Matériel & Méthodes

Site expérimental et conditions météorologiques

Les expérimentations ont été réalisées sur une station expérimentale à Brain-sur-l’Authion, près d’Angers. Ces expérimentations ont eu une durée totale de 15 mois entre le semis des cultures et des associations d’été et la récolte du blé suivant. Deux couples cultures d’été (récoltes 2018 et 2019) - blé (récoltes 2019 et 2020) ont été suivis. Les conditions météorologiques pendant les cycles de cultures d’été et les conditions du sol sont présentées dans les chapitres précédents (voir par exemple le Chapitre I, section 2.1). Les données météorologiques des cycles de culture des blés suivants sont résumées dans la Figure 4.1.

et printanières étaient plus élevées que la normale (Figure 4.1-B). De plus, les précipitations en automne étaient particulièrement abondantes.

Cultures précédentes

Les cultures pures et les associations à base de soja précédent le blé, considérées dans ce chapitre, ont été conduites de la manière décrite dans les chapitres précédents. Cependant, quelques ajustements ont été faits pour ce travail. Les zones de chaque culture, dédiées à la préparation de l’étude de l’effet précédent ont été désherbées manuellement à la floraison du soja (le 5/07/2018 et le 3/07/2019) afin de garantir le bon développement des cultures et éviter l’interférence des adventices dans l’effet précédent évalué. Les placettes ont ensuite été récoltées avec la moissonneuse batteuse expérimentale afin d’extraire les graines de la parcelle. Les résidus de culture ont été broyés.

Conduite culturale du blé

Seules les cultures pures et les associations en rangs alternés ont été prises en compte pour l’étude de l’effet précédent, ce qui ramenait le nombre de modalités à 9 par bloc.

Trois blocs ont été implantés en 2018/2019 puisqu’un bloc a été retiré de l’expérimentation à cause d’une mauvaise levée des cultures d’été. En 2019/2020, les 4 blocs ont été implantés.

Le blé (Triticum aestivum L., variété : Descartes) suivant les associations de cultures et les cultures pures a été implanté en semis direct le 26 octobre 2018 à une densité de 300 grains/m² et le 20 novembre 2019 avec une densité de 360 grains/m². La date de semis tardive du blé en 2019 est due à un mois d’octobre très pluvieux (Figure 4.1-B). L’écartement entre rangs était de 16,1 cm. Un désherbage en post-semis pré-levée a été réalisé puis un désherbage de rattrapage a eu lieu en sortie hiver. Un traitement fongicide a été appliqué la première année.

Lors de la première année d’expérimentation, le blé a reçu 115 kg/ha d’azote au stade épi 1 cm puis 30 kg/ha supplémentaires à la floraison. La seconde année, chaque parcelle a été divisée en deux zones ; une moitié n’est pas fertilisée (0N) et l’autre (75N) reçoit 75 kg/ha d’azote au stade épi 1 cm.

Les difficultés de semis du blé lors de la deuxième année ont engendré une mauvaise levée du blé sur 2 blocs, qui ont été retirés de l’expérimentation après le prélèvement de sol « sortie hiver ».

Chapitre IV : Impact de l’association de cultures sur la culture suivante

Prélèvements et analyses

2.4.1. Cultures d’été

À maturité, les échantillons de cultures d’été (pures et associées) ont été prélevés sur les deux rangs centraux, sur une longueur de 1 m, afin de mesurer le rendement en grains et en pailles puis de collecter le matériel nécessaire aux analyses biochimiques et à la fabrication des litterbags. Pour faciliter la lecture de ce chapitre, cette placette est appelée « PSoj ».

Les pailles des cultures d’été ont été analysées avec la méthode Van Soest and McQueen (1973), afin de déterminer les proportions de composés solubles, de cellulose, d’hémicellulose et de lignine. Pour les associations de cultures, le mélange de résidus analysé était composé des résidus de chaque culture selon la proportion respective de chacune dans la biomasse totale des résidus, mesurée à la récolte.

LDMC

Les valeurs de LDMC ont été mesurées selon les protocoles internationaux disponibles (Cornelissen et al., 2003; Pérez-Harguindeguy et al., 2013), sur les cultures pures de chacune des cultures d’été comme présenté dans le Chapitre II.

2.4.2. Blé

Les biomasses de blé ont été relevées à trois reprises dans le cycle de culture : à épi 1 cm, à floraison et à maturité. Pour chaque prélèvement quatre rangs ont été prélevés sur une longueur de 50 centimètres. Après séchage à 70°C pendant 48h les échantillons ont été pesés pour déterminer la biomasse sèche. À épi 1 cm et à floraison, la teneur en azote du blé des échantillons prélevés a été analysée par spectrométrie de masse. À récolte, les grains étaient séparés des pailles avant séchage des deux éléments pour connaitre le rendement.

Les différentes composantes de rendement du blé ont été mesurées : à épi 1 cm, le nombre de plantes a été compté sur deux des quatre rangs prélevés et le nombre de talles viables (talles ayant plus de 3 feuilles) a été compté pour 10 pieds de blé par placette. À maturité, le nombre d’épis par mètre carré et le PMG ont été mesurés.

2.4.3. Azote minéral du sol

À la récolte du soja, la quantité d’azote minéral dans le sol a été mesurée sur les placettes utilisées pour l’expérimentation présentée au Chapitre I. Ensuite, cette quantité a été mesurée dans le blé, au semis du blé, en entrée hiver, en sortie hiver à la floraison du blé et à la récolte du blé. En 2019, le semis tardif du blé coïncidait avec le prélèvement de sol entrée hiver, par conséquent un seul prélèvement a été réalisé. Lors de chaque prélèvement de sol, le sol était prélevé sur trois horizons différents : 0-30 cm, 30-60 cm et 60-90 cm, puis l’azote minéral du sol a été mesuré par un analyseur de flux continu.

résidus. Pour les associations, la masse de chaque culture utilisée pour la fabrication des litterbags était basée sur la proportion de matière fraiche de résidus mesurés à la récolte. Les résidus sont insérés dans des sachets en nylon de dimension 15x10 cm et de maille de 3 mm de côté. Les litterbags ont été fabriqués et mis en place dans les placettes, posés sur le sol, dans les jours suivant la récolte des cultures.

Trois litterbags par modalité ont été fabriqués afin de les relever en entrée hiver, en sortie hiver et à la récolte du blé. À chaque ramassage de litterbag, ces derniers étaient séchés pendant 48h, débarrassés de la terre puis pesés pour déterminer la matière sèche restante.

Calculs

Les quantités d’azote exportées par les grains et laissées sur la parcelle par les pailles ont été calculées en multipliant la biomasse de graines ou de pailles mesurée sur « PSoj » par la teneur en azote des graines et des pailles respectivement. La teneur en azote des pailles et des graines utilisées a été mesurée sur les placettes dédiées à l’expérimentation du Chapitre I.

L’indice de récolte de l’azote (NHI) correspond à la quantité d’azote contenue dans les graines de la culture divisée par la quantité d’azote contenue dans les graines et les pailles.

Un bilan partiel de l’azote a été calculé de deux manières différentes. La première est :

Bilan partiel = Quantité d’azote fixé par la culture (kg/ha) - Quantité d’azote dans les graines (kg/ha) La quantité d’azoté fixé a été calculée en multipliant la quantité d’azote des résidus de légumineuses (mesuré en PSoj) par la valeur du taux de fixation mesurée sur les échantillons prélevés dans le dispositif du Chapitre I. L’estimation de la fixation d’azote s’est faite après analyse isotopique pour connaitre l’enrichissement en azote 15 (δ15N) des échantillons de légumineuse et de la plante de référence (le tournesol). La proportion d’azote fixé par le soja et la lentille a été calculé de la manière suivante :

% 𝑁𝑓𝑖𝑥é = ^𝛿

15𝑁_{𝑅é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒}− 𝛿15𝑁_{𝐿é𝑔𝑢𝑚𝑖𝑛𝑒𝑢𝑠𝑒}

𝛿15𝑁_{𝑅é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒−} 𝛽𝑓𝑖𝑥

avec une valeur de βfix de -1,83 pour le soja et -0,56 pour la lentille (Unkovich et al., 2008).

Pour la seconde méthode de calcul, nous avons inclus l’azote contenu dans les racines avant d’appliquer le taux de fixation. Pour la proportion d’azote dans les racines par rapport à l’azote total de la plantes (N pailles + N grains + N racines), nous avons choisi les valeurs suivantes : 24% pour le soja (Rochester et al., 1998) et 9% pour la lentille (Guinet, 2019).

Le LDMC pondéré a été calculé de la manière suivante : 𝐿𝐷𝑀𝐶𝑃𝑜𝑛𝑑é𝑟é = ^{𝑀𝑆 𝑝𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒𝑠 𝑠𝑜𝑗𝑎}

𝑀𝑆 𝑝𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛∗ 𝐿𝐷𝑀𝐶_{𝑆𝑜𝑗𝑎}+ ^{𝑀𝑆 𝑝𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑙𝑡𝑢𝑟𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖é𝑒}

𝑀𝑆 𝑝𝑎𝑖𝑙𝑙𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 ∗ 𝐿𝐷𝑀𝐶_{𝑐𝑢𝑙𝑡𝑢𝑟𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖é𝑒} .

Statistiques

Les analyses statistiques ont été réalisées par des ANOVA avec R (R Core Team, 2019). Lorsque les conditions d’utilisation de l’ANOVA n’étaient pas remplies, un test de Kruskal-Wallis a été utilisé. Enfin, les coefficients de corrélation de Pearson ont été calculés entre les variables.

Chapitre IV : Impact de l’association de cultures sur la culture suivante