Paysages agricoles multifonctionnels

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Paysage agricole multifonctionnel (photo tirée de Laursen 2013)

Dans le domaine agricole, la monoculture est souvent la norme. Elle permet de regrouper les actions à effectuer sur les cultures comme le passage de la machinerie, ou l’épandage de produits, et donc de sauver du temps et de l’argent.

Mais n’y aurait-il pas d’autres pratiques culturales qui permettraient de regrouper ou de faciliter les pratiques culturales tout en favorisant la diversité végétale?

La diversité végétale revêt de nombreux aspects positifs. Elle permet aux plantes de prélever les éléments nutritifs dans le sol en différentes proportions, ce qui diminue les risques de compétition, et même de rendre l’azote plus disponible pour les plantes si on inclut des plantes fixatrices d’azote comme les légumineuses. Elle permet aussi d’augmenter la résistance aux stress environnementaux car il serait surprenant que toutes les espèces végétales d’un champ diversifié succombent au même stress environnemental. De plus, les risque d’attaques massives de ravageurs sont inférieurs car ceux-ci sont très attirés par les grandes étendues alléchantes d’une même espèce. La diversité végétale permet aussi d’attirer une plus grande diversité d’organismes bénéfiques pour les cultures et le sol, entraînant une meilleure santé du site en général (1-3).

On doit donc miser sur la diversité végétale, et il existe de nombreuses manières de le faire. Il n’est pas nécessaire de cultiver de manière complètement désordonnée une multitude d’espèces de plantes, il faut surtout trouver différentes zones qui présentent des qualités, des défis ou des défauts particuliers, et y associer les bonnes cultures.

Pour déterminer quelles cultures implanter, et surtout à quel endroit, il faut d’abord étudier le paysage agricole pour faire ressortir les caractéristiques principales de ses différentes zones. Ces caractéristiques incluent l’hydrologie (accumulation d’eau, milieux humides ou zones particulièrement sèches ou bien drainées), les types de sol et leurs textures (argiles, sables, loams, terres noires, sols compactés, sols pauvres en matières organiques, etc.), les zones de bordures (entre-champs, extrémités de champs, bandes riveraines), les zones plus sensibles à l’érosion ou au lessivage des éléments nutritifs (pentes ou sols sans structure), ou encore les zones où pourraient potentiellement entrer des polluants (routes, frontières de terrains pollués ou autres). Une fois le paysage agricole caractérisé, on doit choisir les cultures les plus avantageuses pour ses différentes zones en fonction de leurs avantages, désavantages et défis.

Quelles cultures choisir?

Concernant les cultures qu’on conseil d’implanter pour diversifier les paysages agricoles, on en retrouve qui sont elles-mêmes déjà diversifiées, comme les prairies, car elles sont constituées d’un mélange de plantes graminées et/ou légumineuses. Elles sont avantageuses pour de nombreuses autres raisons qui seront décrites aux paragraphes suivants. Mais d’autres cultures peuvent permettre de remédier à un défaut précis du site et apporter de la diversité au paysage agricole car elles y sont rarement présentes, bien qu’elles soient traditionnellement constituées d’une seule espèce à la fois (4). Par exemple, certaines plantes appelées « bio-industrielles » peuvent être cultivées sur des sols dégradés et produire une quantité importante de biomasse végétale. Cette biomasse végétale peut ensuite être transformée en granules destinées à la combustion, ou entrer dans la fabrication de certains matériaux comme des panneaux isolants. Les graminées bio-industrielles les plus populaires sont le Myscanthus géant (Miscanthus gigantesus) et le Panic érigé (Panicum virgatum), tandis que le chanvre (Cannabis sativa) est réputé pour sa fibre de qualité textile, et différentes variétés de saules à croissance rapide (Salix sp.) peuvent être utilisés tant pour la combustion que pour la fabrication de paillis de bois raméal fragmenté très populaire auprès des horticulteurs.

Problématiques liées au sol

En général, les sols agricoles cultivés de manière conventionnelle (travail du sol intensif, engrais et pesticides de synthèse) depuis de nombreuses années sont caractérisés par une structure médiocre et un manque de matières organiques et d’éléments nutritifs causé entre autres par les brassages répétés du sol. On y retrouve peu de macro-agrégats et une forte compaction, ce qui nuit au développement des racines et à la rétention d’eau. De plus, l’érosion par le vent et l’eau est fréquente. Pour rétablir la teneur en matières organiques du sol ainsi que sa structure, les cultures à favoriser sont celles demeurant sur place durant plusieurs années, comme les prairies (1-3).

Les prairies permettent tout d’abord d’améliorer la santé des sols grâce à leurs réseaux racinaires denses qui facilitent la formation d’agrégats et à leur forte production de matières organiques. Après seulement trois ans, l’amélioration de la santé du sol est significative. Elles permettent aussi de stabiliser l’hydrologie puisqu’elles abaissent le niveau de la nappe phréatique en couvrant de végétation des superficies beaucoup plus grandes que les cultures en rangées. Cela protège aussi le sol de l’évaporation puisque les pertes d’eau sont effectuées par évapotranspiration, suite à un passage à travers les plantes. Elles retournent aussi beaucoup de matières organiques dans le sol ce qui l’enrichi et lui permet de mieux absorber l’eau lors d’événements de fortes pluies et réduit les risques d’érosion. Étant donné leur diversité en espèces végétales, et donc en pollen, nectar et feuilles, elles attirent aussi une grande diversité d’insectes. Ceux-ci incluent des pollinisateurs qui aident la productivité des cultures, des parasitoïdes qui paralysent les œufs, cocons, larves et jeunes d’autres insectes et des prédateurs qui s’attaquent aux ravageurs de cultures. Les prédateurs les plus connus sont probablement les larves de coccinelles (à l’allure surprenante mais charmante comme le montre la photo ci-dessous) qui se nourrissent entre autres de doryphores des pommes de terre et en débarrassent les cultures (1, 4-6).

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Larve de coccinelle

Pour terminer, les prairies sont la source de nourriture des animaux d’élevage, qui peuvent y paître, ce qui améliore immanquablement leur qualité de vie. Elles sont faciles à implanter et entretenir, et produisent une nourriture de qualité et locale pour le bétail (4). La figure suivante montre la diversité d’options permettant l’incorporation d’une culture avantageuse pour les sols et l’environnement au sein d’un paysage agricole.

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Sites potentiels d’insertion de prairies en paysages agricoles (Jarchow 2011)

Du côté des sols érodés par le vent, l’implantation de haies brise-vents ou d’un système d’agroforesterie serait utile. Les haies brise-vent et les systèmes agroforestiers peuvent être composés d’arbres et arbustes fruitiers, d’arbres à noix ou d’essences nobles pour le bois, ce qui permet en plus de produire des revenus diversifiés pour la ferme. Les inquiétudes concernant la compétition pour l’eau et les éléments nutritifs ne sont pas fondées lorsque les rangées d’arbres sont suffisamment distancées et que l’association de culture agricole et de sylviculture est bien choisie. Selon les espèces d’arbres, leur hauteur et leur densité de feuillage, on peut choisir des cultures agricoles bien adaptées en fonction de leur période de croissance, de leur tolérance à l’ombre, leurs tolérances aux stress hydriques et même leur fournir des surplus d’éléments nutritifs. L’agriculture associée à la sylviculture permet même d’obtenir des rendements supérieurs des deux côtés si l’association est bien faite (tableau suivant). Du côté de la sylviculture, l’industrie est en grand besoin de bois d’essences nobles, et la plantation est faite moins densément qu’un système uniquement sylvicole donc les coûts sont moins élevés qu’en foresterie. De plus, l’entretient du système agronomique permet de contrôler la compétition pour la lumière faite aux arbres. Du côté du système agronomique, la présence d’arbres bloque le vent, et la présence de racines en profondeur permet à l’eau de mieux se répartir dans la colonne de sol, les matières organiques produites par les arbres améliorent la fertilité du sol, et les réseaux racinaires permettent contrôler l’érosion et améliorer la structure du sol (7, 8).

Systèmes agroforestiers : causes et conséquences des associations arbres/cultures agricoles

Caractéristiques des arbres Effets sur les cultures agricoles
Débourrement tardif Favorise la croissance des cultures d’hiver (se développant tôt au printemps)
Feuillage peu dense Moindre compétition pour la lumière
Feuilles de petites dimensions et peu ligneuses Moins de risques de recouvrement des cultures et bonne décomposition au sol
Litière riche en azote à décomposition rapide Fertilisation des cultures
Fixateur d’azote Fertilisation via les exsudats racinaires et les racines, et moins de compétition pour les éléments nutritifs
Système racinaire profond Peu de compétition pour l’eau

(Adapté de Anel 2003)

Problématiques hydrologiques

Dans les zones où l’eau s’accumule suite à de fortes pluies, on peut implanter de prairies qui permettent, grâce à leur réseau racinaire et à leur couverture végétale beaucoup plus dense que les cultures en rangées, permettent un rabaissement de la nappe phréatique. De plus, elles permettent de protéger le sol de l’érosion par l’eau en laissant moins de zones à nues (4).

Dans les zones plus sèches, on peut implanter des cultures intercalaires (entre les rangées de culture) pour laisser moins de sol à nue où l’évaporation se déroule à grande vitesse. Il est important d’utiliser des cultures intercalaires qui seront faciles à contrôler, et pouvant apporter des éléments nutritifs à la culture en rangée, comme les légumineuses (ex : trèfle) et leur apport en azote dans le sol (9). De plus, les sols riches en matières organiques retiennent mieux l’eau grâce à la formation de macro-agrégats, reliés à une quantité élevée de pores. Pour améliorer la capacité de rétention d’eau du sol, on peut donc appliquer du compost, du fumier, du lisier, ou cultiver des plantes produisant beaucoup de matières organiques (ex : prairies) et pratiquer l’agriculture biologique (1, 10).

Dans les milieux humides où l’accumulation d’eau est présente sur une longue période de temps, il vaut mieux abandonner l’agriculture et plutôt réhabiliter le milieu humide tel qu’il aurait toujours dû être. Les milieux humides sont des refuges importants pour la faune sauvage (sauvagine, reptiles, rongeurs et autres), les insectes, et autres organismes, ils sont très riches en biodiversité spécifique, et fournissent des services écosystémiques importants (élimination des inondations, captage ou élimination de divers éléments toxiques). De plus, les milieux humides sont en voie de disparition à l’échelle mondiale en raison de l’urbanisation et de l’agriculture intensive. Le drainage ou le remplissage des milieux humides est très difficile, et ne donne pas toujours les résultats escomptés sur le plan agronomique. On peut donc profiter de la présence des milieux humides permanents et bien implantés pour embellir le paysage agricole et fournir des habitats fauniques de grande valeur (11).

Les arbres à racines pivotantes sont à favorisées en combinaison avec des cultures annuelles puisque leur système racinaire pénètre plus en profondeur dans le sol. Par contre, avec des cultures plus permanentes comme les prairies, on peut choisir des arbres aux racines plus superficielles, à implanter après la culture agricole (12). Concernant l’ombre créée par les arbres, on peut soit choisir des cultures agricoles tolérantes à l’ombre, soit choisir des essences d’arbres au feuillage peu dense, ou bien choisir un espacement plus large entre les rangées d’arbres et les arbres entre eux (13).

Lorsque le sol est pauvre en éléments nutritifs, les engrais verts (trèfle, seigle) et les cultures fixatrices d’azote (légumineuses) sont d’un grand secours car ils fournissent l’azote nécessaire aux plantes, mais améliorent aussi la qualité du sol. Parmi les cultures fixatrices d’azote, la lentille est très intéressante puisqu’elle peut aussi être revendue comme légumineuse, en plus d’enrichir le sol en azote grâce aux exsudats racinaires et aux résidus végétaux riches en azote demeurant dans le sol après les récoltes (14, 15).

Zones bordures

Les zones peu fertiles en périphérie des champs sont parfois problématiques. C’est souvent causé par la présence de fossés de drainage, la compaction liée au passage répété de machineries  agricoles ou l’accumulation d’eau. Le plus simple pour la biodiversité et le producteur agricole serait de laisser ces bordures au naturel (16). Pour tirer un revenu de ces zones difficiles, les cultures à croissance rapide, comme le sorgho, le millet, le miscanthus, le panic ou le saule, peuvent être facilement implantées et nécessiter peu d’entretien durant de plusieurs années (17, 18). Elles sont aussi appréciées pour leur effet brise-vent (ex : saules) et pour leur tolérance aux sols arides. Les zones bordant une route peuvent être très affectées par les vents, donc des haies brise-vents telles que décrites précédemment peuvent être utilisées pour contrer ce problème. On peut aussi implanter des bandes de prairies ou des bandes fleuries pour profiter de ces zones pour attirer les insectes bénéfiques et améliorer la qualité du sol (4, 19).

Les bandes fleuries peuvent attirer une grande variété de pollinisateurs et d’insectes bénéfiques si elles sont bien choisies. Plus précisément, elles consistent en des bandes ou des îlots composés de plantes à fleurs, herbacées et/ou ligneuses. Pour bien choisir les plantes à inclure dans les bandes fleuries, elles doivent procurer un abri ou de la nourriture aux insectes bénéfiques (nectar, pollen, feuillage ou  fruits), sans attirer les insectes ravageurs. (19). Il faut par contre récolter les bandes fleuris avant qu’elles produisent des graines pour éviter qu’elles ne se propagent dans les cultures. On peut profiter des récoltes lors de l’attaque de ravageurs, puisque les insectes bénéfiques ou prédateurs ayant élus domicile dans les bandes fleuris devront migrer vers les cultures adjacentes suite à la récolte pour se nourrir des insectes ravageurs. D’un autre point de vue, on peut aussi choisir d’inclure des plantes comme cultures-appâts qui serviront à attirer les insectes nuisibles, pour ensuite les détruire (ce qui demande plus d’attention). Il est indispensable d’éviter les plantes envahissantes puisqu’elles se propagent de manière incontrôlable et prennent doucement la place des plantes indigènes. A ce sujet, le ministère du développement durable, de l’environnement et de la lutte aux changements climatiques du Québec a développé un outil de détection, d’identification et de repérage des espèces exotiques envahissantes nommé Sentinelle (5, 20). En règle générale, plus les étendues de prairies ou de bandes fleuries sont étendues, plus elles sont efficaces pour attirer les insectes bénéfiques (5).

 Zones susceptibles à l’érosion par l’eau et au lessivage d’éléments nutritifs

Les zones en pentes dans les champs ou en bordures près de cours d’eau peuvent être sensibles à l’érosion par l’eau et donc au lessivage d’éléments nutritifs. Pour contrer cet effet, une culture présente à long terme (comme les prairies) qui peut bien implanter son réseau racinaire dense permet de stabiliser le sol et de réduire les risques d’érosion. Par contre, dans les pentes appartenant aux bandes riveraines (bandes de sol près d’un cours d’eau situées sous la ligne des hautes eaux), vaut mieux miser sur la diversité et la végétation typique des bandes riveraines alliant des plantes de plusieurs hauteurs comme des herbacées, des arbustes et des arbres, et attirante pour la faune sauvage.  Lorsqu’on peut se le permettre, on peut ajouter une bande de sol en plus de la bande riveraine pour mieux capter les éléments nutritifs ou toxiques provenant des champs avant leur arrivée dans le cours d’eau. Dans cette optique, les plantes très exigeantes en éléments nutritifs mais ne nécessitant peu ou pas de produits phytosanitaires, comme les saules à croissance rapide, peuvent être implantés en bordure de bandes riveraines pour empêcher la pollution des cours d’eau en interceptant les éléments nutritifs qui menaceraient de participer à l’eutrophisation des cours d’eau (5, 21, 22).

Zones d’entrée de polluants

Certaines cultures peuvent aider à minimiser l’entrée de polluants dans les champs. En bordure d’un site agricole situé à la frontière d’un site contaminé ou d’un voisin agriculteur ayant la main lourde sur les produits phytosanitaires, on pourrait implanter une large bande de saules à croissance rapide réputés pour leur compétence en phytoremédiation. La phytoremédiation consiste à utiliser les plantes pour retirer les contaminants du sol ou pour les rendre inoffensifs (21). Les saules ne sont pas les seules espèces végétales pouvant être utilisés en phytoremédiation. Les plantes choisies doivent surtout pouvoir croître en sols pauvres, posséder des systèmes racinaires profonds, une croissance rapide, et résister aux contaminants visés (22). Évidemment, la phytoremédiation des sols est un domaine assez vaste, donc en cas de sols sévèrement contaminés, et de contaminants très toxiques, il serait préférable de faire affaire avec des spécialistes en décontamination pour extraire les polluants sans danger.

Diversité en agriculture

Un vaste choix s’offre donc à ceux qui désirent favoriser la diversité végétale en milieu agricole. On peut s’attaquer à la monoculture graduellement, en remplaçant les cultures moins rentables dans les zones problématiques d’un site agricole, ou on peut procéder à un virage grandiose (avec l’aide d’un spécialiste de préférence) pour passer à l’agroforesterie ou à la permaculture. L’important est de tenir compte de l’importance de la diversité végétale, de la santé des sols, et de tenter de les améliorer au fil du temps.

Par Catherine Emond

Références

  1. Pimentel, D., Heperly, P., Hanson, J., Seidel, R., Douds, David. (2005) Organic and conventional farming systems: Environmental and economic issues. Environmental Biology, Report 05.
  2. Litrico, I. (2014) Améliration génétique des prairies semées face aux aléas climatiques : valorisation de la diversité. Site web de l’INRA http://www.agence-nationale-recherche.fr/?Projet=ANR-13-ADAP-0015
  3. Rodale Institute (2015) The farming system trial. Brochure web : http://rodaleinstitute.org/assets/FSTBrochureweb.pdf
  4. Jarchow, M.E. Incorporating prairies into multifunctional landscapes. Establishing and managing prairies for enhances environmental quality, livestock grazing and hay production, bioenergy production, and carbon sequestration. 2011. Iowa State University extension and outreach. PMR 1007. 26 pp.
  5. http://www.organicagcentre.ca/NewspaperArticles/na_insectary_jw_f.asp
  6. Rothon, F.E., Shipitalo, M.J., Lindbo, D.L. (2002) Runoff and soil loss from Midwestern and southeasthern US silt loam soils as affected by tillage practice and soil organic matter content. Soil & Tillage Research 66 : 1-11.
  7. Anel, B. (2003) Des systems agroforestiers incluant une production de feuillus nobles. Pour la mise en valeur de l’espace rural québécois. Essai de maîtrise, Université Laval. 98p.
  8. Rivest, D., Olivier, A. (2007) Cultures intercalaires avec les arbres feuillus : quell potential pour le Québec? The forestry chronicle 83(4), 526-538.
  9. Vandermeer, J.H. (1992) The ecology of intercropping. Cambridge University Press.
  10. http://rodaleinstitute.org/harvesting-cash-and-biodiversity-from-marginal-land/. Site web visité le 5 mars 2016
  11. Barnaud, G., & Fustec, E. (2007).Conserver les milieux humides: pourquoi? comment?. Educagri editions.
  12. Dumont, M., Robitaille, D., Bergeron, C., Dancause, A., Martel, J. (1995) Plantation des feuillus nobles. Les publications du Québec, Québec, Canada. 126p.
  13. Dupraz, C. (1994) Les associations d’arbres et de cultures intercalaires annuelles sous climat tempéré. Revue forestière française, numéro spécial 1994, pp. 72-83.
  14. Destain, JP., Reuter, V., Goffart, JP. (2010) Les cultures intermédiaires pièges à nitrate (CIPAN) et engrais verts : protection de l’environnement et intérêt agronomique. Biotechnologies, Agronomie, Société et Environnement 14 (S1) : 73-78.
  15. Brett, L. A., Pikul Jr, J.L., Wadell, J.T., Cochran, V.L. (2011) Long-term lentil green-manure replacement for fallow in the semiarid northern great plains. Agronomy Journal 103 (4) : 1292-1298.
  16. Marshall, E.J.P., Moonen, A.C. (2002) Field margins in northern Europe: their functions and interactions with agriculture. Agriculture, Ecosystems and Environment 89 : 5-21.
  17. Thivierge, M-N. (2014) Le millet perlé sucré et le sorgho sucré comme cultures énergétiques en conditions québécoises. Thèse de doctorat, Université Laval. 86p.
  18. Cuerrier, M-E. (2010) Le réseau des plantes bio-industrielles du québec. Forum Énergie et Agriculture 2010. CRAAQ.
  19. Cultivons l’avenir 2, Programme Prime-Vert. Fiche descriptive Bande ou îlot fleuri. Gouvernements du Québec et du Canada : https://www.agrireseau.net/references/6/Bande_ilot_fleuris.pdf
  20. Site web de l’outil de détection de plantes envahissante Sentinelle du gouvernement du québec. Page visité le 2 mars 2016. https://www.pub.mddefp.gouv.qc.ca/scc/Catalogue/ConsulterCatalogue.aspx
  21. Kuzovkina, Y.A., Quigley, M.F. (2005) Willows beyond wetlands: Uses of Salix L. species for environmental projects. Water, Air and Soil Pollution 162 : 183-204.
  22. Pulford, I.D., Watson, C. (2003) Phytoremediation of heavy metal-contaminated land by trees. Environment International 29 : 529-540.
  23. Laursen, B.K. (2013) Sustaining multifunctional landscapes through expertise networks : A case study from southwest Wisconsin, USA. Thesis, University of Madison Wisconsin, 144p.
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