Matériels et méthodes

II.2.1. Protocoles expérimentaux

Les expérimentations ont été réalisées sur les parcelles expérimentales de l’Institut National de la Recherche Agronomique à Auzeville en 2005-2006 et 2006-2007 et sur celles du Lycée agricole d’Auzeville en 2007-2008. Les données climatiques et les caractéristiques des sols sont décrites en détails dans le Chapitre II, Partie IV.

Tableau 11 Description des traitements expérimentaux considérés : année, culture, structure du couvert, variétés, densités espérées et observées, traitement de semence, désherbage, insecticide, fongicide et nombre de répétitions par traitements azotés.

Dans chaque expérimentation nous avons comparé : i) le blé dur (Triticum turgidum L.) cultivé seul à une densité de semis de 336 grains m-2, ii) la féverole d’hiver (Vicia faba L., cv. Castel) cultivée seule à une densité de semis de 30 grains m-2 et iii) l’association blé dur – féverole d’hiver où chaque espèce a été semée à une densité égale à la moitié de

celle des cultures « pures ». A l’exception de la culture « pure » de féverole d’hiver – toujours cultivée sans fertilisation azotée – différents traitements azotés ont été comparés lors des trois expérimentations.

En 2005-2006, un seul cultivar de blé dur a été utilisé : Nefer (Nf). Deux niveaux de fertilisation azotée (N0 et N100) ont été évalués sur les cultures « pures » de blé dur et les associations voir Chapitre II, Partie II pour plus de détails. Les cultures ont été désherbées en prélevée à l’aide d’un mélange de Linuron (1000g ha-1) et Trifluraline (1200 g ha-1). Deux traitements insecticides (Lambda-cyhalothrine 6.25 g ha-1 et Tau-fluvalinate 48 g ha-1) sur la féverole d’hiver « pure » et les associations et un traitement fongicide (Metconazole 72 g ha-1) sur l’ensemble des cultures ont été réalisés.

En 2006-2007, quatre cultivars de blé dur ont été évalués : Acalou (Ac), Nefer (Nf), Neodur (Nd) et Orjaune (Oj). Quatre traitements azotés ont été comparés sur les cultures « pures » de blé dur et les associations (N0, N60, N80 et N140 voir Chapitre II, Partie II pour plus de détails). Les cultures ont été désherbées en prélevée à l’aide d’un mélange de Trifluraline (900 g ha-1) et Linuron (450 g ha-1). Deux traitements fongicides (Metconazole à 90 g ha-1) ont été appliqués sur l’ensemble des cultures mais aucun insecticide.

En 2007-2008, la lignée de blé dur L1823 actuellement en cours de sélection (lignée à paille haute) a été utilisée. Les cultures ont été évaluées sans fertilisation azotée (N0) et une fertilisation azotée limitée de 75 kg N ha-1 (40 kg N ha-1 au stade épi 1cm du blé dur et 35 kg N ha-1 au stade gonflement du blé dur) a également été évalué sur le blé dur « pur ». Les cultures ont été désherbées en prélevée à l’aide d’un mélange de Trifluraline (900 g ha-1) et Linuron (450 g ha-1) à l’exception des traitements sans intrant (N0AB*) pour lesquels le désherbage a été réalisé au moyen de deux passages de herse étrille. La culture « pure » de blé dur N75P2 a reçu deux traitements fongicides, un premier à base de Fenpropimorphe (375 g ha-1) et d’Epoxiconazole (126 g ha-1) et un second au moyen de Metconazole (90 g ha-1). Les associations blé dur – féverole d’hiver et les cultures « pures » de féverole d’hiver n’ont pas reçu de traitement en végétation.

Les féveroles d’hiver « pures » ont été semées en 6 rangs espacés de 29 cm en 2005- 2006 et 2007-2008. Par contre en 2006-2007 elles ont été semées en 11 rangs espacés de 14.5 cm tout comme l’ont été les cultures « pures » de blé dur lors des trois expérimentations. En 2005-2006 et 2007-2008 les associations blé dur – féverole d’hiver étaient composées de 6 rangs de blé dur espacés de 29 cm et de 3 rangs de féverole d’hiver espacés de 58 cm. Par contre en 2006-2007, les associations étaient faites de 6 rangs de blé dur espacés de 29 cm alternés avec 5 rangs de féverole d’hiver espacés également de 29 cm. Nous avons utilisé des semences traitées sauf dans le cas des cultures sans intrant (N0AB*) en 2007-2008 qui ont donc été semées à une densité de 25% supérieure. Par ailleurs, 20 mm d’irrigation ont été apportés au semis en 2006-2007 en raison d’un teneur en eau dans le sol faible et ce de façon à avoir une levée homogène sur les différents traitements.

Les expérimentations ont été réalisées en split-plot avec les traitements azotés en bloc principaux et les cultures en sous bloc. Les plans expérimentaux sont décrits dans le détail en Annexes I, II et III pour les 3 années successivement. Les différents traitements expérimentaux, les notations utilisées, les densités observées ainsi que le nombre de répétitions sont récapitulés dans le Tableau 11 ci-dessus. On remarquera que le nombre de répétitions varie de 3 à 9 selon les traitements et les expérimentations. En particulier nous avons plus de répétitions pour le blé dur seul en 2005-2006 que pour les associations et la

féverole d’hiver « pure ». Ce choix se justifie par le fait que des prélèvements dynamiques ont été réalisés sur le blé dur « pur » afin de le comparer aux associations blé dur – pois d’hiver qui étaient pour nous la référence alors que les associations avec la féverole d’hiver n’ont pas été suivies en dynamique du fait qu’il s’agissait d’abord d’en évaluer le potentiel. En 2006-2007, le nombre de répétitions est supérieur pour la féverole d’hiver « pure » car celle-ci n’a été cultivée que sans fertilisation azotée et il était important de se prévenir d’une mauvaise levée ou d’un accident quelconque pendant la culture en augmentant le nombre de répétitions. Enfin, en 2007-2008 le nombre de répétitions est maximal pour l’association N0AB* qui a été suivie en dynamique et qui est l’objet principal de notre étude. A contrario nous n’avons que 3 répétitions pour l’association N0P1 qui à l’origine devait servir de parcelle de réglage mais qui finalement a été conservée en raison de la différence de levée du blé dur par rapport à l’association N0AB*. Enfin il n’y a que 3 répétitions pour le blé dur N75P2 car celui ne sert pas directement à l’évaluation de la performance des associations. Voir Chapitre II, Partie V pour plus de détails sur les analyses statistiques.

II.2.2. Mesures et analyses

En 2006-2007 et 2007-2008 quatre prélèvements ont été réalisés au cours des cycles végétatifs aux stades épi 1cm du blé dur (716 et 836 °C j-1 après la levée du blé dur (ALB) respectivement), au début de la floraison de la féverole d’hiver (1281 et 1159 °C j-1 ALB respectivement), à la floraison du blé dur (1746 et 1625 °C j-1 ALB respectivement) et à la maturité physiologique du blé dur coïncidant avec celle de la féverole d’hiver (2824 et 2741 °C j-1 ALB respectivement). En 2006-2007 un cinquième prélèvement a été réalisé pendant la phase de tallage du blé dur à 505 °C j-1 ALB.

II.2.3. Calculs

II.2.3.1. Calcul de la fixation symbiotique de la féverole d’hiver

Le taux de fixation symbiotique (%Ndfa pour Percentage of Nitrogen Derived From Air en anglais) des légumineuses en association et en culture « pure » a été calculé par la méthode de l’abondance naturelle 15N (Amarger et al. 1979 ; Unkovich et al. 2008) voir Chapitre III, Partie I pour plus de détails. Cette méthode intègre un facteur de correction β correspondant au δ15N d’une légumineuse qui n’aurait accès qu’au N2 de l’air que l’on considère être, pour la féverole d’hiver, identique à celui du pois d’hiver à savoir -1‰ (Voisin et al. 2002). Nous avons utilisé cette référence car celles trouvées dans la bibliographie pour la fèverole étaient assez variables. Pour avoir une mesure correcte, il aurait donc été nécessaire de mesurer expérimentalement le facteur de correction β. Faute de mesure du δ15N du blé dur dans les associations blé dur – féverole d’hiver, nous avons choisi d’utiliser comme valeur de référence celles utilisées dans le cas du calcul de la fixation symbiotique du pois d’hiver (cf. Chapitre III, Partie I). Nous faisons l’hypothèse que ces valeurs de référence sont représentatives du δ15N du sol et dépendent plus de la variabilité spatiale que de la culture. Il est ainsi possible que la valeur calculée du taux de fixation symbiotique ne soit pas correcte (sur ou sous-estimée) mais la comparaison entre traitements SC et IC devrait être satisfaisante. En 2007-2008, nous avons utilisé comme valeur de référence les mesures faites sur le blé dur associé N0AB* pour calculer le taux de fixation de la féverole d’hiver en culture « pure » et en association en faisant l’hypothèse que ces traitements n’ayant pas reçu de fertilisation azotée ont a priori des valeurs identiques de δ15N du sol.

II.2.3.2. Calcul des Land Equivalent Ratio

Le LER correspond à la surface qu’il faudrait en cultures « pures » pour produire le rendement, la matière sèche ou l’azote accumulé de l’association (Willey 1979a). Le LER pour une association blé dur – féverole d’hiver est la somme des LER partiels du blé dur

(LERBD) et de la féverole d’hiver (LERF) d’après De Wit et Van Den Bergh (1965) voir Chapitre II, Partie V pour plus de détails. Nous avons pris comme référence le blé dur « pur » ayant reçu la même fertilisation azotée que les cultures « pures » et bien entendu le même cultivar.

Par contre, nous avons toujours considéré la féverole d’hiver « pure » non fertilisée comme référence en faisant l’hypothèse que l’N n’est pas une ressource limitante pour la légumineuse et n’affecte donc pas sa matière sèche, ni son rendement ni sa quantité d’azote accumulé. Enfin, en 2007-2008 les LER pour l’association N0P1 ont été calculés en considérant comme référence la féverole d’hiver « pure » N0P1 et le blé dur « pur » N0AB* et ceci en l’absence de référence blé dur N0P1. Par conséquent, il est probable que les valeurs de LER calculées soient légèrement surestimées puisque l’on peut penser que la matière sèche, le rendement et l’azote accumulé par le blé dur L1823-N0P1 soit supérieur à celui du blé dur n’ayant eu aucun intrant (N0AB*) en raison d’une densité de plantes supérieure dû au traitement de semence.