Jean-Marc Sanchez

Pour se développer, les cultures ont besoin d’eau, de lumière, de carbone, d’oxygène et d’éléments minéraux.

L’air fournit l’oxygène et le gaz carbonique, source du carbone, que la plante fixe grâce à la photosynthèse.

Le sol sert de réserve en eau et en éléments minéraux pour alimenter la plante, c’est un véritable bio-réacteur qui abrite un écosystème complexe. Le sol recycle les matières organiques en éléments minéraux pouvant être utilisés de nouveau par les plantes et fournir à l’agriculteur un bon rendement !

Un exemple :

Sur une parcelle, 1 m2 de céréales nécessite pour son développement : • 660 g d’oxygène (O),

• 630 g de carbone (C),

• 90 g d’hydrogène (H),

• 20 g d’azote (N),

• 8 g de phosphore (P2O5),

• 25g de potassium (K2O),

• 8 g de calcium (CaO),

• 6 g de soufre (SO3),

• 4 g de magnésium (MgO).

• Des oligo-éléments : 0,15 g de fer (Fe), 0,05 g de manganèse (Mn), 0,05 g de zinc (Zn), 0,01 g de cuivre (Cu), 0,006 g de bore (Bo), 0,001 g de molybdène (Mo).

• Quelques millions de bactéries et champignons, vers de terre, crustacés…

Les besoins de la plante évoluent au cours de sa vie. A chaque stade de son développement, elle doit trouver les éléments nécessaires, sous une forme assimilable dans la solution du sol (eau + éléments minéraux). Les fertilisants approvisionnent le sol en éléments nutritifs.

Pour poursuivre en détails… Quels sont les besoins des cultures ?

Le sol : Le sol est un milieu complexe qui comprend : • des matières organiques, • de l’humus, • des éléments fins et très réactifs (argiles), • des éléments grossiers siliceux ou calcaires, • des composés à base de fer, d’aluminium, de calcium • de l’eau et de l’air pour 50% de son volume. En agriculture, le sol joue un rôle essentiel dans la nutrition des cultures car : il retient la solution du sol, il fixe certains éléments nutritifs et il abrite les micro-organismes qui contribueront à la transformation des éléments non assimilables en éléments directement assimilables par les plantes...

Chaque sol est un biotope unique et a ses propres caractéristiques physiques, biologiques et chimiques. La disponibilité des éléments nutritifs en dépend.

L’azote (N) : belle indispensable L’azote est un élément essentiel de la photosynthèse qui permet la transformation de la matière minérale en tissu végétal. L’azote est présent dans l’air mais les plantes, à l’exception des légumineuses (luzerne, trèfle, pois...), ne peuvent pas l’absorber sous forme gazeuse. Dans le sol, l’azote est sous forme organique ou minérale (ammonium NH4+, nitrate NO3-).

L’azote organique (résidus des récoltes précédentes, engrais organiques…) doit être transformé par les micro-organismes présents dans le sol en nitrates pour être utilisable par les plantes ; c’est la minéralisation. Ce sont essentiellement les nitrates qui assurent la nutrition azotée des plantes. Le cycle de l’azote dépend des conditions climatiques et de la microbiologie du sol. Les nitrates sont peu retenus par le sol, il faut donc les apporter ou favoriser la minéralisation quand la plante est prête à les absorber afin d’éviter le lessivage vers les nappes phréatiques. L’azote est un facteur de croissance et un facteur de qualité qui influe sur le taux de protéines des végétaux.

Le phosphore (P) : vieillard prématuré ! Le phosphore est nécessaire à la croissance des plantes. Il est présent dans le sol sous la forme de phosphates : soit dissous dans l’eau, soit fixés sur les particules du sol, soit dans les minéraux ou encore sous forme organique. Au fur et à mesure que les racines prélèvent le phosphate dissous dans l’eau, les molécules fixées sont progressivement libérées. Le phosphore sous forme organique est lentement minéralisé. Mais ces échanges sont très lents. Le cycle du phosphore est très dépendant des caractéristiques physiques et chimiques du sol. Ce sont les cultures de pommes de terre, de légumes et de betteraves qui ont les plus grands besoins en phosphore. Bien souvent c’est la biodisponibilité a cours terme qui est limitante dans un sol, le phosphore vieillissant très vite dans le sol. Les sols acides riches en fer et aluminium libre fixent le phosphore soluble très rapidement comme les sols riches en Calcium et ou Magnésium.

Le potassium (K) : toujours prêt ! Le potassium joue un rôle primordial dans la formation et le stockage des sucres, il aide également la plante à résister au froid, à la sécheresse et aux maladies. Le potassium de la solution du sol est retenu par l’humus ou l’argile ; celui contenu dans les minéraux ne sera libéré que très lentement. Comme pour le phosphore, le cycle du potassium est dépendant des caractéristiques physique et chimique du sol cependant il reste toujours bio disponible. Toutes les cultures n’ont pas les mêmes besoins en potassium : les pommes de terre, les légumes en général et les betteraves sont plus exigeants que les céréales par exemple. Généralement l’apport en potassium est réalisé avant la plantation.

Les autres éléments : Calcium, Magnésium, Soufre, les oligo-éléments Le calcium et le magnésium sont destinés essentiellement à améliorer la structure du sol, ils sont apportés sous forme d’amendements. Le soufre est nécessaire à la synthèse des protéines, il est apporté par certains engrais sous la forme de sulfates. Ce sont les crucifères (choux, colza...) et l’ail, l’oignon, le poireau qui ont les plus grands besoins en soufre. Il peut être amené sous d’autres formes moins oxydées faisant l’objet d’Autorisation de Mise en Marché. Des propriétés agronomiques supplémentaires sont alors démontrées.

Les oligo-éléments (cuivre, manganèse, zinc, bore, molybdène, fer...) participent à doses très faibles à la nutrition des plantes. Cependant une carence dans l’un de ces éléments peut provoquer un trouble de la végétation. Ces carences peuvent être provoquées soit par une teneur insuffisante soit par la non disponibilité de l’élément.

Voilà, nous avons fait le tour (incomplet) des besoins des plantes. C’est un peu long, mais il fallait bien ça...

Une étude menée par des scientifiques de l’Inra de Versailles-Grignon remet en question la pertinence de la méthode actuelle d’évaluation des produits phytosanitaires vis-à-vis des vers de terre, lors de leur procédure homologation.

Les chercheurs ont comparé la sensibilité de différentes espèces de vers aux pesticides. L’indicateur retenu étant la « dose létale médiane » (ou DL50), c’est-à-dire la dose d’une substance causant la mort de 50% de la population de vers dans des conditions expérimentales données. Ils ont mis en évidence que deux espèces de vers de terre, Lumbricus terrestris et Aporrectodea caliginosa, étaient plus sensibles aux pesticides qu’Eisina. fetida. Les premiers évoluent dans les sols agricoles particulièrement concernés par l’utilisation de pesticides tandis qu’E. fetida affectionne plutôt les matières organiques en décomposition (nous en parlions au sujet de la semelle de labour).

Or c’est justement sur cette dernière espèce que portent actuellement les tests d’homologations des produits phytosanitaires, lorsque sont mesurés leurs effets sur les vers de terre. « E. fetida n’est donc pas la plus adaptée pour réaliser les tests d’homologation des pesticides, en concluent les chercheurs. Il semblerait plus pertinent d’utiliser l’espèce A. caliginosa dont l’élevage est par ailleurs facile, celui de L. terrestris étant plus contraignant ».

Et si vous vous posiez la question du « pourquoi » de leur présence ?

Chiendent, liseron, érigéron, chardon… En plus de lutter contre les nuisibles qui envahissent vos parcelles, il faut aussi se demander pourquoi elles s’y développent... C’est la notion de plantes dites « bio-indicatrices », défendue par un botaniste, Gérard Ducerf : « Une plante ne pousse pas par hasard. Lorsque vous la rencontrez dans une de vos parcelles, elle a un rôle à jouer dans cet endroit là, à ce moment là », explique l’expert botaniste. Les plantes et leur milieu sont en effet en fortes interactions : le développement d’un plante particulière ne sera possible que si un certain nombre de critères liés au sol sont réunis, comme par exemple l’érosion, l’hydromorphisme, le taux de matière organique, etc.

En se basant sur ce concept, la présence de telle ou telle adventice est donc à associer à des particularités du sol, qui sont eux-mêmes parfois la conséquence des pratiques d’entretien. D’un simple inventaire de la flore présente et de son taux de couverture, on peut ainsi en déduire l’état de son sol : « Les mauvaises herbes, dont on veut se débarrasser, sont en fait des indicatrices de l’évolution du sol et permettent de prévoir des dysfonctionnements avant qu’ils ne se manifestent et qu’il soit trop tard pour les réparer », explique le botaniste. En fonction des adventices présentes et de leur signification, on peut ensuite envisager une modification des pratiques d’entretien et/ou de fertilisation, ce qui suffit parfois pour faire disparaître « naturellement » des espèces envahissantes après seulement quelques années.

L’érigéron (ou vergerette) et le chardon sont par exemple associés à des problématiques de compaction des sols ; en viticulture, ces adventices peuvent apparaître dans des plantations, suite à d’importants travaux d’aménagement des parcelles ayant entrainé un tassement des sols. En grandes cultures, on les retrouve également bien souvent sur des parcelles ayant longtemps été désherbées chimiquement, où l’absence de tout travail mécanique et la multiplication des passages ont accentué le phénomène. « Dans bien des cas, le recours à quelques interventions de travail superficiel des sols permet de voir disparaître ces adventices au bout de 2 à 3 années », confirmait Maxime Christen, de la chambre d’agriculture de Gironde, lors des rencontres Tech n’ bio en juillet 2012 à Montagne (33).

L’Amaranthe, le chénopode, la morelle ou encore le liseron, sont quant à eux souvent liés à des excès de fumure minérales - azote et/ou potasse - et à des déficits associés en matières organiques. « Le retour à des amendements organiques, massifs au besoin, peut permettre de restructurer les sols, d’améliorer leur capacité de rétention et de recréer ainsi des conditions moins favorables au développement de ces adventices envahissantes. », a aussi expliqué le conseiller.

En d’autres termes, voilà de quoi se remettre en question sur ses pratiques... Qui peuvent parfois être ancrées depuis bien longtemps !

Premier intrant de l’agriculture, les semences représentent un enjeu économique fort, la France est le premier producteur mondial de semences potagères commercialisées. Pour protéger ce marché sans le tarir, la France a adopté en novembre 2011 la loi sur les Certificats d’Obtention Végétale. COV vs. Brevet ? Ces Certificats d’Obtention Végétale ont été créés pour éviter les problèmes posés par les brevets dans les pays où les espèces végétales sont brevetables, comme aux États-Unis, au Japon ou en Australie. Le COV contrairement au brevet autorise le libre usage de la variété protégée pour créer de nouvelles variétés. Il autorise en outre les semences de ferme, ce que le brevet interdit. Semences certifiées, semences de ferme et semences paysannes On distingue les semences certifiées produites par les entreprises semencières, les semences de ferme obtenues par l’agriculteur en deuxième génération à partir de semences certifiées et les semences paysannes issues du travail de sélection de l’agriculteur à partir de variétés non-certifiées, anciennes. Désormais, moyennant une redevance (droits de propriété intellectuelle) payée aux sélectionneurs, la loi autorise l’agriculteur à ressemer une partie de sa récolte issue de semences certifiées et donc à créer de nouvelles variétés à partir de semences certifiées. Et les semences paysannes ? Cette loi attendue par les semenciers fait l’objet de critiques de la part de nombreuses associations regroupées en réseau ou en collectif tels que le Réseau Semences Paysannes ou le collectif « Sauvons la biodiversité ».

Concrètement ? Si la règlementation actuelle permet de vendre ou échanger des semences pour un usage non commercial, elle restreint fortement l’utilisation de semences paysannes. (1) En effet, pour être commercialisée en France et en Europe, une variété doit être inscrite au catalogue officiel des espèces et variétés de plantes cultivées en France ou au catalogue communautaire. Il faut pour cela que la variété soit officiellement admise. Pour qu’elle soit admise, il faut que cette variété soit distincte, stable ou suffisamment homogène et que soit en outre établie une valeur culturale ou d’utilisation satisfaisante de la variété. Cette valeur est établie grâce aux tests VAT (valeur agronomique et technologique). Le principal problème réside dans le fait que ces espèces anciennes ne sont souvent pas assez stables pour rentrer dans ce cadre, elles sont donc difficiles à inscrire et à maintenir au catalogue. (2) Autre fois toléré, la loi interdit désormais de commercialiser les semences non certifiées en dehors du cadre de la vente au jardinier amateur. Pour préserver la biodiversité et l’indépendance vis-à-vis des semenciers, certaines associations de cultivateurs mettent en commun leurs semences, telle l’association bretonne Kaol Kozh(3) qui appelle de ses vœux la création de Maisons de la Semence dans toutes les Régions. (1) Par une décision rendue le 12 juillet 2012, la Cour de justice de l’UE a jugé que les directives européennes 2002/55 relative à la commercialisation des semences de légumes et 2009/145 autorisant certaines dérogations pour les "variétés de conservation" et les "variétés créées pour répondre à des conditions de culture particulières" étaient valides et qu’elles prenaient en compte les intérêts économiques des vendeurs de variétés anciennes, dans la mesure où elles permettaient leur commercialisation sous certaines conditions.

Pour aller plus loin : La France est à l’origine de l’Union pour la Protection des Obtentions Végétales, abrégée UPOV, qui est une organisation intergouvernementale créée à Paris lors d’une conférence diplomatique le 2 décembre 1961 ayant abouti à une « Convention internationale pour la protection des obtentions végétales ». Le 28 novembre 2011, l’Assemblée nationale a voté la loi transcrivant en droit français la Convention UPOV de 1991. Cette convention a pour objectif de protéger juridiquement les droits de la propriété intellectuelle des créateurs de semences, elle oblige donc les utilisateurs de semences de ferme à payer des droits de propriété intellectuelle aux sélectionneurs.

Agriculture-nouvelle L’atelier des curieux de l’agriculture : les nouveaux intrants : engrais, semences, plants, phyto ; les pratiques culturale, les O.A.D. …

L’eau est un facteur essentiel pour l’agriculture. Constitutif des végétaux, elle transporte aussi toutes les substances nécessaires à la plante, mais surtout stabilise sa température par la transpiration. Selon une étude présentée à la session du 5 mai 2010 à l’académie d’agriculture(*) les causes du plafonnement du rendement du blé en France sont d’abord d’origine climatique et en grande partie liées au manque d’eau au cours du cycle végétatif.

Comment faire face au stress hydrique pendant les stades clés de nos cultures ?

L’eau est le vecteur des éléments nutritifs. L’efficacité de la fertilisation azotée est liée à la présence d’eau. L’azote solubilisé dans la solution du sol est « pompé » par la plante suite à l’évapotranspiration. Sans eau, pas d’azote !!

Il faut raisonner sa fertilisation en fonction des conditions climatiques. Mais comment tenir compte d’un facteur météo si peu prévisible au-delà de la semaine dans les décisions de fertilisation ? Même si la fertilisation foliaire ne peut pas remplacer les apports au sol, peut-elle prolonger l’attente des pluies ? Peut-on parler de « nutrition » foliaire ?

Il semblerait que ce soit plus une stimulation visant à relancer la « pompe » à azote, solution à préconiser uniquement en cas de présence d’eau dans le sol au moins en profondeur. En cas de stress hydrique fort, les apports fertilisants par voie foliaire peuvent amplifier le stress en relançant la consommation d’eau à un moment où les économies sont indispensables !

L’eau régule la température. La majorité de l’eau transitant dans les végétaux sert à évacuer le « trop-plein » d’énergie solaire et lui assure la survie. Comme pour l’être humain, les hausses de température interne sont évacuées grâce à la transpiration : l’eau en se transformant en vapeur générant du froid, les cultures consomment de très grandes quantités d’eau. Par exemple, il faut 300 à 700 tonnes d’eau pour produire une tonne de matière sèche de blé !

Face aux besoins croissants en eau pour sauvegarder les rendements, la solution idéale est-elle l’irrigation ? A peine 25% des surfaces de maïs sont irriguées en France. Cependant, il est peu probable que nous réussissions à augmenter la part d’irrigation car elle entre en compétition avec l’activité humaine et la sauvegarde des milieux aquatiques. Les enrouleurs qui arrosent nos maïs ont bien mauvaise presse !

Les méthodes et le pilotage de l’irrigation peuvent-ils être améliorés. Des idées nouvelles naissent comme le goutte-à-goutte sur maïs ! Même si piloter l’irrigation n’est pas nouveau, des méthodes permettent de prévoir le stress hydrique en prenant en compte la réserve utile du sol, la climatologie… Ces OAD (Outils d’Aide à la Décision) peuvent permettre aussi de déclencher un apport de Glycine-bétaïne avant que les symptômes foliaires n’apparaissent, causant des dommages ou des pertes de rendements irrémédiables.

Améliorer la structure du sol consiste aussi à maintenir ou augmenter la capacité du sol à garder une réserve utile en eau la plus élevée possible. Nous savons aujourd’hui que la structure du sol est très liée à la vie biologique : des vers de terres, bien connus, qui creusent les galeries et aèrent nos sols, aux micro-organismes (bactéries, champignons) qui sécrètent des « colles naturelles » ou « biofilm ». Ces derniers collent les agrégats du sol entre eux et le rendent plus poreux. La résistance au stress hydrique, c’est aussi augmenter le volume de sol « explorable » par les racines et les mycorhizes (prolongation racinaire) et permettre à l’eau de pénétrer dans le sol en évitant son ruissellement (limiter la compaction et les passages de matériel agricole).

Certains couverts végétaux permettent aussi de décompacter les sols et bien sûr de favoriser la vie biologique. Ce sujet fera l’objet d’un prochain article. Une autre piste de réflexion pour améliorer la tolérance au stress hydrique est l’amélioration génétique, voire même la précocité variétale.

L’eau : préoccupation quotidienne des agriculteurs du monde entier, reste un sujet majeur de recherche et d’expérimentation.

Source(*)Philippe Gate, ARVALIS, avec la collaboration de Nadine Brisson, INRA Avignon, et David Gouache, ARVALIS

Mycorhizes, bactéries, levures, champignons, etc. : il n’y a pas un, mais des milliards de micro-organismes différents présents dans le sol, pouvant être utiles au développement des plantes. Améliorer la nutrition, aider à résister aux stress, lutter contre des maladies ou ravageurs.

Les travaux actuels de recherche et développement sur les produits à base de micro-organismes consistent donc à répondre à ce double objectif : trouver les micro-organismes qui apporteront un réel bénéfice aux cultures, tout en s’assurant que leurs apports, en faibles quantités, préserveront l’équilibre du sol. Ces milliards de micro-organismes assurent une ou plusieurs fonctions dans le sol. Une même fonction pouvant elle-même être assurée par différents micro-organismes !

Premier exemple d’utilisation possible de micro-organismes en agriculture, déjà disponibles sur le marché : « l’occupation de la rhizosphère ». Le micro-organisme occupe la rhizosphère, région du sol directement formée et influencée par les racines et les micro-organismes associés, afin que les autres micro-organismes - bon et mauvais - présents naturellement dans le sol, aient du mal à venir au contact des racines de la plante. On limite ainsi les problèmes d’ordre sanitaire.

Par exemple, le champignon Gliocladium Catenulatum J4446 permet de limiter l’action des maladies racinaires (Rhizoctonia, phytophtora, pyhtium) mais aussi des champignons responsables du botrytis sur feuillage (notamment sur tomate). Un micro-organisme peut également avoir une fonction liée à une spécificité forte, comme celle d’augmenter la disponibilité des éléments nutritifs du sol.

C’est, entre autre, le cas de la même bactérie Bacillus sp. IT45. En rendant plus soluble le phosphore, elle le rend ainsi beaucoup plus disponible pour la plante. Ce micro-organisme peut donc être utile en cultures légumières par exemple – salade, choux fleurs, artichauts – dans des sols à pH élevés, où le phosphore a tendance à être fixé par le calcium. Ces cultures à cycles courts, qui ont des besoins instantanés en éléments nutritifs importants, peuvent en effet trouver immédiatement les éléments minéraux dont elles ont besoin et absorber plus facilement le phosphore… Avec à la clé, des rendements intéressants, de l’ordre de +20% en pousse.

D’autres micro-organismes, enfin, permettent un accroissement du développement racinaire de la culture, donc au final pour l’agriculteur, une meilleure nutrition en éléments essentiels – eau, éléments minéraux notamment – et une croissance optimisée de la plante.

C’est notamment le rôle des mycorhizes, qui améliorent la prospection racinaire des cultures : grâce à leur propre réseau racinaire joint à celui de la culture, elles peuvent permettre jusqu’au doublement du volume du système racinaire de la plante !

Leur recours peut par exemple se justifier pour des cultures implantées dans des sols difficiles à prospecter ou marqués par des déficits hydriques. Elles peuvent être aussi être utiles sur maïs, en fin de cycle et dans un contexte de restriction d’eau, afin de lui conférer une meilleure résistance à la sécheresse et d’éviter un « décrochage » de rendement. L’article sur le blog agriculture nouvelle.