Des couverts végétaux aux variétés tolérantes aux herbicides, en passant par le désherbage mécanique et l'utilité des adventices, voici les enjeux et pistes de solutions alternatives explorés par le groupement d'intérêt scientifique GC-HP2E.

Les adventices ou « mauvaises herbes » sont les principaux bioagresseurs des cultures. Elles occasionnent des pertes considérables à la fois en quantité et en qualité. Les agriculteurs cherchent donc à les combattre. Pour cela, la tendance actuelle est de développer les méthodes alternatives à l'emploi d'herbicides chimiques. Voyons comment la recherche y travaille dans le cas des systèmes de culture avec colza.

Un équilibre à trouver

Pourquoi maîtriser les adventices

La nuisibilité des adventices est due principalement à la compétition qu'elles exercent sur les plantes cultivées pour les ressources. Elles ont aussi un rôle dans le maintien de certains pathogènes.

Par ailleurs, le « stock semencier » des graines d'adventices mettant plus ou moins de temps à s'épuiser selon les espèces, leur gestion doit se faire sur le long terme.

Une lutte de plus en plus compliquée

La maîtrise de ces bioagresseurs est de plus en plus complexe pour quatre raisons.

D'abord, dans les systèmes de production actuels, la lutte chimique joue un rôle essentiel pour gérer les adventices. Mais la pression sociétale a amené les pouvoirs publics européens et français (directives cadres sur l'eau(1) et sur les pesticides(2), plan Ecophyto(3)) à réduire les autorisations et usages des produits phytosanitaires, dont les herbicides. Cet enjeu pousse à trouver de nouveaux modes de gestion.

Ensuite, la réduction de la variété des substances actives disponibles(4) a fait diminuer le nombre de modes d'action herbicides mobilisables pour le contrôle des adventices. Il en résulte une variabilité de l'efficacité des désherbages, causant des changements parfois très rapides de composition quantitative et qualitative des flores.

Pour les problèmes les plus fréquents et importants, notamment certaines dicotylédones en colza, quelques substances actives spécifiques sont majoritairement utilisées. Cela augmente la pression de sélection sur ces bioagresseurs donc le risque de développement de résistances. Dans certaines situations, les cultures risquent de perdre leur compétitivité si des moyens efficaces de lutte ne sont pas mis en oeuvre.

Troisièmement, les techniques alternatives aux herbicides disponibles, prises individuellement, ne sont pas aussi efficaces que l'usage d'herbicides. Des contraintes organisationnelles et économiques freinent souvent leur développement. De ce fait, pour gérer les adventices, il faut combiner des pratiques adaptées au contexte de l'exploitation et de la parcelle.

Enfin, si les adventices ont des impacts sur le rendement et parfois la santé humaine (ex. : ambroisie), elles sont par ailleurs à la base de chaînes trophiques dans les agroécosystèmes, notamment pour les pollinisateurs. Or la gestion intensive des cultures a fait diminuer la biodiversité adventice.

Quatre enjeux à équilibrer

La maîtrise des adventices demande donc de trouver un équilibre entre quatre enjeux :

- rentabilité économique des exploitations ;

- maintien de la production agricole en quantité et en qualité ;

- réduction des usages mais aussi, voire surtout, des impacts des herbicides ;

- préservation de la biodiversité dans les parcelles cultivées.

Plusieurs méthodes alternatives aux herbicides peuvent intervenir à différents moments du cycle des adventices (Figure 1) : rotation adaptée, travail du sol, augmentation de la couverture du sol, désherbage mécanique, allélopathie, bioherbicides... (Attoumani-Ronceux et al., 2011).

Un GIS s'occupe de cette question

Une des quatre priorités du GIS GC-HP2E (voir Encadré 1) est de développer une gestion durable des adventices notamment en testant et développant des méthodes alternatives.

Cet article fait le point sur les méthodes concernant les adventices actuellement étudiées chez les partenaires du GIS GC-HP2E et sur les outils permettant d'optimiser leur efficacité, notamment sur le colza.

Couverts végétaux : des solutions à étudier

Une utilité mais des risques

L'implantation de couverts végétaux, en interculture ou associés avec la culture, présente de nombreux intérêts agronomiques et environnementaux potentiels : piégeage des nitrates en interculture, amélioration de l'autonomie en azote du système, limitation de l'érosion des sols, stockage de matière organique et de carbone dans les sols, maîtrise des ravageurs... (Shili-Touzi, 2009 ; Arvalis-Institut du végétal, 2011 ; Ghesquière et Cadillon, 2012).

Concernant les adventices, ces couverts peuvent limiter leur développement par compétition pour les ressources (lumière et nutriments), par « effet mulch » dans la culture suivante ou dans certains cas par effet allélopathique (exsudats racinaires toxiques empêchant la germination et la croissance des adventices). Ce rôle est important dans les systèmes réduisant le travail du sol (TCS, semis direct...).

Cependant, ces couverts sont à manipuler avec précaution. Ils peuvent en effet entrer en compétition avec la culture principale, entraînant une baisse de productivité.

Le couvert d'interculture peut limiter les ressources disponibles au printemps suivant ou contraindre le calendrier des interventions culturales préparant l'implantation. Pour éviter cela, il faut maîtriser le couvert en tenant compte notamment des périodes et modes de destruction.

Il existe plusieurs méthodes de destruction : roulage, broyage, labour, travail du sol, destruction par le gel voire destruction chimique, chacune ayant ses avantages et inconvénients (Ghesquière et Cadillon, 2012).

Essais du Cetiom sur couverts associés au colza

Depuis 2009, le Cetiom mène des essais sur les couverts associés. Ainsi, dans le Berry, il a testé l'association du colza avec des légumineuses gélives permettant de bénéficier d'un apport d'azote par fixation symbiotique sans utiliser d'herbicides pour détruire le couvert (Landé et Sauzet, 2012).

Selon les premiers résultats (Gaucher et al., 2014), ces couverts associés permettent d'augmenter la concurrence exercée vis-à-vis des adventices, l'effet dépendant à la fois de la biomasse du colza et du couvert. La concurrence ne s'exprime pas sur les flores à levée précoce type géranium mais sur les adventices levant quelques semaines après le couvert. Les couverts associés à base de lentilles semblent parmi les plus efficaces. Tout cela reste à confirmer.

Dans les situations à faible enherbement et/ou à flore à levée tardive, la stratégie consistant à coupler l'usage d'herbicides antidicotylédones à dose réduite et la concurrence de couverts associés semble efficace pour maîtriser l'enherbement. Dans les cas contraires (ex. : géraniums), la technique doit être combinée à d'autres outils.

Interactions plantes de couverture/culture : à mieux connaître

Landé et Sauzet (2012) ont souligné que la connaissance des plantes de couverture et de leurs interactions avec la culture commerciale est essentielle pour la réussite des associations. Or peu d'études ont été menées sur ce thème. Les partenaires du GIS vont explorer ce sujet, notamment dans le cadre du projet Cosac(5) financé par l'ANR(6) depuis janvier 2015. Cela aidera à choisir les couverts en fonction du contexte et des objectifs de l'agriculteur et à en modéliser les effets sur la flore adventice.

Désherbage mécanique et pulvérisation localisée

Termes de la question

Le désherbage mécanique a une efficacité irrégulière du fait de l'importance des facteurs pédoclimatiques et du stade des adventices lors des passages d'outils (bineuse, herse étrille, houe rotative). Il requiert plus de technicité (manipulation du matériel, connaissance des parcelles) que le chimique, et est plus gourmand en temps (débit de chantier, obligation de répéter les interventions). Mais les nouvelles technologies donnent l'espoir d'améliorer son efficience.

Par ailleurs, différentes innovations technologiques peuvent réduire l'usage des herbicides en permettant de spatialiser le désherbage chimique ou d'optimiser le désherbage mécanique. Slaughter et al., (2008) les répertorient.

Guidage par rapport aux lignes de semis de la culture

D'abord, le guidage permet de gagner en précision lors des interventions et d'éviter les manques et recouvrements. Des matériels assistant au guidage ou permettant l'autoguidage sont disponibles. Ils permettent de repérer les lignes de semis et de désherber au plus près de ces lignes, tout en allant plus vite. La précision du guidage GPS(7) va de 5 à 50 m ; elle est de l'ordre de 5 à 50 cm pour le dGPS(8), et de 2 à 5 cm pour le guidage RTK(9) (chambre d'agriculture région Nord-Pas-de-Calais, 2013).

Il existe aussi des technologies de guidage sans appel au satellite avec des précisions de 2 à 5 cm : systèmes de reprise de marque, de palpeurs de rangs, capteurs photoélectriques, ultrasons, lasers, caméras 3D...

Pour illustrer ces perspectives, prenons l'exemple d'I-Weed Robot (Intelligent Weed Robot, Gée et al., 2013).

Il s'agit d'une plateforme mobile de désherbage en cours de conception. De taille réduite, il est adapté pour circuler entre les rangs des cultures sarclées (dont le colza) et pulvériser de façon autonome. Il s'oriente dans la parcelle via un signal RTK et permet une pulvérisation localisée après identification de la couverture du sol en temps réel via un système optique basé sur la technologie du Weedseeker (société Trimble).

Le prototype est construit, mais il reste aujourd'hui encore à le tester expérimentalement au champ.

Repérage des adventices : une technique à améliorer

La détection et l'identification des « patchs » d'adventices par des capteurs embarqués sur le matériel agricole est encore en développement pour le désherbage localisé. Des porte-buses multiples sur le matériel de pulvérisation permettent une modulation intraparcellaire du désherbage chimique. Des progrès sont attendus pour réduire le délai entre détection de la plante et déclenchement de la pulvérisation.

Enfin, la cartographie par drones, robots ou satellites permet de repérer les patchs d'adventices et d'enregistrer leurs coordonnées pour ensuite désherber sur ces taches. Opérationnelle pour la fertilisation, la technique est à améliorer pour le désherbage, notamment pour mieux différencier adventices et cultures par analyse d'images sur la base de leurs informations spectrales.

Questions à creuser

Les nouvelles technologies permettent donc de moduler les apports d'herbicides et de les localiser de façon plus précise et rapide. L'utilisation de capteurs et les méthodes d'analyse d'images nécessaires pour les accompagner sont au coeur des recherches actuelles. Mais il reste aujourd'hui une marge d'erreur lors du désherbage, avec des effets possibles à long terme - le projet Cosac creusera la question par modélisation. De plus, ce type de matériel exige aujourd'hui un investissement notable, et sa rentabilité économique reste à évaluer.

Gérer les VTH

La technique : atout ou risque ?

Les variétés tolérantes aux herbicides (VTH) sont une réponse technique simple dans des situations de désherbage complexe. Obtenues par sélection classique, les VTH autorisent des applications de post-levée en contournant les problèmes de sélectivité rencontrés chez le colza et le tournesol. Sur colza, elles apportent un gain d'efficacité notable en permettant la maîtrise de flores difficiles (géraniums, ravenelles).

Mais l'introduction des VTH en colza et tournesol augmente la liste des cultures utilisant des inhibiteurs de l'ALS(10) (imazamox, tribénuronméthyl ; groupe HRAC B(11)), mode d'action déjà très utilisé sur céréales d'hiver, maïs et protéagineux. Utiliser les VTH sans adapter les pratiques culturales augmenterait la pression de sélection des flores résistantes (Beckert et al., 2014), dans un contexte où les cas de résistance à ces produits se développent (Délye et al., 2013).

De l'analyse de risque à la proposition de solutions pour le gérer

Le Cetiom a mené une analyse de risque. Les rotations types impliquant le colza et le tournesol ont été identifiées, les flores communes à ces cultures inventoriées et le risque de développement de résistances analysé (Duroueix et al., 2010).

Ceci a débouché sur la proposition de solutions pour limiter le développement des résistances et assurer la durabilité des technologies VTH et des herbicides du groupe B : alternances ou associations de divers modes d'action, leviers agronomiques (faux semis, décalage de dates de semis, binage)...

Les acteurs concernés (Instituts techniques, Union française des semenciers, Union des industries de la protection des plantes, Coop de France, Fédération nationale du négoce) se sont mobilisés autour du « plan VTH », plan de gestion concertée accompagnant la mise en marché de ces solutions, avec deux principaux engagements :

- conseil systématique aux producteurs pour assurer la durabilité de la solution ;

- suivi des pratiques afin de juger l'efficacité des conseils ; l'outil R-Sim (Lieven et al., 2013), fruit d'une collaboration Cetiom/Arvalis/ITB/Acta est utilisé à cette fin.

L'évitement de l'apparition de résistances continue de poser question dans le cadre du GIS. Une analyse des bases de données disponibles chez les partenaires sur les flores observées en grandes cultures ainsi qu'une étude des pratiques de gestion des résistances sur les zones concernées sont en cours.

Biocontrôle des adventices

Sujet peu exploré en grandes cultures

L'objectif du biocontrôle est d'utiliser des mécanismes et produits naturels contre un bioagresseur. Les moyens de maîtrise des adventices par biocontrôle sont (Blum, 2004) :

- l'usage de macro-organismes ; il s'agit soit de maintenir un habitat favorable aux prédateurs naturels des graines de mauvaises herbes (ex. : insectes de la famille des carabidés), soit d'introduire des auxiliaires ;

- l'usage de micro-organismes ou de substances naturelles.

Les solutions de biocontrôle restent rares en grandes cultures (inexistantes pour le désherbage du colza). Leur statut réglementaire est en cours de définition, leur efficacité variable et leur étude peu avancée. Parmi les partenaires du GIS, l'Inra de Dijon étudie le rôle des carabidés (Bohan et al., 2011) en tant que consommateurs de graines d'adventices.

Diversité adventice au service de la production agricole ?

Les adventices pourraient rendre des services écosystémiques

À côté des innovations technologiques, des pistes de recherche sur les processus de régulations biologiques se développent. Elles sont basées sur le principe d'intensification écologique et de l'agroécologie (Bommarco et al., 2013 ; Gaba et al., 2014).

L'hypothèse de base est que l'agriculture peut bénéficier de processus et fonctionnalités écologiques pour maintenir le rendement en limitant le recours aux intrants chimiques (fertilisants, pesticides).

Les adventices, à la base de réseaux trophiques, ont un rôle dans la dynamique de la biodiversité des agroécosystèmes (Marshall et al., 2003) : production de fleurs pour les pollinisateurs, de graines pour les oiseaux, insectes et mammifères granivores, de matière végétale pour les herbivores et de matière organique à recycler pour la microfaune et les micro-organismes du sol (Gibbons et al., 2006 ; Rollin et al., 2013). L'intensification écologique pourrait être une voie pour concevoir de nouvelles méthodes de gestion des plantes adventices.

Compromis production/biodiversité ?

Le verrou majeur reste la quantification précise de la compétition entre adventices et cultures et de l'impact des leviers agronomiques optimisant la régulation biologique en conditions de réduction d'intrants.

Ces verrous sont l'objet du projet ANR AgroBioSE(12). Son objectif est d'identifier des agencements spatio-temporels de paysages agricoles permettant de valoriser les fonctions des adventices au sein des réseaux trophiques tout en maintenant voire augmentant la production agricole. En particulier, il étudie le rôle des adventices dans le maintien de pollinisateurs domestiques et sauvages permettant d'augmenter la production de colza et de tournesol (Bretagnolle et Gaba, 2015).

En parallèle, la baisse du stock de graines par la prédation de trois groupes de granivores (insectes, rongeurs et oiseaux) est quantifiée dans la zone atelier « Plaine et Val de Sèvre ». Ces pistes n'ont pour l'instant pas de résultats opérationnels.

Nécessité de combiner les méthodes alternatives

Une adaptation au contexte

Les techniques alternatives aux herbicides, prises individuellement, ont des efficacités souvent limitées et des effets variables selon leur contexte d'utilisation. Aussi, la réduction de l'usage des herbicides et le maintien de l'efficacité de ces solutions exigent d'élaborer des stratégies combinant des pratiques de désherbage alternatives et chimiques adaptées au contexte.

Techniquement, cela fonctionne... mais est-ce rentable ?

Depuis 2000, des systèmes de gestion de la flore adventice avec usage réduit des herbicides sont testés sur le domaine expérimental de l'Inra à Époisses (Munier-Jolain et al., 2008, Phytoma 2014). Les systèmes testés (tous avec du colza dans la rotation)sont : « conventionnel » local, production intégrée « typique » (combinant rotation diversifiée, travail du sol raisonné, dates de semis adaptées, choix variétal et désherbage mécanique), protection intégrée sans labour, protection intégrée sans désherbage mécanique et « zéro herbicides ». Les résultats montrent la possibilité de maîtriser les adventices en réduisant l'usage des herbicides, mais les systèmes ainsi reconçus sont plus complexes à gérer. La rentabilité des cultures utilisées pour diversifier la rotation ainsi que leurs débouchés posent question. Une évaluation de ces systèmes selon différents critères (impact sur la biodiversité, la qualité des eaux...) est en cours.

Des besoins méthodologiques pour des questions à des échelles variées

Ces expérimentations à l'échelle du système de culture, indispensables pour comprendre l'impact à long terme des pratiques sur les adventices, font face à des difficultés méthodologiques (mise en place des essais, méthodologies pour acquérir des données et analyser les résultats, extrapolation) étudiées collectivement dans le GIS.

Des questions méthodologiques se posent aussi dans le réseau d'épidémiosurveillance pour l'observation des adventices et la détection des résistances aux herbicides.

Enfin, pour accompagner la transition vers de nouvelles stratégies, il faut élaborer ou développer des outils simples, aisément maniables par les agriculteurs et leurs conseillers (ex. : R-Sim pour évaluer les risques d'apparition de résistances ou Odera-Systèmes pour l'impact des systèmes de culture sur la flore).

(1) La directive 2000/60/CE établit un « cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau » (eaux souterraines et superficielles, y compris les eaux estuariennes et côtières). (2) La directive 2009/128/CE (dite « directive utilisation durable »), prévoit que les États membres prennent les mesures nécessaires afin d'instaurer « un cadre pour parvenir à une utilisation des pesticides compatible avec un développement durable en réduisant les risques et les effets des pesticides sur la santé humaine et sur l'environnement et en encourageant le recours à la lutte intégrée contre les ennemis des cultures et à des méthodes ou techniques de substitution, telles que les moyens non chimiques alternatifs aux pesticides ».(3) Le plan Ecophyto, lancé en 2008 à la suite du Grenelle de l'environnement et piloté par le ministère chargé de l'Agriculture, vise à réduire progressivement l'utilisation des pesticides tout en maintenant une agriculture économiquement performante. (4) L'application de la directive 91/414/CE relative à la mise sur le marché des produits phytopharmaceutiques a conduit à écarter les plus toxiques ou trop persistants.(5) Le projet Cosac (« Conception de stratégies durables de gestion des adventices dans un contexte de changement ») vise à concevoir des stratégies de gestion des adventices conciliant réduction d'usage des herbicides, maintien de la production agricole et préservation de la biodiversité. Il projette en outre de produire des outils pour aider à cette conception. (6) ANR : Agence nationale de la recherche. (7) GPS : Global Positionning System. (8) dGPS : Differential Global Positionning System. (9) RTK : Real Time Kinematic. (10) L'acétolactate synthase (ALS) est la première enzyme commune à la voie de biosynthèse des acides aminés ramifiés chez les plantes et les micro-organismes. Les herbicides inhibiteurs de l'ALS entraînent la sénescence prématurée des plantules. Ils sont très utilisés dans le monde, avec de matières actives récemment lancées. (11) Les groupes HRAC permettent de repérer les herbicides appartenant aux mêmes familles chimiques et ayant le même mode d'action. (12) ANR AgroBioSE (2014-2018) Biodiversité et services écosystémiques en agroécosystèmes céréaliers intensifs : utilisation des concepts de l'agroécologie pour atteindre les objectifs Ecophyto 2018. Porteur : V. Bretagnolle (CNRS Chizé).