Effets des rotations et autres pratiques culturales sur les mauvaises herbes dans les grandes cultures
AVERTISSEMENT
Cette revue de littérature est une des 4 revues de littérature qui ont été réalisées dans le cadre d’un vaste projet visant à documenter et à mieux faire connaître les effets des rotations et autres pratiques culturales sur les ennemis des grandes cultures et sur la qualité du sol, notamment la matière organique. Quatre feuillets résumant les effets recensés ont également été publiés. Tous ces documents sont disponibles à l’adresse suivante : www.craaq.qc.ca/Publications
Ces travaux ont été réalisés grâce à une aide financière du Programme Innov’Action agroalimentaire, un programme issu de l’accord Cultivons l’avenir 2 conclu entre le ministre de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation, et Agriculture et Agroalimentaire Canada.
Le CRAAQ remercie ses membres partenaires de leur appui
POUR INFORMATION ET COMMENTAIRES
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© Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec, 2017
Publication PGCC0104-01PDF
ISBN 978-2-7649-0524-1
Dépôt légal
Bibliothèque et Archives Canada, 2017
Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2017
RECHERCHE ET RÉDACTION
Nathalie Lanoie, agronome, Ph.D., consultante
Anne Vanasse, agronome, Ph.D., professeure, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval
RÉVISION
Danielle Bernier, agronome-malherbologiste, MAPAQ
Merci à Yves Dion, Salah Zoghlami et Ermin Menkovic pour leur participation à l’orientation du projet.
COORDINATION, ÉDITION ET MISE EN PAGE PAR LE CRAAQ
Denise Bachand, M.Sc., chargée de projet
Danielle Jacques, agronome, M.Sc., chargée de projets aux publications
Catherine Prévost, B.Sc.A., adjointe de la coordonnatrice
PHOTOS
MAPAQ – Laboratoire de diagnostic en phytoprotection
MAPAQ (page couverture)
Pour citer ce document : Lanoie, N. et A. Vanasse. 2017. Effets des rotations et autres pratiques culturales sur les mauvaises herbes dans les grandes cultures. CRAAQ. 44 p.
Effets des rotations et autres pratiques culturales sur les mauvaises herbes dans les grandes cultures i
Introduction
Les mauvaises herbes se retrouvent dans les cultures, les pâturages, les jardins, les pelouses, le long des routes, en fait partout où il y a présence d’activités humaines (Vencill et al., 2012). Elles sont un des principaux facteurs limitants de la production agricole (Demjanova et al., 2009).
Elles peuvent être un réservoir pour les maladies, un vecteur pour les insectes et un compétiteur pour les éléments nutritifs et la lumière, ce qui contribue à des baisses de rendement plus ou moins importantes. Les producteurs sont très conscients des coûts de répression des mauvaises herbes. Ils sont de plus en plus intéressés par des programmes de lutte intégrée pour réduire les populations de mauvaises herbes et diminuer leurs dépenses en herbicides (Blackshaw et al., 2005). Les herbicides représentent entre 20 et 30 % des coûts d’intrants dans les systèmes culturaux nord-américains (Derksen et al., 2002).
La lutte ou gestion intégrée des mauvaises herbes réunit plusieurs éléments comme des méthodes préventives, des pratiques culturales, des moyens de lutte biologique, chimique et physique (Vencill et al., 2012) afin d’assurer une efficacité de répression à long terme (Blackshaw et al., 2005). La rotation des cultures et le système de travail du sol sont parmi les pratiques agronomiques les plus efficaces pour interagir avec les mauvaises herbes, affecter la densité et la diversité de la banque de graines du sol (Cardina et al., 2002). Les graines de mauvaises herbes s'accumulent dans le sol et développent une banque de semences au fil des saisons avec la répétition de cultures semblables, de pratiques culturales similaires ou l’utilisation d’herbicides avec un mode d’action identique (Bennett et al., 2012). La densité et la diversité d'une population de mauvaises herbes sont étroitement liées à l'historique des pratiques agronomiques (Buhler et al., 1997).
Les pratiques agronomiques et les conditions environnementales exercent une pression de sélection qui entraînent des changements dans la composition des espèces de mauvaises herbes présentes dans un champ, sur une ferme ou dans une région (Blackshaw et al., 2006). Les changements de densité et de diversité des mauvaises herbes ont lieu plus facilement après une utilisation en continu d'une technique de répression, ce qui ajoute une pression de sélection élevée sur les mauvaises herbes (Pollard et Cussans, 1981; Blackshaw et al., 1994). En monoculture, un changement dans le système de travail du sol peut avoir des effets plus
importants dans la diversité des espèces de mauvaises herbes que dans une rotation de cultures diversifiées (Blackshaw et al., 2006).
Les systèmes agricoles actuels reposent très souvent sur des monocultures ou des rotations courtes, malgré le peu d'avantages au niveau agronomique et environnemental comparativement aux rotations diversifiées (Malézieux et al., 2009). Un des résultats actuels de la simplification extrême des systèmes agricoles est le développement de biotypes de mauvaises herbes résistants aux herbicides (Powles, 2008). La principale raison est l'utilisation répétée d’herbicides avec le même mode d’action1, augmentant la pression de sélection sur les populations de mauvaises herbes (Powles, 2008).
L’implantation de cultures identiques ou résistantes aux herbicides est un facteur contribuant au développement de la résistance. Cette situation est particulièrement préoccupante pour de nombreux systèmes culturaux fortement dépendants au glyphosate (Légère et al., 2011). Les stratégies de gestion intégrée des mauvaises herbes préviennent l'accumulation de graines dans la banque du sol, réduisent la pression de sélection et empêchent ou diminuent les risques de développement de la résistance (Thill et al., 1994; O'Donovan et al., 2013) Un système cultural diversifié, avec plusieurs cultures annuelles et pérennes, différentes dates de semis et plusieurs modes d’action d’herbicides (Holm et al., 2006), permet de varier la pression de sélection et de maintenir un équilibre entre les différentes espèces de mauvaises herbes (Derksen et al., 2002).
Dans ce document, nous présentons les effets de pratiques agronomiques variées comme la rotation des cultures, le travail du sol et le choix des herbicides sur la densité et la diversité des mauvaises herbes monocotylédones et dicotylédones ainsi que sur leur banque de graines dans le sol. Nous abordons également les mauvaises herbes résistantes aux herbicides et nous présentons les cas de l’herbe à poux et de la folle avoine, deux espèces identifiées résistantes au Québec.
1 Les herbicides sont regroupés en fonction de leur mode d’action, c’est-à-dire selon différents mécanismes qui perturbent des processus physiologiques chez les mauvaises herbes ciblées et entraînent leur répression.
Densité et diversité des mauvaises herbes selon
les systèmes
culturaux
Effets de la rotation des cultures
Les rotations de cultures influencent la densité, la diversité des espèces de mauvaises herbes et la banque de graines du sol (Manley et al., 2001). Les mauvaises herbes présentes dans des systèmes culturaux doivent imiter les cultures infestées pour survivre et proliférer (Teasdale et al., 2004). La séquence des cultures dans la rotation, les pratiques culturales et les herbicides associés déterminent la compétitivité des cultures et la pression de sélection exercées sur les mauvaises herbes (Blackshaw et al., 1994; Cardina et al., 2002).
Les cultures offrent une compétition différente envers les mauvaises herbes. Le classement des espèces selon leur compétitivité peut se traduire ainsi : orge > seigle > blé et avoine > pois > pomme de terre > soya > lin > haricot (Frick, 2000 dans Nazarko et al., 2005) Chez les céréales, les pertes de rendement attribuables à la compétition des mauvaises herbes sont moindres (environ 10 % pour les céréales d’automne et 20 % pour les céréales de printemps) que celles observées dans les cultures de maïs et de soya (environ 50 %) (OMAFRA, 2009). Les cultures semées l'automne offrent ainsi une excellente compétition au printemps contre les mauvaises herbes, alors que la plupart des légumineuses sont de faibles compétitrices (Frick, 2000). Le canola, pauvre compétiteur en début de saison, améliore sa compétitivité plus tard dans la saison (Martin et al., 2001).
Les cultures fourragères sont particulièrement intéressantes pour ajouter de la diversité dans une rotation de cultures (Nazarko et al., 2005) Une culture pérenne, même pour une courte période de temps, ou l’alternance des cultures de printemps et d’hiver, lorsque possible, perturbe le cycle de vie de certaines espèces de mauvaises herbes (Sosnoskie et al., 2006). En changeant la période et la fréquence des travaux de sol, de désherbage et de récolte, la production de graines de mauvaises herbes est compromise, réduisant ainsi l’ajout de graines dans la banque de graines du sol (Légère et al., 2011).
Dans les systèmes biologiques ou à faibles intrants, l’ajout d'une culture fourragère dans la rotation permet de réduire les populations de mauvaises herbes et d’augmenter les rendements des autres cultures de la rotation (Porter et al., 2003). Dans une rotation de 4 ans composée de
maïs, de soya, d’avoine/luzerne et de luzerne, la production de graines de mauvaises herbes dans le maïs était plus basse s’il était précédé de la luzerne plutôt que du soya ou du maïs en continu (Porter et al., 2003). À l’opposé, dans un système de gestion des mauvaises herbes basé sur les herbicides, les populations de mauvaises herbes sont souvent moins affectées par l'ajout d’une culture fourragère dans la rotation (Cardina et al., 2002). Les espèces de mauvaises herbes sélectionnées sont adaptées au régime de coupe de la culture fourragère et l’absence d’application d’herbicides leur permet de se multiplier (Cardina et al., 2002).
Dans un essai de 18 ans réalisé au Québec, des parcelles de monoculture d’orge en semis direct avaient la banque de graines de mauvaises herbes la plus importante comparée à celles de la rotation orge-canola-blé-soya, confirmant la valeur positive de la rotation des cultures dans le cadre de la gestion de la banque de graines de mauvaises herbes (Légère et al., 2011).
Toujours au Québec, une monoculture de maïs ou une rotation maïs-soya, avec ou sans application de l’herbicide glyphosate, a montré une variation dans la banque de graines en fonction des traitements (Simard et al., 2011). Dans les parcelles n’ayant reçu aucun herbicide, les dicotylédones annuelles étaient les mauvaises herbes les plus présentes tandis que dans les parcelles ayant reçu un traitement de glyphosate, les monocotylédones annuelles dominaient. L’ajout de la culture de soya dans la rotation avec le maïs a permis de réduire la banque de graines dans les deux types de parcelles (Simard et al., 2011). Pour expliquer ces résultats, Simard et al. (2011) avancent l’effet de la date de semis plus tardive du soya. Ce délai permet l’émergence de mauvaises herbes, qui seront détruites par un hersage ou un brûlage avant le semis de la culture. Certaines rotations courtes de cultures en rangs peuvent aussi avoir des effets similaires à des monocultures sur les mauvaises herbes, compte tenu de la similitude des pratiques agronomiques et du cycle de vie entre les cultures incluses dans la rotation (Teasdale et al. 2004).
Un essai réalisé en Ontario avait pour objectif de déterminer l’effet du précédent cultural (maïs, soya ou blé d’automne) sur la densité de mauvaises herbes (Doucet et al., 1999). Les densités étaient significativement plus élevées sur un précédent cultural de maïs et plus basses après la culture de blé d’automne, et ce, quelle que soit la culture, que les parcelles aient été traitées avec un herbicide ou enherbées. Les rendements de maïs étaient plus bas sur un retour de maïs et plus élevés après le blé (Doucet et al., 1999).
Au Dakota du Sud (É -U ), Anderson (2011) a démontré l’incidence de la culture précédente sur les mauvaises herbes présentes et leurs interférences sur une culture de maïs. Les cultures précédentes évaluées étaient le soya, le blé de printemps, le maïs, le pois sec et le canola. Les mauvaises herbes dans le maïs étaient dominées par la sétaire glauque (Sataria glauca P. Beauv.) et la sétaire verte (Setaria viridis (L.) P. Beauv.). Leur densité était comparable lorsque le blé de printemps, le pois sec et le canola constituaient les précédents culturaux. Les parcelles, avec le précédent cultural de soya, avaient une densité de mauvaises herbes 58 % supérieure à celle du précédent de pois sec, réduisant considérablement le rendement du maïs (Anderson, 2011).
Un essai de 4 ans, réalisé en Alberta par Cathcart et al. (2006), a vérifié l’effet de 4 rotations différentes (canola en continu, canola-blé, canola-blé-blé, canola-blé-blé-blé) sur la densité de mauvaises herbes. La densité des dicotylédones annuelles était plus élevée en absence de rotation (canola en continu) alors que la présence du blé, peu importe la rotation, a développé une plus grande densité de monocotylédones annuelles (Cathcart et al., 2006)
Les cultures intercalaires ou cultures de couverture semées en même temps, en cours de saison ou après la récolte de la culture principale, diversifient le système cultural et facilitent la lutte contre les mauvaises herbes (Liebman et Dyck, 1993). Elles ne sont généralement pas cultivées pour la production de grains ou de fourrages mais plutôt pour leurs impacts sur la conservation du sol et sur l’établissement et la croissance des mauvaises herbes (Hartwig et Ammon, 2002). Ces cultures incluent des plantes fourragères, graminées et légumineuses, ainsi que des céréales d'automne. Elles pourront être détruites par l’application d’herbicides avant le semis de la culture suivante (Swanton et al., 1996).
Le principal avantage d’une rotation de cultures diversifiée est la facilité de faire la rotation des herbicides avec l’amélioration des possibilités pour réprimer les espèces de mauvaises herbes différentes ou plus difficiles à détruire (Liebman et Dyck, 1993). Seule, la rotation des cultures a peu d’influence sur la densité totale de mauvaises herbes mais jumelée avec des pratiques générales de gestion, comme des dates de semis différentes, des herbicides avec divers modes d’action et le nettoyage des équipements après chaque champ, la rotation contribue à éviter un accroissement de la densité des mauvaises herbes (Légère et al., 1997; Doucet et al., 1999; Cathcart et al., 2006).
Effets de la rotation des cultures et des herbicides
La diversification de la rotation des cultures permet un plus grand choix d'herbicides, de groupes différents pour favoriser une meilleure gestion des mauvaises herbes et réduire le risque de développement de la résistance aux herbicides (Blackshaw et al., 2001).
Au Québec, durant 3 ans, un essai en travail conventionnel du sol a comparé l’effet d’une rotation maïs-soya, traitée avec différentes doses de glyphosate et de glufosinate, sur la banque de graines de mauvaises herbes dans le sol (Simard et al., 2011). L’ajout de la culture de soya dans la rotation a permis de diminuer de 17 % la banque de graines du sol comparativement à la monoculture de maïs. Les parcelles ayant reçu du glufosinate ont subi une augmentation de leur banque de graines, cet herbicide n’ayant pas été efficace pour lutter contre les monocotylédones annuelles. Après 3 ans, les parcelles ayant reçu la dose recommandée de glyphosate annuellement avaient la banque de graines la plus basse (4 339 graines ± 836/m2). Cependant, une augmentation de 50 % a été notée comparativement à la quantité initiale de graines dans la banque (2 826 graines ± 724/m2) (Simard et al., 2011).
Un essai réalisé au Nebraska (É.-U.) a permis de déterminer l’effet de la rotation des cultures (monoculture de maïs versus maïs-betterave à sucre-blé de printemps (les 3 espèces étaient résistantes au glyphosate)) et de 4 traitements d’herbicides (1- deux applications de glyphosate à 0,4 kg ia2/ha, 2- deux applications de glyphosate à 0,8 kg ia/ha, 3- deux applications de glyphosate à 0,8 kg ia/ha une année et une application d’un autre herbicide (choisi en fonction de la culture) l’autre année, 4- une application d’un herbicide (choisi en fonction de la culture) sur la variation de la densité des mauvaises herbes (Wilson et al., 2007). Après 6 ans, la densité de chénopode blanc (Chenopodium album L ), d’amarante à racine rouge (Amaranthus retroflexus L.), de morelle poilue (Solanum sarachoides Sendtner) et de pourpier potager (Portulaca oleracea L.) avait augmenté dans la rotation des cultures comparativement au maïs en continu. Dans les parcelles traitées au glyphosate à la dose de 0,4 kg ia/ha, la densité de chénopode blanc a augmenté jusqu’à réduire le rendement du maïs de 43 % comparativement à la dose de 0,8 kg ia/ha. Le traitement avec un herbicide autre que le glyphosate à 0,8 kg ia/ha a diminué davantage la densité de chénopode blanc. Les 2 applications de glyphosate (0,4 kg ia/ha) n’ont
2 ia : ingrédient actif.
plus élevé d’utilisation, diminuant la rentabilité économique comparativement à d’autres pratiques culturales (Mortensen et al., 2012). Chose certaine, les producteurs devront gérer cette technologie de façon objective et pragmatique, conciliant les intérêts à court et à long terme (Green et Owen, 2011). Le temps des herbicides seuls est révolu, les producteurs devront utiliser une gamme de stratégies pour empêcher les mauvaises herbes RH d’évoluer, de se reproduire et de se répandre (Green, 2014). Ainsi, ils préserveront l'utilité des nouvelles technologies des cultures avec une multiple RH et aideront à maintenir des systèmes de production agricoles durables, rentables et respectueux de l'environnement pour les générations futures (Green et Owen, 2011). Avec l’arrivée de nouvelles cultures RH, la gestion des nouvelles mauvaises herbes
RH continuera d'être un défi (Duke et Powles, 2008)
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