TECHNIQUE

Implanter des cultures allélopathiques en grandes cultures


Cultures allélopathiques (sorgho, moutarde brune et tournesol)

1. Présentation


Caractérisation de la technique

Description de la technique :

En grandes cultures, la gestion des bioagresseurs (adventices, ravageurs et maladies) peut passer par la mise en place de cultures composées de plantes à effet allélopathique.

Cette fiche technique présente uniquement des exemples de cas concrets d’utilisation de plantes allélopathique dans les systèmes en grandes cultures. Pour plus de précisions sur les mécanismes allélopathiques ou la biofumigation, référez-vous à la fiche dédiée Qu’est-ce qu’une culture allélopathique et la biofumigation ?.

Les fiches couverts d’Arvalis présentent les caractéristiques générales de quelques espèces nématicides telles que la moutarde blanche nématicide, la moutarde brune nématicide ou encore le radis fourrager nématicide.

 

Précision sur la technique :

L’allélopathie peut être utilisée pour réguler les bioagresseurs en cultures associées ou en interculture : 

  • Plantes allélopathiques associées à la culture principale 

                                                      

 Lutter contre les adventices                                                            

          
L’avoine et le fenugrec semés en inter-rangs de légumineuses à graines (fève, pois) réduisent par l’exsudation de molécules allélopathiques la germination de l’orobanche cretana (Gis GC HP2E).    

Le sorgho dans l’inter-rang de maïs peut permettre de contrôler le souchet.

Le trèfle d’Espagne (Desmodium uncinatum) dans l’inter-rang du maïs peut être efficace contre Striga hermonthica.

Le soja contribue à limiter les adventices dans le maïs. 

 

Ce phénomène sera presque toujours complété par une compétition physique vis-à-vis des adventices et possiblement des ravageurs et des maladies dans certains types d'associations. On ne peut attribuer les effets de suppression des mauvaises herbes uniquement à l'allélopathie, le phénomène de compétition pour les ressources entre aussi en jeu (Cordeau et Moreau, 2017).

Points de vigilance : Des différences de potentiel allélopathique existent entre variétés d’une même espèce. Il est nécessaire de sélectionner la variété à implanter selon les plus forts taux de métabolites secondaires. De plus, l'allélopathie et la compétition pour les ressources du sol (eau, nutriment) se produisent tous deux dans le compartiements sol et sont donc difficiles à déméler. Pour s’'assurer de l’existence de l’allélopathie, il faudrait être en situation de non-concurrence pour l’eau (difficile les étés secs), l’azote (difficile sur un reliquat post-récolte faible) et la lumière (difficile dans un couvert dense et couvrant). Attention toutefois à l’éventuelle compétition entre les plantes allélopathiques et la culture principale.

 

  • Plantes allélopathiques pendant la période d'interculture 
Lutter contre les adventices            

Le blé tendre (Triticum aestivum) aurait un effet allélopathique sur Ipomoea lacunose, l'éleusine des Indes (Eleusine indica) et l'Amarante de Palmer (Amaranthus palmeri).

La moutarde blanche (Sinapis alba L.), le radis fourrager (Raphanus sativus var. Niger J.Kern) et la vesce de printemps (Vicia sativa L.) supprimeraient le Chénopode blanc (Chenopodium album L.), la matricaire camomille (Matricaria chamomilla L.), le mouron des oiseaux (Stellaria media L.) Vill. et auraient un effet d’autant plus marqué lorsqu’il sont en mélange ensemble (Kunz et al., 2016).

L’avoine strigosa et le sarrasin émettent via leurs racines de la coumarine qui inhibe la croissance des racines des adventices (Look, 2014). Le sarrasin contribuerait à la suppression de l’amarante via ses exsudats racinaires (Gfeller et Wirth, 2017). D’autres travaux ont montré qu’il supprimerait aussi la croissance du chiendent grâce à la rutine qui s’accumule dans le sol (GisCGHP2E).

Les racines de tournesol émettent des composés qui inhibent la germination des adventices sur un rayon de plusieurs centimètres et certains cultivars ont démontré leur efficacité contre les problèmes d’adventices dans le blé suivant (Cultivar, 2018).

Le sorgho inhibe la germination et la croissance des digitaires, de l’abutilon et du panic pied-de-coq (Boyer et Vachon-Laberge, 2019). 

D’autres exemples sont disponibles dans l'article de Mennan et al (2020).
Lutter contre les ravageurs            

La morelle de Balbis, via ses exsudats racinaires, stimule l’éclosion des nématodes à kystes des pommes de terre mais ne leur permet pas d’accomplir leur cycle (Belair 2013).

La moutarde blanche et le radis fourrager ont des effets nématicides via leurs exsudats racinaires sur le nématode à kyste de la betterave (ITB 2018).

Lutter contre les maladies                                                                                                                                                                         

Des variétés de moutarde brune ou de radis riches en glucosinolates, permettent par la biofumigation, d’assainir le sol et de réduire la pression de Rhizoctonia solani vecteur du rhizoctone brun en cultures betteravière, de pommes de terre ou de maïs (Abdallah et al, 2020 ; CasDAR Syspid).

La moutarde brune, blanche et le radis fourrager s’attaquent par la biofumigation aux piétin échaudage des céréales.

La moutarde brune, par biofumigation, permet de diminuer l’abondance et l’incidence du pathogène Ralstonia solanacearum sur les solanacées comme le tabac.

Les mélanges de moutardes blanches et brunes permettraient de supprimer Verticillium dahliae vecteurs de la verticiliose de la pomme de terre.

 

Points de vigilance : Des différences de potentiel allélopathiques existent entre les cultivars. Il est nécessaire de sélectionner la variété à implanter selon les plus forts taux de métabolites secondaires. Un cultivar allélopathique qui supprime bien les adventices doit également produire des bons rendements. Il faut toutefois faire preuve de prudence car les cultures possédant les propriétés allélopathiques peuvent réprimer la croissance des cultures suivantes. Du fait de leurs effets allélopathiques, l’orge n’est pas un bon précédent pour les céréales car il peut générer des phénomènes d’autotoxicité (Bouhaouel et al., 2015), tout comme le seigle peut l’être pour le maïs. Dans la rotation, des résidus de tournesol incorporés au sol inhibent la croissance du sorgho, du cyamopse à quatre ailes, du maïs et de plusieurs espèces de millet. Le soja pourrait grâce à ses composés allélopathiques, inhiber la croissance racinaire du blé jusqu’à 30%, et la croissance des tissus jusqu’à 45% et également capable d’inhiber la germination des graines et la croissance du seigle et du sorgho d’Alep (Cultivar, 2018). 

Le pouvoir allélopathique des légumineuses est difficile à prouver par le fait qu’elle apporte des avantages compétitifs aux plantes voisines via la fixation de l’azote qui masquerait l’effet allélopathique, s’il en existe un chez les légumineuses (Gfeller et Wirth, 2017). Les travaux de Michel (2014) ont montré que l'augmentation de l'activité microbienne du sol par les plantes a été suggérée comme la cause de l'augmentation de la suppression des microsclérotes de V. dahliae à la suite de l’enfouissement des crucifères.

 

Un exemple de mise en œuvre de biofumigation est détaillé par la Chambre d'Agriculture du Rhône-Alpes (2012).



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

La technique de l’allélopathie peut être mise en place pendant la culture principale avec des associations de plantes de services exsudant des composés biocides ou en interculture avec les exsudats racinaires ou des composés biofumigants si le couvert végétal est broyé et enfoui.



Echelle spatiale de mise en œuvre
Parcelle

L’effet allélopathique dans le cadre de la gestion des bioagresseurs est une technique qui agit à l’échelle de la parcelle.



Application de la technique à...

Toutes les cultures : Facilement généralisable

Toutes les cultures assolées peuvent bénéficier d'effets allélopathiques des plantes de services associées ou de la culture intermédiaire qui les précède. Attention tout de même à une éventuelle sensibilité de la culture principale vis-à-vis de la compétition induite par le phénomène.



Tous les types de sols : Généralisation parfois délicate

Les conditions environnementales (type de sol, température et pH du sol) et de conduite (profondeur d’enfouissement, type de broyage, …) influencent la proportion de molécules biocides susceptibles d’atteindre leur organisme cible (Couëdel et al., 2017).

La phytotoxicité des allélochimiques augmente de façon significative lorsque le pH décroit (Norouzi et al., 2015). L’activité allélopathique de plantes cultivées dans des sols secs serait plus efficace que celle provoquée à partir d’autres plantes cultivées dans des sols bien arrosés. Toutefois la réussite de la biofumigation néssécite des conditions optimales de chaleur et d'humidité lors de l'incorporation qui permettent la transformation des glucosinolates en gaz toxiques (Chambre d'Agriculture Rhône-Alpes).



Tous les contextes climatiques : Facilement généralisable
Continental
Océanique
Méditerranéen
Alpin

Les couverts peuvent être implantés dans toutes les régions si l’espèce et l’itinéraire technique sont adaptés (quelques interventions peuvent être nécessaires, comme l’irrigation dans le cas de la biofumigation). Ainsi, le choix des espèces et des variétés est à adapter au climat local.



Réglementation

La Directive Nitrate impose la couverture du sol pendant l'hiver en zone vulnérable, cette opportunité peut être saisie pour choisir un couvert à effet allélopathique ou biofumigant.




2. Services rendus par la technique


Régulation et gestion des adventices

Gestion des ravageurs

Gestion des maladies


3. Effets sur la durabilité du système de culture


Critères "environnementaux"

Effet sur la qualité de l'air : En augmentation

En permettant de réduire le stock semencier ainsi qu’en agissant sur certains ravageurs et certaines maladies, l’allélopathie contribue à réduire les usages de produits phytosanitaires (herbicides, insecticides et fongicides) et leur transfert vers l’air. De plus, par rapport à un sol nu, l’implantation de plantes de services en interculture permet de limiter le phénomène d’acidification des sols s’il la culture est restituée au sol. Elle aura un effet alcalisant.



Effet sur la qualité de l'eau : En augmentation

Par rapport à un sol nu, l’implantation d’un couvert végétal, qu’il ait un effet allélopathique ou non, permet de piéger l’azote et le phosphore. De plus, celui-ci peut éventuellement fixer l’azote atmosphérique s’il contient des légumineuses, et rendre le phosphore disponible à la culture suivante ce qui permettra de limiter les apports en engrais. L’effet allélopathique permettant de réguler la flore adventice ainsi que les attaques de ravageurs, permet de réduire l’usage de pesticides et donc permet d’améliorer la qualité de l’eau.



Effet sur la consommation de ressources fossiles : Pas d'effet (neutre)

L'implantation et la destruction du couvert entrainent :

  • Une consommation de carburant plus importante que le maintien du sol nu pendant l'interculture (sauf légumineuse en interculture qui permet de réduire les apports d'azote) s'il n'y a pas de travail du sol pendant cette période

  • Des émissions de GES liées à la consommation de carburant. Le développement du couvert permet de stocker du carbone dans le sol. Le bilan est donc "variable" à l'échelle de la culture.

  • La régulation des bioagresseurs par le couvert peuvent permettre une baisse des interventions en cours de culture (passages de produits phytosanitaires, désherbage mécanique, …).




Critères "agronomiques"

Productivité : Variable

Le temps de décomposition des résidus, plus ou moins long, peut entraîner un retard de la date d’implantation de la culture suivante.

En cas de destruction trop tardive, la culture intermédiaire peut provoquer des effets dépressifs sur la culture suivante (disponibilité en eau et en azote) et l'effet allélopathique peut éventuellement toucher la culture suivante en plus des adventices, d’où l’importance d’adapter le choix du couvert à la culture suivante.



Qualité de la production : Pas d'effet (neutre)


Fertilité du sol : En augmentation

L'azote capté par le couvert pendant son développement est restitué progressivement après sa destruction. Une partie sera directement disponible pour la culture suivante. Le couvert permet aussi d'améliorer la disponibilité en phosphore et en potasse pour la culture suivante (remobilisation des éléments).

Cette technique favorise l’activité biologique du sol, permet d’améliorer les teneurs en matière organique, de stocker du carbone et fixer de l’azote dans le sol, favorisant ainsi sa fertilité.

Cette méthode limite les fuites de nitrates, l’érosion, la battance et l’altération de la structure du sol.



Stress hydrique : En augmentation

Le prélèvement d'eau pendant le développement du couvert peut réduire l'eau disponible dans la réserve utile, en particulier en cas d'hiver sec. La destruction du couvert devra être adaptée au type de sol et aux exigences en eau de la culture suivante.



Biodiversité fonctionnelle : En augmentation

La présence de couvert favorise certaines espèces en leur fournissant refuge et nourriture (insectes auxiliaires, pollinisateurs, macro et microfaune du sol, oiseaux, etc.). Cet effet est variable selon la nature du couvert, par exemple s'il s'agit d'une espèce nectarifère ou pas.




Critères "économiques"


Charges opérationnelles : En augmentation

La techniques nécessite l'implantation d'espèces allélopathiques.



Charges de mécanisation : Variable

Le coût de l'implantation peut varier de 0 €/ha (semis à la récolte sous la coupe) à 60 €/ha (semis direct). Le coût de destruction varie également de 0 €/ha (gel) à 30 €/ha (broyage + enfouissement).



Marge : Variable

On a d'un côté des économies d'engrais (restitutions d'azote) et des économies éventuelles de produits phytosanitaires et de passages, et de l'autre un coût lié à l'implantation du couvert. L'effet sur la marge est en fonction de l'équilibre entre ces deux éléments. Les effets "à long terme" sont difficilement quantifiables et chiffrables et ne sont généralement pas pris en compte dans le calcul des marges (amélioration de la structure du sol, limitation érosion, vie du sol, ...). Le couvert peut aussi être valorisé (récolte, fourrages, ...). La valorisation n'est toutefois pas l'objectif premier des plantes de services.




Critères "sociaux"


Temps de travail : Variable

En fonction du mode d'implantation et de destruction, la charge de travail peut être plus ou moins importante que celle liée à la réalisation de faux-semis en interculture. Cependant, une augmentation du temps de travail est constatée pour la préparation du semis, l’implantation, le broyage et l’incorporation du couvert.



Effet sur la santé de l'agriculteur : En augmentation

Par diminution de l’usage des produits chimiques (sauf si destruction chimique).





4. Organismes favorisés ou défavorisés


Bioagresseurs favorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions

Bioagresseurs défavorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions
Verticillium dalhiae MOYENNE agent pathogène (bioagresseur)
adventices MOYENNE adventices
nématode de la betterave MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite
nématode à kystes MOYENNE ravageur, prédateur ou parasite
piétin-échaudage MOYENNE agent pathogène (bioagresseur)
rhizoctone brun MOYENNE agent pathogène (bioagresseur)

Auxiliaires favorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions
Bactéries fonctionnelles du sol MOYENNE Organismes fonctionnels du sol
Organismes fonctionnels du sol MOYENNE Organismes fonctionnels du sol
Pollinisateurs MOYENNE Pollinisateurs

Auxiliaires défavorisés

Organisme Impact de la technique Type Précisions

Accidents climatiques et physiologiques favorisés

Organisme Impact de la technique Précisions

Accidents climatiques et physiologiques défavorisés

Organisme Impact de la technique Précisions


5. Pour en savoir plus

Couëdel A., Kirkegaar J., Alletto L., Justes E.
Elsevier, Article de revue avec comité, 2019
Gfeller A., Wirth J.
Innovations Agronomiques, 2017
Collectif d'experts
CasDAR Syspid, Brochure technique, 2013
Michel V.
Aspects of Applied Biology, Article de revue sans comité, 2014
Cordeau S., Moreau D.
Innovations Agronomiques, Article de revue avec comité, 2017
Doré T., Sène M., Pellissier F., Gallet C.
Cahiers Agricultures, Article de revue avec comité, 2004
Cultivar, Article de presse, 2018

6. Mots clés


Méthode de contrôle des bioagresseurs : Lutte biologique
Mode d'action : Action sur le stock initial
Type de stratégie vis-à-vis de l'utilisation de pesticides :
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Contributeurs

11/06/2021
Marie Hedan - ACTA - Paris (75012)
charge-mission - marie.hedan@acta.asso.fr