Couverture du sol

Pilote d’action : ARVALIS
Autres partenaires impliqués : Landwirtschaftsamt Breisgau-Hochschwarzwald, LUFA Speyer

Contexte

La proportion de sols nus (labourés/travaillés) durant la période hivernale (de novembre à avril) est élevée – en particulier dans le contexte de la monoculture de maïs, pratiquée par de nombreux agriculteurs en Alsace. Mais même dans une rotation maïs–céréales, le sol reste nu pendant plusieurs semaines.

Pour adapter les grandes cultures au changement climatique et contribuer à son atténuation dans le territoire du Rhin supérieur, la pratique de couverture des sols est un levier à étudier de près.

Dans le cadre du projet KLIMACrops, ARVALIS met en place un réseau d’essais sur l’implantation de cultures intermédiaires entre deux maïs.

L’Office agricole Breisgau-Hochschwarzwald teste quant à lui l’établissement de la vesce couronnée multicolore ou d’une culture alternative dans une culture de maïs, afin d’assurer la transition vers une culture céréalière suivante. L’objectif est de garantir une couverture végétale permanente, également appelée « pont vert ». C’est l’un des principes de base de l’agriculture régénérative.

Au lieu de recourir à des cultures intermédiaires semées régulièrement ou à des sous-semis, l’idée ici est de travailler avec un couvert végétal permanent, dans lequel on implante ensuite une culture principale.

La vesce couronnée multicolore a été choisie car elle est rustique, légumineuse et car des essais antérieurs ont donné des résultats intéressants en tant que culture permanente.

 

Essai en Bade-Wurtemberg

Objectifs

Image 1 (vesce couronnée multicolore le 19/07/2023, environ 3 mois après semis) crédit photo : Martin Heigl/LRA

• Acquérir des références pratiques sur l’installation et la gestion d’un couvert végétal permanent
• Acquérir des références sur le choix des espèces végétales adaptées
• Acquérir des références sur l’implantation d’une culture principale dans un couvert végétal permanent

Mise en place de l’essai

L’essai est conduit sur deux sites, Freiburg-Keidelbad et Freiburg-Mundenhof, dans le fossé rhénan.

Sur le site de Freiburg-Keidelbad, la vesce couronnée a été implantée peu avant le semis de la culture principale (maïs).

Sur le site de Freiburg-Mundenhof, la vesce couronnée devait être implantée en fin d’automne en tant que culture intermédiaire, après la récolte de la culture précédente (blé d’hiver).

Pour l’établissement et la régulation de la vesce couronnée, trois variantes d’essai ont été développées en plus du témoin.

 

Modalités testées

• Temoin :
  Conventionnel/pratique du producteur
  Travail du sol, fertilisation, protection phytosanitaire
• Binage :
  Traitement du rang de maïs et binage interrang
  Fertilisation par dépôt
• Ecomulch :
  Traitement du rang de maïs et broyeur sur l‘interrang
  Fertilisation par dépôt
• Bio :
  Bineuse à doigts sur le rang et binage en interrang
  Fertilisation par dépôt

Bilan intermédiaire de l’essai avec la vesce couronnée multicolore

 

1. Références techniques sur l’implantation et la gestion d’un couvert végétal permanent

Différentes périodes et méthodes d’implantation ont été testées sur les deux sites :

• Semis de printemps en même temps que le maïs (Keidelbad) :
  Cette variante n’a pas donné de résultats concluants en raison du développement juvénile lent de la vesce et d’une forte pression des adventices. Même la deuxième année, malgré un semis direct du maïs, le développement est resté insuffisant – il en a résulté une mauvaise récolte.
• Blé d’hiver en interlignes larges (à partir de l’automne 2024) :
  Le semis de blé d’hiver avec des interlignes élargis a donné des résultats nettement meilleurs. La vesce a pu se réimplanter au printemps et fonctionne désormais comme couvert végétal permanent. Cette variante est actuellement considérée comme l’option la plus prometteuse.
• Semis en culture intermédiaire après céréales (Mundenhof) :
  Cette variante expérimentale a dû être interrompue à deux reprises – une fois en raison de l’occupation de la parcelle par un tiers, une autre fois en raison d’un échec de levée. Une dernière tentative est prévue pour 2025.

Aucune conclusion fiable ne peut encore être tirée sur la gestion du développement de la vesce, car elle n’a pu se développer correctement que dans une seule des variantes testées.

2. Quelle espèce végétale convient le mieux ?

La vesce couronnée multicolore a été délibérément choisie, car elle est :

• Rustique en hiver et pérenne,
• Une légumineuse fixatrice d’azote,
• Écologiquement bénéfique pour les pollinisateurs tels que les abeilles sauvages et les papillons,
• Déjà testée avec des résultats prometteurs dans des essais antérieurs (par exemple à l’Iful Müllheim en 2006).

3. Implantation d’une culture principale dans un couvert végétal permanent

Le semis direct de maïs a fonctionné sur le plan technique, mais une forte infestation d’adventices a empêché toute rentabilité économique.

En revanche, le semis de blé d’hiver avec des interlignes larges a donné d’excellents résultats – la vesce a pu bien se redévelopper et agit désormais comme couvert végétal vivant entre les rangs.

Perspectives

La combinaison de céréales d’hiver en interlignes larges avec une vesce couronnée permanente s’est révélée jusqu’à présent comme la variante la plus prometteuse.

L’implantation de la vesce en culture intermédiaire reste difficile – une dernière tentative est prévue pour 2025.
Une évaluation à long terme ne sera malheureusement plus possible en raison de la fin du projet.

Image 4 (Semis Vesce couronnée le 07.09.2023) Photo: Martin Heigl/LRA

Image 5 (Semence de vesce couronnée inoculée au moment du semis) Photo: Martin Heigl/LRA

Essais en Alsace

Objectifs

• Établir des références techniques et économiques à destination des agriculteurs et des conseillers agricoles ;
• Développer un conseil pratique adapté aux différentes zones de production de la région ;
• Étudier la reproductibilité et les impacts à court et moyen terme de l’introduction de cultures intermédiaires entre deux cultures de maïs grain, avec une destruction tardive ;
• Répondre aux évolutions réglementaires dans le contexte de la monoculture de maïs ;
• Évaluer le potentiel de stockage de carbone des cultures intermédiaires

L’objectif global est de réaliser, à l’issue du projet KLIMACrops, une évaluation technico-économique et environnementale de cette pratique sur le territoire alsacien.

Modalités testées

Chaque année, différentes associations de cultures intermédiaires sont testées. Les espèces sont choisies en fonction de la date de semis. Trois périodes principales de semis sont distinguées, en lien avec le stade de développement du maïs grain cultivé, ce qui influence la gestion de la culture intermédiaire (choix des espèces, date et mode de semis, matériel agricole, destruction, etc.) :

• Semis précoce sous couvert (maïs au stade 6–8 feuilles) ;
• Semis tardif par drone (au moment de la sénescence du maïs) ;
• Semis après la récolte.

Méthode

Les essais sont réalisés sur de grandes parcelles (sans répétition intra-parcellaire) chez des agriculteurs (8 en 2023–2024, 7 en 2024–2025) répartis sur l’ensemble de l’Alsace – dans les quatre principales régions caractéristiques de la monoculture de maïs grain : la plaine d’Ill, la Hardt, le Ried, et le nord du Sundgau.

Sur chaque site, les modalités avec couvert végétal sont comparées à une modalité témoin sans couvert, représentant les pratiques agricoles courantes. Les trois dates de semis testées (semis précoce, semis tardif, semis post-récolte) sont répétées entre 2 et 9 fois chez les différents agriculteurs du réseau d’expérimentation.

Plusieurs mesures sont effectuées sur ces parcelles d’essai, notamment :

• Sur les cultures intermédiaires : biomasse, teneur en azote et en carbone, taux de couverture du sol, hauteur du couvert, densité du peuplement ;
• Sur le maïs grain : stades de développement (levée, floraison femelle, maturité), densité du peuplement, biomasse à la floraison, composantes du rendement (PMG, densité des plantes et des épis/ha), et rendement validé à 15 % d’humidité ;
• Sur la fertilité des sols : analyses de sol, reliquats azotés, profil cultural à la bêche, mesures tensiométriques.

Les cultures intermédiaires semées l’année N sont détruites l’année N+1, avant le semis du maïs grain suivant – entre mars et avril. Toutes les pratiques culturales sont planifiées en concertation avec les agriculteurs et mises en œuvre avec leur propre matériel agricole.

Résultats des 2 premières années (hiver 2023/2024, hiver 2024/2025)

Quels ont été les taux de réussites à la levée des couverts ?

Figure 1 : Peuplement des couverts semés post-récolte du maïs sur les campagnes 2023-2024 et 2024-2025

Quels ont été les taux de réussites à la levée des couverts ?
Le graphique ci-dessus présente les taux de levées des semis sur les automnes 2023 et 2024 en fonction de la densité semée. De manière générale, on remarque une hétérogénéité des taux de levées des couverts (entre 5 et 80%), principalement conditionnée par la date de semis, le mode d’implantation, le type de sol et le pédoclimat local. De plus, les conditions de semis de l’automne 2023 et 2024 ont été compliquées avec des sols humides et des pluies régulières.

Figure 2 : Biomasses des couverts semés en 2023 et mesurées début mars 2024

A quelles biomasses des couverts s’attendre au début du mois de mars ?
Le graphique ci-dessus présente les biomasses des couverts mesurées les 4 et 5 mars 2024 sur l’ensemble des parcelles du réseau d’essai. Le mode d’implantation et la date de semis ont été précisés sur l’axe des abscisses. Les biomasses des couverts ont été globalement faibles avec une moyenne de 0.4T MS/ha tout type de couvert confondu. Les valeurs s’étalent de 0.04T MS/ha pour des sous-semis au drone et jusqu’à 1.72T MS/ha pour un couvert d’avoine, seigle, vesce et trèfle semé le 18 octobre 2023 en labour.

Figure 3 : Evolution des biomasses et de l’azote absorbé des couverts détruits tardivement en 2024

Quel effet des destructions tardives des couverts sur la biomasse et l’azote absorbé ?
Le graphique ci-dessus présente l’évolution des biomasses de certaines parcelles où les couverts ont été détruits tardivement en saison. Entre le 05 mars et le 03 avril 2024, ces couverts semés post-récolte ont multiplié leur biomasse de quatre points : on atteint autour de 1T MS/ha en moyenne en début avril. L’azote absorbé par les couverts est largement corrélé à la biomasse de ces derniers : en moyenne, 35kgN/ha est absorbé en début avril par les couverts, contre seulement 8kgN/ha en début mars.

Figure 4 : Ecart de rendement en pourcentage du témoin adjacent et en quintaux/ha à la récolte 2024

Y-a-t-il un impact des couverts sur le rendement du maïs suivant ?
Pour finir, la figure 4 affiche les premiers résultats des rendements mesurés sur les parcelles du réseau d’essais couverts. Les résultats sont affichés en pourcentage de rendement par rapport au témoin sol nu, à 100% sur la barre orange, ainsi qu’en données chiffrées d’écart couvert/témoin en quintaux/ha. Globalement, les différences de rendements entre zones de témoins sols nus et zones avec couverts sont assez similaires. Les différences s’étendent de 0.6 à 10.3% selon les sites d’essais.

Cultures intermédiaires entre deux cultures d’hiver – travaux de la Chambre d’Agriculture d’Alsace (CAA)

Contexte

Dans un système en agriculture biologique, comment augmenter le stockage de carbone et d’azote en cultivant des intercultures courtes et ainsi améliorer la fertilité en réduisant la fertilisation azotée des céréales suivantes ?

Objectifs 

Comparer différents types de couverts d’intercultures selon les critères suivants : apports en azote et autres éléments minéraux pour la culture suivante, facilité de destruction, étouffement des adventices et taux de couverture du sol, biomasse produite et stockage de carbone.

Méthode

Ces essais ont été réalisés pendant 3 ans sur deux sites bas-rhinois chaque année, menés en agriculture biologique.

Les modalités testées sont :

• Un mélange de légumineuses (trèfle d’Alexandrie, fénugrec, lentille, trèfle vésiculé)
• Un mélange 50 % légumineuses + 20% crucifères + 30% nyger (moutarde blanche, radis fourrager, fenugrec, trèfle d’Alexandrie, nyger)
• Un mélange 70% légumineuses + sarrasin/tournesol/phacélie (pois fourrager, sarrasin, trèfle squarrosum, vesce de printemps, lupin, tournesol, phacélie, trèfle incarnat, gesse)

 

Les espèces ont pu varier en fonction des années et des sites. Les essais ont été réalisés sur des limons argileux, des limons argilo sableux et des argiles limoneuses. Les dates de semis et de destruction des couverts ont été calées sur les pratiques de l’agriculteur.

Mesure de la densité de peuplement d’un mélange multi espèces

Les notations effectuées pour ces essais sont :

• Sur les cultures intermédiaires : notations à la levée, biomasse, teneur en azote, carbone et autres éléments minéraux, taux de couverture du sol, hauteur du couvert, densité du peuplement
• Sur les cultures principales : densité de peuplement, nombre d’épis pour les céréales, reliquats post-récolte.

Les notations effectuées pour ces essais sont :

• Sur les cultures intermédiaires : notations à la levée, biomasse, teneur en azote, carbone et autres éléments minéraux, taux de couverture du sol, hauteur du couvert, densité du peuplement
• Sur les cultures principales : densité de peuplement, nombre d’épis pour les céréales, reliquats post-récolte.

 

Résultats

L’analyse des essais conduits entre 2023 et 2025 met en évidence des différences significatives entre les couverts végétaux évalués, tant en termes de production de biomasse que de valorisation agronomique des éléments nutritifs.

Figure 2 : Azote totale et azote disponible pour la culture suivante en fonction des types de couverts

Mélange 70% légumineuses + sarrasin/tournesol/phacélie : le couvert le plus performant

Parmi les modalités étudiées, ce mélange se distingue comme le couvert le plus performant sur l’ensemble des critères agronomiques mesurés. Il présente la plus forte production de biomasse avec 4,4 t MS/ha, ainsi que les niveaux les plus élevés de restitution d’éléments nutritifs. Les essais ont notamment mis en évidence un stock d’azote total atteignant 146 kg N/ha, dont 66 kg N/ha potentiellement disponibles pour la culture suivante, ainsi qu’un stock de carbone de 1 834 kg/ha. Ce mélange assure également une excellente couverture du sol (90 %), contribuant efficacement à la protection contre l’érosion et à la maîtrise du développement des adventices.

Mélange 50 % légumineuses + 20% crucifères + 30% nyger : la solution la plus régulière

Ce mélange se caractérise par des performances homogènes et reproductibles sur l’ensemble des sites d’essais. Il combine des niveaux d’azote élevés, une bonne restitution d’azote disponible pour la culture suivante et une couverture du sol satisfaisante. Cette régularité observée dans des contextes pédoclimatiques variés en fait une solution particulièrement intéressante pour les exploitations recherchant un compromis entre production de biomasse, valorisation agronomique et sécurisation des résultats.

Mélange de légumineuses : une forte capacité de recyclage du potassium

Le mélange composé totalement de légumineuses se distingue principalement par sa capacité à capter et recycler le potassium, avec les niveaux les plus élevés observés dans les essais. Il présente également des densités de peuplement souvent importantes. En revanche, ses performances en matière de production de biomasse et de restitution d’azote demeurent plus modestes que celles observées pour les autres mélanges.

Figure 3 : La complémentarité des espèces pour un couvert

L’analyse des espèces montre que les meilleures performances ne sont pas uniquement liées à la présence de légumineuses, mais surtout à leur association avec des espèces complémentaires :

Cette complémentarité fonctionnelle est particulièrement marquée dans le mélange 70% légumineuses + sarrasin/tournesol/phacélie, ce qui explique sa supériorité observée dans les essais. À l’inverse, les mélanges composés uniquement de légumineuses offrent une restitution rapide de l’azote mais présentent un potentiel plus limité en termes de biomasse, de stockage du carbone et de structuration du sol.

Synthèse

Dans les conditions des essais réalisés par la Chambre d’Agriculture Alsace, le mélange 70% légumineuses + sarrasin/tournesol/phacélie apparaît comme le mélange le plus performant pour maximiser la production de biomasse, le stockage du carbone et la restitution d’azote à la culture suivante, tandis que le mélange 50 % légumineuses + 20% crucifères + 30% nyger constitue l’option la plus équilibrée et la plus régulière entre les différents sites et années d’expérimentation. Les choix de couverts devront néanmoins être adaptés aux objectifs de l’exploitation, qu’il s’agisse de production de biomasse, de restitution d’azote, de recyclage des éléments minéraux ou de couverture du sol.

 

Réalisation d’essais au champ avec couverture quasi permanente du sol par des cultures intermédiaires (légumineuses) – Travaux de la LUFA Speyer

Contexte et objectifs

Même pour la région du Palatinat (Pfalz), caractérisée par une culture intensive de légumes et de grandes cultures, une couverture continue du sol grâce aux cultures intermédiaires (notamment légumineuses) peut constituer une stratégie centrale pour l’efficacité des ressources, la protection du climat et l’adaptation au changement climatique. Elle protège contre les événements météorologiques extrêmes, réduit le lessivage des nitrates pendant l’hiver et, grâce à une meilleure efficacité de l’azote (N) et du phosphore (P), contribue à la formation et au maintien de l’humus (stockage du carbone), tout en favorisant la biodiversité et la fertilité des sols. Cela renforce la résilience des sols et des cultures, protège les eaux souterraines et assure durablement les rendements agricoles.

 

Methode

• Site: Speyer, Rinkenbergerhof, chaque année un nouveau semis pour des cultures intermédiaire
• Fokus: N- et P-efficience pour du maïs grain après diverses cultures intermédiaires (modalités: so nue, pois d’hiver, seigle, vesce-seigle, féverole; niveau de fertilisation azotée maïss: 0 oder 60 kg N ha-1).
• Approche: nouveau semis chaque automne ; semis après travail du sol superficiel après incorporation mécanique au printemps.

 

Résultats

• Bilan hydrique et structure du sol (sol sableux) :
  L’eau comme facteur limitant : le stress hydrique masque l’effet de l’azote (aucun effet de N entre 0 et 60 kg N/ha). (Fig. 5)
• Valeur de la culture précédente du seigle vesce : compensation de la consommation d’eau grâce à l’amélioration de la structure du sol. La capacité d’infiltration accrue ainsi qu’une activité biologique intensifiée (vers de terre) favorisent la structure du sol (stabilité des agrégats) et contribuent à garantir la disponibilité en eau pour la culture suivante de maïs grain. (Fig. 6)

Fig. 5 : Le seigle Wick (B) a eu un effet particulièrement bénéfique sur les propriétés du sol, telles que l’activité des vers de terre et l’infiltration de l’eau ; A = seigle en culture intermédiaire (Photos : Caroline Schumann, LTZ Augustenberg)

Abb. 6 : Résultats de l’essai au champ en dispositif précis sur les cultures intermédiaires avant maïs à la station expérimentale du Rinkenbergerhof de la LUFA Speyer. (A) Rendement de la biomasse aérienne sur parcelles en jachère nue (lié à la levée de la flore adventice naturelle issue de la banque de semences du sol), pois d’hiver (pois fourrager), seigle, mélange vesce-seigle (wickroggen) et féverole (AB) ; (B) valeur verte des feuilles de maïs (mesure SPAD) comme indicateur de la nutrition azotée de la culture principale sans apport d’azote (0 kg N/ha) et avec fertilisation azotée minérale (60 kg N/ha) sous forme de nitrate d’ammonium calcique ; (C) intensité des symptômes de flétrissement sur les plants de maïs durant une période de stress hydrique en juin 2025 [échelle d’évaluation 1 = aucun flétrissement à 9 = tige complètement desséchée] ; (D) rendement en grains de maïs à la récolte en octobre 2025.

Systèmes de culture résilients pour les grandes cultures biologiques suisses grâce aux cultures intermédiaires – travaux mené par la FiBL

 

Face au changement climatique et à la nécessité de préserver les sols agricoles, les chercheurs s’intéressent de plus en plus aux engrais verts. Une étude menée par le FiBL en Suisse a analysé différents mélanges de cultures intermédiaires afin de mieux comprendre leur impact sur la fertilité des sols et la résilience des systèmes agricoles biologiques.

Pourquoi utiliser des engrais verts ?

Leur rôle est multiple : protéger le sol, limiter les mauvaises herbes, améliorer la structure du sol et favoriser la vie biologique.
En agriculture biologique, ils représentent une alternative importante aux herbicides chimiques, interdits dans ce mode de production. Pourtant, leur gestion reste complexe et tous les mélanges ne se comportent pas de la même manière.

Une étude menée sur plusieurs sites en Suisse

Les chercheurs ont testé différents mélanges de plantes sur quatre sites agricoles suisses. Certains mélanges contenaient seulement deux ou trois espèces, tandis que d’autres associaient jusqu’à douze plantes différentes : légumineuses, graminées, crucifères et autres espèces.

Pendant sept semaines, plusieurs paramètres ont été observés :

• la quantité de biomasse produite,
• la couverture du sol,
• la présence de mauvaises herbes,
• la qualité de la structure du sol,
• l’infiltration de l’eau.

Des mélanges riches en espèces plus performants

Les résultats montrent plusieurs tendances intéressantes.
Les mélanges contenant davantage d’espèces semblent améliorer légèrement la structure du sol et favoriser une meilleure infiltration de l’eau. Cela signifie que les sols absorbent plus facilement les fortes pluies, un avantage important face aux épisodes climatiques extrêmes.
Les mélanges riches en légumineuses présentent également un rapport carbone/azote plus faible. Concrètement, cela permet une libération plus rapide des nutriments, notamment de l’azote, pour la culture suivante.
Autre enseignement important : une plante haute ne signifie pas forcément une meilleure maîtrise des mauvaises herbes. Certaines espèces couvrent efficacement le sol en largeur plutôt qu’en hauteur.

Des différences surtout liées aux conditions locales

L’étude souligne toutefois que les différences entre les sites étaient souvent plus importantes que les différences entre les mélanges eux-mêmes. Le climat, le type de sol ou encore les pratiques agricoles influencent fortement les résultats.
Les chercheurs rappellent donc qu’il n’existe pas de solution unique. Le choix du mélange doit être adapté aux conditions locales et aux objectifs de l’exploitation.

Vers une agriculture plus résiliente

Les engrais verts prennent une place croissante dans les exploitations agricoles biologiques. Certains mélanges récents permettent de produire rapidement beaucoup de biomasse et de développer un réseau racinaire dense, bénéfique pour le sol.
Mais ces systèmes demandent aussi une gestion précise pour éviter certains risques, comme la montée en graines ou les problèmes de rotation des cultures.
Pour les chercheurs, ces premiers résultats sont encourageants. De nouvelles études seront nécessaires afin de mieux comprendre les liens entre diversité des mélanges, fertilité des sols et performances agricoles à long terme.