Optimisation de la Fertilisation Potassique du Ray-Grass en Culture Dérobée

Introduction

Dans les systèmes agricoles modernes, les cultures dérobées, également appelées cultures intermédiaires, jouent un rôle de plus en plus crucial pour l'amélioration de la fertilité des sols, la gestion des adventices et la réduction des pertes d'éléments nutritifs. Le ray-grass d'Italie, une graminée fourragère très répandue, est particulièrement adapté à cet usage grâce à sa croissance rapide et sa forte production de biomasse. Cependant, l'intégration de ces cultures dans la rotation, notamment avant un maïs ensilage, soulève des questions spécifiques concernant la gestion des éléments fertilisants, et en particulier du potassium. Une compréhension approfondie de la fertilisation potassique du ray-grass en culture dérobée est essentielle pour maximiser les bénéfices agronomiques et environnementaux tout en assurant la pérennité des systèmes de production.

Les Cultures Dérobées : Une Stratégie Agrologique Multifacette

Les cultures dérobées sont des cultures à cycle court, moins de six mois, intercalées entre deux cultures principales. Leur objectif principal est de rendre un service agronomique sans nuire à la culture principale. Souvent gélives, elles disparaissent naturellement avec les premières gelées hivernales. Le choix de semer une seule espèce ou un mélange dépend des effets agronomiques recherchés.

Amélioration de la Fertilité du Sol et Activité Biologique

Les cultures intermédiaires contribuent de manière significative à l'amélioration de la fertilité du sol et à l'activité biologique. Elles ont un effet "piège à nitrate" (CIPAN) supérieur à 50% selon l'INRA, tant sur la réduction de la quantité d'azote lixiviée que sur la diminution de la concentration en nitrate dans l'eau. La culture intermédiaire absorbe le nitrate présent dans le sol, l'immobilisant sous forme d'azote organique qui ne sera pas entraîné en profondeur par l'excès d'eau.

De plus, les racines de la culture intermédiaire "travaillent" le sol, favorisant une meilleure structure. La décomposition de la culture intermédiaire préserve mieux la structure grumeleuse et améliore la résistance à la battance en surface. Le couvert végétal stimule également l'activité microbienne du sol. Cet effet modeste, entre 0,5 et 1 tonne de matière organique supplémentaire par hectare pour une production de 2 à 3 tonnes de matière sèche par hectare, devient intéressant si la culture intermédiaire revient régulièrement dans la succession. La matière organique stocke du carbone et de l'azote, et après quelques années, sa teneur augmente significativement, entraînant un gain de minéralisation estimé entre 5 et 10 kg d'azote par hectare et par an.

Gestion de l'Azote

La culture intermédiaire réduit le reliquat d'azote minéral à la sortie de l'hiver comparé à un sol nu. Cependant, après sa destruction, elle libère une partie de l'azote qu'elle a fixé sous forme organique. En l'absence d'apport de fertilisants, la culture intermédiaire ne fait qu'immobiliser puis restituer les éléments nutritifs du sol à bilan nul. La disponibilité de ces éléments est influencée par la date de destruction de la culture. Une destruction suffisamment précoce permet la décomposition et la libération du potassium ainsi que la minéralisation de l'azote et du phosphore.

Le Ray-Grass d'Italie comme Culture Dérobée

Le ray-grass d'Italie est la graminée fourragère la plus semée en France, occupant environ un quart des 11 millions d'hectares de surfaces en herbe du pays. Sa particularité est de produire une grande quantité de fourrage dans un laps de temps très court, bien que sa pérennité soit généralement inférieure à deux ans. Ses points forts résident dans sa vitesse d'implantation et une reprise de végétation très rapide à la sortie de l'hiver.

Sélection Variétale et Adaptations

Depuis les années 1960, un travail intense de sélection a permis d'élargir et de diversifier la gamme des ray-grass d'Italie, offrant aujourd'hui près de 80 références. Les éleveurs disposent ainsi d'un large choix pour implanter une variété adaptée à leurs besoins et à la place de la prairie dans leur système fourrager et leur rotation.

Les variétés sont classées selon leur pérennité : les variétés à courte durée de vie (6 à 12 mois) sont principalement utilisées en dérobée, tandis que les variétés alternatives ont une durée de vie légèrement plus longue (12 à 18 mois). Un objectif majeur de la sélection est l'amélioration de la productivité. Si les rendements mesurés lors des premières coupes sont souvent proches dans des conditions optimales, les différences deviennent apparentes lors des secondes exploitations et sur les rendements annuels.

Il existe des variétés diploïdes et tétraploïdes. Les tétraploïdes, avec un nombre de chromosomes doublé, ont des cellules plus riches en eau, ce qui améliore l'appétence mais peut rendre le séchage ou l'ensilage plus délicats. La sélection variétale est également essentielle pour lutter contre les maladies comme la rouille, permettant de maintenir la productivité et la qualité du fourrage plus longtemps. Certaines variétés sont également résistantes à la verse, malgré le port très dressé du ray-grass d'Italie.

Implantation et Gestion Agronomique

Le ray-grass d'Italie est réputé pour être la graminée fourragère la plus facile à installer. Sa levée très rapide et vigoureuse, ainsi que son agressivité, le rendent très compétitif vis-à-vis des adventices, exerçant un effet "étouffant". Il tolère une préparation du sol assez sommaire et est adapté au semis direct.

Le semis peut être envisagé presque toute l'année, sauf avant les périodes de sécheresse ou de froid intense. Cependant, selon l'objectif et le type variétal, le semis est généralement réalisé au printemps ou en fin d'été. Grâce à sa germination et sa levée rapides, le ray-grass d'Italie peut se contenter d'une préparation de sol sommaire, atteignant rapidement le stade de tallage et développant un système racinaire abondant pour une croissance rapide et productive.

Pour le semis, un semoir à céréales avec les éléments semeurs relevés est idéal pour un semis "à la volée". La profondeur optimale est de 1 cm. Une petite herse légère à l'arrière du semoir et un passage de rouleau (cultipacker ou crosskill) assurent la profondeur recherchée et un bon contact sol/graine pour favoriser la germination et la levée. La dose de semis varie selon la ploïdie : 15 à 20 kg/ha pour les diploïdes et 20 à 25 kg/ha pour les tétraploïdes, ces dernières étant plus lourdes.

Dans le contexte d'une interculture, un simple déchaumage est souvent suffisant. Les Chambres d'Agriculture de Normandie ont mené des plateformes de démonstration de cultures fourragères dérobées, observant des rendements moyens de 5 à 6 t MS/ha. Il n'y a pas d'écart sensible entre les ray-grass seuls et les associations de ray-grass d'Italie avec trèfle incarnat ou seigle et vesce velue.

Fertilisation Potassique Spécifique au Ray-Grass en Culture Dérobée

La fertilisation potassique du ray-grass en culture dérobée est un aspect crucial pour optimiser les rendements et la qualité du fourrage, tout en gérant l'exportation des nutriments et les dynamiques du sol.

Besoins en Potassium et Méthodes d'Évaluation

Les besoins en phosphore (P) et en potassium (K) des prairies sont généralement déterminés par une analyse de sol, suivant un raisonnement similaire à celui de l'azote. Ces besoins dépendent du niveau de rendement visé. Les recommandations de fertilisation phospho-potassique sont souvent établies sur la base d'une exportation de 10 tonnes de matière sèche par hectare, que ce soit par la fauche ou le pâturage. Il est donc impératif d'adapter ces recommandations au rendement réellement recherché. Les réserves du sol peuvent couvrir les besoins, mais leur efficacité dépend de la richesse intrinsèque du sol.

Exportations de Potassium par les Cultures Dérobées

L'exploitation des couverts végétaux, notamment par la fauche, entraîne des exportations importantes de potasse. Dans un système de cultures avec paille récoltée, la culture intermédiaire peut compenser partiellement l'exportation de la paille. Cependant, la récolte de fourrage dérobé représente une exportation supplémentaire de potassium qui doit être prise en compte dans le bilan de fertilisation global de la rotation. Si la culture est détruite sans récolte, le potassium absorbé est restitué au sol lors de la décomposition de la biomasse, minimisant ainsi les exportations nettes.

Stratégies de Fertilisation Potassique

En l'absence d'apport de fertilisants, la culture intermédiaire ne fait qu'immobiliser puis restituer les éléments nutritifs du sol, aboutissant à un bilan nul. Cependant, pour atteindre des rendements élevés, surtout avec le ray-grass d'Italie qui est très productif, un apport potassique peut être nécessaire, en fonction des analyses de sol et des objectifs de production.

Le COMIFER (Comité français d'études et de développement de la Fertilisation raisonnée) fournit des lignes directrices pour la fourniture d'azote minéral par les cultures intermédiaires (entre 1 et 3 t de MS/ha) pour la culture suivante (maïs, pomme de terre). Bien que ces données concernent l'azote, le principe de bilan et de restitution s'applique également au potassium. Une destruction suffisamment précoce de la culture dérobée permet une décomposition rapide et une libération du potassium, le rendant disponible pour la culture suivante.

Dans le cas de Sylvain Renaud, exploitant en Mayenne, la rotation comprend une dérobée de ray-grass d'Italie avant le maïs ensilage. Cette pratique est reconduite tous les deux ans. Bien que son focus principal soit la gestion des adventices et la réduction des herbicides, l'exportation potentielle de potassium par cette dérobée fourragère est un facteur à considérer pour maintenir la fertilité à long terme de ses sols, surtout avec un système en non-labour depuis 25 ans. L'analyse multicritères SYSTERRE, qui a évalué les changements de pratiques chez Sylvain Renaud, prend en compte les impacts sur les rendements et les coûts, y compris ceux liés aux herbicides, mais une attention particulière à la fertilisation potassique serait pertinente pour une gestion durable des nutriments.

Réglementation et Bonnes Pratiques

La réglementation (notamment la directive nitrates régionale) peut autoriser des apports modérés d'azote au semis des cultures dérobées. Cependant, il convient d'être très vigilant quant à l'exploitation des couverts, car les fauches génèrent des exportations importantes de potasse. Il est crucial de limiter le coût d'implantation et de compter sur le pouvoir couvrant des espèces semées pour la compétition avec les adventices. La réglementation interdit toute intervention avec un produit phytosanitaire sur les couverts d'interculture, ce qui renforce l'importance des méthodes culturales pour la gestion des ravageurs et des adventices.

Associations avec Légumineuses et Impact sur la Fertilisation

Les associations de ray-grass d'Italie avec des légumineuses, comme le trèfle incarnat ou la vesce, présentent des avantages significatifs, notamment en termes de réduction de la fertilisation azotée et d'amélioration de la valeur alimentaire du fourrage.

Apports en Azote et Qualité du Fourrage

Les Chambres d'Agriculture de Normandie ont observé que les associations avec légumineuses permettent d'obtenir le même niveau de rendement que le ray-grass italien seul avec au minimum 20 à 30 unités d'azote de moins, voire plus de 50 unités dans les situations les plus favorables aux légumineuses (hivers doux, récoltes 2014 et 2015). Les teneurs en protéines (MAT) sont également plus élevées avec les mélanges à base de seigle et vesce. Le fourrage récolté a une part de légumineuses plus élevée et la vesce a une teneur en MAT supérieure à celle du trèfle incarnat.

Une proportion importante de légumineuses est nécessaire pour obtenir des résultats intéressants, les teneurs en MAT augmentant avec la part de trèfles au semis. De plus, plus il y a de légumineuses, moins la fertilisation azotée a d'effet sur la MAT, et les rendements augmentent avec la proportion de trèfle dans le mélange. Le trèfle incarnat, ainsi que d'autres trèfles annuels comme le squarrosum, le micheli ou le flèche, sont très intéressants par leur agressivité et leur valeur alimentaire.

Considérations pour le Potassium

Bien que les légumineuses améliorent l'apport en azote grâce à la fixation symbiotique, elles ont également leurs propres besoins en potassium. Le trèfle incarnat est le partenaire idéal en association pour les prairies de fauche de courte durée, à raison de 10 à 12 kg/ha, améliorant la qualité de la ration en apportant des protéines. Toutefois, une forte production de biomasse par l'association entraînera une exportation de potassium qui devra être compensée.

Impacts sur la Culture Suivante

L'intégration du ray-grass en culture dérobée a des implications directes sur la culture principale suivante, notamment le maïs.

Rendement et Azote Absorbé par le Maïs

Après une association ray-grass ou seigle + légumineuses, la quantité d'azote absorbée par le maïs est en moyenne du même ordre que celle absorbée après un sol nu. Cependant, sans récolte de dérobée, le maïs aurait souvent pu être semé plus tôt (vers le 20 avril), permettant d'utiliser des variétés un peu plus tardives tout en récoltant à la même date. La perte de rendement liée à l'utilisation de variétés plus précoces peut être estimée à 1 à 2 t MS/ha. Cette observation souligne l'arbitrage entre les bénéfices de la culture dérobée et la fenêtre de semis de la culture principale.

Maîtrise des Adventices

L'implantation précoce des cultures dérobées, comme le ray-grass, contribue à la réduction du stock de graines d'adventices sur la parcelle grâce aux faux-semis préalables. Le ray-grass d'Italie, par sa levée rapide et son agressivité, est très compétitif vis-à-vis des adventices. Les faux-semis, effectués suffisamment tôt, permettent de détruire les levées d'adventices avant le semis de la culture principale, comme l'ont démontré les pratiques de Sylvain Renaud pour maîtriser les ray-grass résistants aux herbicides.

Modalités d'Implantation et Optimisation

La réussite de l'implantation du ray-grass d'Italie en culture dérobée dépend de la maîtrise de plusieurs paramètres essentiels.

Date et Profondeur de Semis

Beaucoup d'espèces sont adaptées à un semis de fin août - début septembre. Cette période permet de réaliser au préalable des faux-semis qui réduisent le stock de graines d'adventices, détruisent les repousses de céréales et luttent contre certains ravageurs (limaces, taupins, zabres). Une implantation plus précoce (fin juillet - début août) limite les possibilités de déchaumage et peut être plus risquée si aucune pluie n'est observée dans les semaines suivant le semis. Certaines espèces, comme le moha (gélif) ou les trèfles, nécessitent un semis avant mi-août pour un développement satisfaisant avant l'hiver, en raison de leurs besoins élevés en température et lumière.

La profondeur optimale de semis dépend de la taille des graines. Les petites graines se satisfont d'un semis à la volée, en particulier celles qui valorisent la pluie même en étant peu enterrées comme la plupart des crucifères. Les plus grosses graines (céréales, certaines légumineuses comme les vesces et la lentille) nécessitent d'être suffisamment enterrées (2-3 cm) et rappuyées.

Préparation du Sol et Contact Sol-Graine

La réussite de l'implantation du ray-grass d'Italie passe par une bonne préparation du sol et la maîtrise des ravageurs et des adventices. Le sol doit être bien ressuyé lors de la préparation pour un bon rappui et l'obtention d'une structure sans discontinuité. La surface du sol doit être fine pour optimiser le contact terre-graine et plane pour favoriser l'accès à la lumière des premières feuilles.

Il est préférable de privilégier le non-labour (travail superficiel) voire le semis direct afin d'éviter le dessèchement du profil de sol, sauf en cas de risque de rémanence d'herbicide. L'idéal est de semer juste avant une pluie, ou juste après sur un sol encore frais, car il faut un minimum de 10 à 20 mm pour assurer une levée régulière et homogène. Le rappui du lit de semences est obligatoire à cette saison pour améliorer le contact sol-graine.

Densité de Semis

Il est recommandé de viser une densité de 500 plantes par mètre carré. Pour l'atteindre, on peut semer jusqu'à 1000 graines par mètre carré, sachant qu'il y a environ 500 graines dans 1 gramme de ray-grass. Un semis trop dense entraînera une compétition entre les plantules, diminuant le tallage, tandis qu'un semis trop clair favorisera le développement des adventices. La dose de semis peut varier suivant la ploïdie (2n ou 4n).

Le semis peut se faire en ligne (semoir à céréales), mais un semis croisé (deux passages) ou un semis à la volée est souvent préféré, bien que cette dernière technique soit plus difficile à maîtriser.

Exploitation du Ray-Grass Dérobé

Le ray-grass d'Italie est une plante avant tout destinée à la fauche, avec un port très dressé, une aptitude à refaire des épis après exploitation (remontaison) et une productivité importante.

Utilisation en Fourrage

Sélectionné pour le foin ou l'ensilage, le ray-grass d'Italie permet de constituer des stocks de fourrage très rapidement et de bonne valeur alimentaire. En conditions normales, la récolte peut avoir lieu 50 à 80 jours après le semis. Le rapport feuilles sur tiges est primordial pour une récolte abondante et de qualité, car les tiges conditionnent une partie du rendement mais ce sont surtout les feuilles qui apportent la qualité. Au printemps, le ray-grass d'Italie est la graminée qui démarre le plus rapidement en végétation.

Pâturage

Avec une production très précoce en sortie d'hiver, il est tout à fait possible, si le terrain est portant, de faire pâturer les animaux avant le début de la montaison. À un stade trop avancé, l'augmentation de rendement ne compense pas la diminution de la qualité, et les épis rendent le fourrage inappétent au pâturage. Avec un semis en fin d'été, le pâturage est également envisageable dès l'automne, qu'il s'agisse d'un type alternatif ou non alternatif. Le pâturage est aussi possible sur les premières repousses feuillues de fin d'été des prairies déjà semées. Avec une implantation d'un type non alternatif au printemps, le pâturage peut être envisagé toute l'année sans montée en épi, offrant un fourrage d'excellente qualité.

Valeur Alimentaire et Teneurs en Protéines

Le ray-grass d'Italie consommé en vert permet une excellente production laitière, à condition de ne pas dépasser le stade "début montaison". Passé ce stade, les teneurs en Matière Azotée Totale (MAT) et en protéines chutent très rapidement. Une association avec une légumineuse permet de limiter cette perte. Avec un ray-grass d'Italie semé au printemps, les pousses exclusivement feuillues la première année présentent une très bonne valeur alimentaire. Les légumineuses apportent des PDI, tandis que les crucifères exploitées avant floraison offrent un bon équilibre UF/PDI mais doivent être distribuées en quantité limitée dans la ration des bovins.

Cas Concret et Gestion des Ray-Grass Résistants

L'exemple de Sylvain Renaud en Mayenne illustre l'importance d'une stratégie intégrée pour la gestion des cultures dérobées et des adventices résistantes.

Lutte contre les Ray-Grass Résistants

Depuis 25 ans, Sylvain Renaud pratique le non-labour sur son exploitation de polyculture-élevage. Cependant, plusieurs parcelles sont infestées par du ray-grass devenu résistant à certains herbicides foliaires. L'absence de labour, bien qu'efficace sur la majorité des graminées, ne permet pas de limiter les levées par enfouissement des graines.

Face à ce défi, Sylvain Renaud et son conseiller ont sélectionné plusieurs leviers pour maîtriser les ray-grass. La dérobée de ray-grass d'Italie, réalisée avant la culture de maïs, est désormais reconduite tous les deux ans. L'itinéraire technique a également été modifié, avec des faux-semis avant implantation des céréales pour réduire le stock de graines de ray-grass dans le sol. Ces faux-semis doivent être effectués suffisamment tôt pour permettre la destruction des levées d'adventices avant le semis.

Du côté des traitements chimiques, le choix des herbicides a été revu, les herbicides racinaires étant les seuls efficaces face aux ray-grass résistants. Trois ans après la mise en place de ces différents leviers, Sylvain Renaud constate une diminution du salissement de ses parcelles, confirmée par des suivis de flore adventices réalisés trois fois par an. Bien que les semences de ray-grass se conservent plusieurs années dans le sol (en moyenne deux à trois ans), l'infestation est maîtrisée et les ray-grass qui émergent sont détruits avant toute nouvelle grenaison.

Analyse Multicritères SYSTERRE

Ces changements de pratiques ont fait l'objet d'une analyse multicritères avec l'outil SYSTERRE. Cette analyse s'est basée sur une augmentation du rendement du blé de 5 quintaux par hectare, attribuée à la maîtrise du ray-grass. Pour l'instant, le labour n'a pas été nécessaire, mais l'agriculteur ne s'interdit pas cette option en cas de dégradation de la situation. L'analyse confirme l'efficacité de la stratégie de désherbage, même si la mise en place des faux-semis, du labour occasionnel, et le retour plus fréquent de la dérobée et du maïs entraînent plus de travail du sol. La hausse des coûts liée à l'augmentation du nombre d'opérations culturales et du poste herbicides caractérise un système transitoire.

Projets Innovants et Recherche Collective

Le projet PEI Pays de la Loire est un exemple d'initiative innovante et collective, associant agriculteurs et techniciens, pour rechercher des solutions durables.

Objectifs et Partenaires

Ce projet vise à limiter le salissement des parcelles et a conduit à la mise en place de leviers identifiés et de suivis pluriannuels, menés de manière personnalisée avec 15 agriculteurs du nord-ouest de la France. L'étude regroupe quatre partenaires clés : ARVALIS, l'APAD, la Chambre d'Agriculture Pays de la Loire et la Civam Bio 53. Cette approche collaborative est essentielle pour développer et valider des pratiques adaptées aux réalités des exploitations agricoles.

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