La présence de nitrate en excès dans les eaux

Productivité et interaction entre espèces

Vers une utilisation raisonnée de l’azote

La présence de nitrate en excès dans les eaux de surface et les nappes phréatiques pose respectivement des problèmes de santé publique et de dégradation de l’environnement. En effet, la loi française incombe de distribuer une eau de boisson présentant une teneur inférieure à la norme de potabilité de l’eau de 50 mg de nitrate par litre. Le transport rapide du nitrate (combiné à la présence de phosphore) des zones agricoles vers la mer induit une eutrophisation des zones côtières (Justes et al., 2012), en particulier pour certains bassins versants proches de la mer, comme en Bretagne. La directive européenne 91/676/CEE dite directive « Nitrates » a pour objectif la réduction de la pollution des eaux par les nitrates d’origine agricole (Directive 91/676/CEE).

En 2012, environ 55% de la surface agricole française est classée en zone vulnérable (Cf. figure 1), ce qui correspond aux régions où l’activité agricole est importante (MEDDE, 2013). En effet, l’essentiel du nitrate présent dans les eaux de surface et dans les nappes phréatiques est dû aux excès de fertilisation azotée, mais aussi à la production naturelle de nitrate découlant de la minéralisation des matières organiques du sol. Le nitrate, forme soluble de l’azote, est particulièrement sujet à la lixiviation à partir de l’automne et durant l’hiver lorsque les précipitations deviennent excédentaires par rapport à la capacité de stockage de l’eau du sol (INRA, 2012). L’implantation d’une culture intermédiaire dite « piège à nitrate » (CIPAN) permet de réduire ce phénomène, de manière variée selon le contexte pédoclimatique et le système de culture, de 20 à 90% par rapport à un sol nu (Justes et al., 2012).

En reprenant les fonctions des cultures intermédiaires (piégeage des nitrates, couverture du sol, introduction d’azote…), l’idée est d’en accentuer leurs services et d’en faire bénéficier une culture d’hiver en implantant ces couverts végétaux dès l’automne dans la culture d’hiver en place, ici le colza d’hiver.

D’une part, l’implantation d’un couvert (espèces « piège à nitrates ») associé dans le colza en milieu riche en azote peut servir à capter l’excès d’azote en complément des capacités d’absorption du colza et ainsi limiter le lessivage.

D’autre part dans des milieux pauvres, l’implantation d’un couvert de légumineuses a pour objectif d’introduire une source supplémentaire d’azote dans le système par fixation atmosphérique du N2. Le principe est de miser sur d’éventuels échanges entre le colza et son couvert à l’automne (rhizodéposition, prospection racinaire favorisées…) puis de récupérer cet azote pour le colza, au printemps, par minéralisation rapide de l’azote contenu dans le couvert après sa destruction hivernale.

Une réduction des coûts énergétiques et des émissions de gaz à effet de serre engagée

L’agriculture est un secteur émetteur de gaz à effet de serre (au plan mondial 13,5% des émissions directes) (INRA, 2011). Les travaux de recherche actuels visent des innovations permettant à la fois d’adapter l’agriculture aux directives européennes en vigueur et d’atténuer les coûts énergétiques résultant des cultures. De plus l’agriculture peut contribuer à limiter les émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce au stockage de carbone dans les sols et à des conduites de culture moins consommatrices d’intrants (INRA, 2011). La directive 2009/28/CE vise à faciliter la production et la promotion d’énergie à partir de sources renouvelables tout en limitant les émissions de GES. Ce cahier des charges s’applique aux biocarburants. Les objectifs de l’Union Européenne sont d’inclure 20 % d’énergies renouvelables dans la consommation énergétique totale de la Communauté et 10% de biocarburants dans la consommation totale d’essence et de gazole destinés au transport (Directive 2009/28/CE, 2009).

Sur un hectare de colza sont produits environ 3,3 à 3,6 tonnes de graines (Lagarde, 2012) soit l’équivalent de 2 tonnes de tourteaux, aliments riche en protéine pour les animaux d’élevage et de 1,5 tonnes de biocarburant. (DIESTER, 2009). Pour le biodiesel de colza, l’étape de transformation industrielle représente le principal poste de consommation d’énergie fossile. En revanche, l’étape agricole est plus émettrice de GES en raison de la fabrication des engrais et de l’émission de N2O (Simonin, 2011). La production de gaz à effet de serre de la culture du colza provient à 89 % du dioxyde d’azote (N2O), dont 33 % via sa production à base de pétrole (carburant, fabrication des engrais,…) et 57 % par les émissions des sols. La consommation d’énergie et les émissions de GES d’un hectare de colza sont respectivement de 14 640 MJ/ha et de 2663 Kg/ha éq.CO2 (Simonin, 2011).

Compte tenu de ces enjeux, l’amélioration du bilan énergétique et la réduction des émissions de gaz à effet de serre sont des objectifs importants pour la culture de colza. De plus, son principal débouché, actuellement en France, est dans la filière des agrocarburants.
Au champ, ceci est envisageable essentiellement au travers de l’optimisation de la gestion d’azote. Ainsi l’intégration de plantes de service légumineuses associées au colza d’hiver, pourrait permettre une réduction de la fertilisation azotée minérale tout en veillant à ne pas augmenter le recours à l’énergie fossile (semis et/ou destruction de la légumineuse associée).

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PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
A. Associer une plante de service à une culture de rente
a. Les différents systèmes d’association existants
1. Systèmes avec couverture morte
2. Systèmes avec couverture vivante
3. Systèmes mixtes
b. Productivité et interaction entre espèces
1. L’interaction compétitive
2. L’interaction facilitée
c. Services rendus
1. Nutrition de la plante d’intérêt, un service de support
2. Lutte contre les adventices, un service de régulation
3. Effets sur les ravageurs, un service de régulation
d. Les différents couverts
1. Les Poacées
2. Les Brassicacées
3. Les Fabacées
4. Les autres familles botaniques
B. Biologie et implantation du colza d’hiver
a. Les stades clés de l’association (colza et couvert d’automne)
1. Le semis et la levée
2. L’automne : De la levée au stade rosette
3. La floraison
4. La maturité physiologique
5. La récolte
b. Les bioagresseurs ciblés
1. La mouche du chou
2. L’altise d’hiver
3. Le charançon du bourgeon terminal
4. Les adventices
c. L’alimentation azotée du colza
PARTIE II : MATERIELS ET METHODES
A. Présentation des conditions d’essais
1. Description des sites expérimentaux
2. Les modalités
3. Description des conditions climatiques pendant les essais
4. L’itinéraire technique
B. Les observations
C. L’analyse statistique
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSION
I. Vers une réduction de l’apport azoté pour un colza associé
1. Les couverts contiennent de l’azote
2. La cohabitation colza/couvert
3. Développement du colza à la floraison
4. Observation du colza à la maturité physiologique
5. Le rendement
II. Les services rendus
1. Le charançon du bourgeon terminal
2. L’altise d’hiver
3. La mouche du chou
4. Les adventices
III. Evaluation économique et environnementale de la technique
1. Les charges opérationnelles
2. L’indice de fréquence des traitements et dose d’azote minéral appliqué
Conclusion
Bibliographie