La circulation de la sève et le semis direct

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Se pourrait-il que la circulation de la sève influe sur le rendement en semis direct ? Il n’y a pas de publications scientifiques à ce sujet mais il y a de fortes chances que les deux paramètres soient liés. Dans ce billet, je vais vous expliquer comment je vois le lien entre semis direct et circulation de la sève.
La sève est le vecteur de transport à l’intérieur de la plante. Pour faire simple, la sève est à la plante ce que le sang est à l’homme. Par exemple, elle transporte des nutriments et l’eau depuis les racines vers les parties aériennes de la plante (feuille, tige, fleur, …) et, inversement, elle transporte les sucres produits par la photosynthèse vers les racines. La sève est donc un élément essentiel de la plante.
Malheureusement, la circulation de la sève n’est pas toujours un parcours de santé.

L’autoroute de la sève

En effet, la structure de la plupart des plantes fait que la sève rencontre une zone de passage obligé. En effet, il y a une zone de circulation très dense de la sève qui se situe dans le bas de la tige (également appelé hypocotyle) et le haut des racines en passant par le collet (figure 1). Toute la sève qui monte doit transiter dans cette zone et toute la sève qui descend doit y passer aussi. Cette zone possède la plus grande capacité vasculaire de la plante (capacité à faire circuler la sève) et peut être surnommé « l’autoroute de la sève ». Par conséquent, il est logique de penser que si la circulation de la sève est contrariée à ce niveau-là, il y aura un effet négatif sur le rendement.
Au niveau de la partie aérienne, l’air n’oppose pas de réelles résistances pour la croissance de la tige (figure 2) ; la circulation de la sève y est rarement contrariée. Mais dans le sol, l’environnement est différent et la circulation de la sève peut être fonction de la qualité de ce dernier. S’il est bien structuré, la plante pourra créer un réseau de racines dense et puissant (figure 2). A l’opposé, s’il est mal structuré, la plante va peiner à créer les racines principales et le collet (figure 3). Par conséquent, cela va impacter la circulation de la sève et, à priori, le rendement. Dans ce dernier cas, l’autoroute de la sève va se transformer en goulot d’étranglement.
Une mauvaise structure impactant le réseau racinaire est souvent un problème de compaction. Ce n’est pas le seul problème de structure mais c’est le plus fréquent. Pour garder ce post court et digeste, je ne vais évoquer que la compaction.

  • Transit de la sève dans une plante
  • Autoroute de la sève dans un sol bien structuré
  • Goulot d'étranglement de la sève dans un sol mal (...)
  • Semis à double disque avec force de terrage excessive
  • Cas de la racine coudée
  • Cas des racines étouffées
  • Circulation de l'oxygène autour du sillon dans 4 (...)

Pneumatiques et éléments semeurs

En semis direct, la compaction peut avoir deux origines : (i) les pneumatiques et (ii) l’élément semeur. La compaction par le passage des roues/chenilles est un problème bien connu et qui impacte l’enracinement dans sa globalité. Les stratégies pour y remédier sont diverses tel le Controlled Traffic Farming (CTF) ou la diminution de la pression au sol. Un certain nombre d’agronomes ont déjà traité le problème et les solutions. Par conséquent, je ne vais pas approfondir le sujet.
La compaction générée par l’élément semeur est aussi connue mais moins bien documentée. Voici un exemple pour illustrer le phénomène : un semoir à double disque avec une force de terrage excessive (figure 4). Cette représentation d’un semis montre comment la zone autour de la graine est compactée. Cette compaction peut impacter le développement de la plante de 2 manières différentes : (a) « racine coudée » et (b) « racines étouffées ».

Racines coudées et racines étouffées

La « racine coudée » (figure 5) apparait lorsque la racine a du mal à sortir du sillon. En effet, la coiffe a des difficultés à traverser les bords du sillon compacté et la racine va pousser dans le sillon jusqu’à trouver une aspérité/pore dans laquelle elle pourra plonger. Le résultat est une racine horizontale qui allonge inutilement la zone critique de circulation de la sève. Le circuit de la sève est donc plus long, le transit prend plus de temps et d’énergie. Malheureusement, cela ne profite pas à la plante. C’est donc une perte de temps et d’énergie. La plante est moins efficace et ceci va, à priori, impacter négativement le rendement.
Les « racines étouffées » (figure 6) apparaissent lorsque la compaction de l’élément semeur est telle que les pores sont réduits en taille et en nombre. Ceci a 2 conséquences :
1. Des pores de petites tailles dans un sol compacté où les racines sont à l’étroit. En effet, la coiffe racinaire va pouvoir rentrer dans un petit pore mais, lorsque la racine va vouloir grossir en diamètre, le sol compacté va s’opposer à cette croissance et les racines vont rester fines et seront à l’étroit. Ceci va impacter le flux de la sève. Ce dernier sera ralenti.
2. Peu d’oxygène disponible pour les racines. Une racine respire. Elle utilise de l’oxygène pour bruler les sucres et obtenir l’énergie nécessaire à son bon fonctionnement. Les racines absorbent l’oxygène du sol et y rejettent du dioxyde de carbone. Lorsque le sol est bien structuré, cette opération se fait facilement. Mais dans un sol compacté, cette opération peut être difficile (Stępniewski, 2002). Elle va demander des efforts supplémentaires de la part de la plante et impacter les performances de façon globale. Ce manque d’air risque d’impacter négativement le flux de la sève. Elle circulera moins rapidement et moins facilement.
La compaction du sillon impacte la plante et ses performances. Par exemple, il semble logique de dire que la compaction du sillon joue sur la capacité d’une plante à résister au stress hydrique et à l’échaudage. En effet, lorsque la sève circule bien, la plante aura plus de facilité à approvisionner les parties aériennes avec l’eau nécessaire. Avec d’autres mots : l’autoroute de la sève fonctionne bien. Et à l’opposé, si le flux de sève passe mal, la quantité d’eau que les racines envoient aux feuilles sera limitée et la plante en pâtira. Dans ce dernier cas, l’autoroute de la sève se transforme en goulot d’étranglement.
La compaction du sillon peut affecter toutes les cultures. Néanmoins, les cultures à cycle court y sont plus sensibles car le sol a moins le temps de se reconstruire. Par exemple, maïs, soja et orge de printemps n’ont parfois que 4 mois entre le semis et la récolte et toute compaction au semis n’aura pas le temps d’être résorbée d’ici le remplissage des grains.

Deux leviers d’action

La compaction du sillon est à éviter en semis direct car elle impacte la circulation de la sève dans une zone de flux intense. Cette compaction risque d’impacter la culture et au final le rendement. Il y a deux leviers d’action pour éviter ou réduire l’impact du problème :
a) Le choix du semoir  : Pour éviter le problème, il est possible d’opter pour un semoir qui réalise le sillon par soulèvement de la terre. En effet, lorsque l’on soulève la terre pour faire le sillon, ce dernier ne sera pas compacté. Chaudry et al. (1987) et Baker et al. (1988) ont étudié la question en mesurant les flux d’oxygène autour de différents sillons dans différentes situations. La figure 7 montre la circulation de l’air autour de 4 sillons différents. Il est possible de voir l’intensité des flux d’oxygène sur une période de 3 semaines (21 jours). Les mesures montrent que l’oxygène circule mieux autour de l’élément « winged opener » que de l’élément « triple disc opener » et ceci, quelle que soit la couverture du sol. Le flux d’oxygène est un bon indicateur du taux de compaction (Berge et al., 2017). Le sillon en T inversé n’a pas subi de compaction alors que le sillon en V a été compacté.
b) Le réglage du semoir  : Il est important de bien régler le semoir pour éviter la compaction du sillon. Le principal réglage est la force de pénétration et il est important de vérifier son bon réglage au moins une fois par parcelle. Le plus simple est de planter le couteau à plusieurs endroits derrière l’élément semeur et d’observer la compaction. En matière de force de terrage, certains constructeurs proposent aujourd’hui des systèmes électroniques pour gérer la force de terrage en continue. Ces systèmes dynamiques sont capables d’ajuster la force de pénétration en fonction du sol et, si le sol varie entre le haut et le bas de la parcelle, la force de terrage suivra. Ces kits sont une bonne solution pour limiter la compaction et ses effets négatifs. En semis direct, il est important de s’assurer que la force de terrage du kit soit suffisante.

Ne pas compacter l’environnement de la graine

Malgré le faible nombre de publications scientifiques sur la compaction du sillon en semis direct et ses effets sur le rendement, il semble logique d’annoncer que le phénomène peut impacter la circulation de la sève qui a son tour va impacter le rendement. En effet, le bon fonctionnement de « l’autoroute de la sève » qui se situe au bas de la tige et en début des racines primaires semble nécessaire pour atteindre le potentiel maximum de la culture. Une mauvaise structure de sol peut allonger inutilement les racines et/ou réduire leur efficacité. Les cultures à cycle court sont, à priori, plus sensibles à la compaction du sillon. Pour remédier au problème, il est possible d’opter pour un semoir qui ne compacte pas l’environnement de la graine. A défaut, le problème peut être diminuer en prenant soin de bien régler la force de terrage du semoir dans chaque parcelle.

Références :
Baker, C.J., Chaudhry, A.D. and Springett, J.A. (1988) Barley seedling establishment by direct drilling in a wet soil. 3. Comparison of six sowing techniques. Soil and Tillage Research 11, 167–181.
Berge, H.F.M. ten, Schroder, J.J., Olesen, J.E. and Giraldez Cervera, J.V. 2017, Research for AGRI Committee – Preserving agricultural soils in the EU, European Parliament, Policy Department for Structural and Cohesion Policies, Brussels.
Chaudhry, A.D., Baker, C.J. and Springett, J.A. (1987) Barley seedling establishment by direct drilling in a wet soil. 2. Effects of earthworms, residue and openers. Soil and Tillage Research 9 (2), 123-133.
Stępniewski W., 2002. Oxygen diffusion rate and plant growth. In : Encyclopedia of Soil Science, Marcel-Dekker, Inc. ISBN : 082470634.



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