TECHNIQUE

Améliorer le cycle des éléments nutritifs avec les plantes de services


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Couvert végétal complexe d'interculture

Crédit : Minette S.

En cours de rédaction
Dernière modification : 09/06/2021
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Discussion liée

1. Présentation


Caractérisation de la technique

Description de la technique :

Cette technique consiste à implanter des plantes de services ayant pour but d’améliorer les composantes de la fertilité chimique du sol, c’est-à-dire le cycle des éléments nutritifs.

On désigne par plantes de services les espèces implantées avant ou pendant une culture principale, dans la parcelle ou à proximité et qui sont destinées à fournir un ou plusieurs avantages (services écosystémiques) à la culture en place ou aux suivantes dans la rotation. Au-delà d’améliorer la fertilité chimique du sol, les plantes de services peuvent permettre de structurer et stabiliser le sol (fertilité physique et biologique), réguler les bioagresseurs (adventices, ravageurs et maladies) ou le climat (stockage du carbone). Eventuellement, la biomasse produite peut être utilisée pour la fourniture d’aliments ou de combustibles. Elles n’ont toutefois pas une finalité productive, les services d’approvisionnement n’y sont pas recherchés en priorité.

 

Liens entre les composantes physique, biologique et chimique du sol

 

Cette fiche ne traitera que des propriétés chimiques, référez-vous à la fiche « Améliorer la structure et la stabilité du sol avec les plantes de services » pour plus de détails sur la fertilité physique et biologique.

 

Principe :

Les plantes de services implantées dans le but d'améliorer la fertilité chimique des sols peuvent :

  • Fournir et mettre à disposition les éléments minéraux pour la santé et la croissance de la culture suivante dans la rotation ou la culture pérenne déjà en place sur la parcelle par plusieurs mécanismes :

    • Avec des plantes de services vivantes capables d’apporter de l’azote exogène. Les légumineuses, qui entrent en symbiose avec les bactéries Rhizobiacées en formant des nodosités au niveau des systèmes racinaires, ont la capacité de fixer l’azote atmosphérique (N2) et de relâcher des rhizodépots azotés au profit des cultures de vente. Une légumineuse ou une autre espèce peut apporter au sol jusqu’à 15% de son N total au cours de sa croissance (Fustec et al., 2010). Cette symbiose est possible si le temps de culture est supérieur à 50 jours, le temps de formation des nodules fixateurs. 

    • Avec les résidus des parties aériennes et racinaires des plantes de services servant de litière (autrement appelé paillis ou mulch mort). En effet, la destruction du couvert laissé à la surface du sol favorise le développement des macro- et des microorganismes qui dégradent la matière organique. Une partie de cette matière organique est minéralisée et sera donc une source nutritive pour le développement des cultures suivantes. Toutes les familles de plantes sont capables de restituer du soufre et de l'azote. Toutefois, les légumineuses sont les plus efficaces pour le N, les crucifères pour le S.

  • Les plantes de services, que l’on qualifie souvent, dans le cadre de cette fonction de restitution d’éléments nutritifs, d’engrais verts, permettent ainsi aux agriculteurs de diminuer, dans une certaine mesure, les apports d’éléments minéraux et donc de diminuer les charges liées aux engrais.

  • Empêcher la lixiviation de l’azote et d’autres éléments minéraux (principalement S, parfois K et exceptionnellement P) en les stockant pendant l’hiver. La réduction de la lixiviation dépend de la capacité des plantes à prélever le nitrate, le sulfate ainsi que le P et le K solubles avant qu’ils ne soient entrainés en profondeur, donc du développement du système racinaire dans les conditions pédoclimatiques de la parcelle. On les appelle aussi cultures intermédiaires pièges à nitrates (CIPAN). Elles protègent et préservent les nappes d’eau souterraines. Les graminées et les crucifères sont les familles de plantes les plus efficaces pour piéger ces éléments grâce à leurs systèmes racinaires fasciculés et pivotants, allant chercher les nutriments en surface et en profondeur respectivement. 

Les racines des plantes de services peuvent également modifier indirectement l’environnement abiotique comme le pH, l’humidité ou la température, et l’environnement biotique par libération d’exsudats racinaires qui vont contrôler la diversité et l’abondance des microorganismes de la rhizosphère, notamment impliqués dans les processus de minéralisation, nitrification et dénitrification. 

 

Conditions de réussite :

Il est nécessaire de prendre en compte les services recherchés et les objectifs attendus par les plantes de services. Il ne faut pas négliger la position dans la rotation et l'ensemble de l'itinéraire technique : le choix de l'espèce (type hiver ou printemps, la variété), le mode et les dates d'implantation et de destruction en prenant compte des éventuelles contraintes de calendrier, sans oublier leurs effets positifs ou dépressifs sur le parasitisme et le salissement dans les cultures suivantes ; et la gestion de l'azote.

Si le principal objectif est de limiter les pertes de nitrate par lixiviation, la mise en place d’un couvert composé d’espèces végétales à croissance rapide ayant des architectures racinaires contrastées permet une meilleure acquisition de ces éléments sur tout le profil de sol. En revanche, si l’objectif recherché est de fertiliser la culture suivante, il est préférable d’implanter un engrais vert riche en légumineuses et en crucifères.

 

Familles de plantes de services et exemples d’espèces pouvant être implantées selon leurs traits fonctionnels et les services recherchés.

Précision sur la technique :

Selon les filières, différents modes de gestion des plantes de service dans l’espace et le temps sont possibles :

 

Quelques actions, projets, programmes :

Le GIEE MAGELLAN avait pour objectif d’aider les agriculteurs à construire des nouveaux systèmes de culture en semis direct sous couvert.

 

Quelques outils d’aide à la décision :

La BOCQS permet de choisir un couvert temporaire semé adapté aux caractéristiques des sols viticoles.

Les outils Choix des couverts et Acacia permettent de composer son couvert d’interculture selon les caractéristiques des espèces et des services recherchés.

L’outil SYST’N est un outil de diagnostic des pertes d'azote dans les systèmes de culture, qui vise in fine à mieux gérer l’azote dans les territoires agricoles.

L’estimation des quantités de nutriments restitués par le couvert peut être réalisée grâce à la méthode MERCI par mesure des biomasses. De plus, le rapport C/N est un bon indicateur de la vitesse de décomposition de la matière organique, plus il sera bas (<10), plus sa décomposition en azote facilement utilisable sera rapide.

 



Période de mise en œuvre
Pendant l'interculture
Sur culture implantée
A l'implantation

Viticulture : Le couvert végétal est mis en place sur la vigne implantée ou à son implantation.

Grandes cultures : Pendant l’interculture, à l’implantation de la culture en association, sur culture implantée à la récolte du précédent en semis direct.



Echelle spatiale de mise en œuvre
Parcelle

La culture annuelle suivante ou pérenne associée aux plantes de services sur la parcelle tirera profit des éléments nutritifs fournis ou mis à disposition par ces dernières.



Application de la technique à...

Toutes les cultures : Facilement généralisable

Les plantes de services peuvent être associées à une culture annuelle ou pérenne et faire l’objet d’un couvert d’interculture.



Tous les types de sols : Facilement généralisable

D’une manière générale, il est nécessaire d’adapter les semences (taille des graines) au type de sol.

Viticulture : Il faut adapter l’itinéraire technique aux conditions pédologiques locales, c’est-à-dire que la surface des engrais verts est à moduler sur sols propices au stress hydrique.

Grandes cultures : Les techniques sont applicables à tous les types de sols du territoire.



Tous les contextes climatiques : Généralisation parfois délicate
Continental
Océanique
Méditerranéen

Viticulture : La réussite de l'implantation d'un engrais vert dépend des conditions climatiques, et la variabilité naturelle du climat méditerranéen rend la réussite des semis aléatoire pouvant engendrer une concurrence hydrique entre le couvert et la vigne qui réduirait les rendements.

Grandes cultures : Les techniques sont applicables sous tous les climats du territoire avec cependant des contraintes d’implantation fortes certaines années à été ou début d’automne très sec.



Réglementation

Concernant la réglementation liée à la directive nitrates, référez-vous à la Draaf de votre région.

En zone vulnérable, il est maintenant obligatoire d'implanter une culture intermédiaire en interculture longue. Dans ces zones, la destruction chimique n'est pas permise dans tous les cas. De même, l'utilisation de légumineuses pures est le plus souvent interdite sauf pour certains modes de production tels que l’agriculture biologique.

Certaines exigences réglementaires sont à respecter dans le cadre des cahiers des charges AOP et IGP. Les exploitations devront se conformer aux exigences du cahier des charges du label Hautes Valeurs Environnementales en 2030.

Il existe un guide de l’agroécologie en viticulture (IFV-INAO) qui fournit des informations techniques aux vignerons qui souhaitent faire évoluer leur démarche agroenvironnementale.




2. Services rendus par la technique


Fourniture de nutriments


3. Effets sur la durabilité du système de culture


Critères "environnementaux"

Effet sur la qualité de l'air : En augmentation

Par rapport à un sol nu, les plantes de services permettent de diminuer l’utilisation des herbicides si la destruction du couvert n’est pas réalisée chimiquement ainsi que d'autres produits phytosanitaires. Aussi, une légère diminution de la fertilisation N peut être envisagée ce qui peut entrainer une légère baisse des pertes d'azote par volatilisation ammoniacale à l'origine des pics de pollution aux particules fines.



Effet sur la qualité de l'eau : En augmentation

Les plantes de services permettent de diminuer l’utilisation des herbicides si la destruction du couvert n’est pas réalisée chimiquement. Elles permettent aussi de diminuer l’utilisation d'engrais et limitent le transfert des produits phytosanitaires et le lessivage/ la lixiviation des nutriments vers les nappes d’eau souterraines en hiver par les pluies.

Les plantes de services permettent une meilleure infiltration de l'eau et une réduction des phénomènes de ruissellement (effet sur la turbidité de l'eau avec moins de particules de terre en suspension et sur les pertes de molécules phytosanitaires et de nutriments via l'eau de ruissellement ou via les particules de terre entraînées).



Effet sur la consommation de ressources fossiles : Variable

Viticulture : Des passages liés aux épandages d'engrais peuvent être évités en cultures pérennes mais des passages supplémentaires sont à prendre en compte pour l’éventuelle implantation et la destruction du couvert si celui-ci est non gélif et si l’on souhaite l’incorporer au sol.

Grandes cultures : Le nombre de passages n'est pas diminué sauf dans le cas de plantes de services associées au colza ou lors de semis direct lorsqu'ils peuvent être couplés à d'autres travaux.



Emissions de GES : Variable

La dose de N peut être diminuée d'environ 15 à 60 kg N/ha (parfois il n'est pas recommandé de réduire la dose de N) ce qui a pour effet de réduire les émissions de GES associées à la fabrication des engrais. Difficile de savoir si le bilan est positif, neutre ou négatif car c'est très dépendant de la production de biomasse et de l'azote accumulé dans le couvert, qui rend possible des économies d'engrais azotés et de la prise en compte effective de ces économies possibles.



Contribution au stockage de carbone dans les sols : En augmentation

La restitution des résidus de couverts contribue aux flux entrant de carbone dans les sols et donc à du stockage de carbone à court et moyen terme avec un effet positif d’atténuation du réchauffement climatique. Attention, cependant, à moyen et long terme, l’augmentation du stock de carbone du sol s’accompagne d’une augmentation de la minéralisation et des flux sortant de carbone sous forme de CO2. Cet effet positif sur le stockage de carbone est  provisoire car sur le long terme les flux entrants et sortants tendent à s’équilibrer ce qui conduit à un bilan C nul.




Critères "agronomiques"

Productivité : Variable

Viticulture : Par rapport à un sol nu, l’installation d’un couvert végétal induit un risque de perte de rendement corrélé à la diminution de la vigueur de la vigne mais ce risque dépend des techniques de pilotage. Les rendements dépendent de nombreux facteurs comme la composition du couvert végétal implanté et de la façon de le gérer. Les objectifs de production sont tout de même atteints la plupart du temps.

Grandes cultures : Les cultures intermédiaires entrainent le plus souvent une légère augmentation du rendement de la culture suivante principalement dû à l’augmentation de la disponibilité en azote le printemps suivant une interculture longue mais aussi à la suite de couverts d'interculture courtes, certes encore peu développés. Les plantes de services associées à une culture de rente ont plutôt tendance à diminuer ou maintenir les rendements de la culture principale. Les effets à moyen ou long terme liés à un accroissement de la minéralisation des matières organiques du sol sont assez mal connus.



Qualité de la production : Variable

Viticulture : La réduction de la vigueur de la vigne liée à l'installation des plantes de services et l'éventuelle baisse de rendements entrainent une augmentation du potentiel qualitatif de la vendange et une amélioration des qualités organoleptiques des vins : augmentation du degré alcoolique, baisse de l’acidité, amélioration du potentiel polyphénolique (Gontier). Toutefois, l’enherbement influence la composition du moût selon les régions (ITV France, 2002). Poni et al (2018) abordent les principaux facteurs environnementaux affectant la qualité du vin et du raisin de table dans leur article.

Grandes cultures : Les cultures intermédiaires peuvent entrainer une légère augmentation de la teneur en protéines des grains de la culture suivante en lien avec l’augmentation de la disponibilité en azote le printemps suivant. Dans le cas de plantes de services associées à une culture de rente, par effet de dilution, la teneur de protéines des grains de la culture principale à tendance à augmenter lorsque que son rendement diminue. Suivant les cultures, cet effet n’est pas toujours recherché : pas ou peu valorisé en maïs grain, apprécié en maïs fourrage et céréales destinées à l’alimentation animale pour augmenter leur valeur alimentaire et sur blé dur et blé tendre panifiable (critère de qualité rémunéré), à éviter sur orge brassicole.



Fertilité du sol : En augmentation

Les plantes de services améliorent les composantes physiques (diminution du ruissellement, de la battance et de l’érosion), chimiques (amélioration de la disponibilité des éléments nutritifs, diminution de la lixiviation) et biologiques (amélioration de la vie du sol et de la teneur en matière organique) de la fertilité du sol.

 



Stress hydrique : Variable

Selon le type de sol, les conditions climatiques et la nature des espèces implantées, les plantes de services peuvent induire une concurrence hydrique pour la culture en place ou la suivante.



Biodiversité fonctionnelle : En augmentation

Les plantes de services permettent d'apporter abri et nourriture aux animaux sauvages (oiseaux, petit gibier, ...), auxiliaires ennemis des ravageurs, pollinisateurs ainsi qu'aux organismes du sol (biomasse microbienne, vers de terre, ...). 




Critères "économiques"


Charges opérationnelles : Variable

Par rapport à un sol nu, les plantes de services apportent des éléments fertilisants et protègent généralement les cultures associées ou suivantes des bioagresseurs ce qui peut permettre de réduire les coûts relatifs aux intrants chimiques. La provenance des semences est un facteur clé de la diminution des coûts : fermières pour des coûts modérés, de semenciers plus élevés. L'Itab détaille dans des "fiches espèces" le coût des semences pour chaque espèces pouvant être retouvée en culture intermédiaire.



Charges de mécanisation : Variable

Viticulture : Le coût d’implantation et de destruction de l’engrais vert est estimé à 250€/ha. Pour détruire l’engrais vert, il faut compter environ 35 €/ha pour le passage du rolo faca et 55 €/ha pour l’enfouissement (source : IFV).

Grandes cultures : Pendant l’interculture, l’implantation du couvert nécessite des passages pour le semis et la destruction du couvert si non gélif. Les associations de culture nécessitent parfois un passage supplémentaire pour le semis.



Marge : Variable

Les plantes de services peuvent être valorisées par opportunisme en fourrages, récoltées en grains ou être à vocation énergétiques. Toutefois, on sort de la définition de plantes de services ci-dessus. Dans ce cas, les restitutions sont plus faibles (une partie est exportée) donc tous les services cités plus haut, économie d'azote, meilleure disponibilité des éléments, contribution temporaire au stokage de carbone s'en trouvent amoindris.  




Critères "sociaux"


Temps de travail : Variable

Les temps de travaux liés à l’augmentation du nombre de passages (préparation du sol, semis, entretien, destruction) sont plus importants qu'une conduite sans plantes de services. 

Viticulture : le temps de travail ne sera pas forcément augmenté si le système est conçu dès l'implantation pour supporter la concurrence, et que la stratégie consiste à laisser les couverts s'équilibrer.



Effet sur la santé de l'agriculteur : En augmentation
Par diminution de l’usage des produits chimiques dans leur ensemble.

Entretien du paysage : En augmentation
Les plantes de services contribuent à améliorer les paysages et permet de communiquer positivement.



4. Organismes favorisés ou défavorisés


Bioagresseurs favorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions
limace MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite
rongeur MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite

Bioagresseurs défavorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions
Cochenilles MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite Population réduite par les coccinelles, les chrysopes
Tordeuses MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite Population réduite par les hyménoptères parasitoïdes et les prédateurs généralistes
acarien MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite Population réduite par les coccinelles, les chrysopes, les acariens prédateurs
adventices MOYENNE adventices Défavorisées par un effet de compétition ou allélopathique
agent pathogène (bioagresseur) MOYENNE agent pathogène (bioagresseur)
cicadelle verte de la vigne (Empoasca vitis) MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite Population réduite par les hyménoptères parasitoïdes et les prédateurs généralistes

Auxiliaires favorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions
Araignées MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Carabes prédateurs et granivores MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Chrysopes et hémérobes MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Coccinelles MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Parasitoïdes de cicadelles MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Pollinisateurs MOYENNE Pollinisateurs
Staphylins MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs
Syrphes prédatrices MOYENNE Ennemis naturels des bioagresseurs

Auxiliaires défavorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions

Accidents climatiques et physiologiques favorisés

Organisme Impact de la technique Précisions
Gel MOYENNE En viticulture, un couvert haut peut en cas de gel surélever la couche d’air froid et entrainer une augmentation des dégâts. S’il est plus haut que la vigne, il peut à contrario jouer un rôle protecteur.

Accidents climatiques et physiologiques défavorisés

Organisme Impact de la technique Précisions


5. Pour en savoir plus

Caillaud L.
Chambre d'Agriculture de Charente-Maritime, Multimédia, 2018
Caillaud L.
Chambre d'Agriculture de Charente-Maritime, Brochure technique, 2018
Boechat Cazenave L.
Vinipôle, Brochure technique
IFV Sud-Ouest, Site Internet, 2019
Massol T.
Site Internet
Gastaldi G., Dubois P., Rubin N.
Brochure technique, 2012
Collectif d’experts
Arvalis, Ouvrage, 2011
Véricel G., Minette S.
Chambre d'Agriculture de Poitou-Charentes, Brochure technique, 2010
Chambre d’Agriculture de Bourgogne, Brochure technique, 2012
Couëdel A., Alletto L., Justes E.
SpringerLink, Article de revue avec comité, 2018
Gendry M.
Chambre d'Agriculture Pays de la Loire, Brochure technique, 2017
Bousquet N.
Arvalis - institut du végétal, Site Internet, 2015

6. Mots clés


Méthode de contrôle des bioagresseurs : Contrôle cultural
Mode d'action : Atténuation
Type de stratégie vis-à-vis de l'utilisation de pesticides : Reconception
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Contributeurs

09/06/2021
Grégory Véricel - Arvalis - Baziège (31450)
ingenieur - g.vericel@arvalis.fr

07/06/2021
Marie Hedan - ACTA - Paris (75012)
charge-mission - marie.hedan@acta.asso.fr

20/04/2021
Laetitia CAILLAUD - CA17 - Saintes (17100)
conseiller-chambre-agriculture - laetitia.caillaud@charente-maritime.chambagri.fr