ÉVALUATION DE LA TOLÉRANCE DU RAY-GRASS ITALIEN
(Lolium multiflorum) EN CULTURE INTERCALAIRE À DIVERS
HERBICIDES RÉSIDUELS DANS LE MAÏS (Zea mays)
Mémoire
Catherine Piché Dumontier
Maîtrise en biologie végétale
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
ÉVALUATION DE LA TOLÉRANCE DU RAY-GRASS ITALIEN
(Lolium multiflorum) EN CULTURE INTERCALAIRE À DIVERS
HERBICIDES RÉSIDUELS DANS LE MAÏS (Zea mays)
Mémoire
Catherine Piché Dumontier
Sous la direction de :
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Résumé
L’utilisation du glyphosate dans le maïs (Zea mays) ensemencé avec du ray-grass italien (Lolium multiflorum) en culture intercalaire est une pratique usuelle pour maîtriser les mauvaises herbes avant le semis du ray-grass. Il est pour le moment le seul herbicide sécuritaire pour l’implantation du ray-grass intercalaire, mais nuit aux bonnes pratiques de gestion des herbicides. Des essais aux champs ont été mis place en 2014 et 2015 pour évaluer la tolérance du ray-grass italien à divers herbicides résiduels dans le maïs. Selon les résultats obtenus, les herbicides résiduels qui se comparent à un traitement de glyphosate et à un désherbage à la main sont majoritairement des traitements de postlevée. Le traitement dicamba + glyphosate est le plus sécuritaire parmi les herbicides résiduels évalués, et ce, pour les deux années. Les traitements les moins prometteurs sont les herbicides résiduels dont la matière active est le s-métolachlore ou le pyroxasulfone. Suite à une analyse de chacun des traitements en fonction de leur spectre d’action, mode d’action et d’absorption, les traitements contre les dicotylédones sont les plus compatibles avec une culture intercalaire de ray-grass.
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Abstract
The use of glyphosate for interseeding with Italian ryegrass (Lolium multiflorum) in corn (Zea mays) is a common practice to control weeds before planting ryegrass. It is currently the only safe herbicide for ryegrass interseeding, but harmed good management practices herbicides. Fields studies were conducted in 2014 and 2015 to determine the tolerance of Italian ryegrass at different residual herbicides in corn. According to the results, residual herbicides that are comparable to a glyphosate treatment and a hand weeding are mostly post-emergent treatments. Treatment dicamba + glyphosate is the best residual herbicides for two consecutive years. The least promising treatments are residual herbicides with s-metolachlor or pyroxasulfone as active ingredient. After an analysis of each treatment for their spectrum of control, mode of action and absorption, treatments against broadleaf weeds seem to be the most compatible with interseeding ryegrass in corn.
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Table des matières
Résumé --- iii
Abstract --- iv
Table des matières ---v
Liste des tableaux --- vii
Liste des figures --- viii
Remerciements --- ix
Introduction générale --- 1
1. Revue bibliographique --- 3
1.1. Les cultures intercalaires --- 3
1.1.1. Définition et origine --- 3
1.1.2. Les avantages agronomiques --- 4
1.1.2.1. Optimisation des éléments fertilisants --- 5
1.1.2.2. Amélioration de la teneur en matière organique du sol --- 6
1.1.2.3. Amélioration de la structure de sol --- 7
1.1.2.4. Limitation de l’érosion --- 7
1.1.2.5. Conservation de l’humidité du sol --- 8
1.1.2.6. Fixation de l’azote --- 8
1.1.2.7. Gestion des mauvaises herbes et maladies --- 9
1.1.2.8. Impacts sur la culture suivante --- 9
1.1.3. Les systèmes de culture intercalaire --- 10
1.2. Le ray-grass --- 12
1.2.1. Classification --- 12
1.2.2. Traits culturaux --- 14
1.3. Méthode d’implantation des cultures intercalaires de ray-grass --- 15
1.3.1. Stade de semis --- 16
1.3.2. Dose de semis --- 17
1.3.3. Méthode de semis --- 17
1.4. Gestion des mauvaises herbes en culture intercalaire --- 19
1.4.1. Gestion par la lutte physique --- 19
1.4.2. Gestion par la lutte chimique --- 22
1.4.3. Problématique de l’utilisation du glyphosate --- 22
1.4.3.1. Maïs tolérant au glyphosate --- 23
1.4.3.2. Développement de la résistance --- 23
1.4.3.3. Contrôle tardif --- 24
1.5. Les herbicides résiduels --- 25
1.5.1. Les herbicides résiduels homologués --- 26
1.5.2. Les herbicides résiduels à l’étude --- 27
1.6. Hypothèse et objectifs --- 29
vi
2.1. Localisation et caractéristiques des sites expérimentaux --- 30
2.2. Mise en place des parcelles expérimentales --- 31
2.3. Variables à l’étude --- 36
2.4. Dispositif expérimental --- 38
2.5. Analyses statistiques --- 39
3. Résultats et Discussion --- 41
3.1.1. Analyse des traitements anti-graminées --- 49
3.1.1.1. Les anti-graminées radiculaires --- 49
3.1.2. Analyse des traitements anti-dicotylédones--- 54
3.1.2.1. Les anti-dicotylédones radiculaires et foliaires --- 55
3.2 La méthode de semis --- 57
3.3. La méthode de semis et les dates de récolte --- 58
3.4. La méthode de semis et les traitements de désherbage --- 61
3.5. Les dates de récolte et les traitements de désherbage --- 64
Conclusion --- 65
Bibliographie --- 67
Annexes --- 72
Annexe 1 : Liste des noms latins des espèces citées en ordre alphabétique --- 72
Annexe 2 : Étiquette Callisto® herbicide, Syngenta --- 73
Annexe 3 : Photographie du pulvérisateur à dos équipé d’une bonbonne de CO2--- 76
Annexe 4 : Photographie du semoir épandeur sur roue de marque Scott® --- 77
Annexe 5 : Illustration d’une année-site --- 78
Annexe 6 : Photographie d’une unité expérimentale --- 79
Annexe 7 : Les valeurs moyennes de la biomasse sèche aérienne du ray-grass pour chaque date de récolte en fonction de la méthode de semis (incorporée vs non-incorporée) pour l’année 2014 à St-Augustin. --- 80
Annexe 8 : Les valeurs moyennes de la biomasse sèche aérienne du ray-grass pour chaque date de récolte en fonction de la méthode de semis (incorporée vs non-incorporée) pour l’année 2015 à St-Augustin. --- 80
Annexe 9 : Les valeurs moyennes des biomasses sèches aériennes du ray-grass (g/m2) en fonction des traitements de désherbage pour l’année 2014 à St-Augustin --- 81
Annexe 10 : Les valeurs moyennes des biomasses sèches aériennes du ray-grass (g/m2) en fonction des traitements de désherbage pour l’année 2015 à St-Augustin --- 82
Annexe 11 : Les valeurs moyennes des biomasses sèches aériennes du ray-grass (g/m2) pour chaque traitement de désherbage en fonction de la méthode de semis pour l’année 2014 à St-Augustin--- 83
Annexe 12 : Les valeurs moyennes des biomasses sèches aériennes du ray-grass (g/m2) pour chaque traitement de désherbage en fonction de la méthode de semis pour l’année 2015 à St-Augustin--- 84
vii
Liste des tableaux
Tableau 1 Quelques exemples d’articles scientifiques publiés avant les années 1980 à propos des cultures intercalaires1. --- 4
Tableau 2 Mobilisation des éléments fertilisants (N, P2O5 et K20) par l’utilisation d’engrais verts. --- 5 Tableau 3 Matière sèche produite (Mg/ha) de quelques engrais verts instaurés en
culture de dérobée dans la plaine du Saint-Laurent entre Montréal et Trois-Rivières. - 6 Tableau 4 Évaluation des caractéristiques agronomiques du ray-grass annuel --- 15 Tableau 5 Évaluation des caractéristiques agronomiques du ray-grass annuel --- 20 Tableau 6 Influence du ray-grass vivace en culture intercalaire sur le développement de populations de mauvaises herbes en fonction du programme de désherbage --- 21 Tableau 7 Coordonnées GPS des sites expérimentaux --- 30 Tableau 8 Caractéristiques édaphiques des sites expérimentaux pour les deux années à
Saint-Augustin-de-Desmaures --- 30 Tableau 9 Caractéristiques édaphiques des sites expérimentaux pour les deux années à
Saint-Mathieu-de-Beloeil --- 31 Tableau 10 Information sur le semis du maïs-grains aux deux sites expérimentaux en
2014 et 2015 --- 32 Tableau 11 Traitements d’herbicides résiduels de prélevée du protocole expérimental
pour 2014 et 2015 --- 33 Tableau 12 Traitements d’herbicides résiduels de postlevée du protocole expérimental
pour 2014 et 2015 --- 34 Tableau 13 Dates d’application des traitements de prélevée et de postlevée et dates des
précipitations avant et après les traitements pour 2014 et 2015 aux deux sites
expérimentaux --- 35 Tableau 14 Dates de semis et d’émergence du ray-grass intercalaire et de précipitations
pour 2014 et 2015 aux deux sites expérimentaux --- 35 Tableau 15 Dates de récolte des biomasses aériennes du ray-grass intercalaire et du
maïs-ensilage pour 2014 et 2015 aux deux sites expérimentaux --- 38 Tableau 16 Modèle de l’ANOVA pour un site et une année --- 40 Tableau 17 Valeurs de Fisher de l’analyse de la variance pour l’année 2014 à
St-Augustin 42
Tableau 18 Valeurs de Fisher de l'analyse de la variance pour l'année 2015 à St-Augustin 42
Tableau 19 Biomasses sèches aériennes moyennes (g/m2) en 2014 et 2015 en fonction de la méthode de semis pour le site de St-Augustin --- 58
viii
Liste des figures
Figure 1 Machine à haut dégagement pour le semis de culture intercalaire --- 16 Figure 2 Épandeur d'engrais traditionnel Figure 3 Épandeur d’engrais de précision
17
Figure 4 Applicateur d’engrais azoté liquide avec l’ajout d’un semoir APV et de tubes de descente --- 18 Figure 5 Semis de ray-grass à la volée lessivé vers les crevasses du champ à la ferme
Pilon inc., Mirabel (2013) --- 19 Figure 6 Illustration d’une parcelle montrant les quatre rangs et les trois entre-rangs
de maïs, la localisation des semis de ray-grass incorporé dans le sol et non-incorporé et l’emplacement des quadrats pour les trois dates de récolte. --- 37 Figure 7 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire en 2014 (g/m2) à St-Augustin. --- 44 Figure 8 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire en 2015 (g/m2) à St-Augustin --- 46 Figure 9 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire (g/m2) regroupés selon leur champ d’activité contre les mauvaises herbes en 2014 à St-Augustin --- 47 Figure 10 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire (g/m2) regroupés selon leur champ d’activité contre les mauvaises herbes en 2015 à St-Augustin --- 48 Figure 11 Évolution de la biomasse sèche aérienne moyenne du ray-grass (g/m2) en
fonction de la méthode de semis (incorporée vs non-incorporée) pour l’année 2014 à St-Augustin --- 59 Figure 12 Évolution de la biomasse sèche aérienne moyenne du ray-grass (g/m2) en
fonction de la méthode de semis (incorporée vs non-incorporée) pour l’année 2015 à St-Augustin --- 60 Figure 13 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire (g/m2) en fonction de la méthode de semis en 2014 à St-Augustin --- 62 Figure 14 L’effet des traitements de désherbage sur la biomasse sèche aérienne
moyenne du ray-grass intercalaire (g/m2) en fonction de la méthode de semis en 2015 à St-Augustin --- 63
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Remerciements
La réalisation de ce mémoire ne s’est pas faite sans solliciter l’aide, le temps et la collaboration de plusieurs personnes à qui je voudrais témoigner toute ma reconnaissance. En premier lieu, je tiens à remercier monsieur Jean-François Foley, responsable au développement technique chez BASF Canada, pour m’avoir transmis sa passion pour les innovations agricoles. Depuis 2013, monsieur Foley me guide dans ce sujet qui a débuté par l’accomplissement de l’étude de cas pour le stage professionnel en agronomie et se termine en 2016 par la réalisation de ce projet de maîtrise. Son aide pour la mise en place des parcelles, ses connaissances et sa disponibilité ont grandement contribué à la réussite de ce mémoire.
Je tiens aussi à remercier sincèrement mon directeur, Dr. Gilles D. Leroux, professeur au Département de phytologie de l’Université Laval, pour m’avoir fait confiance. Sa flexibilité, sa compréhension et sa soif d’accomplissement m’ont permis de garder espoir et d’atteindre mon objectif. Son esprit critique a contribué à alimenter ma réflexion.
Je désire adresser toute ma gratitude à la compagnie BASF pour leur soutien financier. Leur contribution monétaire a permis la réalisation de ces deux années de projet. Je suis reconnaissante envers monsieur Sean Chiki, directeur des ventes BASF pour l’Ontario et le Québec, pour sa compréhension au niveau conciliation travail-étude et son soutien moral.
Je veux tout particulièrement remercier madame Sylvie Yelle, Directrice Régionale des ventes (Rive-sud) de la compagnie Synagri, pour sa souplesse et sa confiance. Elle a à cœur l’accomplissement professionnel de ses employés. Synagri a aussi participé à la réussite de ce projet de maîtrise par leur commandite au niveau des semences et du partage de main d’œuvre pour la réalisation des parcelles.
Un sincère remerciement à madame Susanne Buhler et monsieur David Miville, professionnels de recherche au département de phytologie, pour leur soutien technique, leurs conseils et leur aide pour l’exécution des tâches aux champs ainsi qu’à leurs étudiants. Mes remerciements s’adressent également à monsieur Francis Gagnon pour la réalisation des parcelles au site de Saint-Augustin-de-Desmaures. Je suis aussi reconnaissante envers le
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personnel du centre de recherche sur les grains (CEROM) de Saint-Mathieu-de-Beloeil pour leur aide à la mise en place des essais au champ et leur soutien technique : madame Marie-Édith Cuerrier, madame Rosanne Alexandre et monsieur Martin Tremblay.
Enfin, je désire exprimer mes plus sincères remerciements à mes amis, mes collègues de travail et ma famille pour leur support moral et intellectuel tout au long de ma démarche. Malgré les hauts et les bas, vos encouragements m’ont permis d’accomplir ce projet fou. Je souhaite évoquer un remerciement tout spécial à mon conjoint pour sa patience et son aide à concilier travail et étude. À deux c’est mieux !
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À mes anges-gardiens du ciel et de la terre
1
Introduction générale
Les dernières décennies ont vu le paysage agricole se métamorphoser. Historiquement, le labour était le type de travail de sol le plus populaire. En 1991, au Canada, 68,9% des terres agricoles étaient labourées (Statistique Canada, 2011). La venue de défis environnementaux ainsi que démographiques a fait modifier les pratiques de gestion de sol en agriculture. Les producteurs agricoles ont adopté plusieurs autres méthodes qui permettent d’améliorer la productivité des terres agricoles tout en réduisant les répercussions environnementales. En 2011, le semis-direct et le travail réduit du sol étaient pratiqués sur plus de 80% des terres cultivées au Canada (Statistique Canada, 2011). Il n’est maintenant pas surprenant d’observer des champs d’engrais vert à l’automne et des cultures intercalaires de toutes sortes. De nos jours, les cultures de couverture font partie prenante des discussions entre conseillers et producteurs agricoles. Selon un recensement effectué par Statistique Canada en 2011, environ 23% des fermes au Québec utilisent des plantes compagnes et 13% utilisent des engrais verts comme plante couvre-sol d’hiver (Gagnon et al., 2014). Qu’ils soient cultivés en plein champ ou en culture intercalaire, leurs effets positifs dans la rotation de cultures en font une pratique de gestion de sol de plus en plus adoptée par les entreprises agricoles québécoises.
Depuis 2009, certains producteurs québécois sèment du ray-grass (Lolium multiflorum), un type d’engrais vert, en culture intercalaire dans le maïs (Zea mays) en début de saison. Cette technique a suscité l’intérêt de nombreux producteurs agricoles qui sont devenus les pionniers de cette pratique. Ailleurs en Amérique du Nord, notamment aux États-Unis, le ray-grass en culture intercalaire, semé tôt en saison dans le maïs, n’est pas une technique recommandée (Fisher et al., 2014). Les réticences à cette façon de cultiver les engrais verts sont nombreuses, mais justifiées, car peu d’informations sont disponibles à ce sujet.
Une des questions qui s’impose lors d’un semis de ray-grass en intercalaire dans le maïs est le choix de l’herbicide. Actuellement, aucun herbicide résiduel n’est homologué au Canada pour le ray-grass semé en intercalaire (Dumont, 2013). Les expériences des uns apportent des réponses aux questionnements des autres, mais rien n’est certain. Connaissant
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l’engouement pour cette pratique, ce mémoire a pour objectif d’évaluer la tolérance du ray-grass italien en culture intercalaire à divers herbicides résiduels dans le maïs. La présente étude se veut une aide aux producteurs agricoles pour la prise de décision dans leur programme de désherbage lors d’un ensemencement de ray-grass intercalaire dans la culture de maïs.
3
1.
Revue bibliographique
Aux cours des dernières années, la communauté scientifique du Québec a réalisé quelques essais concernant le ray-grass intercalaire et des herbicides résiduels pour appuyer les observations véhiculées par certains producteurs agricoles. La synthèse de l’état actuel des résultats de recherche est nécessaire afin de mieux comprendre la problématique exposée. Cette revue bibliographique a pour but d’approfondir : 1) les cultures intercalaires ; 2) les méthodes d’implantation du ray-grass ; 3) la gestion des adventices en culture intercalaire ; et 4) les herbicides résiduels homologués dans le maïs ainsi que ceux à l’étude. Pour faciliter la lecture, les noms latins des plantes citées dans la suite du texte sont présentés à l’Annexe 1.
1.1. Les cultures intercalaires
1.1.1. Définition et origineEn pratique, les engrais verts se cultivent de deux façons, soit en culture en dérobée ou en intercalaire. On définit une culture en dérobée lorsque l’engrais vert est semé après la récolte de la culture principale (Jobin et Douville, 2011). La moutarde, semée après une récolte de céréales, est un exemple d’engrais vert en dérobée. À l’inverse, une culture intercalaire se définit comme lorsque l’engrais vert est implanté au même moment ou peu après la culture principale et maintenu comme couverture de sol durant la saison de croissance (Hartwig et Ammon, 2002). Par exemple, le ray-grass semé au stade quatre feuilles du maïs est considéré comme une culture intercalaire, puisque le semis est effectué après la culture principale et la croissance se fait simultanément à celle du maïs.
Les engrais verts cultivés en culture intercalaire sont loin d’être une pratique inconnue (Fisher et al., 2014). Dans les récits de Darwin, lors de ses voyages dans les pays tropicaux, on constate qu’il était commun d’observer croître deux cultures en association. Nombreux sont les articles scientifiques avant les années 1980 qui ont documenté les cultures intercalaires et ce partout à travers le monde (tableau 1). En 1974, dans le plus petit pays de l’Amérique centrale, le El Salvador, il était impossible de retrouver du maïs sans soya en intercalaire (Pinchinat et al., 1976). En Amérique du Nord, en 1923, 57% de la superficie cultivée en soya était en culture intercalaire avec du maïs (Thatcher, 1925). Les cultures intercalaires
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étaient donc une pratique courante pour les agriculteurs de cette époque. La venue de la révolution verte en agriculture a modifié les pratiques agricoles. L’arrivée de la mécanisation ainsi que l’amélioration génétique des cultures ont mené à l’adoption de la monoculture au détriment des cultures intercalaires (Vandermeer, 1989). Comme Vandermeer le mentionne dans son livre, "The ecology of intercropping", les cultures intercalaires sont complexes et demandent plus de soins que la monoculture, ce qui explique en partie leur abandon. L’utilisation progressive des engrais minéraux et des produits anti-parasitaires dans les pays développés a fait disparaître cette pratique ancestrale (Vandermeer, 1989).
Tableau 1 Quelques exemples d’articles scientifiques publiés avant les années 1980 à propos des cultures intercalaires1.
1 La référence citée pour chaque culture intercalaire à l’étude ne signifie pas la seule référence de la littérature ni la plus importante.
Adapté de Vandermeer (1989).
1.1.2. Les avantages agronomiques
La dégradation des sols est l’un des défis majeurs auquel fait face l’agriculture moderne (FAO, 2011). Les terres agricoles de plus en plus exploitées se détériorent. Le rapport de l’Organisation des Nations Unies de 2011 (Rapport SOLAW), sur l’état des ressources mondiales en terres et en eau, a souligné que la hausse importante de la productivité agricole mondiale des 50 dernières années s’est accompagnée de pratiques de gestion qui ont diminué la capacité des sols à répondre aux besoins des populations. Mondialement, il y avait 1,6 milliards d’hectares de terres cultivables en 2011, et de ce chiffre, un quart sont en situation de détérioration extrême (FAO, 2011). Le compactage, la détérioration de la structure du sol, l’acidification, la diminution de la matière organique, l’érosion éolienne et hydrique ainsi que la surfertilisation sont tous des phénomènes liés à la dégradation des sols (FAO, 2011).
Culture combinée Région Référence
Maïs et plantes fourragères Inde Singh et Chand, 1969 Sorgho et luzerne États-Unis Scott et Patterson, 1962 Pois et avoine Allemagne Gliemeroth, 1950 Sorgho et millet Nigéria Norman et al., 1970 Avoine et seigle États-Unis Pfahler, 1965 Blé et ray-grass Australie Rerkasem et al., 1980 Soya et avoine États-Unis Brown et Graffis, 1976 Maïs et soya États-Unis Liboon et Harwood, 1975 Maïs et patate douce Philippines Lawas, 1947
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Au Québec, le phénomène s’observe là où le système de monoculture est pratiqué. Le rapport synthèse sur l’inventaire des problèmes de dégradation des sols agricoles du Québec a montré que l’envergure du problème de dégradation des sols est proportionnelle aux superficies en monoculture (Tabi et al., 1990). En ce 21ième siècle, la protection de la santé des sols est donc
un incontournable dans le domaine agricole. Les engrais verts sont l’une des pratiques qui peuvent prévenir la dégradation des sols agricoles, et ce, à plusieurs niveaux. Qu’ils soient utilisés en culture à la dérobée ou en intercalaire, les effets positifs observables au champ sont les mêmes. Les engrais verts améliorent physiquement, chimiquement et biologiquement les sols (Fageria et al., 2005).
1.1.2.1. Optimisation des éléments fertilisants
Les engrais verts sont comme une éponge : ils ont la capacité d’absorber les éléments fertilisants (tableau 2). Ils sont d'excellents capteurs de l'azote laissé par la culture principale ou par l'épandage de fumier. Cette mise en réserve temporaire de l’azote vient diminuer les risques de perte par lessivage et, par conséquent, améliore la qualité de l’eau (Sarrantonio, 2012).
Tableau 2 Mobilisation des éléments fertilisants (N, P2O5 et K20) par l’utilisation d’engrais verts.
Adapté de Jobin et Douville (2011).
De plus, les racines profondes de certaines plantes de couverture ont la capacité de faire remonter en surface les éléments lessivés dans les couches profondes du sol. La potasse, par exemple, est un élément qui est transporté par l’eau et qui peut être absorbé par les racines profondes des engrais verts. Le phosphore est, quant à lui, peu mobile dans le sol. Les
Engrais verts Mobilisation dans 1000kg d’engrais verts Azote (N) Phosphore (P205) Potasse (K20) Avoine 30 7 45 Graminées Orge 30 9 42 Seigle d’automne 35 11 39 Sarrasin 19 11 25 Ray-grass annuel 23 5 36 Crucifères Moutarde blanche 25 4 29 Radis huileux 19 5 30 Légumineuses Trèfle incarnat 31 6 29
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légumineuses dont la luzerne, le trèfle rouge, le mélilot et le lupin sont celles qui ont la possibilité d’absorber de façon efficace le phosphore dans les sols pauvres en cet élément. Les mycorhizes, en association avec les racines des légumineuses, forment un réseau d’hyphes qui améliore l’absorption du phosphore (Fageria et al., 2005). L’avantage de cette mobilisation des éléments fertilisants par les engrais verts est que ceux-ci sont sous une forme organique et facilement dégradable. Suite à la destruction des plantes de couverture, ces éléments fertilisants seront remis en circulation et disponibles pour la culture suivante (Jobin et Douville, 2011).
1.1.2.2. Amélioration de la teneur en matière organique du sol
Les engrais verts produisent et restituent au sol une biomasse aérienne et racinaire non-négligeable. Selon l’espèce, les biomasses aériennes des cultures en dérobée peuvent produire jusqu’à 5 Mg/ha de matière sèche, comme dans le cas de l’avoine ou des crucifères (tableau 3) (Jobin et Douville, 2011).
Tableau 3 Matière sèche produite (Mg/ha) de quelques engrais verts instaurés en culture de dérobée dans la plaine du Saint-Laurent entre Montréal et Trois-Rivières.
Engrais verts Matière sèche produite (Mg/ha) Avoine 2 - 5 Graminées Orge 1 - 3 Seigle d’automne 2 - 3 Sarrasin 2 - 3 Ray-grass annuel 3 - 4 Crucifères Moutarde blanche 2 - 5 Radis huileux 1 - 4 Légumineuses Trèfle incarnat 2 - 4 Vesce velue 2 - 5 Adapté de Jobin et Douville (2011).
Lorsque cette biomasse fraîche est enfouie au sol, elle se dégrade et améliore la teneur du sol en matière organique. La vigilance est de mise lorsqu’on parle d’augmentation de la matière organique du sol. Le processus de régénération de la matière organique est un processus lent. Les recherches ont démontré que seulement 20% des résidus laissés au sol participe à la formation de la matière organique. Il faut environ 20 ans pour augmenter de 1% la matière organique du sol (Verhallen et al., 2001). Il est donc plus approprié de mentionner que les engrais verts permettent de maintenir la teneur en matière organique du sol. Bon nombre
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d’articles ont démontré que cet apport de matière organique permet d’améliorer la fertilité et de restaurer la productivité des sols (Allison, 1973; Bauer et Black, 1994). En fait, la matière organique permet d’améliorer la stabilité des agrégats, l’aération du sol, la capacité d’échange cationique du sol ainsi que la rétention en eau du sol (Sarrantonio, 2012).
1.1.2.3. Amélioration de la structure de sol
Les résidus organiques des engrais verts améliorent la structure du sol. Ils participent activement à la stabilisation des agrégats. Les micro-organismes obtiennent des nutriments qui, en échange, produisent des substances dont les polysaccharides et la glomaline utiles à la formation des agrégats. Les polysaccharides agissent telle une colle et cimentent les particules de sol pour créer des agrégats. Quant à la glomaline, sa présence est synonyme de santé des sols. C’est une protéine sécrétée par les hyphes et les spores de champignons mycorhiziens. Elle est l’une des substances les plus importantes dans la stabilisation de la structure du sol en étant insoluble dans l’eau (Sarrantonio, 2012). La formation de ces complexes argilo-humiques permet alors de maintenir une infiltration et une percolation de l’eau adéquate ainsi qu’une bonne aération du sol. Les racines jouent eux aussi un rôle dans la structure du sol. Selon le type de racine, les engrais verts peuvent avoir un effet décompactant. Les racines pivotantes comme celles du radis huileux aident à limiter la formation de couches compactes en profondeur (Jobin et Douville, 2011). Les graminées, caractérisées par leur système racinaire fasciculé, réduisent la compaction de surface. De façon générale, la présence d’engrais verts améliore la capacité de portance du sol. L’impact du passage des machineries est alors réduit (Sarrantonio, 2012). De plus, l’implantation de ces plantes de couverture favorisera la présence des macro-organismes au sol dont le vers de terre (Lumbricina). Les tunnels de vers de terre viennent accroître la porosité du sol et améliorer l’aération ainsi que le drainage. Les vers de terre sont donc bénéfiques pour la structure du sol (Verhallen, 2005).
1.1.2.4. Limitation de l’érosion
L’érosion est un des phénomènes importants dans le processus de dégradation des terres. Qu’il s’agisse d’érosion éolienne ou hydrique, il y a toujours perte de sol en surface. Cette couche superficielle est la plus fertile du sol, puisqu’elle est pourvue d’éléments nutritifs et
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de matière organique. La perte de ce sol riche peut occasionner des diminutions de rendements non-négligeables (Fageria et al., 2005). Les engrais verts peuvent alors jouer un rôle majeur dans le combat contre l’érosion. Sans couvert végétal, la pluie est une menace pour le sol. Il a été démontré qu’une goutte de pluie lors d’une pluie abondante peut déplacer une particule de sol à plus de 1 mètre de son lieu d’origine. Une fois la goutte rendue au sol, l’eau a la possibilité de s’infiltrer dans le sol ou de ruisseler. La présence d’engrais vert permet d’agir comme une barrière physique et diminue la vitesse de ruissellement. Les risques de perte de particule transportée par l’eau sont réduits. L’amélioration de la structure par les engrais verts et le ralentissement de la vitesse des gouttes de pluie à la surface favorisent ainsi l’infiltration de l’eau (Sarrantonio, 2012). Le vent n’aura pas non plus la possibilité de souffler sur les fines particules de sol et ainsi les entraîner plus loin. Les engrais verts protègent le sol contre les aléas climatiques et contribuent à la sauvegarde de la fertilité des sols.
1.1.2.5. Conservation de l’humidité du sol
Un des paramètres importants pour connaître le potentiel de production d’une culture est l’humidité du sol. Plus un sol à une capacité de rétention en eau élevée, plus il est considéré fertile (Gouvernement du Canada, 2015). Les résidus laissés par les cultures de couverture agissent comme un obstacle à l’évaporation de l’eau. En fait, les graminées dont le seigle, l’avoine, le blé ou bien le sorgho sont caractérisées par leur grand potentiel à conserver l’humidité du sol. En période de sécheresse, les sols couverts de résidus permettront à la culture de mieux résister à ce stress (Fageria et al., 2005).
1.1.2.6. Fixation de l’azote
La capacité d’une légumineuse à fixer l’azote atmosphérique est l’avantage le plus connu. Son association avec la bactérie Rhizobium lui permet de fixer l’azote atmosphérique. Cette relation symbiotique est un atout lorsqu’utilisé en engrais verts car la légumineuse est une source d’azote peu dispendieuse. Ces plantes libèreront leur azote pour permettre à la culture suivante de la récupérer. Le Rhizobium fixe l’azote pour la plante et, en échange, elle lui fournit le carbone nécessaire à sa croissance. La quantité d’azote fixée par les légumineuses varie d’une espèce à l’autre et de certains facteurs du sol (pH, humidité du sol et température)
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(Fageria et al., 2005). Il est important de noter que pour obtenir une association légumineuse-Rhizobium efficace, il faut environ entre 2 à 4 semaines après la germination. L’intervalle entre l’ensemencement et la destruction de l’engrais vert est alors à considérer si l’objectif est d’accéder à cet azote (Pennstate, 2016).
1.1.2.7. Gestion des mauvaises herbes et maladies
L’engrais vert est un outil supplémentaire dans la lutte contre les mauvaises herbes et les maladies. Ils ne remplacent pas les produits anti-parasitaires, mais peuvent permettre de limiter les mauvaises herbes et maladies qui tentent de s’établir. Certaines espèces permettent de restreindre l’infestation de mauvaises herbes de façon physique et chimique : le seigle, par exemple, dégage des composés allélopathiques qui inhibent la germination des graines et ainsi diminue la pression de mauvaises herbes l’année suivante (Jobin et Douville, 2011). L’efficacité des engrais verts à maîtriser les adventices dépend de leur biomasse et de leur régie. L’utilisation d’une espèce à haut rendement en biomasse aura une meilleure suppression. L’établissement à long terme des engrais verts dont la régie est de laisser les résidus à la surface, pendant la saison hivernale, est aussi une situation à préconiser pour contrôler efficacement les mauvaises herbes l’année suivante (Fisher et al., 2014). En fait, les engrais verts compétionnent avec les mauvaises herbes pour la lumière, l’eau et les nutriments. Une monoculture de céréales peut bénéficier d’une plante de couverture pour briser le cycle des maladies. Il a été démontré que l’implantation d’un engrais vert dans la rotation de culture permettait de réduire les risques de maladies et d’insectes. La famille des crucifères est entre autres utilisée pour lutter contre les infestations de nématodes (Heterodera). Au Michigan, les producteurs de pomme de terre ont remarqué que l’implantation du radis aide à limiter l’infestation des nématodes et augmente les rendements l’année suivante (Phatak et Diaz-Perez, 2012).
1.1.2.8. Impacts sur la culture suivante
La rotation des cultures occupe une place prépondérante pour l’optimisation des rendements (Vanasse, 2012). Une étude au Minnesota, mise en place depuis plus de dix-sept ans, a démontré que le rendement en maïs était supérieur de 14 à 40% avec une rotation sur quatre ans (avoine/luzerne/luzerne/maïs/soya) comparativement à une rotation de deux ans
(maïs-10
soya) (Coulter et al., 2011). Le duo maïs/soya peut donc être bonifié par l’introduction d’une rotation plus longue. Les engrais verts ont eux aussi un rôle à jouer dans la rotation des cultures. L’université de Guelph étudie l’effet des rotations depuis 1995 à Ridgetown. Il y a trois ans, ils ont introduit les cultures intercalaires dans le protocole expérimental. À la lumière des résultats obtenus, la rotation maïs-soya-blé avec trèfle rouge intercalaire dans la culture de céréales a augmenté le rendement de maïs d’environ 82 kg/ha en comparaison à une rotation maïs-soya-blé sans culture intercalaire (Hooker et al., 2013). Les engrais verts ne remplacent pas les effets bénéfiques d’une prairie de quatre ans, mais améliorent les rendements des cultures précédentes. La complexité de la rotation ainsi que la matière organique apportée par le trèfle rouge expliquent entre autres cette augmentation de rendement. Il faut cependant être prudent car cet impact positif sur la culture suivante est variable. L’augmentation de rendement dépend du choix d’engrais vert, de la régie, de la culture subséquente ainsi que de l’environnement (Fageria et al., 2005).
Bref, l’intégration d’engrais vert en dérobée ou en culture intercalaire apporte bon nombre d’avantages pour le sol. Au fur et à mesure qu’une entreprise agricole adopte cette nouvelle pratique, un éventuel effet synergique de plusieurs facteurs de fertilité ainsi qu’une possibilité d’augmentation de rendement seront observables.
1.1.3. Les systèmes de culture intercalaire
Les cultures intercalaires peuvent paraître une pratique complexe en comparaison à la culture en dérobée. Elles demandent plus de soins et de connaissances au niveau du comportement de l’engrais vert choisi. Toutefois, l’engouement pour les cultures intercalaires est palpable et s’explique par ses avantages additionnels comparativement à la culture en dérobée. En plus des effets bénéfiques énumérés ci-haut, les cultures intercalaires s’intègrent facilement à la régie de culture sans modification majeure à la rotation de culture établie. Elles maximisent l’utilisation de l’espace tout en améliorant la couverture du sol. De plus, elles ne nécessitent aucune préparation du sol (Jobin et Douville, 2011). Dans certains cas, le semis se fait en même temps qu’une autre opération culturale. Le nombre de passage au champ est alors moindre pour un établissement d’engrais vert en culture intercalaire qu’en dérobée. Cette
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pratique permet aux producteurs agricoles d’optimiser leur temps et de faire des économies de carburant.
Il existe différents types de systèmes de culture intercalaire. C’est une pratique en développement dont les méthodes sont illimitées. Que ce soit des producteurs de grandes cultures ou maraîchers, chacun utilise le principe de culture intercalaire à sa façon et selon ses besoins. Cette pratique encore marginale peut être réalisée dans plusieurs cultures.
1) Céréales
Les producteurs laitiers connaissent depuis longtemps les cultures intercalaires. Les céréales sont utilisées comme plante-abri pour l’établissement des prairies. L’association de ces deux cultures apporte son lot d’effets bénéfiques. Les céréales protègent les plantules de luzerne, compétitionnent les mauvaises herbes et limitent l’érosion (Allard, 1998). Cette même technique est utilisée pour introduire des engrais verts en intercalaire dans les céréales. Le trèfle rouge est l’espèce de préférence. Il peut être semé soit en même temps que les céréales ou peu après et ce, autant pour les céréales de printemps que celles d’automne. Aux États-Unis, les céréales d’automne représentent 70 à 80% de la production totale de céréale (USDA, 2016). Leur technique est de semer, le printemps suivant, le trèfle sur le sol gelé dans les céréales d’automne. L’engrais vert ainsi semé n’affecte pas le rendement des céréales (Fisher et al., 2014).
2) Soya
Une des façons de procéder dans la culture de soya est de semer à la volée des engrais verts lorsque la culture commence à défolier à plus de 20%. Certains producteurs utilisent cette technique pour implanter une céréale d’automne (Tartera, 2015). Les résultats sont toutefois variables car la germination des grains de céréales à la volée est dépendante du climat et du contact obtenu avec le sol. C’est une technique en phase de perfectionnement.
3) Maïs-grain ou maïs-ensilage
L’introduction d’une culture intercalaire dans le maïs peut soit être faite en début de saison ou en mi-saison. Le semis d’un engrais vert en même temps que le maïs est une
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technique délicate car l’engrais vert ne doit pas nuire à la croissance de la culture principale (Jobin et Douville, 2011). Au Québec, le système de culture intercalaire le plus répandu, à ce jour, est l’implantation d’un engrais vert de mi-saison dans le maïs. Le ray-grass est la plante intercalaire de préférence. Depuis 2012, dans la région des Basses-Laurentides au Québec, il s’est semé plus de 200 hectares de ray-grass intercalaire par année et les superficies ne cessent d’augmenter (Anonyme, 2012).
1.2. Le ray-grass
1.2.1. ClassificationLe ray-grass est une monocotylédone de la famille des Poacées. Il est originaire des régions tempérées de l’Europe mais est cultivé principalement aux États-Unis. Cette espèce est connue pour son utilisation comme plante fourragère et dans les mélanges à pelouse (Oregon Ryegrass Growers Seed Commission, 2013a). Il est important de faire la distinction entre les deux types de ray-grass : le ray-grass anglais qu’on dit vivace et le ray-grass d’Italie considéré comme annuel ou bisannuel. En fait, le ray-grass d’Italie se divise en deux catégories, soit alternatif et non-alternatif.
1. Ray-grass d’Italie alternatif : une variété alternative produit des épis durant l’année du semis. Des semences peuvent alors être produites et germer l’année suivante. En culture intercalaire, le ray-grass d’Italie alternatif peut ou non produire des épis selon les conditions de croissance comme, par exemple, l’accès à la lumière. Le risque est que même si les plants meurent à l’hiver, les semences produites peuvent germer l’année suivante. Il n’est donc pas recommandé de l’utiliser en intercalaire. Ce ray-grass est aussi nommé Westerwold (Breune et al., 2014).
2. Ray-grass d’Italie non-alternatif : une variété non-alternative ne produit pas d’épis durant l’année du semis. Il est plus approprié pour une culture intercalaire car les risques de réensemencement du ray-grass l’année suivante par les semences produites sont presque nuls. Toutefois, lorsque l’hiver est peu vigoureux, le ray-grass non-alternatif peut survivre et produira alors des semences s’il n’est pas détruit (Breune et al., 2014).
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Il y a aussi sur le marché du ray-grass ordinaire no.1, celui-ci étant le résultat d'une hybridation entre le ray-grass anglais et le ray-grass d'Italie. Certaines semences ont des caractéristiques qui ressemblent davantage au ray-grass d'Italie et d'autres au ray-grass anglais. Cet hybride permet d’offrir aux producteurs un prix compétitif, mais avec des risques de production de semence dès l’année de l’implantation si les conditions le permettent (GNIS, 2012).
La ploïdie est une autre caractéristique qui distingue le ray-grass : qu’il soit du type anglais ou italien, le ray-grass peut exprimer une ploïdie différente. Tout dépend du nombre de chromosomes que renferme une cellule. Le ray-grass peut être diploïde ou tétraploïde (Sarrantonio, 2012).
1. Diploïde : chaque chromosome est présent deux fois dans la cellule. Le ray-grass présente alors des feuilles étroites, des tiges fines et une semence généralement petite. Les diploïdes ont une bonne émergence, persistance et un tallage prépondérant (Hall, 2016).
2. Tétraploïde : le nombre de jeux homologues de chromosomes est doublé par rapport aux diploïdes. Chaque cellule contient quatre fois le même chromosome ce qui procure des feuilles longues et larges, des tiges plus imposantes et une semence de plus grande taille. Ils ont la caractéristique de contenir davantage de sucre et d’être ainsi plus appétants (Hall, 2016).
Dans le Midwest américain, l’utilisation du ray-grass diploïde est recommandée pour les plantes de couverture puisqu’il résiste mieux aux intempéries et il semble être plus facile à contrôler que le ray-grass tétraploïde (Oregon Ryegrass Growers Seed Commission, 2013b). Au Québec, une étude sur trois ans (2012 à 2014) réalisée par le Club agroenvironnemental de l’Estrie, a permis d’obtenir une réponse au questionnement des variétés de ray-grass. Cette étude a comparé le ray-grass italien non-alternatif diploïde et tétraploïde, le ray-grass italien alternatif tétraploïde, le ray-grass anglais diploïde et tétraploïde ainsi que le ray-grass hybride tétraploïde. Les résultats obtenus de l’étude ont démontré que, peu importe la variété de
ray-14
grass, la biomasse sèche aérienne est la même en fin de saison. En 2014, le ray-grass anglais tétraploïde est le seul sur trois ans qui a produit une biomasse sèche aérienne significativement inférieure aux autres variétés. Ce résultat s’explique par le fait que le ray-grass vivace est plus long à s’établir. Cette même étude a aussi permis de vérifier si le type italien alternatif en intercalaire produisait une inflorescence dès l’année du semis. Lors des essais, les chercheurs ont effectivement constaté que le ray-grass italien alternatif produit quelques inflorescences l’année de l’implantation, mais la viabilité des semences n’a pas été vérifiée (Breune et al., 2015).
1.2.2. Traits culturaux
L’engouement envers l’utilisation du ray-grass intercalaire dans le maïs s’explique en partie par ses caractéristiques agronomiques (tableau 4). Le ray-grass est une plante de couverture de choix par sa flexibilité à être semé peu importe les conditions du sol. Il a une très bonne tolérance dans les sols mal drainés et ayant une basse fertilité. Il peut germer dès que la température atteint 4 °C, mais demande un sol avec un pH adéquat (6-7). Sa croissance est considérée rapide et vigoureuse car la germination s’effectue en 14 jours. Le ray-grass peut donc croître dans tout type et condition de sol (Fisher et al., 2014). De plus, cette plante de couverture tolère bien l’ombre ce qui est une caractéristique importante pour une culture intercalaire car sa croissance se fait majoritairement sous la culture principale. Lorsque les températures atteignent 22-25°C, la croissance du ray-grass ralentit car il n’est pas aussi tolérant à la température chaude qu’un trèfle blanc, par exemple (Breune et al., 2014). Ce ralentissement de croissance est idéal en culture intercalaire car le ray-grass ne vient pas compétitionner le maïs. Il peut supporter aussi de longues périodes d’inondation ou de sécheresse (Fisher et al., 2014). Cette plante est sans contredit versatile et s’adapte à bon nombre de situations climatiques. Son système racinaire explique en grande partie ses effets bénéfiques pour les sols.
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Tableau 4 Évaluation des caractéristiques agronomiques du ray-grass annuel
1 Signification de la cote : (-) pauvre, (+) moyen, (++) bon, (+++) très bon et (++++) excellent Adapté de Fisher et al. (2014).
Les racines denses et fasciculées font du ray-grass un outil indispensable contre l’érosion et les pertes d’éléments fertilisants par lessivage. Il est un excellent capteur de l'azote laissé par la culture principale ou par l'épandage de fumier. Il améliore la structure du sol ainsi que la portance de la machinerie. Le ray-grass aura aussi un bon regain suite aux passages des machineries puisqu’il tolère bien le piétinement (Sarrantonio, 2012). Il faut mentionner que le coût et la disponibilité sont aussi des aspects essentiels dans la prise de décision pour les cultures intercalaires. Le ray-grass est, à ce jour, une semence accessible à tous par son prix abordable à l’hectare (environ 40 à 60 $/hectare pour une dose de 10-15 kg/ha) et sa disponibilité (Breune et al., 2014).
1.3. Méthode d’implantation des cultures intercalaires de ray-grass
Il y a plusieurs façons de semer le ray-grass en culture intercalaire dans le maïs. Il y a toutefois quelques principes de base qu’il est nécessaire de respecter pour obtenir une biomasse de ray-grass acceptable ainsi qu’un rendement adéquat en maïs. Il faut mentionner que le développement de la technique du ray-grass intercalaire de mi-saison est originaire du Québec. En effet, la majorité des recherches à ce sujet ont été réalisées au Québec. Aux États-Unis, l’assurance récolte (Federal Crop Insurance Corporation) ne permet pas aux producteurs agricoles de semer des plantes de couverture en même temps que la culture principale (Fisher et al., 2014). Leur technique est alors de semer le ray-grass plus tard en saison à l’aide de machines à haut dégagement (figure 1).Caractéristique Cote1
Source d’azote -
Mobilisation de l’azote ++++ Amélioration de la structure de sol ++++ Limitation de l’érosion ++++ Lutte contre les mauvaises herbes ++ Portance de la machinerie ++++ Effet décompactant ++ Production de résidus au sol ++
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Crédit photo : Matt Van Tillberg (Plumer et al., 2013)
1.3.1. Stade de semis
Le stade optimal pour semer du ray-grass intercalaire dans le maïs est le stade cinq à six feuilles selon la méthode de la feuille recourbée. À ce stade, la lumière est encore disponible au ray-grass pour germer et le maïs est hors de sa période critique pour l’effet de la concurrence sur le potentiel de rendement (Breune et al., 2015). Selon la littérature, la présence de végétation après le stade V5 du maïs (cinq feuilles du maïs) a peu d’impact sur le rendement (Hall, 1992). Il a été démontré que la présence du ray-grass lorsque le maïs atteint une hauteur de 11 cm à 43 cm, ce qui correspond approximativement au stade quatre et six feuilles du maïs, n’affecte pas de façon significative le rendement (Scott et al., 1987; Abdin et al., 2000). Breune et al. (2015) ont aussi fait des essais à propos de la date de semis de cette culture intercalaire. Le ray-grass a été semé au stade trois-cinq feuilles, cinq-huit feuilles, six- neuf feuilles et six-onze feuilles du maïs. Pour les trois années d’étude, peu importe la date de semis, la présence du ray-grass n’a pas eu d’impact significatif sur le rendement de la culture. Par contre, la biomasse de ray-grass est maximale au stade cinq-six feuilles plutôt qu’au stade six-onze feuilles du maïs. Il a été observé que la croissance du ray-grass, implanté à ce stade tardif, est grandement limitée par le couvert végétal et par les températures plus chaudes du mois de juillet. En fait, il faut que le ray-grass ait atteint trois
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à quatre feuilles avant que les rangs de maïs ne se referment. Ainsi, le ray-grass supportera mieux l’ombrage (Breune et al., 2015).
1.3.2. Dose de semis
La dose de semis du ray-grass doit être déterminée en fonction de la méthode de semis. Une non-incorporation de la semence demande généralement une augmentation de la dose de semis de 20 à 50% comparativement à un semis incorporé dans le sol. La semence de ray-grass a besoin d’une incorporation superficielle d’environ 13 à 19 millimètres de profondeur, mais convient aussi à un semis à la volée (Fisher et al., 2014). La dose de semis varie entre huit à trente kilogrammes par hectare de ray-grass (Martin et al., 2013). Selon les recherches effectuées, la dose de semis pour la méthode incorporée serait d’environ cinq à dix kilogrammes par hectare et quinze à trente kilogrammes par hectare pour un semis non-incorporé.
1.3.3. Méthode de semis
Les équipements de semis utilisés sont tous aussi efficaces qu’originaux. À ce jour, il existe diverses machineries pour semer des cultures intercalaires. Il existe toutefois deux grandes catégories : à la volée ou incorporé. Ceux qui sèment le ray-grass à la volée peuvent utiliser par exemple un épandeur à engrais ou un semoir porté, comme l’Exacta de Kverneland® (figures 2 et 3).
Figure 2 Épandeur d'engrais traditionnel Figure 3 Épandeur d’engrais de précision
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La semence de ray-grass est petite et légère, il est donc recommandé de la mélanger à de l’engrais granulaire et ainsi combiner le semis à la fertilisation en postlevée du maïs. Certains opteront pour une incorporation de la semence en modifiant leur sarcloir ou encore leur applicateur d’engrais azoté liquide. L’installation d’un semoir à la volée avec des tubes de descente est répandue (figure 4).
Crédit photo : Catherine Piché Dumontier
Par la suite, l’ajout de peignes ou d’étançons munis de socs (comme un sarcloir) permet l’incorporation de la semence. Pour garantir la germination, il est préférable de semer quand les prévisions météorologiques anticipent des précipitations dans les jours suivants le semis. Lorsqu’un semis à la volée est effectué, il faut porter une attention particulière à la quantité d’eau prévue. La semence à la surface du sol peut se déplacer et être lessivée si une pluie abondante est prévue (figure 5).
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Crédit photo : Catherine Piché Dumontier
La combinaison fertilisation et semis du ray-grass intercalaire dans le maïs favorisent l’adoption de cette technique. De plus, les méthodes de semis sont simples et efficaces.
1.4. Gestion des mauvaises herbes en culture intercalaire
Les espèces végétales nuisibles, communément appelées mauvaises herbes, doivent être contrôlées avant l’implantation de la culture intercalaire. Il a été démontré que la présence de mauvaises herbes lors de la période critique dans une culture de maïs pouvait réduire le rendement en grain jusqu’à 70% (Teasdale, 1995). Le maintien d’un bon programme de désherbage est de mise pour maximiser le rendement en maïs. Le choix de l’herbicide en culture intercalaire de ray-grass devient alors un défi majeur.
1.4.1. Gestion par la lutte physique
Selon la littérature, les engrais verts créent une barrière physique à la croissance des mauvaises herbes. Ils permettent de limiter la croissance des plantes nuisibles qui tentent de s’établir. Par contre, le contrôle dépend de la vigueur de croissance ainsi que du couvert végétal que peut produire une culture intercalaire (Jobin et Douville, 2011). Le ray-grass n’est pas considéré comme une plante très agressive contre les mauvaises herbes. L’avoine
Figure 5 Semis de ray-grass à la volée lessivé vers les crevasses du champ à la ferme Pilon inc., Mirabel (2013)
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ou encore le sarrasin sont des cultures de couverture qui créent une meilleure barrière physique par leur importante biomasse et leur croissance rapide (tableau 5).
Tableau 5 Évaluation des caractéristiques agronomiques du ray-grass annuel
Contrôle des mauvaises herbes Cote1
Ray-grass annuel ++ Trèfle incarnat ++
Vesce commune +++
Avoine ++++
Sarrasin ++++
1 Signification de la cote : (-) pauvre, (+) moyen, (++) bon, (+++) très bon et (++++) excellent Adapté de Fisher et al. (2014).
On ne peut pas éliminer en totalité l’utilisation d’un désherbage chimique en culture intercalaire de ray-grass (Vézina et Tremblay, 1995). Une étude réalisée au Québec en 1989, 1990 et 1991 a évalué l’influence d’une culture intercalaire de ray-grass vivace sur le développement de populations de mauvaises herbes, en relation avec deux traitements chimiques de post-levée. D’après les résultats, le ray-grass vivace en intercalaire dans le maïs ne ralentit pas la croissance des mauvaises herbes en absence d’un désherbage chimique (Vézina et Tremblay, 1995). Pour les trois années d’essais, la densité de population des dicotylédones et des monocotylédones annuelles était significativement non différente entre les parcelles avec ray-grass intercalaire et sans ray-grass (tableau 6). Les herbicides de post-levée à l’étude étaient un mélange de bromoxynil et de MCPA, appliqué hâtivement (11 cm de hauteur) et tardivement (45 cm de hauteur) dans la culture de maïs. L’effet d’un désherbage chimique hâtif ou tardif a procuré une biomasse sèche aérienne significativement supérieure du ray-grass intercalaire en comparaison à la parcelle sans herbicide, sauf pour la dernière année d’étude (tableau 6). Il est normal de constater qu’il n’y a aucun effet sur le contrôle des graminées car les herbicides utilisés dans ces essais contrôlaient seulement les dicotylédones. Ces résultats montrent l’importance de combiner un programme de désherbage efficace avec la culture intercalaire de ray-grass.
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Tableau 6 Influence du ray-grass vivace en culture intercalaire sur le développement de populations de mauvaises herbes en fonction du programme de désherbage
Pour les trois années à l’étude, les moyennes d’une même colonne ayant une même lettre ne sont pas significativement différentes à un seuil de 0,05 selon le test de Bayes-Duncan
Adapté de Vézina et Tremblay (1995).
Il est important de rappeler qu’il est préférable d’utiliser un grass italien au lieu d’un grass anglais (vivace) comme culture intercalaire. Certains auteurs mentionnent que le ray-grass vivace a une croissance moins vigoureuse que le ray-ray-grass annuel ce qui expliquerait son inefficacité à maîtriser les adventices dans l’étude de Vézina et Tremblay (Breune et al., 2015). Une autre étude effectuée au Québec, à propos de l’effet des plantes intercalaires sur les mauvaises herbes, appuient les résultats de Vézina et Tremblay (1995). L’étude a été réalisée à l’Assomption et à Sainte-Anne-de-Bellevue, en 1993 et 1994. Abdin et al. (2000) évaluaient douze espèces de couverture sur la maîtrise des mauvaises herbes en comparaison à une parcelle désherbée à la main, une parcelle avec un herbicide de prélevée (atrazine et s-métolachlore) et un témoin enherbé. Les résultats ont démontré que les cultures intercalaires incluant un mélange de ray-grass annuel et de trèfle rouge ne procurent pas une maîtrise adéquate des mauvaises herbes. La plus basse densité de mauvaises herbes a été mesurée
Ensemencement de ray-grass Désherbage Ray-grass vivace Mauvaises herbes Matière sèche
(kg/ha) Graminées Matière sèche (kg/ha) Dicotylédones
1989
Entre-rang Bromoxynil + MCPA Hâtif 1011 b 37 a 3 b Bromoxynil + MCPA Tardif 914 b 43 a 6 b Aucun traitement 263 c 38 a 94 a Sans culture intercalaire Bromoxynil + MCPA Hâtif --- 38 a 1 b
Bromoxynil + MCPA Tardif --- 45 a 5 b
Aucun traitement --- 39 a 100 a
1990
Entre-rang Bromoxynil + MCPA Hâtif 1501b 25a 3c Bromoxynil + MCPA Tardif 1631b 27a 29b
Aucun traitement 428c 14b 49a
Sans culture intercalaire Bromoxynil + MCPA Hâtif --- 29a 0c Bromoxynil + MCPA Tardif --- 25a 24b
Aucun traitement --- 13b 47a
1991
Entre-rang Bromoxynil + MCPA Hâtif 370b 28a 0c Bromoxynil + MCPA Tardif 236c 24a 15b
Aucun traitement 161c 15b 49a
Sans culture intercalaire Bromoxynil + MCPA Hâtif --- 27a 0c Bromoxynil + MCPA Tardif --- 26a 15b
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dans les parcelles recevant le traitement herbicide pour les deux années d’essais. Ce résultat a été marquant pour le site de l’Assomption où l’infestation d’adventices était élevée. En fait, les auteurs ont remarqué que la capacité d’une culture intercalaire à maîtriser les plantes nuisibles dépend du niveau d’infestation des mauvaises herbes, des conditions de croissance et de la localisation du site (Abdin et al., 2000). Il est donc primordial lorsqu’on adopte la culture intercalaire de ray-grass de contrôler, à l’aide d’herbicides, les mauvaises herbes pour l’obtention d’une biomasse satisfaisante et un rendement optimal du maïs (Abdin et al., 2000). Sans l’application d’un herbicide avant un semis d’intercalaires en mi-saison dans le maïs, les cultures intercalaires ne peuvent détruire les mauvaises herbes déjà présentes au champ. Comme Exner et Cruse (1993) le mentionnent, les cultures intercalaires doivent être implantées dans un environnement exempt de mauvaises herbes. Elles sont un outil supplémentaire dans la gestion des mauvaises herbes.
1.4.2. Gestion par la lutte chimique
Le défi est de taille en ce qui concerne le choix de l’herbicide. En fait, il faut utiliser un produit homologué dans la culture de maïs qui contrôle le plus large spectre de mauvaises herbes, sans affecter la croissance du ray-grass intercalaire. À ce jour, aucun herbicide résiduel n’est homologué dans le maïs cultivé avec une espèce intercalaire (Dumont, 2013). L’utilisation de glyphosate est une pratique courante pour contrôler les plantes nuisibles en postlevée du maïs. Cet herbicide en est un du groupe 9 et inhibe la biosynthèse des acides aminés aromatiques. Le glyphosate est le seul herbicide possédant ce mécanisme d’action. C’est un herbicide non-sélectif et sa rémanence dans le sol est nulle (Leroux, 2016). En culture intercalaire, il est appliqué en postlevée d’un maïs tolérant le glyphosate (Round-up Ready®) avant le semis de ray-grass. Les mauvaises herbes présentes sont alors éliminées et la germination de la plante de couverture n’est pas compromise. Par sa souplesse d’utilisation, il est, pour l’instant, le seul herbicide sécuritaire pour l’implantation du ray-grass intercalaire.
1.4.3. Problématique de l’utilisation du glyphosate
L’utilisation du glyphosate n’est pas sans conséquence: les préoccupations en matière de santé humaine et de protection de l’environnement occupent une place prépondérante dans le débat entourant le maïs génétiquement modifié (MAPAQ, 2016). L’adoption du ray-grass
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en culture intercalaire ne devrait pas nuire aux bonnes pratiques de gestion des herbicides. Il est donc important de comprendre les enjeux reliés à l’utilisation du glyphosate.
1.4.3.1. Maïs tolérant au glyphosate
Actuellement, l’implantation de ray-grass intercalaire dans le maïs demande inévitablement un maïs tolérant le glyphosate. Certains producteurs ensemencent de plus en plus le maïs conventionnel, c’est-à-dire non tolérant au glyphosate, par souci économique ou encore par crainte d’un impact négatif sur la santé et l’environnement (MAPAQ, 2016). Il est intéressant de noter que l’utilisation de semences génétiquement modifiées est en déclin au Québec depuis les deux dernières années. Le pourcentage de soya transgénique semé dans la province est passé de 69% en 2014 à 57% en 2015. La tendance est la même pour le maïs transgénique pour lequel le pourcentage était de 87% en 2014 et diminuait à 84% pour l’année 2015 (Bérubé, 2016). Mondialement, depuis 2014, la superficie cultivée avec des semences génétiquement modifiées a diminué de 1,8 millions d’hectares ce qui correspond approximativement à 1% des superficies (Clive, 2015). L’utilisation d’un herbicide homologué dans le maïs autre que le glyphosate en culture intercalaire de ray-grass permettrait à ceux qui le désirent de choisir entre un hybride de maïs tolérant ou non le glyphosate. En fait, un herbicide autre que le glyphosate diminuerait la dépendance des producteurs envers la technologie Round-up Ready ®.
1.4.3.2. Développement de la résistance
La venue des cultures génétiquement modifiées tolérant le glyphosate a fait exploser son utilisation dans le domaine agricole. Depuis les dix dernières années, les programmes de désherbage se résument par l’application du glyphosate en postlevée. Son coût abordable et son efficacité en font un herbicide de choix. Par contre, un phénomène inquiétant peut toujours se produire : il s’agit du développement de la résistance chez les mauvaises herbes. Cette résistance aux herbicides se traduit comme étant la capacité d’une population de mauvaises herbes à survivre à un traitement d’herbicide qui, en pratique, l’aurait contrôlée efficacement. Ce phénomène est naturel et se produit de façon spontanée. La résistance se développe lorsqu’on utilise le même herbicide ayant le même mécanisme d’action, dans le même champ, année après année. Cette régie de désherbage conduit à une sélection de
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mauvaises herbes résistantes. Celles-ci ne sont, par la suite, plus maîtrisées efficacement par l'herbicide responsable de la sélection (Leroux, 2016). Aux États-Unis, vingt-trois espèces résistantes au glyphosate sont répertoriées dont huit résistantes à plus d’un groupe d’herbicide (Bernier, 2013). En Ontario, la vergerette du Canada, l’amarante tuberculée ainsi que la grande et la petite herbe à poux sont toutes des espèces confirmées résistantes au groupe 9 (Lespérance, 2016). En ce qui concerne la province de Québec, à ce jour, aucun cas de résistance au glyphosate n’a été confirmé (Bernier, 2013). Par contre, ce n’est qu’une question de temps avant que la résistance au groupe 9 ne se propage sur les fermes du Québec. En guise d’exemple, la vergerette du Canada produit entre 10 000 à 100 000 semences par plant par année, lesquelles peuvent se disséminer par le vent sur plus de 500 km de distance. Selon François Tardif, professeur au département de phytologie à l’université de Guelph, il ne serait pas surprenant que la résistance de certaines espèces nuisibles au glyphosate comme la vergerette du Canada ne soit déjà arrivée au Québec (Allard, 2012). Dans ces situations de résistance, les options de désherbage sont limitées et peuvent augmenter les coûts de production ainsi que les risques environnementaux. Une gestion proactive de prévention de la résistance au groupe 9 est essentielle afin de minimiser son développement. Une des pratiques à préconiser est l’utilisation d’herbicides ayant des mécanismes d’action différents (Bernier, 2013). Il ne faut donc pas négliger les rotations des groupes d’herbicides, et ce, même avec l’adoption du ray-grass intercalaire dans le maïs.
1.4.3.3. Contrôle tardif
La gestion des mauvaises herbes dans une culture de maïs est une pratique culturale importante. La concurrence exercée par les mauvaises herbes est en lien direct avec les pertes de rendement. Une levée hâtive ou simultanée à la culture principale, des infestations élevées ainsi que la présence de dicotylédones annuelles plutôt que de graminées annuelles sont toutes des situations où le rendement du maïs est réduit par la présence des mauvaises herbes (MAAARO, 2009a). En fait, il a été démontré que les végétaux détectent la présence de mauvaises herbes par radiation. Avant même que les ressources soient limitées, comme par exemple la lumière, la culture réagit à la présence des plantes nuisibles. Les signaux lumineux réfléchis par les feuilles agissent comme système d’alarme à la culture principale. Le combat pour l’évitement de l’ombre stimule le maïs à croître en hauteur au détriment de son
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développement racinaire. Une élongation des entre-nœuds de la tige permettra à la culture de s’approprier la lumière (Ballaré et Casal, 2000 ; MAAARO, 2015). Selon la littérature, la période critique de désherbage dans le maïs est située entre le stade de deux feuilles à huit feuilles. Il faut noter que la période critique est variable selon les années, le lieu, le type de sol, les espèces et la densité des mauvaises herbes (Bernier, 2015). Une étude réalisée en Ontario a démontré que les pertes de rendements reliées à la concurrence des mauvaises herbes peuvent atteindre entre 0,3 et 2,2% par jour lorsque les adventices ne sont pas contrôlées à partir du stade trois feuilles du maïs (MAAARO, 2015). Un désherbage tardif en postlevée du maïs peut donc affecter le rendement de la culture.
Actuellement, les producteurs agricoles qui implantent le ray-grass intercalaire dans le maïs appliquent seulement un glyphosate avant de semer le ray-grass. Le maïs est environ au stade quatre-cinq feuilles. Le contrôle des mauvaises herbes se fait tardivement puisque le glyphosate n’a pas d’effet résiduel. Plus l’application se fait tout juste avant le semis de ray-grass et moins il y a de risque de repousses d’adventices. Le ray-ray-grass peut ainsi croître sans compétition. Toutefois, ce programme de désherbage n’est pas recommandé pour obtenir le rendement optimal du maïs. Les mauvaises herbes présentes depuis la levée du maïs jusqu’au stade quatre feuilles peuvent grandement participer à concurrencer le maïs. De plus, le glyphosate ne permet pas de contrôler les mauvaises herbes tout au long de la saison de croissance de la culture. Sachant que le ray-grass est une plante peu compétitive et dont la croissance est ralentie à l’ombre, il se peut que certaines mauvaises herbes germent plus tard en saison.
À la lumière de ces enjeux liés à l’utilisation du glyphosate, les producteurs pionniers dans le domaine du ray-grass intercalaire ont rapidement fait leurs propres essais d’herbicides résiduels. Les expériences des uns apportent des réponses aux questionnements des autres.
1.5. Les herbicides résiduels
Le défi est majeur pour les fabricants d’herbicides lorsque vient le temps de discuter de culture intercalaire. Le rôle principal d’un herbicide est de contrôler majoritairement les adventices au sol et non de laisser croître un ray-grass pouvant être considéré comme une
