Agroprairies : étude de l’influence de couverts prairiaux multi-espèces associés au blé sur la septoriose et le cycle de l'azote

Résumé de la thèse: 

La diversification des systèmes de culture constitue un levier agroécologique majeur pour réguler les bioagresseurs et le cycle de l’azote, via de multiples processus écologiques. En grandes cultures, les leviers de diversification intra-parcellaire reposent généralement sur un nombre limité d’espèces, ce qui restreint l’exploration du potentiel écologique d’une diversification végétale plus importante. Diversité et pérennité des communautés végétales sont deux caractéristiques inhérentes aux prairies permanentes, qui peuvent produire d’importantes biomasses aériennes, tout en retenant fortement les nutriments dans le système sol-plantes.

Cette thèse étudie l’impact d’un nouvel agroécosystème, sans apport de fertilisants ni pesticides de synthèse, nommé « agroprairie », qui correspond à la culture en bandes étroites (~40cm) alternées de blé et de prairies diversifiées (~12 espèces). Plusieurs couverts prairiaux sont expérimentés, différant par leur positionnement sur le spectre économique d’acquisition vs. conservation des ressources (plantes conservatrices ou acquisitrices) et par leur proportion de légumineuses. Ce travail de thèse se concentre sur l’étude de services clés dans les agroécosystèmes : la régulation d’une maladie du blé (la septoriose) et les services liés à la régulation du cycle de l’azote.

Une première étude analyse l’effet des agroprairies sur le développement de la septoriose. Deux expérimentations au champ ont été menées : l’une en conditions naturelles, l’autre après une inoculation de Z.tritici, en étudiant le microbiome rhizosphérique du blé avant inoculation. Les résultats montrent que la prairie la plus acquisitrice présente la biomasse la plus élevée, conduisant à une réduction de moitié de l’incidence de la maladie, suggérant un effet barrière. Après inoculation, cet effet disparaît ; la prairie à plus faible biomasse réduit alors la progression de la septoriose de 18 %, indiquant l’existence d’autres mécanismes potentiels, possiblement liés au microbiome rhizosphérique, sans que cette hypothèse ait pu être confirmée.

Une deuxième étude évalue l’impact des types fonctionnels de prairies sur les transformations de l’azote dans le sol en hiver et au printemps, en comparaison à des couverts monospécifiques pérennes ou annuels (agropyre intermédiaire et blé), ainsi que leurs conséquences sur le blé en agroprairie. Les résultats montrent que les prairies les plus acquisitrices et riches en légumineuses accélèrent les transformations d’azote du sol (fixation libre, dénitrification, croissance microbienne en azote) et favorisent un enrichissement en azote minéral dans la bande de blé. À l’inverse, la prairie la plus conservatrice induit des transformations plus lentes, proches de celles observées sous céréale pérenne, et ne permet pas d’enrichir la bande de blé en azote minéral.

Une dernière étude s’intéresse à l’acquisition de l’azote par les plantes dans les différents agroécosystèmes (agroprairies, blé seul et prairies seules). En agroprairie, la prairie la plus acquisitrice et la plus riche en légumineuses augmente les productions aériennes en azote du blé et de la prairie par rapport aux témoins en deuxième année de culture, suggérant une complémentarité pour l’acquisition de l’azote. Cette prairie fixe également d’importantes quantités d’azote par symbiose, stimule progressivement la minéralisation de l’azote du sol, tout en maintenant de faibles quantités d’azote minéral en profondeur.

Ces travaux montrent que la composition et les stratégies fonctionnelles des prairies conditionnent les services fournis par les agroprairies. Des études complémentaires sont nécessaires pour tester la généricité de ces résultats dans d’autres contextes pédoclimatiques. Sous réserve de lever les freins matériels liées à la fauche en bandes, cet agroécosystème pourrait permettre de produire simultanément grain et fourrage tout en stimulant durablement les processus microbiens du sol.

Mots clés : Prairies ; Zymoseptoria tritici ; Culture sans fertilisants ; Associations de cultures ; Stratégie de conservation vs. acquisition des ressources ; Ecologie microbienne