Services rendus par les couverts d’interculture

Les couverts d’interculture apportent de nombreux bénéfices agronomiques et environnementaux à court, moyen et long terme. Un mélange adapté d’espèces et de variétés, une implantation et une destruction optimisées, permettent de maximiser et cumuler ces bénéfices, parmi lesquels :

• Réduction de la lixiviation du nitrate (effet CIPAN)
• Restitution d’azote (effet engrais vert)
• Stockage de carbone et d’azote dans les sols
• Protection du sol vis-à-vis de la battance et de l’érosion
• Maintien ou amélioration de la structure du sol
• Contrôle des adventices
• Contrôle des maladies et ravageurs
• Stimuler l’activité biologique du sol
• Déplafonnement rendement
• Fournir de la ressource aux auxiliaires
• Quels mélanges pour maximiser les services ?

 

Réduction de la lixiviation du nitrate (effet CIPAN)

En piégeant l’azote disponible dans les sols avant l’hiver puis en libérant progressivement cet azote au printemps, les couverts d’interculture permettent de réduire les pertes hivernales de nitrate par lixiviation. Les essais de Terres Inovia ont permis de confirmer l’effet des couverts d’interculture sur la réduction du reliquat d’azote en entrée hiver, que le mélange contienne ou non des espèces légumineuses (figure 1).

Figure 1. Ecart de reliquat d’azote (en kgN.ha-1) en entrée hiver par rapport au sol nu pour des couverts d’interculture avec légumineuses (à gauche) et sans légumineuses (à droite). Source : 13 essais Terres Inovia de 2010 à 2012.

De nombreuses références scientifiques permettent de classer les différents types de couverts par ordre décroissant d’efficacité pour réduire la lixiviation d’azote : non légumineuses ≥ mélanges légumineuses et non légumineuses > légumineuses pures > sol nu. Les espèces les plus performantes pour le piégeage de nitrate sont celles à démarrage rapide et à forte croissance, en particulier les crucifères, qu’elles soient seules ou en mélange.

 

Restitution d’azote (effet engrais vert)

Après leur destruction les couverts restituent progressivement l’azote accumulé au cours de leur croissance. La quantité d’azote disponible pour la culture suivante (effet fertilisant) dépend de l’azote accumulé par le couvert et de la dynamique de minéralisation du couvert après sa destruction qui est fonction de son ratio C/N. L’intérêt des légumineuses pour ce service de restitution d’azote est double : elles permettent (i) d’introduire dans le sol de l’azote capté dans l’air grâce à la fixation symbiotique et donc d’enrichir le système, (ii) de restituer rapidement l’azote à la culture suivante grâce à des C/N faibles. Ainsi les mélanges à base de légumineuses peuvent fournir un effet fertilisant conséquent (tableau ci-dessous).

Figure 2. Comparaison de la production de biomasse, de l'azote absorbé et de l'effet fertilisant (c'est-à-dire le gain d'azote pour la culture suivante) de différents types de couverts d'interculture. Pour chaque type de couvert, le nombre d’essais est indiqué entre parenthèses. Synthèse de 12 essais Arvalis-CREAS, en 1999 puis 2006 à 2011. Source = Vericel et Minette, 2020.

 

A l’inverse, les couverts à C/N supérieur à 20 conduisent à une organisation nette d’azote lors des premiers mois après leur destruction (figure 3), pouvant impacter la culture suivante si la destruction est trop proche du semis. Les espèces qui présentent un risque de C/N supérieur à 20 sont les composées, le sarrasin, les graminées, ainsi que la phacélie et les crucifères en fleurs (figure ci-dessous). Le mélanges légumineuses et non légumineuses limitent le risque d’avoir des C/N qui dépassent 20.
Enfin, même pour des couverts à C/N faible, tout l’azote accumulé n’est pas libéré à court terme et contribue au stockage de matière organique à plus long terme.

Figure 3. Minéralisation de l'azote des couverts et évolution du rapport C/N des couvert en fonction de leur durée de croissance. Source = Vericel et Minette, 2020.

 

L’outil MERCI permet d’estimer les restitutions d’azote à la culture suivante (https://methode-merci.fr/).

 

Stockage de carbone et d’azote dans les sols

En plus des restitutions à court terme pour la culture suivante, les couverts d’interculture contribuent significativement au stockage de matière organique. Les travaux conduits dans le cadre du projet SOLéBIOM, auquel Terres Inovia a participé, ont montré un apport de plusieurs centaines de kilogrammes par hectare de carbone humifié (figure 4).

Figure 4. Carbone humifié pour différentes cultures et couverts. Source : d’après Agro-Transfert RT, projet SOLéBIOM (AAP GENESYS PIVERT). Hypothèses de biomasse des couverts : 2tMS/ha en sols profonds, 1,5tMS/ha en sols superficiels, 0,8tMS/ha pour les couverts associés au colza.

 

Grâce à cet effet, l’extension des couverts d’interculture apparaît comme le levier ayant le plus gros potentiel de stockage additionnel de carbone dans les sols en France (tableau 1).

Tableau 1. Potentiel de stockage de carbone en France par levier pour les grandes cultures. Source : Pellerin, Bamière et al. 2020.

 

Enfin, les travaux récents montrent que plus le C/N est faible (donc plus les couverts sont riches en azote), plus le taux d’humification est élevé, et pas l’inverse, contrairement aux idées reçues (figure 3). Ainsi, avoir des couverts à faible C/N est une stratégie gagnant-gagnant pour maximiser à la fois les restitutions à la culture suivante et également le stockage de carbone et d’azote dans le sol à moyen-long terme.

Figure 5. Coefficient isohumique k1 (= taux d’humification) des résidus de cultures principales et intermédiaires en fonction de leur C/N. Source : Mouny & Perrin, 2021

 

L’outil SIMEOS-AMG permet de simuler l’effet de l’insertion de couverts d’interculture sur le stockage de carbone dans le sol (http://www.simeos-amg.org/).

 

Protection du sol vis-à-vis de la battance et de l’érosion

Les couverts d’interculture jouent un rôle sur la protection du sol vis-à-vis de la battance et de l’érosion :

• Pendant leur croissance : effet mécanique de protection de l’impact des pluies sur le sol par la végétation
• Après leur destruction : effets à court terme (protection mécanique du sol si les résidus sont laissés en surface, et/ou augmentation forte mais fugace de la stabilité structurale dans les semaines suivant l’incorporation dans le sol) et long terme (contribution à l’augmentation du stock de matière organique et donc de la stabilité structurale).

Figure 6. Photos de tournesol dans l’essai Syppre du Lauragais. A gauche absence d’érosion dans le tournesol du système innovant implanté sans labour après un couvert automnal. A droite, érosion en bas de pente dans le tournesol du système témoin implanté après labour et sans couvert d’interculture préalable.

 

Maintien ou amélioration de la structure du sol

Grâce à leur système racinaire, les couverts d’interculture maintiennent la structure du sol et peuvent même parfois contribuer à fissurer et donc à régénérer des zones tassées.

Des travaux récents d’Agro-Transfert Ressource et Territoires dans le cadre du projet Sol D’Phy ont montré que pour maximiser la colonisation des racines des couverts et donc le potentiel de fissuration du sol, il y avait intérêt à maximiser la durée de végétation (> 3 mois) et la biomasse aérienne produite (> 2tMS/ha).

Les observations terrain semblent montrer que les mélanges d’espèces aux architectures racinaires complémentaires permettent de maximiser l’effet de fissuration du sol (exemple phacélie + crucifère + graminée).

Figure 7. Photo d'une motte tassée, fissurée grâce à l’action des racines d’un couvert de phacélie, trèfle d’Alexandrie, moutarde et tournesol avant betterave dans un sol de limon à 16% d’argile (crédit Terres Inovia – S Cadoux).

 

Contrôle des adventices

Par rapport à un sol nu non travaillé, les couverts d’interculture réduisent le nombre et la biomasse des adventices présentes en même temps que lui. Toutefois, des observations n’ont pas permis de mettre en évidence de répercussion positive dans la culture suivante ou dans l’interculture d’après (Vuillemin et al. 2019). Par ailleurs, peu ou pas de comparaisons ont été faites entre des modalités avec couvert comparé à des modalités avec travail du sol.

L’effet dépressif des couverts en interculture est souvent variable et dépend notamment :

• De l’espèce : les crucifères, le sarrasin et les céréales sont le plus efficaces. Les mélanges d’espèces sécurisent la réduction de biomasse d’adventices mais ne sont pas les plus performants (figure 4)

Figure 8. Taux de réduction de la biomasse adventice de différents couverts par rapport à un sol nu. Source : Cordeau et al. 2020.

• De la biomasse du couvert : l’effet de réduction de biomasse des adventices dépasse les 80% quand la biomasse des couverts dépasse 2,5tMS/ha (figure 6). Les essais colza associé aboutissent à un seuil similaire après conversion des biomasses : au-delà de 1,5 kg/m² de biomasse fraîche (équivalent à 2,4 tMS/ha) le taux de couverture par les adventices est fortement réduit (figures 9 et 10)

Figure 9. Taux de couverture des adventices en fonction de la biomasse du colza et du couvert associé (Sauzet et Cadoux 2019)

 

Figure 10. Taux de réduction de biomasse des adventices en fonction de la biomasse sèche des couverts (Source Smith et al. 2020)

 

• Du taux de couverture par le couvert : au-delà de la biomasse, la structure de peuplement du couvert est importante car les zones non couvertes (manques à la levée ou disparition de pieds/sénescence après un gel par exemple) sont favorables aux levées et au développement des adventices. Une synthèse d’observations dans les parcelles du GIEE Magellan a permis de montrer un optimum de 85% de couverture de sol par le couvert pour réduire au maximum les levées d’adventices (figure 11).

 

Figure 11. Peuplement d’adventices en fonction du taux de couverture du sol par un couvert pérenne. Source : GIEE Magellan

 

Maximiser le service de contrôle des adventices passe donc par un choix de couverts à base de crucifères, sarrasin et/ou graminées, avec une biomasse d’au moins 2,5tMS/ha (ou 1,5kgMF/m²) et un taux de couverture d’au moins 85%.

 

Contrôle des maladies et ravageurs

Les couverts d’interculture ont un effet variable sur les maladies et les ravageurs. Ils peuvent amplifier le risque, comme pour certains couverts de légumineuses vis-à-vis d’Aphanomycès (liste des espèces résistantes et sensibles : https://www.terresinovia.fr/documents/20126/157418/ATII_aphanomyces__2017.pdf/8714f74b-9a3e-fefe-e477-4a92a7048373?t=1553704956785) ou certaines espèces qui favorisent les limaces.

Dans certains cas, les couverts peuvent au contraire limiter les risques bioagresseurs. L’effet de biofumigation (libération de composés toxiques suite à la destruction et l’incorporation des résidus de couverts) avec des couverts de moutardes ou radis contribue à limiter les symptômes de piétin-échaudage en blé sur blé, ainsi que ceux de verticilium sur tournesol (figure 12), mais avec une efficacité variable.

Figure 12. Evolution du pourcentage de tournesols présentant des symptômes de Verticillium dahliae en fonction d’un précédent cultural de crucifère (moutarde brune, navette fourragère, radis fourrager) ou sans couvert (sol nu). Source : Couëdel A. et al., 2021.

 

L’effet est davantage marqué et mis à profit pour le contrôle des nématodes en betterave avec les variétés de moutardes ou radis dites nématicides.

 

Stimuler l’activité biologique du sol

De récentes méta-analyses ont permis de mettre en évidence que les couverts d’interculture augmentent en moyenne l’abondance (biomasse microbienne) et l’activité des microorganismes (notamment les activités enzymatiques en lien avec le C, N, P ou S) par rapport à des sols sans couverts (Figure 13 et 14).

Figure 13. Effet moyen global des couverts d’interculture sur différents paramètres d’abondance, d’activité et de diversité du microbiome du sol par rapport à un sol nu. L’effet des couverts augmente significativement la valeur des paramètres quand la valeur de l’effet moyen global (points) dépasse 0 et que l’intervalle de confiance (traits) ne coupe par l’axe de 0. Source : Kim et al. 2020.

Figure 14. Augmentation relative (%) du carbone de la biomasse microbienne en présence de couverts d’interculture, tous couverts confondus et par types d’espèces. Source : Recous et al. 2022, projet CASDAR Microbioterre (2022).

 

Déplafonnement rendement

L’effet des couverts d’interculture sur le rendement de la culture suivante est souvent faible à nul. Des effets négatifs peuvent être observés avec des couverts sans légumineuses détruits tardivement, du fait notamment des phénomènes d’organisation d’azote. En revanche, des augmentations de rendement sont parfois observées après des couverts intégrant des légumineuses, en comparaison à un sol nu, comme dans les essais Terres Inovia avant tournesol (figure 11).

Figure 15. Impact des couverts d’interculture sur le rendement du tournesol en fonction de la période de destruction (14 essais). Les barres verticales indiquent la valeur égale à deux écarts-types, pour chaque modalité. Source : Lieven 2013.

 

Fournir de la ressource aux auxiliaires

Les couverts d’interculture peuvent fournir des ressources substantielles aux insectes auxiliaires et particulièrement aux insectes auxiliaires volants : abeilles domestiques, abeilles sauvages, syrphes, névroptères, parasitoïdes. Ces insectes supportent deux fonctions essentielles à l’acte de production : la pollinisation des cultures entomophiles (notamment le colza et le tournesol) et la régulation biologique des bioagresseurs (pucerons, coléoptères ravageurs du colza…).

Pour assurer ces fonctions, ils ont besoin au cours de leur développement de consommer du nectar et du pollen et de ce fait de la présence d’une flore diversifiée présente du début du printemps à l’automne. Les espèces venant à fleurs précocement dans les couverts peuvent contribuer à la diversification des apports de pollen/nectar en fin de saison. De plus, certaines espèces comme la féverole ou le lotier hébergent des pucerons et peuvent de ce fait jouer le rôle de plantes relai permettant l’alimentation des larves de syrphes, de coccinelles et de parasitoïdes en automne.

En fonction de leur morphologie (forme des fleurs, profondeur des corolles, localisation des nectaires…), les espèces contenues dans les mélanges ne vont pas profiter aux mêmes insectes car ils ont eux aussi des caractéristiques propres leur permettant ou non de collecter la ressource en nectar/pollen (taille, taille et forme des pièces buccales…).

Pour l’abeille domestique, les espèces d’intérêt sont notamment : le sarrasin, le sainfoin, la cameline, la moutarde blanche, la phacélie, la bourache, la coriandre, les trèfles, radis et vesces. Un outil d’aide à la décision découlant du projet CASDAR Interapi est en ligne pour aider au choix des espèces : https://interapi.itsap.asso.fr/.

Pour les abeilles sauvages, syrphes, coccinelles et parasitoïdes, les espèces d’intérêt sont celles présentant une ressource en nectar/pollen plus facilement accessible et/ou constituant des hôtes alternatifs pour certains ravageurs et notamment pour les pucerons : la féverole et les vesces produisent du nectar extra-floral facilement accessible ;  le sarrasin, ainsi que les apiacées comme l’aneth ont les corolles plus ouvertes ; la féverole et le lotier sont des plantes hôtes de pucerons.

Le projet CASDAR Muscari a permis d’éditer des fiches sur les espèces favorables aux auxiliaires : http://www.itab.asso.fr/downloads/muscari_synthese_du_projet_w.pdf.

NB : Ce service peut entrer en contradiction avec l’objectif d’évitement de la floraison pour limiter le risque de grenaison et de repousse ultérieure et de limiter l’augmentation du C/N des plantes.

 

Quels mélanges pour maximiser les services ?

Les espèces seules sont souvent les plus performantes pour maximiser un service. En revanche, aucune espèce seule ne permet de concilier de multiples objectifs. De nombreux travaux montrent que les mélanges d’espèces et en particulier les mélanges légumineuses et non légumineuses sont les mieux à même de fournir une multitude de services. Toutefois, les mélanges très diversifiés (plus de 5-10 espèces) sont souvent moins performants et aussi moins robustes que des mélanges moins diversifiés (voire par exemple Smith et al. 2020 et Florence & McGuire 2020). En effet, plus un mélange est diversifié, moins les espèces les plus performantes sont nombreuses. Il y a donc intérêt à privilégier des mélanges de quelques espèces aux traits fonctionnels complémentaires, plutôt que de chercher à maximiser la diversité des espèces.
Tous les détails pour choisir un mélange adapté sont disponibles dans l’article ‘choisir son couvert d’interculture’.

 

Références

Lieven 2013. Faisabilite et impacts agronomiques des cultures intermediaires en interculture ble- tournesol. Synthèse pluriannuelle essais Terres Inovia 2009-2012, 24p.

Couëdel A., Alletto L., Tribouillois H., Justes E., 2018. Cover crop crucifer-legume mixtures provide effective nitrate catch crop and nitrogen green manure ecosystem services. Agriculture, Ecosystems and Environment 254 (2018) 50–59.

Couëdel A. et al., 2021. CRUCIAL - Services écosystémiques produits par les cultures intermédiaires multiservices de légumineuses et de crucifères. Innovations Agronomiques 84, 217-225.

Justes E. et al. 2012. Réduire les fuites de nitrate au moyen de cultures intermédiaires : conséquences sur les bilans d’eau et d’azote, autres services écosystémiques. Rapport complet, INRA (France), 418 p.

Vericel G. et Minette S., 2020. Couverts végétaux : maximiser les restitutions d’azote. Perspectives Agricoles, septembre 2020, n°480.

Mouny & Perrin, 2021. https://comifer.asso.fr/fr/evenements/journees-thematiques/mos-avril-2021-videos-questions.html

Recous S., Cusset E., Wassila R.A., 2022. https://rouen.unilasalle.fr/agenda/journee-restitution-du-projet-casdar-microbioterre.

Pellerin S., Bamière L., et al. 2019. Stocker du carbone dans les sols français, Quel potentiel au regard de l’objectif 4 pour 1000 et à quel coût ? Synthèse du rapport d'étude, INRA (France), 114 p.

Cordeau et al. 2020. Couverts complexes : gage de sécurité, pas de performance. Phytoma, mai 2020, n°734.

Smith et al. 2020. Are cover crop mixtures better at suppressing weeds than cover crop monocultures? Weed Science, 68: 186–194.

Sauzet G., Cadoux S., 2019. Réussir son implantation pour obtenir un colza robuste. Editions Terres Inovia. 37p.

Tribouillois H. et al. 2016. Cover crop mixtures including legume produce ecosystem services of nitrate capture and green manuring: assessment combining experimentation and modelling. Plant Soil 401:347–364

Florence A. M., McGuire A. M. 2020. Do diverse cover cropmixtures perform better than monocultures? A systematic review. Agronomy Journal, 112:3513–3534.

Vuillemin F. et al. 2019. Effet de l’introduction de couverts d’interculture sur les adventices : analyse d’un réseau d’essais du projet VANCOUVER. 24e conférence du COLUMA, décembre 2019.

Kim, N., Zabaloy, M. C., Guan, K., & Villamil, M. B. (2020). Do cover crops benefit soil microbiome? A meta-analysis of current research. Soil Biology and Biochemistry, 142, 107701.