faibles densités mais détruit aussi les populations d'auxiliaires. D'autres études portant sur les carabes ont montré qu'ils étaient défavorisés par le travail du sol (Symondson et al., 1996 ; Shearin et al., 2007). Au regard des bénéfices du SCV sur la structuration du sol, notamment la rétention en eau, observés sur les parcelles suivies ici (résultats non présentés) mais aussi dans d'autres études (voir par ex. : Khaledian et al., 2011 ; Peigné et al., 2009 ; Munkholm et al., 2003), il apparaît intéressant, dans nos conditions expérimentales, de poursuivre l'évaluation du SCV.

Résultats à confirmer en d'autres lieux, et sur plusieurs années

Les effets observés ont été les mêmes sur deux cultures différentes ; cependant la pression en bioagresseurs peut varier fortement d'une zone géographique à l'autre et d'une année à l'autre. Nos résultats doivent donc être confirmés dans d'autres contextes pédoclimatiques.

De plus, l'étude s'étant déroulée sur une seule année, nous n'avons pas pu évaluer les effets sur le stock semencier d'adventices.

SCV, attention au type de couvert

D'autre part, les résultats obtenus ne sont pas généralisables à tous les types de couverts.

En effet, l'impact de la composition du couvert est majeur sur les bioagresseurs. Par exemple, on observe davantage de limaces dans une culture après un couvert de trèfle (Trifolium pratense) ou de vesce (Vicia villosa) qu'après un couvert de ray-grass (Lolium perenne) (Vernavá et al., 2004). Concernant les adventices, l'intérêt allélopathique de certains couverts pourrait être utilisé dans un but de réduction de l'utilisation d'herbicides (Weston, 1996).

Il serait donc intéressant d'évaluer différentes compositions de couvert végétal, tout en essayant de faire coïncider les différents objectifs de réduction des bioagresseurs et d'amélioration de la structure du sol.