Conclusions sur les couvertures comme solution de substitution aux herbicides - Entretiens de l'AEI Février 2018 M. Griffon

Conclusions sur les couvertures
comme solution de substitution
        aux herbicides
        Entretiens de l’AEI Février 2018
                                           M. Griffon

1. Bases écologiques de la
malherbologie en Europe occidentale

Les 3 Origines des adventices
      Présentes ds la dernière glaciation- déglaciation:
       ayant donc résisté au froid et aux sécheresses

      Importées avec des semences, par le vent,
           ou par proximités successives

        Mutations et résistances génétiques en
            fonction de l’environnement

Steppe glaciaire – paysage strate herbacée de l’Altaïr
                      (actuel). On peut considérer que lors de la dernière
                      déglaciation, ce paysage était majoritaire. Peu à peu
                      la forêt a conquis l’espace herbacé.

Photo: Vladimir S. Myglan

Histoire évolutive des adventices
• Origines évolutives: toundras post glaciaires, dispersion éolienne des
  graines, apparition des milieux agricoles (circuit des semences),
  déplacement des populations humaines, des troupeaux, marchés…
• Puis, adaptation par mutation aux pratiques des milieux cultivés
  (Jauzein 2001). « Mimétisme vavilovien »: apparition de
  caractéristiques proches de celles des plantes cultivées associées.
  Hybridations.
• Résilience des adventices : résistance héritée à la dessication, et à
  l’asphyxie
            Donc s’adaptent remarquablement à l’évolution
              climatique post glaciaire et à l’agriculture

« Stratégie écologique » des adventices
• Adaptées aux milieux « perturbés » donc agricoles et riches en
  nutriments
• Stratégie rudérale: cycle court, floraison précoce, très
  reproductrices
• D’où: Souvent très présentes dans les banques de graines du sol

             Donc tendance à la domination des
            adventices qui représentent l’essentiel
             des végétaux hors plantes cultivées

Phénologie des adventices
Profondeur de germination pour      Vulpin: 10cm.
grande majorité: dans les 5 cm.
Capacité de production de
semences généralement élevée
Germination automne et hiver dans   Gaillet, renoncule,
les céréales d’hiver et le colza.   vulpin, folle avoine
Graines en été
Germination de printemps            Chénopode, renouée
Germination estivale                Amarante, mercuriale,
                                    digitaire

Que tire-t-on de ces données?
• Les adventices sauvages sont vraisemblablement mieux adaptées aux
  milieux que les plantes cultivées
• Elles s’adaptent au milieu de culture des plantes cultivées
  (vraisemblablement par des mécanismes épigénétiques)
• Les contrôler est donc d’une grande difficulté. Est-ce même possible?
  Faut-il chercher à les contrôler complètement, ou composer avec
  elles (les maintenir à un niveau acceptable?)

2. Un peu d’histoire du contrôle des
adventices dans l’Ouest européen

• Avec la déglaciation s’installe la grande forêt européenne: forêt primaire du
  zonobiome némoral (doux + hiver froid), et zonobiome méditerranéen
• Les peuples du Néolithique puis celtes venus de l’Est apportent l’agriculture
  : Colonisation néolithique (commence vers – 3000) par le Danube et la
  Méditerranée: déforestation et généralisation de la strate herbacée post
  glaciaire
• Les sociétés cherchent d’abord à contrôler cette strate herbacée par le feu
  (racines restent) et des moyens mécaniques (pour contrôler les racines):
  pioche, araire puis charrue en traction attelée…
• La strate herbacée reste et devient une prairie pâturable et une jachère
  avec l’apparition de la rotation.

Source: Jean Paul Demoule. Le néolithique- Sciences Humaines- 10-05-2011

Dès que la forêt (strate arborescente complète)
disparaît pour semer dans un sol riche et
meuble, la strate herbacée prend la place
(clairière) et le sol est envahi par les racines
Sites: Framepool et fotocommunity

Source: Très
riches heure s du
Duc Jean de Berry

L’envahisse
ment
progressif
par la
strate
herbacée
oblige à
recourir à
la charrue

Au XIXème siècle
• Contrôle des adventices par:
   • Le labour (bœufs et chevaux)
   • Le binage manuel ou mécanique pour les plantes sarclées
   • Les successions culturales pour bénéficier de l’effet plantes sarclées et de
     l’effet nettoyant

• Des limites:
   • Quantité de travail importante
   • Coût en énergie pour les animaux (1/3 de la sole cultivée)

Après la deuxième guerre mondiale
• Le contrôle des adventices se fait massivement par:
   • Le labour profond(retournement de la jachère puis suppression de la
     jachère); utilisation de tracteurs, opération dispendieuse en énergie mais
     avec des prix du pétrole de plus en plus bas jusqu’en 1973
   • Les premières molécules herbicides de synthèse
• Très vite apparaissent des limites:
   •   Les pollutions chimiques
   •   Les coûts en énergie après le premier choc pétrolier
   •   L’érosion des sols découverts et travaillés en profondeur
   •   Les jours disponibles pour les travaux du sol

Dés les années 50, le tracteur et la charrue sont la solution,
grâce au pétrole bon marché. Source: FDSEA 28.

Dès les années 60, les herbicides se généralisent
Source: Jouffray Drillaud.

Dès les années 60, les herbicides se généralisent
Source: Jouffray Drillaud.

Avec les années 2000 se développent le semis-direct
et le travail simplifié yc sans labour avec herbicides
totaux (glyphosate). Source: Faut il travailler le sol? Ed Quae 2014

Depuis 2000
    • Développement de résistances
      chez les adventices: brome, ray-
      grass, coquelicot, matricaire,
      folle-avoine, chénopode, vulpin
    • Opposition de plus en plus forte
      de l’opinion publique aux
      produits phytosanitaires
    • Procès du Round up (glyphosate)
                                         Vulpin des champs.
    • Le gouvernement veut limiter les   Source: Wikipedia

      traitements

3. Tendances actuelles

Dans l’avenir:
Changement climatique et adventices
• Les adventices s’adapteront avec du temps et elles devraient devenir
  plus tolérantes au climat
• La hausse de température pourrait faciliter la migration vers le nord;
  des adventices méditerranéennes en particulier. Il pourrait y avoir des
  changements significatifs de flore

       Sources: voir Webagri Terre-net, et INRA Stéphanie Gibot Leclerc et Jean F. Soussana

Que tire-t-on de cette histoire?
• La prolifération des adventices actuelles est beaucoup le résultat de
  l’agriculture elle-même
• Les rotations régulières créent des retours réguliers des adventices:
  Colza – blé – orge ray grass- vulpin - géranium
• L’action contre les adventices fait évoluer la flore des mêmes adventices
• Contrôler la compétition entre plantes cultivées et plantes non désirées
  est une des questions d’écologie opérationnelle les plus difficiles et les
  plus anciennes, donc avec des solutions non évidentes

Que tire-t-on de ces informations?

• Beaucoup d’innovation dans l’après guerre, peu ensuite?
• R&D d’abord fondée sur de nombreuses tentatives au hasard puis
  privilégie des Herbicides à effets génériques (totaux ou
  mono/dicotylédones), peu sélectifs
• La perturbation de la photosynthèse comme mode d’action principal
• L’ensemble des processus de toxicité (modes d’action) obtenus semble
  fait de cas ponctuels
• Ces solutions ont été potentiellement imprudentes car on en ignorait
  les effets ultimes. La directive REACH a durci les règles mais ne peut
  prétendre tout vérifier
• On est dans une logique de retrait des AMM

Une voie future? :recherche de précision du
traitement pour réduire le risque

                                      Source: Site La terre

     Maîtrise de la dérive: réglage des buses, obstacles
     latéraux, charbons adsorbants…
     En même temps: évolution vers la microdose ?
     Evolution vers le traitement microlocalisé dans la
     rhizosphère du sol ?

Recherche de précision du traitement

                                      Source: Cie MMC
Têtes de détection sur rampes: reconnaissance d’image
puis arrachage ou jet de précision
Utilisation de drones de reconnaissance (ex: chardons) et
de robots d’intervention Ultra Low Volume

Tendance : Les voies chimiques futures: la
 bioinspiration
• La base du raisonnement: l’allélopathie (mécanismes inhibiteurs de
  proximité)
• Les progrès en génomique et métabolomique
   • Dans l’histoire évolutive, certaines plantes ont pu résister à la concurrence
     en produisant des molécules toxiques contre les adventices
   • Selon l’époque de leur apparition dans l’arbre de la vie, ces processus sont
     plus ou moins génériques ou spécifiques
• Avantages: la bioinspiration garantit que les molécules sont
  métabolisables dans la biosphère et qu’elles peuvent donc avoir une
  fin ultime, mais cela ne garantit pas l’acceptabilité. Antérieurement,
  des molécules biomimétiques ont été interdites (pyrèthre)

Des interrogations sur l’avenir de la voie
chimique
• Les plantes cultivées étant très peu nombreuses par rapport aux
  autres, c’est potentiellement la quasi-totalité de la flore qu’il faut
  contrôler, c’est-à-dire une diversité extrême
• Cela amène à réfléchir à des spectres d’action très larges, car des
  spectres spécifiques demanderaient un grand nombre de molécules.
• Les spectres d’action larges ne sont pas prudents
• Le glyphosate a cette caractéristique. De plus, son coût est peu élevé.
  Cela crée donc un « verrouillage »

4. La poursuite de la voie mécanique
de contrôle des adventices

• Le contrôle en « aire »
   • Le labour mais superficiel: 13 cm
   • Les dents en travail d’arrachage
        • Herse étrille et houe rotative
        • La pratique des faux semis
   • Le mulch de terre (Horsht)
• Le contrôle en ligne: strip till
   • Le binage guidé électroniquement
• Le contrôle en « points »
   •   Arrachage ponctuel (manuel, assisté)
   •   Binage ponctuel
   •   Destruction thermique ( gaz, eau chaude)
   •   Destruction laser (Univ. Leibnitz)

5. La gamme des solutions fondées sur
l’écologie

Source: passion Céréales

Source: Supagro

Les rotations et l’effet précédent cultural
• L’allélopathie utilisée en effet précédent
   • « Ensemble de plusieurs interactions biochimiques directes ou
     indirectes, positives ou négatives, d'une plante sur une autre
     (micro-organismes inclus) au moyen le plus souvent de
     métabolites secondaires tels les acides phénoliques, les
     flavonoïdes, les terpénoïdes et les alcaloïdes ». Def INRA
• L’effet sur les adventices des techniques utilisées lors de la
  culture antérieure
   • Travail du sol (labour, binages…)
• Optique rotations longues / optique succession annuelle

Cas: rotation conçue pour maîtriser les adventices
sans herbicides
 1.  Luzerne (2 ou 3 ans) avec fauche contre les vivaces
 2.  Luzerne
 3.  Luzerne
 4.  Blé
 5.  Paille secondaire
 6.  Légumineuse annuelle, culture de printemps pour
     casser le cycle des adventices
 7. Blé
 8. Tournesol: culture sarclée, semis de printemps
 9. Retour luzerne si adventices ou culture à semis
     d’automne
 10. Blé
 Source: Joséphine Peigne et François Vian ISARA

L’effet « couverture » végétale
• Densité de semis élevées, gestion du risque de verse
• Association d’espèces dominant les adventices dans
  l’espace et dans le temps et ne gênant pas les plantes
  cultivées
• Couvertures permanentes entretenues

                          Avoine vesce. Source: site Arvalis

Cas: couverture de trèfle + Eco-dyn
     Eco-dyn: travail horizontal du sol à 4cm: racines
     coupées.
     Trèfle d’Alexandrie en couverture, détruit par le gel
     (mulch)

     Puis semis de maïs.
     Adventices maintenues sous
     le couvert.
     Manfred Wenz, Pays de Bade- FA 7-12-2012

Cas: Les prairies comme couvertures
nettoyantes (3 à 5 ans)
• Expérimentations de Franck Baechler
• Prairies dans des exploitations céréalières
• Troupeau bovin dans d’autres exploitations; animaux en pension
• Contrats d’utilisation de l’herbe par les troupeaux
• Problème: risque d’interdiction du labour des prairies

Cas: Blé dur + Luzerne annuelle + Mouton en Australie

      Medicago truncatula (annuel)
      Australie

Cas de la « milpa » en Amérique centrale

Cas idéal en couvertures végétales vivantes

       Plante principale captant la lumière

              Légumineuse fournissant N

                Cucurbitacée retenant
                l’humidité ou plante
                couvrante fournissant N

L’effet couvertures mortes: mulchs
• Résidus végétaux du précédent constituant une mince couche de
  mulch
• Mulch issu d’une culture dédiée avant cycle: pompe biologique
  détruite par herbicide ou mécaniquement
• Mulch apporté
   • Paillage
   • BRF Bois raméal fragmenté

                                       Site: agriculture de conservation

Cas: Cultures dérobées et mulchs
   • Expérimentations Bernard de la Morinière
   • Semis d’une association d’espèces dans des blés dès la
     moisson faite
   • Le couvert végétal est « blessé » mécaniquement et tué
     au glyphosate avec de faibles doses
   • Le semis est fait directement dans le mulch qui en résulte

L’effet des couvertures plastiques
     • Plastiques contrôlant la photosynthèse et la
       croissance des plantes privées de lumière
     • Plastiques (polymères biodégradables contenant en
       complément des herbicides à diffusion lente pour
       contrôler la germination

                                 Source: CARBIOS

L’AEI combine les réponses suivantes
• Les rotations et successions culturales utilisant l’allélopathie
• Les couvertures utilisant la concurrence contre les adventices
• Les solutions mécaniques, en privilégiant le ponctuel, la ligne puis
  subsidiairement le labour
• Subsidiairement: les herbicides dans une optique de précision et de
  limitation des traitements