Problématique de thèse

Les associations relais à base de légumineuses de service semblent pouvoir répondre de manière durable à plusieurs limites agronomiques auxquelles font face les systèmes de grande culture biologiques. Cependant, de nombreuses questions restent en suspend quant aux conséquences de ces associations relais sur la distribution des ressources trophiques, le contrôle des adventices et la dynamique de l'azote dans le système sol-plante conduit en AB.

8.1. 1

hypothèse

Les conditions de fertilité limitée des sols des systèmes céréaliers biologiques donnent un avantage compétitif aux légumineuses vis-à-vis du blé grâce à la fixation symbiotique. Le développement des couverts associés en relais avec une céréale en conditions d'AB pourra être varié et avoir des conséquences différentes sur la disponibilité des ressources et les performances finales du blé associé conduit en AB. Des espèces de légumineuses ayant des caractéristiques de développement différentes sont supposées produire des effets différents sur la relation entre le couvert et la céréale et au final sur les performances de cette céréale.

Pour vérifier ces hypothèses, nous répondrons aux questions suivantes :

• Quel est le développement de différents couverts de légumineuses de service, semés au printemps, sous couvert de blé d'hiver dans les conditions de fourniture en azote du sol parfois limitée qui caractérisent les systèmes céréaliers en AB ?

22 • Quel est l'effet de ces différentes espèces de légumineuse de service sur les performances finales de la céréale biologique associée ? Quel est en particulier l'effet sur le taux protéique des grains qui intervient directement sur la détermination du prix de vente du blé biologique ?

• Dans le cas où les performances de la céréale seraient impactées par la présence des couverts associés en relais, peut-on expliquer cet effet par une modification de la disponibilité des ressources trophiques principales que sont l'eau du sol, l'azote et le rayonnement lumineux par les couverts ?

8.2. 2

hypothèse

Le salissement par les adventices potentiellement important en conditions d'AB est susceptible d'éprouver l'efficacité des légumineuses de service semées sous couvert de blé d'hiver, et donc soumises à forte concurrence, dans la maîtrise des adventices durant l'association et l'interculture. Par ailleurs, on peut supposer que des espèces de légumineuses ayant des caractéristiques morphologiques et phénologiques différentes produiront des effets différents sur la maîtrise des adventices durant ces deux périodes.

Pour vérifier ces hypothèses, nous répondrons aux questions suivantes :

• Quel est l'effet de la présence et du développement des couverts de légumineuses sur l'abondance et le développement des adventices tout au long de la phase de présence des légumineuses sous couvert de blé ?

• Comment les différentes populations d'adventices réagissent-elles à la présence des différents couverts de légumineuses durant l'association avec le blé ?

• Quel est l'effet de la présence et du développement des couverts sur le développement des adventices durant l'interculture ?

8.3. 3

hypothèse

La réussite de légumineuses fourragères insérées en relais sous couvert de blé d'hiver devrait leur permettre d'assurer l'enrichissement du système sol-plante en azote grâce à la fixation symbiotique, sa préservation dans le sol et sa restitution au bénéfice de la culture céréalière suivante. On peut supposer que des espèces de légumineuses ayant des caractéristiques morphologiques et physiologiques différentes produiront des effets différents sur l'enrichissement, la préservation et la restitution d'azote dans le système sol-plante durant la succession des deux cultures céréalières.

Chapitre 1. Étude bibliographique et problématique

23 • Quel est l'effet de l'association relais de légumineuses de service et de blé d'hiver

sur l'accumulation d'azote par la céréale associée ?

• Quelle est l'accumulation d'azote par les légumineuses au terme de la phase d'association relais et de leur phase de développement ? Quelle part de cet azote provient de l'atmosphère et vient enrichir le système sol-plante en azote exogène ?

• Quel est l'effet d'un couvert de légumineuse sur la quantité d'azote résiduel dans le sol durant la période hivernale et sur la quantité d'azote lixivié durant cette période ?

• Quel est l'effet des couverts de légumineuses sur la restitution d'azote à la culture suivante et sur son rendement en grain ?

A travers ces questions de recherche, cette thèse vise à analyser et comprendre le fonctionnement d'associations relais à base de légumineuses de service, favorisant l'autonomie azotée et la maîtrise des adventices, dans le cadre de la production de grande culture biologique. Ces questions permettront de donner des éléments de réponse à la question générale suivante : "Quels sont les effets de couverts de légumineuses de service insérés dans les rotations de grande culture biologiques par association relais avec un blé d'hiver sur les performances des cultures, la maitrise des adventices et la fourniture en azote dans ces systèmes ?"

Pour répondre à l'ensemble de ces questions, le dispositif expérimental mis en place a consisté à semer, au printemps, en association relais avec du blé tendre d'hiver, quatre espèces de légumineuses aux caractéristiques morphologiques, phénologiques et physiologiques variées (Medicago lupulina, M. sativa, Trifolium pratense et T. repens, Table 1) dans huit parcelles localisées dans des exploitations biologiques de grande culture. Ces exploitations couvrent des conditions pédo-climatiques diversifiées de la région Rhône-Alpes. Les modalités avec association blé-légumineuse de service ont été comparées à une modalité témoin sans couvert, ayant subi les mêmes interventions que les modalités avec couvert, en dehors de la gestion du salissement par les adventices durant l'interculture. Des observations destructives (biomasses aériennes et contenu en azote des plantes, humidité et azote minéral du sol) et non-destructives (densités de plantes, hauteur des couverts, rayonnement lumineux) ont été réalisés à des dates clés de l'association, de l'interculture et de la culture suivante pour permettre de répondre à ces questions.

24 Les chapitres suivants traiteront de chacune des thématiques évoquées : performances des cultures et partage des ressources trophiques, maîtrise des adventices et flux d'azote dans le système sol-plante. Enfin, un dernier chapitre de discussion générale permettra de faire une synthèse des résultats présentés, un retour sur la méthodologie utilisée, une mise en perspective scientifique de l'étude de cette pratique d'association et de proposer certaines recommandations.

Table 1. Caractéristiques principales des quatre espèces de légumineuses utilisées en association relais avec du blé d'hiver.

Inflorescence Nom français

Minette / Luzerne

lupuline Luzerne cultivée Trèfle violet Trèfle blanc

Nom anglais Black medic Alfalfa / Lucerne Red clover White clover

Nom binomial Medicago lupulina L. Medicago sativa L. Trifolium pratense L. Trifolium repens L.

Variété Virgo Pajberg

Timbale

(Flamande) Formica Aberdaï

Cycle

Annuel à

bisannuel Pérenne Pluriannuel

Pluriannuel à pérenne MS annuelle 0.6-20 t ha-1 14.5-19 t ha-1 14.5-16.5 t ha-1 9-12 t ha-1 Port (taille) Ras à élevé (10 - 60cm) Elevé (30 - 90cm) Elevé (60 - 80cm) Ras (20 - 30cm) Capacité fixation en culture pure 15 - 460 kg ha-1 an-1 85 - 360 kg ha-1 an-1 100 - 250 kg ha-1 an-1 100 - 400 kg ha-1 an-1 Date de semis Automne ou printemps Tôt au printemps ou tôt à l'automne Sortie hiver jusqu'à tôt à l'automne Printemps plutôt qu'automne Résistance au

stress hydrique Moyen Très résistant Résistant Moyen à faible

Résistance au gel Très résistant Très résistant Résistant Résistant

pH optimum à partir de 5, optimum >7 6-6,5 à partir de 5, optimum à 6 – 6.5 5,5 - 6 Profondeur racinaire Moyenne à

profonde Profonde Profonde Moyenne

Chapitre 2. Effets de l'association relais sur les performances des cultures et la disponibilité des ressources