Depuis vingt-cinq ans, l’Inrae teste en #conditions_réelles des alternatives à l’agriculture conventionnelle sur huit hectares à #Versailles, dans les Yvelines. Une expérience riche en enseignements.
Peut-on nourrir la France en réduisant notre utilisation de pesticides et d’#engrais_azotés ? Pour répondre à cette question, les chercheurs peuvent utiliser plusieurs méthodes. L’une d’entre elles consiste à tester différentes #techniques_agricoles en conditions réelles sur de grandes cultures et à étudier leurs évolutions sur le temps long.
C’est ce qu’il se passe dans l’une des stations expérimentales de l’Inrae depuis vingt-cinq ans, et les résultats agronomiques et économiques de cette #expérimentation donnent de nombreuses raisons de se réjouir.
Un essai système d’une durée de vingt-cinq ans
Le dispositif expérimental #La_Cage, mis en place en 1998 à Versailles (Yvelines) sur une parcelle de huit hectares, compare ainsi sur le long terme quatre systèmes de culture cohérents et représentatifs des grandes cultures sans élevage :
- un système productif conduit en agriculture conventionnelle ;
- un système à bas niveau d’intrants (faible utilisation de produits phytosanitaires et d’engrais azotés) ;
- un système en agriculture biologique ;
– un système sous couvert végétal.
Dans ce dernier cas de figure, des plantes sont semées entre deux cultures afin de protéger le sol lorsqu’il resterait nu. Ces couverts végétaux sont utilisés pour tâcher de limiter l’érosion, d’améliorer la fertilité et la structure des sols, de favoriser la biodiversité et de réduire le développement des mauvaises herbes.
Cette façon de faire de l’agriculture implique une réduction du travail du sol notamment des opérations mécaniques réalisées pour préparer la terre avant les cultures. Cette réduction permettrait notamment de préserver la structure et la biodiversité des sols, de limiter l’érosion, de diminuer les émissions liées à l’usage des machines agricoles et de favoriser la séquestration du carbone dans les sols.
Conçu pour anticiper des enjeux comme la réduction des pesticides ou l’amélioration du bilan carbone, ce dispositif de La Cage permet de tester et d’ajuster des pratiques innovantes en fonction des objectifs et de l’évolution des connaissances.
Chaque système combine différents leviers techniques (rotation des cultures, travail du sol, fertilisation, etc.) qui interagissent entre eux : par exemple, la stratégie de fertilisation dépend de la densité de semis choisie, car une densité plus élevée entraîne une compétition accrue entre plantes et modifie leurs besoins en nutriments.
L’agriculture biologique mise, elle, sur les légumineuses pour compenser l’absence d’engrais azotés, car celles-ci (pois, trèfle, luzerne, féverole, etc.) fixent naturellement l’azote de l’air ce qui permet d’enrichir les sols en azote pour les cultures suivantes.
Quelles performances agronomiques des systèmes expérimentaux de La Cage ?
Les rendements des principales espèces cultivées, notamment blé, maïs, colza et pois, ont ainsi été mesurés chaque année, offrant une série temporelle robuste pour comparer la productivité des systèmes contrastés.
Dans les systèmes avec bas niveau d’intrants, sous couvert végétal et en agriculture biologique, les séries de rendements montrent généralement une variabilité plus élevée et des niveaux moyens de rendement inférieurs au système productif (Cf. Figure 1). Par contre, les marges peuvent être importantes et surpasser nettement le système productif. C’est notamment le cas avec l’agriculture biologique, car le prix de vente du blé bio est en règle générale nettement plus élevé que le conventionnel.
Dans le système sous couvert végétal, la restitution au sol des résidus de culture (tiges, feuilles mortes, racines) (▻https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/26395940.2021.1948354) et des couverts végétaux contribue à la fertilité des sols. Cependant, ces restitutions influencent également la disponibilité des éléments nutritifs pour les cultures suivantes, ce qui peut entraîner des variations interannuelles des rendements.
Dans les systèmes biologiques et sous couvert végétal, l’introduction de légumineuses permet de capter l’azote atmosphérique, un élément essentiel à la croissance des plantes, modérant ainsi partiellement les déficits d’apport d’engrais azotés (▻https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2016.01700/full).
Par ailleurs, les systèmes sous couvert permanent sans travail du sol montrent des effets positifs sur la structure du sol, notamment par l’amélioration de la stabilité des agrégats et l’augmentation de la porosité, favorisant ainsi l’infiltration de l’eau et l’activité biologique du sol. Ces bénéfices doivent être mis en balance avec des défis techniques comme la gestion des couverts, qui sont en compétition pour l’eau et les nutriments avec les cultures principales et le défaut de maîtrise des mauvaises herbes (▻https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037842900900166X).
Globalement, l’analyse agronomique et économique de La Cage confirme que certains systèmes de culture diversifiés peuvent atteindre des niveaux de rentabilité équivalents au système productif, sur la culture du blé et à l’échelle de la rotation, tout en améliorant certains aspects de durabilité. Ces résultats illustrent aussi l’importance de considérer des séries longues de données pour intégrer la variabilité climatique et les effets cumulatifs des pratiques de gestion, la restitution des résidus de culture au sol et la dynamique des cultures successives.
Mais qu’en est-il de ces maladies qui peuvent ravager les cultures et qui restent encore souvent les bêtes noires des agriculteurs ? Considérant, par exemple, la septoriose du blé, nos résultats montrent les limites des systèmes productifs très vulnérables dès que l’on n’utilise plus de pesticides.
La gestion des maladies
La septoriose du blé est une maladie fréquente qui dépend fortement du climat. Sa gestion repose sur différents leviers (choix variétal, pratiques culturales, fongicides). Les systèmes productifs très dépendants des traitements sont les plus touchés lorsque l’on retire l’usage des pesticides. Des systèmes, comme le semis sous couvert, limitent mieux la maladie, car il permet aux microorganismes (bactéries, champignons, faune du sol) de rentrer en compétition avec les agents pathogènes ou de limiter leur développement. Ainsi, réduire les pesticides n’entraîne pas forcément plus de maladies, à condition d’adapter les pratiques. Globalement, c’est la cohérence du système agricole dans son ensemble qui permet une gestion durable des maladies.
Notre étude confirme également d’autres bénéfices aux pratiques agroécologiques. Le premier concerne le carbone qui est stocké dans les sols agricoles et qui représente aujourd’hui un enjeu majeur pour l’atténuation du changement climatique.
Quel bilan carbone ?
De fait, une partie non négligeable du carbone séquestré par les plantes lors de la photosynthèse finit dans le sol par l’intermédiaire des racines. Les résidus de culture aériens (tiges, feuilles mortes…) constituent un autre apport en carbone dans les sols. Mais selon les techniques agricoles utilisées, la pérennité de ce stock de carbone peut fluctuer.
Le carbone stocké dans le sol est un des déterminants majeurs de sa fertilité, qu’elle soit physique (maintien de la structure), chimique (fourniture de nutriments) ou biologique (ressource pour les organismes vivants).
En l’absence d’apports d’effluents organiques issus de l’élevage, le bilan carbone d’un système de culture découle seulement du niveau des entrées et des pertes à l’échelle de la parcelle. Les entrées correspondent donc aux résidus (aériens et souterrains) des cultures et des couverts végétaux. Les pertes correspondent à la minéralisation des matières organiques du sol sous l’action des microorganismes qui peuplent la terre, la décomposent et la transforment en éléments minéraux.
Les systèmes de culture de La Cage présentent des dynamiques contrastées d’apports de carbone au sol (▻https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167880916303760), étroitement liées à la productivité des cultures, à la place des légumineuses et des couverts végétaux.
Plus les rendements sont élevés, plus il y a des résidus de culture restitués au sol. C’est donc le système productif qui produit le plus de résidus riches en carbone. Toutefois, cette réalité est compensée dans les systèmes ayant des couverts végétaux. Dans le système sous couvert, les apports totaux de carbone sont au final estimés à un niveau supérieur à celui des autres systèmes, grâce à l’apport de ces couverts. Au final, le stock de carbone augmente dans le temps dans le système en agriculture biologique et encore plus dans le système sous couvert végétal, alors qu’il reste stable dans les deux autres systèmes.
Quels effets sur la biodiversité du sol ?
Au-delà de la gestion des maladies et de l’apport en carbone des sols, notre étude met également en évidence un autre bénéfice majeur des pratiques agroécologiques : leur effet positif sur la biodiversité du sol.
La biodiversité du sol comprend une multitude de taxons de taille extrêmement variable et qui remplisse des fonctions diverses. Les vers de terre qui constituent l’essentiel de la macrofaune du sol sont les plus souvent étudiés et sont considérés comme des acteurs majeurs du fonctionnement du sol compte tenu de leur rôle de fouisseur et transformateur de la matière organique. Les pratiques agricoles, en particulier le travail du sol, l’apport de matière organique et l’usage de pesticides, sont de longue date reconnues comme ayant un impact majeur dans le maintien de ces populations.
Le système sous couvert végétal, sans travail du sol, se distingue par des abondances et biomasses nettement plus élevées de vers de terre anéciques et épigés (▻https://link.springer.com/article/10.1051/agro/2008069), de trois à sept fois supérieures à celles observées dans les systèmes productif et biologique avec du travail du sol, et ce, seulement une dizaine d’années après l’implantation de l’essai. Cette augmentation s’accompagne également d’une diversité en espèces de vers de terre.
En agriculture biologique, l’augmentation des populations de vers de terre est plus lente. Mais après plus de quinze ans de conduite, ce système peut héberger entre 1,5 et 2,3 fois plus de vers de terre que le système productif (▻https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0929139314003473), selon les variations interannuelles liées au climat.
Par ailleurs, les changements de pratiques agricoles mettent souvent plusieurs années à se traduire par des modifications significatives des communautés de vers de terre. Ces résultats soulignent l’importance des dispositifs expérimentaux de long terme pour évaluer de manière robuste l’impact des systèmes de culture sur la biodiversité des sols.
Que retenir ?
Les essais systèmes sont des outils clés pour tester et évaluer des solutions agroécologiques. Sur le long terme, ils montrent qu’il est possible de produire avec moins de pesticides, d’azote et d’énergie, tout en assurant une marge économique pour l’agriculteur, un stockage de carbone et l’accroissement de la biodiversité dans les sols.
Le dispositif évolue pour répondre à ces enjeux qui se posent aujourd’hui à l’agriculture et en lien avec la demande sociétale : produire sans apport d’azote, sans travail du sol, aller vers une agriculture sans pesticides, concilier production et biodiversité. Des nouveaux systèmes abordant ces thématiques sont en cours de conception avec la profession agricole.
