Evaluer la qualité des céréales de la parcelle au bassin d'approvisionnement. Itinéraires techniques et maîtrise du taux de protéines

D ans les filières céréalières, pour- tant considérées comme des productions de base, la segmentation des marchés et le resserrement des normes ont conduit les acteurs - de l'a- griculteur au distributeur alimentaire - à mettre en place des procédures de maîtrise de la qualité.

Les modalités de fabrication des lots destinés à la transformation sont dic- tées par les dispositifs de collecte et de stockage. Elles se traduisent par une diversité de modes de traitement liés aux contraintes agroclimatiques des parcelles et posent des questions scientifiques différentes à l'agronome.

Pour le blé tendre, nous avons parti- culièrement travaillé sur son utilisation en panification et en biscuiterie.

Celles-ci exigent généralement une variété pure (ou un mélange de com- position connue); un seuil de taux de protéines et, éventuellement, des cri-

tères technologiques plus complexes difficiles et couteux à mesurer à la récolte.

On cherche à constituer deux lots significativement différents autour de la valeur seuil du taux de protéines (11.5%).

La demande faite à l'agronome est alors de classer précocement les par- celles pour préparer la collecte en

deux lots séparés.

Pour l'orge de printemps la brasserie reste de loin le débouché le plus valo- risant. Par conséquent, les agricul- teurs qui lui destinent leurs récoltes doivent suivre le cahier des charges proposé par les malteurs (variété, cali- bre, taux de germination et taux de protéines). (figure 1)

Taux de protéines >11,5% Taux de protéines <11,5%

Blé tendre

Farine broyage

W, G, P/L, Zeleny pétrissage

fermentations cuisson

Pain Microtest panification

pétrissage laminage découpage

cuisson

Biscuit Microtest biscuitier

Orge

Malt germination/séchage

empâtage chauffage filtration stérilisation fermentation

Micromaltage Bière

extrait, viscosité, act. diastasique Taux de protéines <11,5%

calibre >2,5mm

Evaluer la qualité des céréales de la parcelle au bassin d'approvisionnement

Itinéraires techniques et maîtrise du taux de protéines

Pour répondre à l'exigence des consommateurs en matière de traçabilité et au souci croissant des indus- triels de réduire les coûts de transformation, les manières de produire doivent, elles mêmes, être qualifiées, voire labellisées dès le champ.

L'étude présentée, porte sur le blé tendre d'hiver et l'orge de printemps. Menée de 1989 à 1994, en étroit partenariat avec un malteur, trois organismes stockeurs de l'Oise et les agriculteurs livrant dans ces coopé- ratives, elle fournit des outils pour une gestion de la qualité et du rendement à l'échelle de la parcelle et du bassin d'approvisionnement des entreprises de collecte.

n°8 - octobre/décembre 2000 trimestriel

Systèmes Agraires et Développement (SAD)

Institut National de la Recherche Agronomique

Figure 1 : Le taux de protéine reste encore le principal critère de qualité dans les filières meunières et brassicoles

Marianne le Bail

Face à la demande croissante des brasseurs en orge de printemps, l'or- ganisme stockeur vise le développe- ment de sa production. La qualité ne doit pas se faire au détriment du ren- dement pour ne pas inciter les agricul- teurs à s'en détourner.

La question, pour l'agronome porte sur l'amélioration simultanée du rende- ment (au moins 60q de matière sèche à l'hectare) et du taux de protéines des grains (au plus 11.5%). L'objectif est d'amener le maximum de récoltes parcellaires vers le seuil de qualité visé tout en réduisant la variabilité interpar- cellaire par le choix des systèmes de culture.

L'orge de brasserie réclame une qualité constante

Pendant trois ans, entre 20 et 30 par- celles, selon les années, représentati- ves de la diversité des situations de terrain et des systèmes de culture de la région, ont été suivies pour identifier les composantes du rendement et du taux de protéines [encadré], les fac- teurs du milieu responsables de leur variation et les interactions entre cli- mat, sol et techniques culturales . L'observation de ce dispositif met en évidence une grande hétérogénéité du rendement et du taux de protéines Ces deux données sont peu corrélées.

- Le rendement est essentiellement lié au nombre de grains, le poids moyen des grains jouant un rôle secondaire.

Le nombre de grains est lui même fortement dépendant, non seulement de la quantité d'azote disponible

dans le milieu, mais aussi des condi- tions d'absorption par le peuplement, l'essentiel de cette absorption ayant lieu au cours de la montaison (par exemple, le tassement d'un sol trop humide au moment des semis réduit le coefficient d'absorption de 30 à 40%).

- La variabilité du taux de protéines s'explique notamment par le rapport entre nombre de grains et quantité d'azote absorbée pour le nombre de grain, d'une part, et le poids moyen des grains, d'autre part.

L'efficience de l'azote pour le nomb- re de grains explique chaque année entre 70 et 80% de la fluctuation du taux de protéines. Ce ratio varie en

fonction des conditions d'absorption d'azote (état structural de l'horizon labouré et maladies racinaires).

Le poids moyen des grains peut être réduit par la compétition entre grains d'un peuplement lorsque leur nombre atteint un certain seuil.

Une faible disponibilité en eau au stade du palier hydrique (au cours de la maturation du grain) et les nécroses dues au piétin échaudage sur les raci- nes sont deux mécanismes également susceptibles d'intervenir dans cette variabilité.

Trois choix techniques majeurs per- mettent le contrôle des états du milieu, jouant sur un double objectif de rende- ment et de taux de protéines : la par- celle [figure 2] semée en orge de prin- temps, la date et les techniques d'im- plantation et la dose d'engrais azoté.

Le choix de la parcelle, doit prendre en compte l'effet terrain (en liaison avec le précédent) qui concerne principale- ment l'état du profil cultural (plus ou moins tassé) et le niveau de réserve utile en eau potentielle.

Il dépend également de l'effet histoire culturale qui conditionne l'apport en azote. Ici ce n'est pas tant le niveau élevé de la minéralisation de certains précédents ou des matières orga- niques qu'une prévision difficile de leur valeur et de leur date de disponibilité qui exacerbe le risque de dépasse- ment du seuil de taux de protéines. La nature des cultures précédentes joue

RU < 100m 1 année/2, déficit hydrique avant la 3ème décade de

mai affectant l'efficience Sol hydromorphe ressuyage lent

risque de tassement au semis

semis tardif

semis trop précoce avec roues jumelées Type de terrain à éviter (par ordre de priorité)

Résultats des recherches du Département SAD-INRA

n°8- octobre/décembre 2000 - p. 2 La floraison, un stade charnière pour le rendement et le taux de protéines Le rendement peut se décomposer en deux éléments principaux :

- le Nombre de grains (NG) se construit dans la phase précédant la floraison, - le poids moyen d'un grain (PmG) s'établit après floraison au cours de la maturation.

Rendement = NG x PmG ---

Le taux de protéines est obtenu en multipliant par 6,25 le pourcentage d'azote du grain mesuré selon la méthode Kjeldhal.

Taux de protéines = 6.25 x NHI x (NABS/NG) x (1/PmG)

Le taux d'azote des grains peut être exprimé comme le rapport entre la quantité d'azote dans les grains et la matière sèche totale des grains. Cette dernière équivaut au rendement et le numérateur, la quantité d'azote accumulée dans le grain, résulte de deux phénomènes : - une absorption d'azote dans la plante entière, essentiellement avant floraison, - un transfert des parties végétatives vers le grain, après floraison.

NHI est le rapport entre les quantités d'azote des grains et de la plante entière NABS est la quantité d'azote total absorbé par le peuplement

Figure 2 : La physionomie de la parcelle et son histoire, deux composantes majeurespour en quider le choix Précédents légumineuse et

prairie, apport récent de matière

organique

Fournitures azotées mal maîtrisées

Précédent/antéprécédent céréales à paillle ou maïs/céréales à paille

Piétin échadaudage affec- tant

le poids moyen des grains

Pas de mesures de reliquat sortie d'hiver avant fertilisation azotée

Semis précoces

et sols sableux

Raisons Conditions agravantes

aussi sur le potentiel d'infestation en piétin échaudage [figure 3] en liaison avec le type de sol.

La gestion de l'implantation de la cul- ture porte sur le choix de la date d'en- trée dans les parcelles au printemps en fonction de l'humidité du sol. Celle- ci joue sur les risques de tassement [figure 4] dont on a vu l'effet majeur sur le nombre de grains et sur la dyna- mique d'absorption de l'azote. Par ailleurs, la date de semis joue sur la date de floraison.

A trop la retarder on risque un déficit hydrique responsable d'une réduction du calibre des grains, voire même d'une chute d'efficience de l'azote, deux causes d'augmentation du taux de protéines.

La gestion de la fertilisation intègre la nécessité d'atteindre une efficience optimale de l'azote pour le nombre de grains, ni trop forte (caractéristique d'une carence en azote), ni trop faible (risque d'augmentation du taux de pro- téines). Pour la variété Volga, par exemple, cette efficience a été estimé à 950 grains/gr d'azote, soit pour un optimum de 17000 grains à une quan- tité d'azote absorbée de 180 kg/ha.

A partir de ces résultats, des orienta- tions en matière de système de cultu- re et de procédures d'allotement ont été proposées aux agriculteurs, par voie de fiches techniques, et aux coopératives, lors d'assemblées géné- rales, pour répondre aux différentes situations évoquées plus haut.

Pendant deux ans, nous avons com- paré, dans des exploitations agricoles, les itinéraires techniques conformes ou non à nos recommandations, en

particulier au titre de la gestion de l'a- zote et de l'implantation.

Le risque d'obtenir des taux de protéi- nes trop forts et/ou des rendements inférieurs à 60 q de matière sèche est plus faible sur les parcelles respectant nos recommandations.

Le rendement moyen obtenu est le même, mais la diminution des charges en intrants (azote en particulier) et l'obtention de primes à la qualité don- nent un avantage significatif aux sys- tèmes issus de nos recommandations.

La culture du blé s'organise au niveau du bassin de collecte Nous avons testé des indicateurs du niveau azoté de la culture tout au long du cycle de blé tendre Scipion afin de classer les parcelles du bassin d'ap- provisionnement. Dans le but de sépa- rer deux lots de blé de taux de protéi- nes différents et destinés à deux seg- ments de marché (panification et biscuiterie) nous avons comparé trois indicateurs selon trois critères d'effica- cité :

- le diagnostic foliaire, fournissant le taux d'azote dans les deux avant- dernières feuilles de la plante ; - la quantité de chlorophylle, mesurée

par photométrie à l'aide d'un chloro- phyll meter : elle est liée à celle de l'azote ;

- le taux de protéines sur grains imma- tures, mesuré une semaine avant la récolte.

Le premier critère de comparaison est l'aptitude de l'indicateur à segmenter deux lots de taux de protéines moyen significativement différents.

Le second est la fiabilité du classe-

ment qu'il permet. Pour évaluer cette fiabilité on compare le classement opéré sur la base des valeurs crois- santes de l'indicateur précoce, au classement que l'on ferait en connais- sant le taux de protéines. Ce taux de concordance varie de 0, classement totalement discordant, à 1, classe- ment totalement concordant.

La précocité de l'information est le troi- sième critère d'efficacité qui permet aux responsables de la collecte de s'organiser.

Les deux premiers critères de juge- ment sont optimaux quand on dispose des taux de protéines finaux (en 1994 pour les deux lots finaux de Scipion une différence de taux de protéines de 2.1% et une fiabilité du classement de 1). Cette mesure est cependant trop tardive pour une bonne organisation de la collecte. La mesure du taux de protéines sur grain immature, qui nécessite une manipulation d'échan- tillons et une analyse soumises à délais, donne de bons résultats en terme de séparation et de fiabilité mais elle reste également trop tardive.

Les autres test, notation au chlorophyll meter à deux stades et diagnostic foliaire, ont une aptitude à la segmen- tation des lots assez semblable et intéressante pour l'entreprise de col- lecte (1.5% de différence entre les deux lots). L'intérêt des mesures flo- raison réside dans leur précocité et la facilité pour le chlorophyll meter (pas de prélèvement, pas d'analyse) mais elle induisent des erreurs de classe- ment (fiabilité entre 70 et 80%). La mesure au stade plus tardif de "l'épiai- son + 400 degrés jours" (dont la fiabi-

Résultats des recherches du Département SAD-INRA

n°8 - octobre/décembre 2000 - p. 3 Figure 3 : Le précédent cultural joue sur le potentiel d'infestation en piétin échaudage

Figure 4 : Le semis d'orge avec des roues jumelées, avant complet ressuyage, accentue le tassement

Racines nécrosées et successions de culture (Gaeumannomyces graminis)

0 10 20 30 40 50 60

11 99 88 99 11 99 99 00 11 99 99 11

Système 1

succession céréales à paille (+/- maïs)

Système 2

céréales à paille- betterave ou pois

Système 3 pois -betterave - colza

% tiges ≥≥ 1 racine nécrosée

Conditions d’implantation et état du profil cultural

0 10 20 30 40 50 60

Fev 1 Fev 2 Fev 3 Mars 1 Mars 2 Mars 3

Pluie (m m )

1989

roues simples

roues jumelées

Tassé

Non Tassé

Etat du profil

lité était en 1994 pour les lots de Scipion de 95%) est la plus fiable et doit être privilégiée.

Elle s'effectue un mois avant la récolte.

Comme pour l'orge, la connaissance de l'itinéraire technique permet d'anti- ciper certains risques en matière de qualité.

La combinaison d'un relevé de ces iti- néraires technique sur toutes les par- celles et d'une mesure de l'indicateur sur la moitié seulement d'entre elles, nous permet de segmenter le lot glo- bal en deux lots différents tout en dimi- nuant le nombre de passages dans les parcelles.

La maîtrise de la qualité se joue tant à l'échelle de la parcelle, dans l'orienta- tion des systèmes de culture, qu'à l'é- chelle supérieure, celle du bassin d'approvisionnement des entreprises de collecte stockage.

Il est possible, à la parcelle, de maîtri- ser l'obtention régulière en orge de brasserie d'un taux de protéines faible et d'un rendement fort (deux objectifs réputés antagoniques) par certains choix en matière de systèmes de culture.

Ces orientations peuvent être adaptées à d'autres zones de production.

De même, à l'échelle du bassin d'ap- provisionnement, des outils agrono- miques - conseils en matière d'itinérai- res techniques, indicateurs de l'état azoté des cultures - permettent de gui- der l'entreprise de collecte dans l'as- semblage de ses lots.

De travaux menés dernièrement sur la prévision du taux de protéines et l'inté-

gration dans des outils d'information géographique de données sur les milieux et les systèmes de culture pour une approche spatialisée n'ont pu être traités dans ce document.

Leur intégration permettra d'améliorer la maîtrise de la qualité et de progres- ser dans l'analyse des modalités de classement par l'origine utilisées par les organismes de collecte.

Edité par le Département Systèmes Agraires et Développement INRA - route de St Cyr, 78026 Versailles cedex

tél : 03.80.77.25.95 - fax : 03.80.77.25.74 - e.mail : mignote@enesad.inra.fr Directeur de la publication : Bernard Hubert

Rédaction : Camille Raichon, Martine Mignote Impression ICO - 17/19 rue des Corroyeurs, 21000 Dijon Dépôt légal 4ème trim. 2000 - Commission paritaire n° 0304B05278

Résultats des recherches du Département SAD-INRA

n°8 - octobre/décembre 2000 Pour en savoir plus

- Le Bail M., 1997. Maîtrise de la qualité des céréales à l'échelle du bassin d'approvisionnement d'une entreprise de collecte- stockage. Approche agronomique. Thèse de Doctorat INA P-G. 249 p. + annexes.

- Le Bail M., 1997b. Sol, fertilisation et qualité de l'orge de printemps brassicole. 3ème rencontre de la fertilisation raisonnée et de l'analyse de terre. Blois, 18-20 novembre 1997. Gemas -Comifer. pp 103-112.

- Jeuffroy M.H. et al., 2000. Blé tendre : comprendre et prévoir la teneur en protéines des grains. Perspectives Agricoles, 261.

pp 24-31.

- Meynard J.M.,David G., 1992. Diagnostic de l'élaboration du rendement des cultures. Cahiers Agriculture. 1, pp 9-19 - Valceschini E., Heintz W.,1990. La gestion de l'incertitude sur la qualité des blés par les organismes collecteurs et stockeurs

de céréales. , in J. Brossier and E. Valceschini. Les exploitations agricoles et leur environnement. Essais sur l'espace tech- nique et économique. INRA, Paris. pp 5-15

L'auteur

Marianne le Bail est enseignant-chercheur à l'INA-PG et associée à l'Unité Systèmes Agraires et Développement, Activités, Produits, Territoires [SADAPT] - Centre INRA de Versailles-Grignon.

Le bassin d'approvisionnement

C'est un contour géographique couvrant l'aire de collecte de l'entreprise (ici une entreprise de collecte-stockage de céréales) et comprenant les milieux physiques et agroclimatiques de cette région, les systèmes de culture des agriculteurs et l'infrastructure de collecte de l'entreprise. On y étudie l'entreprise sous l'angle des débouchés et des relations avec les clients, de l'organisation interne des silos et des transactions (information, contrats et flux) avec les agriculteurs.

Le programme prévisionnel de collecte débouche sur trois modalités de fabrication des lots de céréales appuyés sur des traitements différents de la variabilité des récoltes : -soit la cul- ture, de faible surface dans la région, a un seul débouché et l'on vise un seul lot par varié- té (cas de l'orge de brasserie ici ) : il faut alors homogénéiser les récoltes du bassin -soit la culture, importante dans la région a plusieurs débouchés et l'on cherche à constituer deux

lots adaptés (cas du blé tendre scipion ici) : il faut trier dans la variabilité des récoltes -soit la culture, très classique dans la région, est différenciée en fonction d'une référence à la

zone de culture (sorte d'effet " terroir ")