Potentiel agronomique et environnemental des associations Fabacées-colza

Agronomic and environmental potential of the Fabaceae-rapeseed mixtures

• Auteur / Autrice : Thaïs Genard
• Direction : Philippe Lainé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, biologie des organismes, popilations, interactions
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecophysiologie végétale, agronomie et nutritions NCS (Caen ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Normandie Université (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Ourry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Lainé, Alain Ourry, Philippe Simier, Joëlle Fustec, Sylvain Diquélou, Jean-Claude Yvin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Simier, Joëlle Fustec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vesces

Lupins

Trèfles

Colza

Plantes fixatrices d'azote

Plantes -- Nutrition

Cultures associées

Thèses et écrits académiques

Écologie agricole

Résumé

L’utilisation excessive des engrais azotés dans les systèmes agricoles intensifs modifie l’équilibre du cycle de l’azote (N), entraînant des impacts négatifs sur l’environnement. Il est donc important de développer de nouvelles pratiques culturales afin de limiter les apports d’intrants azotés. Cet enjeu est d’autant plus fort pour le colza d’hiver (Brassica napus L. ) qui nécessite une fertilisation azotée importante du fait de sa faible efficience d’utilisation de l’N. L’utilisation de Fabacées, plantes fixatrices d’N, au travers des associations de cultures est connue pour améliorer l’utilisation des ressources disponibles par les plantes compagnes. Elles peuvent également contribuer directement à la nutrition des plantes associées par transfert ou rhizodéposition de composés azotés. L’objectif de ce travail est d’évaluer l’impact des Fabacées comme plantes compagnes du colza aux stades végétatif et reproducteur afin de réduire l’apport d’intrants azotés tout en maintenant un haut rendement grainier du colza. Le criblage de 7 Fabacées visant à sélectionner celles maintenant ou améliorant la croissance du colza en condition de faible disponibilité azotée a conduit à retenir 3 espèces : le lupin (Lupinus albus L. ), le trèfle (Trifolium incarnatum L. ) et la vesce (Vicia sativa L. ). L’impact de ces trois Fabacées sur les performances de l’association (biomasse, nutrition azotée et soufrée, fixation d’N) a été évalué en conditions contrôlées. Les résultats obtenus montrent que la capacité de fixation de l’N atmosphérique des Fabacées cultivées en association est augmentée (respectivement de 34, 140 et 290% pour le lupin, le trèfle et la vesce). Par ailleurs, il a été montré que le trèfle et le lupin permettent la préservation du pool azoté du sol. La quantification de la capacité de transfert d’N de ces 3 Fabacées vers le colza a été réalisée en utilisant un dispositif « split-root » couplé à un marquage au 15N : le lupin et le trèfle sont les deux Fabacées qui présentent les plus fortes capacités de transfert. Enfin, l’association colza-trèfle a été retenue pour évaluer l’impact de la fertilisation soufrée (30 et 60 kg S. Ha-1) sur la nutrition azotée et soufrée des deux plantes, et sur le rendement et la qualité grainière du colza cultivé en cases lysimétriques et en condition de faible disponibilité en N (100 kg N. Ha-1). L’ensemble des résultats montre que la croissance et la qualité des graines de colza cultivé en association sont similaires à celles observées en culture pure et qu’une fertilisation de 30 kg S. Ha-1 en association est suffisante à l’obtention d’un rendement optimal du colza.

Excessive use of nitrogen (N) fertilizers in intensive agricultural systems has affected the balance of the global N cycle, resulting in negative environmental impacts. Therefore, it is necessary to develop new cultural practices to limit N inputs. This issue is particularly important for winter oilseed rape (Brassica napus L. ) which required high N fertilization level due to a low N use efficiency. The use of N fixing legumes (Fabaceae) grown in mixture is known to improve the use of available resources by the companion plants. Legumes can contribute to N nutrition by transfer or N rhizodeposition. The objective of this work was to estimate the impact of legumes as companion plants of oilseed rape at vegetative and reproductive stages to reduce N inputs while maintaining yield rapeseed. A screening of 7 legumes was performed to select 3 species maintaining or improving the growth of rapeseed under low N input: lupine (Lupinus albus L. ), clover (Trifolium incarnatum L. ) and vetch (Vicia sativa L. ). An experiment was performed to evaluate the impact of these 3 species on performances of mixture (biomass, N and S nutrition and biological N fixation) under controlled conditions. The results show that the proportion of N derived from the atmosphere was increased by 34, 140 and 290% in lupine, clover and vetch, respectively. Moreover, clover and lupine maintained the soil N pool. The quantification of N transfer from legumes to rapeseed was performed using the split-root 15N labelling method: lupin and clover had a higher capacity of transfer. The clover-rapeseed intercrop was more particularly studied to evaluate the impact of S fertilizer (30 et 60 kg S. Ha-1) on N and S nutrition of both plants, and yield and grain quality of rapeseed grown in lysimeter under low N input (100 kg N. Ha-1). Overall, the results show that growth and grain quality of rapeseed grown in mixture were similar with monoculture and that a 30 kg S. Ha-1 of fertilization was optimal for maintaining yield of rapeseed in mixture.