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INTÉRÊTS DE CULTIVER DES LÉGUMINEUSES PÉRENNES DANS LES ROTATIONS CÉRÉALIÈRES

Le coût élevé de l'azote ainsi que le bilan environnemental de son processus industriel, nous amènent à trouver d’autres sources d’alimentation azotée pour réduire les quantités issues de cette industrie. La capacité des légumineuses à créer une association symbiotique avec des bactéries fixatrices, appelées rhizobium, pour capter l’azote de l’air, est donc recherchée pour améliorer la résilience des exploitations agricoles.

Augmenter la richesse du sol en azote grâce aux légumineuses est donc une voie de choix.

SOMMAIRE

  1. LÉGUMINEUSES
  2. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES LÉGUMINEUSES EN CULTURES ET INTERCULTURES
  3. LÉGUMINEUSES PÉRENNES
  4. QUELLES LÉGUMINEUSES POUR QUELS OBJECTIFS ?
  5. PARLONS ASSOCIATIONS
  6. LES LÉGUMINEUSES PÉRENNES DANS LES COUVERTS D’INTERCULTURE

1. Légumineuses

​​​Les légumineuses ou fabacées forment une famille de plantes avec des atouts multiples pour l’agriculture. La symbiose des légumineuses avec des bactéries rhizobium permet de capter et assimiler l’azote atmosphérique. Cette association se traduit par la formation de nodosités au niveau des racines de la plante. Les bactéries responsables de ce phénomène sont présentes dans les sols naturellement. Cette symbiose est donc particulièrement intéressante pour renouveler le stock d’azote du sol et et l’enrichir pour les cultures suivantes. Mais, les légumineuses sont également un allié important dans la lutte contre le lessivage. En cas de présence importante d’azote dans le sol, les légumineuses le captent en priorité. Ce n’est qu’une fois que les ressources du sol deviennent limitantes que la symbiose se met en place.

Communément, on distingue trois groupes d’espèces de légumineuses : les protéagineux (à graine : pois sec, féverole, lupin, ou fourragère : luzerne (trèfle), les oléagineux (soja) et les légumes secs (lentille, pois chiche). On recense plus de 18 000 espèces connues.

La symbiose en jeu se fait avec des bactéries du sol, des rhizobiums. La plante fournit de l’énergie issue de la photosynthèse aux bactéries et le micro-organisme fournit de l’azote assimilable, sous forme NH3, à partir du diazote N2 de l’air. Cette association est donc un enjeu primordial pour l’agriculture, car la capacité des légumineuses à mettre en place une symbiose pour capter l’azote de l’air permet d’enrichir et d’améliorer la fertilité des sols agricoles. Les multiples avantages qu’offrent les légumineuses leur accordent une place de choix dans nos rotations, amenées à se complexifier pour répondre aux enjeux agronomiques. Néanmoins, la conduite des légumineuses dans la rotation nécessite une adaptation des stratégies de protection des cultures, ou encore de fertilisation.

Les bactéries responsables de la fixation de l’azote de l’air, sont directement présentes dans le sol. Cependant, l’inoculation du sol est nécessaire dans certains cas, notamment :

  • Lors de l’implantation d’une luzerne sur sol acide.
  • Les parcelles n’ayant pas reçues de légumineuses depuis un certain temps. Ou encore lors de la première implantation du soja.

On estime que l’azote devient limitant dans le sol quand son stock atteint 50kg/ha. A ce seuil, la plante déclenche la symbiose et les nodosités se forment. Si le sol est pourvu en azote, la plante le prélèvera en priorité, car cette absorption lui demande moins d’énergie que la fixation symbiotique.

Pour mettre en place la symbiose, les légumineuses ont besoin de phosphore. Par la suite, pour faire vivre cette symbiose, il faut veiller à ce que la plante ait à sa disposition du potassium qui favorise la circulation de la sève dans la plante et donc les échanges avec les bactéries symbiotiques.

Cependant, le fonctionnement de la symbiose peut être réduit par différents facteurs :

  • La salinité du milieu.
  • L’acidité.
  • La quantité de phosphore. 
  • Ou encore les carences en molybdène.

La relation symbiotique est donc sensible et le milieu joue un rôle important dans son bon déroulement.

Résumé :

Les légumineuses permettent de gérer le stock d’azote présent dans le sol, pour éviter le lessivage. Elles donnent également lieu à l’enrichissement des sols grâce à la symbiose avec les bactéries rhizobium, responsables de la captation de l’azote atmosphérique grâce à la formation des nodosités sur les racines de la plante.

La symbiose avec le rhizobium permet aux légumineuses d’obtenir de l’azote ammoniacal qui est directement assimilable, en échange, la plante fournit de l’énergie aux bactéries sous forme d’éléments carbonés.

Les bactéries en jeu dans la symbiose avec les légumineuses sont présentes dans le sol naturellement mais une inoculation peut être nécessaire dans différents cas :

  • Lors de l’implantation d’une luzerne sur sol acide
  • Les parcelles n’ayant pas reçues de légumineuses depuis un certain temps Ou encore lors de la première implantation du soja
  • Le bon fonctionnement de cette symbiose est dépendant de : La salinité du milieu
  • L’acidité
  • La quantité de phosphore disponible
  • Ou encore les carences en molybdène

2. Avantages et inconvénients des légumineuses en cultures et intercultures

Les légumineuses pérennes, en captant l'azote de l'air, enrichissent le sol en azote.

La symbiose rhizobienne a pour objectif de capter le diazote de l’air grâce aux nodosités présentes sur les racines des plantes. La symbiose est active quand les nodosités sont colorées (rose/rouge).

La plante se sert de l’azote pour croitre. On estime que les légumineuses pérennes fixent symbiotiquement 90 % de l’azote qu’elles consomment. A titre de comparaison, la féverole fixe 75 % de l’azote qu’elle consomme et les pois moins de 70 %. Par la suite, les résidus de cette plante, qui ont gardé en partie l’azote capté, enrichiront les réserves du sol. Environ 75 % de l’azote contenu dans une légumineuse se situe dans la biomasse aérienne.

D’une manière générale, cette disponibilité en azote accrue, accélère la minéralisation des résidus de récolte et la restitution de l’azote pour la culture suivante. On estime qu’en précédent légumineuse pérenne, la minéralisation se fait sur 2 ans avec un surplus se comptant en centaine de kg N par hectare.

La luzerne a fait l’objet d’une étude longue durée par l’INRA de Clermont-Ferrand. Cette étude a démontré que la luzerne, maintenue deux ans, était capable de fixer en moyenne 689 kgN/ha dans sa biomasse aérienne, 40 % de cet azote est capté la première année et 60 % la deuxième. Ensuite, après destruction les restitutions d’azote sont de l’ordre de 202 kgN/ha en moyenne réparties sur 4 années 40 % la première année, 24 % les deux suivantes et le solde la quatrième année. Cette étude nous démontre l’importance que peut avoir une luzerne dans une rotation dans la gestion de l’azote.

Expérimentation longue durée, Eugène TRIBOI, INRA Clermont-Ferrand

A savoir: relation biomasse- azote

Selon les travaux de VOISIN et al., en 2015, la luzerne fixe 20 kg d’azote par tonne de biomasse aérienne, le trèfle blanc 31 kg d’azote par tonne de biomasse aérienne et le trèfle violet 26 kg d’azote par tonne de biomasse aérienne.

La restitution de l’azote pour les cultures suivantes est dépendante des conditions pédoclimatiques et de la nature des résidus (notamment du rapport C/N).

A titre d’exemple on constate que plus le C/N est élevé plus le pourcentage d’azote minéralisé est faible. De plus, toutes les légumineuses ne se valent pas, le fenugrec a un pourcentage d’azote minéralisé supérieur au pois chiche pour un C/N semblable.

Relation entre le pourcentage d’azote minéralisé et le rapport C/N des résidus de cultures (Nicolardot et al. 2016)

Limiter le lessivage de l’azote du sol

Les légumineuses sont friandes d’azote. Alors, quand l’azote est en excès dans le sol, les légumineuses le prélèvent. Les plantes privilégient les ressources qui leur demandent le moins d’énergie pour leur nutrition, or la symbiose est énergivore pour la plante. Ainsi, les légumineuses captent l’azote issu de la minéralisation de la matière organique et l’azote nitrique laissé par les cultures précédentes. L’azote capté est source de développement pour la plante et limite le lessivage de l’azote du sol.

Structure le sol

Selon l’ADEME, on constate que sous une luzerne il y a 10 à 100 fois plus de carabes, vers de terre, arthropodes que sous un blé. L’activité rhizosphérique des légumineuses favorise la diversité microbienne des sols et stimule l’activité biologique responsable de la structuration du sol. De plus, les légumineuses pérennes ont des systèmes racinaires puissants qui colonisent le sol en surface et en profondeur, les racines peuvent donc traverser les éventuelles zones compactées et redonner de la porosité au sol. La luzerne, par exemple, peut voir ses racines descendre jusqu’à deux mètres de profondeur.

Casser le cycle des ravageurs et adventices

Intégrer de nouvelles espèces dans les rotations entraine la réduction de la pression des ravageurs et des adventices. En ayant des dates de semis différentes, un système racinaire différent, les adventices ne sont pas stimulées de la même manière et la levée de dormance des graines non désirées est amoindrie. De plus, certaines plantes ne fournissent pas la même alimentation ou le même gîte aux ravageurs, ainsi ils se trouvent contraints de trouver un autre environnement plus favorable ou bien, ils se font mangés par les auxiliaires qui retrouvent un écosystème propice grâce aux plantes pérennes.

Limiter les émissions de N2O

Le protoxyde d’azote est produit par les micro-organismes dans les sols par dénitrification (réduction du nitrate NO3 - en diazote N2) et nitrification (transformation de l’ammoniac NH4 + en nitrate) et est donc issu en partie de la fertilisation azotée. Intégrer des légumineuses dans les rotations entraine la captation de l’azote de l’air et donc la réduction de la fertilisation azotée. Ainsi, les légumineuses permettent de limiter les émissions de protoxyde d’azote.

A savoir: 

Le protoxyde d’azote N2O est un puissant gaz à effet de serre issu des phénomènes

de nitrifications et dénitrifications dans les sols cultivés, c’est le cycle de l’azote.

Nitrification : processus biologique (action des micro-organismes) par lequel l’ammoniac est transformé en nitrate et devient assimilable par les plantes.

Dénitrification : processus biologique par lequel les nitrates sont transformés en diazote (forme gazeuses) puis en protoxyde d’azote (N2O) et oxydes d’azote (NOx) pour rejoindre l’atmosphère. Ce phénomène a lieu en cas de manque d’oxygène (compaction ou stagnation d’eau) dans le sol.

Source de protéines pour l'élevage

De plus, cultiver des légumineuses pérennes pour des éleveurs permet de profiter pleinement de la richesse en protéine des fabacées.

Les inconvénients

Cependant, ces plantes ont quand même quelques désavantages :

  • Sensibles aux maladies et ravageurs (stress biotiques), sensibles aux stress climatiques, hydriques, thermiques (stress abiotiques)
  • Les graines contiennent la majorité de l’azote
  • Maitrise de l’enherbement, le développement lent ne concurrence pas dès l’implantation les adventices
  • Dans le cas de cultures portes graines, il y a un risque d’égrainage et les cultures sont moins étouffantes car il y a moins de densité.
  • Sensibles aux défauts de structure de sol (le tassement impacte l’activité des nodosités) Le délai de retour entre deux légumineuses doit être idéalement entre 6 et 8 ans.

Résumé:

Les légumineuses permettent :

  • Enrichir le sol en azote à partir du diazote de l’air Limiter le lessivage de l’azote du sol
  • Structurer le sol
  • Casser le cycle des ravageurs et adventices Limiter les émissions de N2O

Cependant les légumineuses sont :

  • Sensibles aux stress biotiques et abiotiques Sensibles aux ravageurs
  • Sensibles aux maladies
  • Les graines contiennent la majorité de l’azote Maitrise de l’enherbement
  • (Récolte parfois difficile avec de la perte au sol)
  • Le délai de retour doit être entre 6 et 8 ans

3. LES LEGUMINEUSES PERENNES

Luzerne :

La luzerne est utilisée pour la nutrition animale, principalement sous forme de granulés de luzerne déshydratée ou sous forme de fourrage, source de protéines dans les rations.

On estime que la luzerne délivre 80 kg N/ha la première année d’enfouissement et 50 kg N/ha la seconde année. Les restitutions d’azote peuvent se faire sur les 5 années suivantes la destruction de la luzerne, ce qui fournit de l’azote aux cultures suivantes et réduit les risques de lessivage car l’azote est libéré au fur et à mesure. De plus, la luzerne a un pouvoir racinaire important responsable d’une part, de structurer le sol et d’autre part, de capter les éléments en profondeur pour enrichir la zone superficielle comme les oligo-éléments. Elle résiste également à la sécheresse puisque les racines vont capter l’eau en profondeur. La luzerne est un allié efficace dans la lutte contre les adventices notamment contre les vivaces et annuelles, grâce à son pouvoir étouffant. Elle est particulièrement efficace dans la lutte contre les chardons, qui est un marqueur de la compaction du sol, puisqu’elle structure le sol en profondeur et joue un rôle d’épuisement. Finalement, la luzerne offre le gîte et le couvert à de nombreuses auxiliaires.

Pour résumer :

  • Fourrage riche en protéine.
  • Enrichit le sol en azote issu de l’air et remonte des éléments fertilisants à la surface du sol.
  • Structure le sol.
  • Lutte contre les adventices. Favorise les auxiliaires.

Cependant, la luzerne est sensible aux sols acides, compactés ou hydromorphes. De plus, sa valorisation en foin nécessite une attention particulière avec un matériel spécifique. La pérennité de la luzerne est entre 3 à 4 ans.

A savoir: 

Date de semis: Printemps ou fin d'été.

Densité : 20 kg/ha au printemps et 25  kg/ha en fin d’été. Profondeur : 1 à 2 cm de profondeur.

Minette:

La minette, ou luzerne lupuline, est utilisée comme fourrage pour les animaux. Proche de la luzerne dans ses caractéristiques, elle est résistante à la sécheresse et concurrence bien les adventices. Il faut néanmoins éviter les sols acides et hydromorphes. La pérennité de cette espèce est de 1 à 4 ans.

Pour résumer :

  • Port rampant.
  • Concurrence bien les adventices.
  • Sensible aux sols acides et hydromorphe

Trèfle:

Le trèfle connait les mêmes débouchés que la luzerne. Il en existe plusieurs types : violet, blanc, hybride… Utilisé pour la nutrition animale, principalement sous forme de foin ou d’enrubannage, il peut également être pâturé. On estime que le trèfle restitue 30 kg N / ha à la culture suivante. Comme la luzerne, le trèfle a un pouvoir nettoyant pour les parcelles grâce aux coupes fréquentes. Néanmoins, mis à part les trèfles annuels, la levée est lente, il ne concurrence donc pas les adventices lors de l’implantation. En revanche, contrairement à la luzerne, le trèfle est sensible à la sécheresse. Le trèfle est également exigeant en potasse et phosphore. Le trèfle blanc peut être maintenu plus de 5ans, le trèfle violet 2 à 3 ans. 

Pour résumer :

  • Pouvoir couvrant.
  • Couverture relativement rapide selon les espèces.
  • Sensible à la sécheresse.

A savoir: 

Date de semis : Principalement au printemps ou en fin d’été.

Densité : Trèfle violet : entre 15 et 20 kg/ha (diploïde) ; 20 et 25 kg/ha (tétraploïde) Hybride : 2 à 4 kg/ha en association.

Blanc : 2 à 4 kg/ha en association.

A noter que le trèfle violet a un effet allélopathique sur les rumex, en levant la dormance de ses graines.

 La production de semences avec ces cultures permet également de profiter d’une partie de leurs avantages. De plus, il est tout à fait possible de mixer les itinéraires, c’est-à-dire faire une fauche pour la première récolte afin de contrôler efficacement le salissement puis récolter les graines. 

Sainfoin :

Utilisée dans la nutrition animale, cette plante peut être pâturée ou utilisée en foin et peut être déshydratée. Il en existe deux grands types, le sainfoin commun qui ne fleurit qu’une fois dans l’année et est valorisé deux fois dans l’année (fauche et regain), et le sainfoin remontant qui est plus productif et offre trois coupes mais il est moins pérenne. Le sainfoin est une plante rustique, qui se comporte bien face à la sécheresse et au froid grâce à son pivot racinaire puissant. Il valorise bien les sols calcaires et a un pouvoir mellifère important, attirant les auxiliaires pollinisateurs.

Pour résumer :

  • Fourrage riche et digestible
  • Enrichit le sol en azote issu de l’air
  • Structure le sol
  • Valorise les sols calcaires
  • Culture très mellifère

A savoir: 

Date de semis : Au printemps ou en fin d’été.

Densité : 40 à 50 kg/ha en graines décortiquées ; 140 à 160 kg/ha en graines avec cosses.

Lotier corniculé:

Valorisé sous forme de fourrage récolté, il peut également être pâturé. Cette plante est extrêmement résistante au stress hydrique et au froid. Elle assure une bonne structuration du sol en profondeur, néanmoins elle ne produit pas beaucoup de biomasse et est donc peu compétitive vis-à-vis des adventices.

A savoir: 

Date de semis : Principalement en été.

Densité : 20 à 25 kg/ha.

Profondeur : 2 à 3 cm.

Mélilot:

Parfois utilisé comme fourrage mais avec précaution, car en cas de foin mal séché cette plante peut causer des troubles digestifs avec la formation de dicoumarol. Son système racinaire puissant est comparable à celui de la luzerne. Forte production de biomasse c’est une plante agressive vis-à-vis des autres plantes présentes et elle peut se révéler difficile à détruire.

Pour résumer :

  • Système racinaire puissant
  • Compétitive vis-à-vis des adventices
  • Destruction complexe

A savoir: 

Date de semis : Fin d’été ou début de printemps.

Densité : 15 à 25 kg/ha.

Profondeur : 1 à 2 cm.

4. QUELLES LÉGUMINEUSES POUR QUELS OBJECTIFS ?

Les légumineuses offrent de multiples avantages, néanmoins certaines espèces accentuent certains bénéfices. Alors, il faut choisir la légumineuse qui répondra pour le mieux aux objectifs à atteindre en fonction du contexte pédoclimatique.

Les légumineuses sont indépendantes en terme de nutrition azotée. En revanche, elles ont besoin de soufre, phosphore ou encore de potassium qu’elles prélèvent dans le sol. La minéralisation de la matière organique permet de couvrir (en partie) les besoins en soufre des légumineuses, cependant cette minéralisation peut tarder au printemps alors que les plantes ont repris leur croissance. Ainsi, un apport de soufre en sortie d’hiver subvient au besoin des légumineuses et ainsi augmente la biomasse pour bénéficier des avantages que nous offrent les légumineuses.

Soufre

La luzerne ou le trèfle sont des cultures très exigeantes en soufre, elles réclament entre 100 et 200 kg SO3/ha. Le soufre favorise la fixation symbiotique et donc la production de biomasse. Les apports de soufre doivent être faits au plus proche des besoins des cultures. Pour cela, il faut calculer les besoins par rapport à quatre critères : le type de sol, la pluviométrie, les précédents apports de soufre et le précédent cultural.

Phosphore et potassium

En ce qui concerne le phosphore et le potassium, les légumineuses ont également un besoin fort. La présence de phosphore et potassium dépendent beaucoup de l’historique de la parcelle, de la gestion des pailles et des disponibilités du sol. Là aussi, une analyse peut s’avérer nécessaire afin d’ajuster les apports. La luzerne exporte environ 6 kg/TMS de phosphore et 26 kg/TMS de potassium.

Les périodes d’apports dépendent là aussi des teneurs dans le sol. Pour le phosphore en sol à faible teneur, il est conseillé d’apporter annuellement la fumure et notamment au moment de l’implantation du système racinaire de la culture. En sols bien pourvus, il est possible d’apporter la fumure tous les deux ans soit au printemps ou à l’automne.

A savoir:

Pour calculer la dose à apporter:

Dose P ou K = rendement prévu x exportations PK des récoltes* x coefficient d’apport*

*les coefficients sont donnés dans la méthode COMIFER

Résumé :

Les légumineuses pérennes ont des besoins forts en soufre, phosphore et potassium. Ces besoins dépendent de la fourniture du sol ou encore de la gestion des résidus de culture. Afin de ne pas réduire le développement des légumineuses, il faut veiller à ce qui n’y est pas de carence à partir d’une analyse des ressources du sol et des références établies comme par exemple la méthode COMIFER.

5. PARLONS ASSOCIATIONS

Les cultures associées sont définies comme la culture simultanée de deux ou plusieurs espèces sur la même parcelle, pendant une majeure partie de leurs cycles de développement. Ces espèces ne sont cependant pas nécessairement semées et récoltées en même temps.

L’objectif des associations de culture est de tirer la meilleure partie de chaque espèce tout en atténuant les problématiques de ces espèces semées en pur. Pour cela, il faut maximiser les interactions entre les plantes pour obtenir une meilleure utilisation des ressources notamment azotées, une meilleure exploration du sol, une meilleure couverture du sol. Dans une association nous recherchons une relation de facilitation et non de compétition. Les interactions entre les espèces peuvent intervenir au niveau racinaire ou bien par le biais des communautés microbiennes du sol et notamment par la formation des hyphes.

Le phénomène de facilitation joue, par exemple, un rôle dans l’acquisition du phosphore par la plante associée. Les légumineuses sont capables d’exsuder des ions phosphates qui acidifient le milieu pour libérer du phosphore qui deviendra alors disponible pour la légumineuse mais également pour la plante associée.

Globalement, les associations de cultures permettent :

  • Une diminution de la pression en adventices grâce à une meilleure couverture du sol et un démarrage rapide de la plante compagne de la légumineuse, une meilleure utilisation des ressources et des mécanismes allélopatiques
  • Une productivité plus élevée
  • Des meilleurs taux de protéines sur la céréale accompagnée par une légumineuse
  • Une meilleure fixation symbiotique par un appauvrissement rapide de la ressource azote dans le sol Contrôle des ravageurs et maladies
  • Tirer un revenu peu importe la culture récoltée en cas d’année plus ou moins favorable
  • Meilleure stabilité face aux aléas climatiques

Néanmoins, on relève quelques limites aux associations de cultures :

  • Selon l’année, une des cultures peut être favorisée. C’est particulièrement le cas avec les légumineuses pérennes qui une fois implantée deviennent plus compétitive que la culture annuelle associée. En agriculture conventionnelle, la chimie permet de contrôler ce potentiel risque de compétition accrue. Dans tous les cas, la dose de semis de la légumineuse doit être plus faible qu’en semis pur, pour réduire le risque d’étouffement de la graminée associée.
  • Le reliquat azoté est plus faible après une association que pour une légumineuse pure
  • Le désherbage chimique et / ou mécanique doit pouvoir en plus d’assurer le nettoyage de la parcelle, être sélectif des deux espèces

A savoir:

En culture associée, une légumineuse pérenne est capable de capter entre 100 et 300 kg N/ha et les graminées associées ont la capacité de prélever plus d’azote du sol.

On constate, dans les associations, un contrôle des ravageurs et maladies qui s’expliquent par plusieurs phénomènes :

  • L’effet dilution, l’individu ne colonise pas toutes les plantes car les plantes sont diluées dans le mélange
  • L’effet barrière physique, qui résulte de la barrière que créent les plantes non-hôtes avec les plantes hôtes pour les ravageurs
  • L’effet habitat, l’association d’espèces différentes favorise les auxiliaires
  • L’effet chimique, la production de substances chimiques par certaines plantes de l’association.

La récolte s’avère plus complexe en association :

  • En graines, il est primordial d’attendre la maturité complète de toutes les espèces. Néanmoins, il faut veiller à ne pas atteindre le point d’égrainage de certaines plantes. De plus, la récolte se fera plus lentement à cause du volume de paille plus important à traiter. Enfin, une fois la récolte effectuée le triage aura pour objectif de valoriser les espèces séparément. Le triage doit être fait de façon à ne pas abimer les graines et il se fera plus facilement avec des graines sensiblement différentes par leurs tailles. Il demeure peu probable de récolter les graines de céréales et les graines de légumineuses pérennes à la même période. L’association de ces deux espèces se fait pour d’autres objectifs détaillés auparavant
  • En ensilage, l’objectif est de récolter quand la céréale est au stade laiteux, soit à partir de 30 % de matières sèches.

En pratique : dans le cas d’une association céréale/légumineuse, les racines de la céréale se développent plus rapidement que celles des légumineuses, ce qui permet de capter l’azote présent dans le sol et donc d’enclencher l’installation de la symbiose entre les légumineuses et les bactéries fixatrices plus rapidement que dans le cas d’une culture de légumineuse pure. Néanmoins, le comportement des espèces est à étudier pour qu’une espèce ne prenne pas le pas sur l’autre.

Résumé :

Les cultures associées entre une légumineuse et une graminée permettent de répondre à de nombreux objectifs :

Qualité de la production

  • Gestion des adventices et ravageurs
  • Réduction de la dépendance aux stress abiotiques

Ce type d’association améliore la symbiose et rend la fixation d’azote plus performante.

Toutefois, les associations de cultures soulèvent quelques contraintes :

  • Gestion du désherbage et de la fertilité
  • Agressivité des espèces du mélange
  • Reliquats azotés plus faibles qu’en culture pure

6. LES LÉGUMINEUSES PÉRENNES DANS LES COUVERTS D’INTERCULTURES

Les couverts d’intercultures apportent de multiples bénéfices comme la structuration, la protection et l’enrichissement des sols, ils sont également bénéfiques pour les auxiliaires. Intégrer des légumineuses, c’est profiter des avantages précédemment cités.

Il faut retenir principalement que les légumineuses dans les couverts permettent :

  • D’enrichir le sol en azote
  • D’accélérer la minéralisation et donc de la restitution de l’azote pour la culture suivante
  • D’améliorer le développement du couvert et donc la production de biomasse De limiter le phénomène de faim d’azote
  • D’améliorer la structure et l’activité biologique du sol

Les légumineuses assurent également un développement du couvert en cas de sécheresse puisqu’elles explorent en profondeur le sol, ce qui leur confèrent d’être plus résistantes aux stress hydriques que les graminées. Leur pouvoir couvrant réduit le développement des adventices. Les légumineuses annuelles sont cependant plus faciles à mener dans les couverts d’intercultures. Par exemple, la luzerne n’est pas adaptée au couvert.

Il faut respecter quelques précautions :

  • En cas de risque de sclérotinia, ne pas intégrer de légumineuses dans le couvert
  • Vitesse de croissance plus lente donc privilégier une date de semis précoce, mais surtout rechercher un couvert longue durée pour que la légumineuse pérenne puisse exprimer en partie son potentiel (avant sorgho, millet, sarrasin, qui seront semés tardivement)

A savoir: 

En interculture, une tonne de biomasse de légumineuses restitue entre 10 et 30U N/ha après destruction totale de la plante. Plus le couvert est présent longtemps plus il restitue de l’azote. On estime qu’en cas d’implantation précoce et de destruction tardive, les restitutions peuvent atteindre 100U N/ha, la culture suivante en profite pleinement.

Globalement, les légumineuses annuelles sont plus adaptées que les pérennes pour l’implantation en intercultures.

Intégrer des légumineuses dans les couverts végétaux permet de gagner entre 20 et 25 kg N/ha dans la biomasse aérienne, comparé à un couvert sans légumineuse.

Le choix du couvert dépend des objectifs de l’agriculteur. En effet, en cas d’interculture courte, on privilégiera les espèces à développement rapide (espèces annuelles) et en cas d’interculture longue, on peut envisager l’implantation des trèfles par exemple. Les légumineuses réclament un semis soigné pour assurer leur développement. La destruction du couvert se fera selon les gains recherchés. Par exemple, si le but est de fournir de l’azote à la culture suivante, il faut atteindre la floraison des légumineuses car à ce stade la fixation symbiotique est maximale. Cependant, il faut veiller à ce que le couvert ne monte pas à graine. De plus, il faudra penser la destruction du couvert en fonction des besoins en azote de la culture suivante. Ainsi, il sera détruit plus ou moins tôt pour que l’azote capté puisse être relargué par le couvert. La restitution de l’azote est aussi conditionnée par le rapport carbone sur azote, le C/N.

Le rapport carbone sur azote du couvert est un indicateur de la capacité de ce même couvert à se décomposer plus ou moins rapidement. Plus le C/N est faible, plus l’azote sera restitué rapidement et en grande quantité. Par exemple, un couvert avec un C/N inférieur à quinze restituera son azote en moins de deux mois et demi. A l’inverse, un couvert avec un C/N supérieur à trente ne restituera l’azote qu’après quatre mois. Or, les légumineuses ont pour conséquence de faire baisser le C/N du couvert tout en captant un maximum d’azote.

C/N de la plante

% d’azote minéralisé

Délai estimé de restitution

C/N < 15

50%

2 à 2,5 mois

15 < C/N < 20

40%

3 à 4 mois

20 < C/N < 25

30%

4 mois

25 < C/N <30

25%

+ de 4 mois

C/N > 30

20%

A savoir:

Si le C/N est supérieur à 25, on considère qu’il y a trop de carbone par rapport à l’azote, alors les micro-organismes vont utiliser les réserves du sol pour dégrader la matière, c’est le phénomène de faim d’azote.

En revanche, si le C/N est inférieur à 25, les micro-organismes vont libérer l’azote en excès, il sera donc à disposition des plantes.

Résumé :

Outre les avantages précédemment cités, intégrer des légumineuses pérennes dans les couverts végétaux permet :

  • D’accélérer la minéralisation et donc de la restitution de l’azote pour la culture suivante D’améliorer le développement du couvert
  • De limiter le phénomène de faim d’azote
  • D’améliorer la structure et l’activité biologique du sol

VERS DE NOUVEAUX SYSTÈMES ?

Les légumineuses pérennes sont le sujet de beaucoup d’expérimentations notamment dans la couverture permanente du sol. Les difficultés d’implantation des couverts végétaux à cause notamment du climat nous amène à penser de nouveaux modes d’implantations, pour assurer un développement régulier des couverts végétaux sur plusieurs années. Ainsi, le semis sous couvert de légumineuses pérennes offre les avantages de la culture associée vu plus haut, tout en permettant d’avoir un couvert déjà en place à la récolte de la culture de vente. L’enracinement déjà bien établi, les légumineuses pérennes n’attendraient que la récolte pour obtenir la lumière nécessaire à son développement.

Dans cette perspective, l’implantation du trèfle blanc parait intéressante, car le trèfle est une plante qui s’implante rapidement mais se développe lentement, il ne montera donc pas à graine lors de la conduite de la culture de vente. Cette technique apporte cependant certaines contraintes dont la gestion du désherbage et la gestion de la légumineuse pour limiter la concurrence avec la culture de vente.

Pour conclure, il est donc aisé d’identifier les nombreux avantages que peut représenter l’intégration de légumineuses pérennes dans les rotations céréalières. Les systèmes en Agriculture Biologique sont en grande partie basés sur ce constat. Celles-ci sont les têtes de rotation par excellence pour tous les services rendus et qui ne peuvent être en aucun cas substitué par les seuls apports de matières organiques.

Il peut s’avérer judicieux, dans certains contextes pédoclimatiques, de réfléchir à l’impact économique positif des légumineuses pérennes même en l’absence de débouchés, comme la diminution des achats d’azote ou la gestion facilitée du désherbage des cultures suivantes en autres choses.

Ce raisonnement agronomique à la rotation peut permettre à beaucoup d’agriculteurs de trouver une place de choix pour ces cultures, dans la plupart des rotations céréalières et dans des proportions raisonnables. Elles pourraient ainsi pourquoi pas se substituer à des cultures de rente devenues trop difficiles à produire par fautes de retours trop fréquents et d’impasses techniques majeures.

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