Atouts et limites de la diversification des systèmes de grandes cultures en zone intermédiaire
Domitille Jamet*, Matthieu Loos**, Edouard Baranger***, Stéphane Cadoux*
* Terres Inovia, Avenue Lucien Bretignières, 78 850 Thiverval-Grignon
** Terres Inovia, Domaine du Chaumoy, 18570 Le Subdray
** Arvalis, Domaine du Chaumoy, 18570 Le Subdray
Résumé
En zones intermédiaires à potentiel contraint, les systèmes de culture basés sur des rotations courtes de cultures d’hiver rencontrent d’importantes difficultés économiques et agronomiques, dont la gestion des adventices graminées hivernales. Dans ce contexte, la diversification apparait comme une stratégie incontournable. L’essai système de culture Syppre Berry compare les performances d’un système témoin colza – blé tendre – orge d’hiver à un système innovant diversifié, basé sur une rotation plus longue, flexible, incluant des cultures de printemps et des légumineuses. Dans le système innovant, la maîtrise des adventices graminées hivernales est améliorée par rapport au système témoin, conduisant à une amélioration des performances des cultures majeures. Après plusieurs années d’ajustement et de mise au point, si l’objectif de maintien de la productivité n’est pas atteint, le système innovant atteint globalement la multiperformance : réduction des usages d’intrants et des impacts environnementaux par rapport au témoin et pas de différence significative de rentabilité observée.
Mots clés : diversification, essai système de culture, multiperformance, adventices, zones intermédiaires
Abstract
In low-potential arable farming areas, often referred to as intermediate zones, cropping systems based on short rotations of winter crops face increasing agronomic challenges, particularly regarding the management of winter grass weeds, as well as economic constraints. In this context, cropping system diversification has emerged as a promising strategy to improve system resilience and performance. The Syppre Berry long-term cropping system experiment compares a reference system based on a winter oilseed rape–winter wheat–winter barley rotation with an innovative diversified system built around a longer and more flexible rotation including spring and legume crops. The diversified system proved more effective in controlling winter grass weeds, resulting in improved performance of its main crops. Following several years of adjustment, even if the initial objective of fully maintaining production was not met, it achieved overall multiperformance, with reduced input use and lower environmental impacts than the reference system, while maintaining comparable overall productivity.
Keywords: Crop diversification; Cropping system experiment; Multiperformance; Winter grass weeds; Low-potential arable farming areas.
Introduction
La diversification des systèmes de culture est un levier majeur pour la transition agroécologique. Elle favorise les services écosystémiques et les bénéfices agronomiques tels que la fertilité des sols et la régulation des bioagresseurs, permettant ainsi le maintien des rendements tout en réduisant la dépendance aux intrants dans la majorité des situations (Tamburini et al., 2020 ; Beillouin et al., 2021). Le projet DiverIMPACTS a montré qu’il existe une grande variabilité des résultats de performances des systèmes diversifiés. Si en moyenne, la diversification conduit plutôt à une amélioration des performances environnementales et une dégradation des performances économiques, il existe malgré tout dans la plupart des situations des systèmes diversifiés qui atteignent la multiperformance. Il en ressort qu’en adaptant la stratégie de diversification au contexte local, il est possible d’améliorer les performances des systèmes de culture sur plusieurs indicateurs (Messean et Jeuffroy, 2024).
Cet article aborde spécifiquement le contexte du Berry, en sol argilo-calcaire superficiel à faible potentiel, caractéristique des zones intermédiaires en grandes cultures. Les rotations sont traditionnellement basées sur des cultures d’hiver : les rotations proches de colza – blé tendre – orge d’hiver représentent encore 33% de la surface agricole utile de la Champagne berrichonne sur la période 2016 – 2020 (Galano et al., 2024). Cependant, ces rotations courtes révèlent aujourd’hui d’importantes limites. La forte charge en cultures d’hiver dans les rotations exerce une pression favorable aux adventices graminées hivernales, notamment le vulpin des champs qu’il devient difficile de contrôler, même chimiquement (Chauvel et al., 2001 ; Colbach et al., 2010). Plus globalement, la simplification des rotations contribue à la baisse ou au plafonnement des rendements, en réduisant les effets bénéfiques des cultures de rupture (Sieling & Christen, 2015 ; Hegewald et al., 2018 ; Reckling et al., 2022). Les exploitations situées en zones à faible potentiel, qui font face à des difficultés économiques plus importantes (Hien, 2025), semblent donc particulièrement exposées à ces difficultés. Ainsi, dans ce contexte, la diversification des systèmes de culture avec l’introduction de cultures de rupture, de cultures de printemps ou de légumineuses apparaît comme une stratégie très prometteuse pour résoudre ces problématiques (Viguier et al., 2021 ; Guinet et al., 2023). Toutefois, le faible potentiel des sols et l’absence d’irrigation limite le choix et la performance potentielle des cultures de diversification. C’est pour contribuer à résoudre ce défi que le projet inter-instituts Syppre a été lancé en 2015 par Arvalis, Terres Inovia et l’Institut technique de la betterave, dont la finalité est d’accompagner la transition agroécologique des exploitations agricoles en France, et en particulier de viser la multiperformance (Tocqué et al., 2015 ; Viguier et al., 2021 ; Longis et al., 2024). La multiperformance est ici définie comme la capacité à concilier performances économiques, productives et environnementales. La robustesse économique, définie comme la capacité à maintenir des performances stables au cours des années malgré les aléas extérieurs, représente une composante importante de la performance économique. Le projet se déploie sur cinq régions agricoles, dont le Berry. La plateforme expérimentale du Berry accueille un essai système de culture, comparant un système témoin à un système innovant. Cet article propose de répondre aux questions suivantes : les stratégies mobilisées dans le système innovant Syppre Berry, basées sur la diversification des cultures, permettent-elles de résoudre les problématiques locales de gestion des adventices ? Permettent-elles d’atteindre la multiperformance et la robustesse économique, et à quelles conditions ?
Matériel et méthodes
Situation de production
Il s’agit d’une plateforme expérimentale de dix hectares, localisée à Villedieu-sur-Indre (36), en climat océanique dégradé. Le sol est majoritairement de type argilo-calcaire avec certaines zones plus sableuses et caillouteuses, et relativement superficiel (environ 40-80cm).
La réserve utile est relativement faible (70 à 100 mm), et le taux de matière organique est plutôt élevé (2.84% MO sur 0-30 cm) mais la faible capacité de minéralisation de cette matière organique limite les fournitures en azote par le sol. Dans la région, les rotations sont majoritairement des rotations courtes de cultures d’hiver, conduisant à des difficultés de maitrise des adventices graminées hivernales (vulpin et ray-grass), ainsi qu’une faible rentabilité des exploitations.
Dispositif expérimental
La plateforme accueille deux systèmes de culture, un système témoin avec une rotation de trois ans et un système innovant avec une rotation de neuf ans, soit au total douze modalités. Un système de culture est défini ici comme un ensemble de règles de décision, et une modalité correspond à un terme de la rotation du système témoin ou du système innovant (soit une culture et son itinéraire technique, définie par des règles de décision). Le dimensionnement du dispositif (parcelle unitaire de 24mx75m) permet d’utiliser du matériel agriculteur et de se rapprocher de leurs conditions de travail, tout en assurant une rigueur expérimentale originale en essai système de culture. En effet, le dispositif est en alpha-plan avec trois répétitions et chaque terme de la rotation présent chaque année, soit au total trente-six parcelles ; ce qui permet une bonne prise en compte de la variabilité spatiale.
Méthode de conception des systèmes de culture
La méthodologie de Debaeke et al. (2009) est appliquée : le système testé correspond à un ensemble de règles de décisions (exemple Figure 2), dont l’évaluation annuelle permet une amélioration régulière du système, dans un processus itératif de conception. Une règle de décision est le lien logique entre les objectifs et les actions à mettre en œuvre dans chacune des situations que l’on peut rencontrer dans un contexte donné, et qui permet d’adapter les décisions d’intervention au champ, en fonction de l’état du milieu ou de l’état de la culture (Havard et al., 2017).
Modalité | Catégorie | Objectif | Règle de décision |
I3_Colza_associe | 1_Interculture | - Pailles bien réparties pour permettre le semis direct | - Si beaucoup de repousses de céréales après récolte : scalpage des repousses pour limiter les pertes d'eau par transpiration + roulage. |
I3_Colza_associe | 2_Implantation culture | - Levée avant le 1er septembre | - Semis direct |
Figure 2. Exemple de règles de décision, ici concernant l’interculture et l’implantation de la modalité I3, le colza du système innovant
Initialement, les systèmes témoin et innovant ont été co-conçus avec les experts locaux, incluant le réseau d’agriculteurs Syppre Berry (Cadoux et al., 2019). Le système témoin est représentatif des rotations locales (colza – blé tendre – orge d’hiver) et les pratiques culturales sont optimisées selon les conseils des instituts techniques. Le système innovant vise à la fois à atteindre la multiperformance (tableau 1), objectif commun à tous les sites Syppre, et à répondre aux enjeux locaux, qui sont définis comme « permettre aux agriculteurs de réduire l’usage des intrants sans impacter la marge, notamment en améliorant la gestion des adventices et la fertilité du sol, pour gagner en robustesse ». Pour y parvenir, il mobilise les leviers suivants : allongement de la rotation, introduction de cultures de printemps, introduction de légumineuses en cultures principales et en couverts, réduction et flexibilité du travail du sol, introduction de couverts végétaux en interculture, en association et semi-permanent. L’indicateur temps de traction (heures/ha/an), bien qu’il ne fasse pas partie des objectifs communs initiaux, sera également présenté.
Tableau 1. Objectifs de multiperformance pour les systèmes de culture innovants Syppre (* par rapport à la référence régionale 2012 de la région considérée, en l’occurrence Centre – Val de Loire). Les indicateurs sont calculés avec SysterreR
Enjeux | Indicateurs | Objectifs pour le système innovant / témoin |
Performance technique et usage d’intrants | Indice de Fréquence de Traitement (IFT) total | - 50%* |
Quantité d’azote minéral apportée (kg d’azote/ha) | - 20% par rapport au témoin | |
Impacts environnementaux | Consommation d’énergie primaire (Mégajoules/ha) | -20% par rapport au témoin |
Emissions Gaz à Effet de Serre (GES) totales (t eq.CO2 / ha) | -20% par rapport au témoin | |
Productivité | Production d’énergie brute exportée (Mégajoules/hectare) | ≥ au témoin |
Efficience énergétique (= Production énergie brute / Consommation énergie brute) | ≥ au témoin | |
Rentabilité | Marge directe avec aide (€/ha) | ≥ au témoin |
EBE (€/UTH familial) | ≥ au témoin |
Un diagnostic est réalisé chaque année avec les expérimentateurs, afin d’évaluer si les règles de décision permettent d’atteindre le résultat escompté, et, dans le cas contraire et si pertinent, faire évoluer les règles de décision pour l’année suivante. Le comité de pilotage, composé d’un réseau d’agriculteurs et d’acteurs locaux (coopérative, chambre d’agriculture, conseil agricole), se réunit également 2 fois par an pour contribuer aux réflexions sur les évolutions du système.
Collecte et analyse des données
L’essai a été implanté sur la campagne 2015-2016 après une culture d’homogénéisation en 2015. Les données à partir de 2017 sont utilisées pour l’analyse. Les pratiques culturales à l’échelle de la parcelle sont enregistrées dans l’outil SysterreR (Weber et al., 2018). De plus, des données sur le sol, les cultures et les bioagresseurs sont collectées, dans un objectif de pilotage et d’évaluation des systèmes. Sur les adventices, les variables observées sont la note Barralis (Barralis, 1976) en sortie hiver et à la récolte. Sur les maladies et les ravageurs, les notes de satisfaction des stratégies de gestion sont présentées (0 : résultat atteint, 1 : résultat moyennement atteint, 2 : résultat non atteint). Le calcul des indicateurs de performance est réalisé avec l’outil SysterreR. Pour les indicateurs économiques, les prix des intrants et les prix de vente des cultures utilisés sont les prix moyens nationaux par année issus des références des instituts techniques. Le nombre d’échecs, défini comme le remplacement de la culture implantée par une autre, est également regardé.
Les moyennes brutes des indicateurs à la culture récoltée sont calculées dans un premier temps. Puis des analyses statistiques ont été réalisées afin d’étudier l’effet du système de culture sur les différents indicateurs de performance. Les équations suivantes sont utilisées :
Yijkl=μ+Ai+Sj+Mk+MkSj+ A:Sij+Bll+Bcm+Bl:Bclm+εijklm (1)
Yijk=μ+Ai+Sj+A:Sij+Blk+εijk (2)
Avec :
- Y les différents indicateurs de performances (tableau 1)
- μ la moyenne des Y
- Ai l’effet de l’année i, qui agrège l’effet des conditions agro-climatiques de l’année et les arrière-effets du système de culture
- Sj l’effet du système de culture j
- MkSj l’effet de la modalité k sachant qu’elle appartient au sein du système de culture j
- A:Sij l’effet de l’interaction année i et système de culture j
- Bll l’effet du bloc ligne l
- Bcm l’effet du bloc colonne m
- Bl:Bclm l’effet de l’interaction entre bloc ligne l et bloc colonne m
- ε l’erreur résiduelle du modèle
Pour les indicateurs calculables uniquement à l’échelle de l’assolement (EBE/UTH familial, efficience énergétique et temps de traction), le modèle 2 est utilisé. Pour l’ensemble des autres indicateurs, le modèle 1 est utilisé. Le modèle 1 valorise bien la structure du dispositif en alpha-plan et corrige ainsi les effets liés à l’hétérogénéité de sol de la plateforme. La méthode d’ajustement du modèle varie selon la nature des variables : un modèle de Poisson est appliqué pour l’analyse des IFT et un modèle linéaire est appliqué pour l’ensemble des autres indicateurs de performance, avec respectivement les fonctions glm et lm du package stats de R. Des analyses de variance sont réalisées, ainsi que des comparaisons de moyenne avec la fonction emmeans du package emmeans de R.
Pour analyser les performances à l’échelle des modalités, un test de contraste est réalisé avec la fonction emmeans afin de comparer année par année les performances des cultures identiques entre systèmes témoin et innovant.
Enfin, les écarts entre performances des systèmes témoin et innovant sont calculés avec la formule :
E=1Nb,a(Y innovanta,b-Y témoina,bY témoina,b)
Avec :
- E l’écart moyen de performances entre témoin et innovant pour l’ensemble des années
- Y les différents indicateurs de performances du témoin et de l’innovant (tableau 1), par année et par bloc
- b les blocs (1 à 3)
- a les années (2017 à 2024)
- N le nombre de bloc multiplié par le nombre d’année
Résultats
Un système innovant qui évolue suite aux enseignements, pour améliorer l’adaptation au contexte local et atteindre la multiperformance
Le système innovant a évolué depuis sa conception, suite aux apprentissages réalisés en continu sur la plateforme.
La mise à l’épreuve du système sur le terrain a révélé que l’effet bénéfique attendu de certains leviers ne se vérifie pas toujours, et a également révélé des effets négatifs non attendus de certaines pratiques. Ces apprentissages ont donc conduit à faire évoluer le système innovant. Par exemple, le pois était initialement associé à du blé tendre pour bénéficier des services apportés par le blé (réduction de la verse, contrôle des maladies) et ainsi optimiser ses performances. L’association a certes montré un effet bénéfique sur le pois (contrôle des maladies), mais elle a conduit à des effets négatifs non anticipés sur la succession de culture : maintien de l’inoculum de piétin échaudage conduisant à des pertes de rendement du blé suivant, augmentation de la pression en vulpins sur le blé suivant. L’association est donc arrêtée à partir de 2019. Le choix des cultures de diversification a également évolué à l’épreuve du terrain : le maïs s’est révélé non adapté en contexte non irrigué et a été remplacé par le millet à partir de 2021, et le blé dur a été remplacé par le blé améliorant à partir de 2022, plus adapté.
De plus, la maitrise des adventices graminées et la robustesse économique, qui étaient attendues dans le système innovant lors de sa conception, n’ont pas donné satisfaction lors des premières années d’essai (augmentation de la pression en vulpins sur les modalités de fin de rotation : blé – orge, rentabilité variable et inférieure au système témoin). Une action de reconception a donc été conduite en 2021-2022 avec le comité de pilotage, et a généré une évolution du système innovant : le positionnement de certaines cultures – notamment du millet, culture d’été permettant une rupture dans le cycle des graminées automnales – au sein de la rotation devient flexible et s’adapte à la pression adventices observée dans les cultures précédentes.
Le tableau ci-dessous présente les principaux changements réalisés sur la plateforme depuis sa mise en place, la liste est non exhaustive car un grand nombre de règles de décision ont évolué dans une moindre mesure depuis 2017.
Tableau 2. Evolutions majeures apportées sur le système innovant depuis sa conception, et enseignements opérationnels issus de ces diagnostics.
Problème identifié | Evolution apportée | Enseignement tiré |
Maintien de l’inoculum de piétin échaudage dans la succession blé – association pois/blé – blé, et mauvais contrôle du vulpin dans cette succession | Arrêt de l’association pois-blé : pois d’hiver seul à partir de 2019 | Association pois-blé bénéfique pour le contrôle des maladies du pois, mais non adaptée entre 2 blés et dans un contexte de problématique vulpin |
Performances non satisfaisantes du maïs : rendement moyen inférieur à l’objectif, et très variable (élevé si été pluvieux comme 2017, faible si été sec comme 2018, 2019). Cette variabilité pénalise la robustesse globale du système. | Maïs remplacé par un millet à partir de 2021 | Maïs grain non adapté en contexte non irrigué dans le Berry (productivité et rentabilité faibles et variables) |
Perspective réglementaire de retrait du glyphosate : test sur la plateforme de non-recours au glyphosate à partir de 2019. Sur la période de non-recours au glyphosate : dégradation de la maîtrise des adventices. | Reprise de l’usage du glyphosate en dernier recours, à partir de 2021 (soit période de non-recours au glyphosate = 2019-2021) | Difficulté de concilier gestion des adventices et qualité d’implantation sans glyphosate : la multiplication des passages de travail du sol et le recours au labour ne sont pas efficaces dans ce contexte et pénalisent la réussite de l’implantation des cultures. |
Performances du blé dur et gestion du désherbage non satisfaisantes | Blé dur remplacé par blé améliorant à partir de 2022 | Meilleure gestion des adventices et rentabilité du blé améliorant par rapport au blé dur |
Dégradation de la maitrise des adventices (vulpin des champs) dans la succession de 4 cultures d’hiver en fin de rotation : blé – pois – blé – orge | A partir de 2022, flexibilité dans le positionnement du millet, en fonction de la pression adventice dans le précédent et du risque de salissement pour les cultures suivantes : soit après le blé de pois, soit après le colza | Effet de la succession de deux cultures d’été efficace pour la gestion du vulpin, mais ne suffit pas à éviter la dégradation de sa maîtrise dans la succession de 4 cultures d’hiver. L’alternance régulière culture d’hiver et d’été est donc à privilégier et la succession de deux cultures d’été peut être mobilisée de façon opportuniste en cas de dérive. |
Difficulté de réussite des couverts en interculture courte en contexte estival sec, sur sols à faible RU | A partir de 2022, couvert semi-permanent associé au colza et maintenu dans le blé suivant et l’interculture avant tournesol ; ou dans l’interculture avant millet | Nécessité de trouver des leviers complémentaires aux couverts d’interculture pour apporter de la matière organique et améliorer la fertilité biologique du sol en sols superficiels |
Bénéfice agronomique apporté par la diversification
Une maitrise des adventices satisfaisante
A l‘échelle de l’assolement, les densités moyennes de vulpins en sortie hiver sont inférieures dans le système innovant par rapport au système témoin, sur ces données d’essai, à partir de 2019. Sur les céréales, sur lesquelles les enjeux sont les plus forts, on observe que sur les campagnes 2023 et 2024, la densité de vulpins est inférieure à 3 vulpins/m² en moyenne dans les blés et les orges en système innovant, alors qu’elle est de respectivement 17 et 7 vulpins/m² dans les céréales en système témoin. En 2022, elle atteignait 200 vulpins/m2 dans l’orge témoin (Figure 2).
La succession de deux cultures de printemps, telle qu’elle était pratiquée dans le système innovant de 2017 à 2022 semble donc avoir un effet très favorable sur la pression en vulpins dans la culture suivante dans notre essai : dans le blé suivant la succession maïs/millet - tournesol, la densité moyenne de vulpins est de seulement 5 vulpins/m2. En revanche, l’effet de rupture induit par cette double culture de printemps ne semble pas se maintenir dans la succession des quatre cultures d’hiver suivantes. On observe une dégradation du salissement, avec une augmentation de la pression vulpins qui atteint en moyenne 20 vulpins/m2 avant désherbage dans l’orge suivant trois cultures d’hiver (Figure 5). L’évolution du système en 2022 donne de la flexibilité dans le positionnement des cultures pour anticiper et éviter ces dérives de salissement : elle permet une meilleure distribution des cultures d’hiver et de printemps à l’échelle de la rotation, tout en laissant la possibilité de mobiliser ponctuellement le levier très efficace de la double culture de printemps.
La combinaison de leviers mobilisés à l’échelle du système pour maitriser les adventices se montre donc efficace : rotation diversifiée et alternance de cultures d’automne, de printemps et d’été ; anticipation de la dérive du salissement par la flexibilité de positionnement du millet ; semis direct des cultures d’automne lorsque les conditions le permettent et destruction mécanique des adventices levées en interculture longue. A ces leviers prophylactiques s’ajoutent des programmes herbicides adaptés à la parcelle
Pas d’effet visible sur la gestion des maladies et ravageurs
Aucun effet sur l’amélioration de la gestion des maladies n’a été mis en évidence. Avec une maitrise technique des maladies satisfaisante 8 années sur 8 à l’échelle de l’assolement pour les systèmes témoin et innovant, la gestion des maladies n’est pas un enjeu sur Syppre Berry. Seule l’année 2024 diffère : la gestion des maladies n’est pas satisfaisante sur l’orge témoin (état sanitaire non satisfaisant) alors qu’elle l’est sur l’orge innovant. Concernant les ravageurs, il n’y a pas de réelles différences observées entre systèmes témoin et innovant, avec une maitrise des ravageurs à l’échelle de l’assolement satisfaisante 6 années sur 8 dans le système innovant et 7 années sur 8 dans le système témoin.
Cependant, le dispositif ne permet pas d’analyser finement l’effet du système de culture sur les ravageurs, notamment du fait des capacités de déplacement des insectes.
Performances des cultures : la diversification permet une amélioration des performances des cultures majeures, et une amélioration globale des performances du système
Performances des cultures de diversification du système innovant
Tableau 3. Performances moyennes des cultures des systèmes témoin et innovant sur la période 2017-2024
La productivité (production d’énergie brute) et la rentabilité (marge directe avec aides) de la majorité des cultures de diversification (maïs, lentille, pois d’hiver, tournesol) sont en moyenne sur l’essai inférieures à celles des cultures socles du système innovant, soit le colza, le blé et l’orge (tableau 3). Le nombre d’échecs est également plus important sur les cultures de diversification (3 échecs en lentille, 1 échec en pois d’hiver, 1 échec en blé dur et seulement 1 échec en colza). Cependant, certaines cultures de diversification présentent de meilleures performances que d’autres. Le maïs grain présente une marge directe avec aides en moyenne très faible (-99€/ha±301€/ha), alors que millet présente une marge moyenne très satisfaisante (685±570€/ha).
Le blé améliorant est plus performant que le blé dur qu’il a remplacé : la marge moyenne est supérieure et moins variable (659 ±181€/ha vs 548 ± 347€/ha). Le tournesol ne présente aucun échec.
En revanche, les cultures de diversification présentent de bonnes performances techniques et environnementales. L’apport d’azote minéral est en moyenne inférieur sur la lentille, le millet, le pois d’hiver et le tournesol que sur le colza, le blé et l’orge. L’IFT du tournesol, du maïs et du millet est en moyenne inférieur à celui du colza, du blé et de l’orge. De plus, les émissions de GES à la culture de la lentille, du pois d’hiver, du millet et du tournesol sont en moyenne très inférieures à celles du colza, du blé et de l’orge. Ainsi, de par leur présence dans le système, elles permettent mécaniquement de réduire l’usage d’intrants et les impacts environnementaux, contribuant ainsi à améliorer la multiperformance globale du système.
Comparaison des performances des cultures majeures du système innovant par rapport à celle du système témoin
L’ensemble des leviers mobilisés dans le système innovant, en particulier la diversification avec l’introduction de nouvelles cultures, permet d’améliorer les performances des cultures socles : ainsi, le colza, le blé tendre et l’orge d’hiver sont dans l’ensemble plus performants dans le système innovant que dans le système témoin.
Les cultures du système innovant présentent soit une productivité légèrement supérieure à celles du système témoin, soit aucune différence significative de rendement n’a pu être mise en évidence (figure 5). Une tendance à un rendement plus élevé du colza innovant est observée sur la période 2017–2021, mais cette différence n’est pas significative statistiquement. Concernant les céréales, les rendements sont soit statiquement supérieurs dans le système innovant, soit aucune différence significative n’est mise en évidence. Seule exception, le rendement du blé de pois est statistiquement inférieur à celui du témoin les trois premières années d’essai. Depuis l’arrêt de l’association pois-blé en précédent du blé, ce résultat n’est plus observé.
De plus, l’usage d’intrants est inférieur sur les cultures socles du système innovant (tableau 4). Hormis quelques exceptions, les cultures du système innovant présentent un IFT total inférieur à celui des cultures du témoin, en particulier pour les blés et les colzas. Cette réduction est fortement tirée par une réduction de l’IFT herbicide. De même, concernant l’apport d’azote minéral, soit aucune différence significative n’est mise en évidence, soit il est inférieur sur les cultures du système innovant, en particulier pour le blé de pois où jusqu’à 35uN ont été économisés par rapport au blé témoin.
Ainsi, le léger gain de productivité combiné à la réduction de l’usage d’intrants - conduisant à des charges opérationnelles plus faibles - explique l’écart de marge directe avec aides favorable aux cultures socles du système innovant. Concernant les charges de mécanisation, seuls les blés présentent des différences marquées entre systèmes : les charges de mécanisation sont inférieures dans le système innovant, où les blés sont le plus souvent implantés en semis direct à la différence du témoin conduit en travail du sol superficiel. Enfin, si les aides couplées sont identiques pour les systèmes témoin et innovant jusqu’en 2022, il y a une différence de 64€/ha à la faveur de l’innovant depuis 2023 liée à l’écorégime de la PAC (niveau supérieur atteint par la voie des pratiques), qui contribue également à expliquer les différences de marges observées entre témoin et innovant. Ainsi, à l’exception du blé de pois sur les trois premières campagnes, la marge directe avec aides des cultures du système innovant est en tendance supérieure à celle des cultures du témoin sur la l’ensemble des campagnes (et significativement supérieure seulement sur certaines campagnes), avec des écarts allant jusqu’à +450€/ha pour le blé de tournesol par rapport au blé témoin, +250€/ha pour le blé de pois et +320€/ha pour l’orge.
Tableau 4. Ecart des performances des cultures du système innovant par rapport à celles du témoin, et significativité des écarts : ***, **, * pour les seuils respectifs de 0.1%, 1%, 5% et NS pour non significatif
L’amélioration des performances du blé dans le système innovant est particulièrement visible pour le blé suivant la succession maïs/millet – tournesol, qui bénéficie de l’effet de rupture des cultures de printemps. Ainsi, en plus de la forte réduction de l’IFT herbicide observée pour le blé de tournesol, on note un gain significatif de rendement du blé de tournesol par rapport au blé témoin sur les campagnes 2020 et 2021, de respectivement +8.5q/ha et 15.7q/ha. La rentabilité du blé de tournesol se trouve donc en tendance améliorée par rapport au témoin, avec des écarts de marge directe avec aides entre 85 et 450€/ha.
Enfin, on note une dégradation de la productivité de l’orge du système témoin, en comparaison avec l’orge du système innovant. Bien qu’il existe une forte variabilité interannuelle, le rendement de l’orge innovant se maintient entre 5.5 et 7.5t/ha depuis le début de l’essai. A l’inverse, les performances de l’orge témoin se dégradent depuis 2018 : échec de la culture en 2019 à cause d’une forte pression vulpin non maitrisée, rendements inférieurs à 6t/ha sur les années suivantes (excepté 2023) pour atteindre 4.6t/ha en 2024.
Evolution de la multiperformance des systèmes
En moyenne sur les huit ans d’essai, le système innovant atteint presque les objectifs de multiperformance fixés, à quelques exceptions près (tableau 5) :
- Le système innovant est très performant sur le volet technique et environnemental. Il permet de réduire significativement les apports d’azote minéral et l’IFT total par rapport au témoin. Les objectifs fixés sont presque atteints, avec une réduction de 33% de l’azote minéral par rapport au témoin, et un IFT total de 3.62 en moyenne, soit une réduction de 22.1% par rapport au témoin et de 31% par rapport à la référence régionale 2012.
- L’essai ne permet pas de montrer que le système innovant pénalise la performance économique par rapport au système témoin, il n’y a pas de différence significative de marge directe ni d’EBE entre systèmes témoin et innovant sur la période 2017 – 2024. Concernant la variabilité interannuelle qui renseigne sur la robustesse économique, l’écart-type de l’EBE sur 8 ans est de 9 562€/UTANS pour le système innovant, et de 9 337€/UTANS pour le système témoin, valeurs qui sont assez proches.
- En revanche, les objectifs de productivité ne sont pas atteints dans le système innovant. La production d’énergie brute est significativement inférieure dans le système innovant, avec un écart de 19% à la faveur du système témoin. Cependant, concernant la production d’énergie brute ramenée à la consommation d’énergie brute, soit l’efficience énergétique, il n’y a pas de différence significative entre systèmes témoin et innovant.
Concernant le temps de traction, la différence entre système témoin et innovant est significative, mais l’écart est négligeable.
Tableau 5. Résultats de multiperformance sur la période 2017 - 2024. Moyennes ajustées des résultats de performance des systèmes témoin et innovant, significativité des effet système et interaction système année (***, **, * pour les seuils respectifs de 0.1%, 1%, 5% et NS pour non significatif) et écart des performances du système innovant par rapport au témoin.
| Moyenne témoin | Moyenne innovant | Effet système | Interaction système - année | Ecart innovant / témoin |
IFT total | 4.63 | 3.34 | *** | NS | -22.1% (/témoin) -31.0% (/ref régionale 2012) |
Apport azote minéral (kg/ha) | 151 | 102 | *** | ** | -30.7% |
Consommation d’énergie primaire (MJ/ha) | 12 330 | 9 738 | *** | ** | -20.5% |
Emission de GES (kg eqCO2/ha) | 2 066 | 1 540 | *** | ** | -24.7% |
Marge directe avec aides (€/ha) | 483
| 469 | NS | NS | 19.8% |
EBE (€/UTANS) | 19 968 | 20 122 | NS | *** | 64% |
Production d’énergie brute (MJ/ha) | 83 704 | 69 341
| *** | NS | -18.8% |
Efficience énergétique | 7.0 | 7.1 | NS | *** | 3.5% |
Temps de traction (heures/ha/an) | 2.9 | 3.0 | *** | *** | 7.6% |
L’effet du système de culture dépend de l’année pour beaucoup des indicateurs de multiperformance (interaction système-année significative pour l’apport d’azote minéral, la consommation d’énergie primaire, les émissions de GES, l’EBE, l’efficience énergétique et le temps de travail), la figure 6 permet donc de visualiser l’évolution de chaque indicateur pour les systèmes témoin et innovant au cours des années.
Si les performances techniques et environnementales sont systématiquement meilleures dans le système innovant (exceptées pour les campagnes 2019 et 2023, où les écarts sont faibles à nuls car l’assolement témoin est tournesol – blé – orge), en revanche, les trajectoires de rentabilité des systèmes témoin et innovant diffèrent. Les courbes de marges directes et EBE se croisent en 2021, ce qui traduit une amélioration relative des performances économiques du système innovant par rapport au témoin.
En effet, on n’observe pas de différence significative d’EBE entre témoin et innovant sur les 2 premières campagnes, et un EBE significativement plus important pour le système témoin sur les campagnes 2019 et 2020. A partir de 2021, les moyennes des EBE des systèmes témoin et innovant sont très proches (en tendance, légèrement supérieur dans l’innovant en 2021 et 2023). En 2024, l’EBE comme la marge directe sont significativement supérieurs dans le système innovant. On observe que la rentabilité du système témoin est en forte baisse depuis 2022, alors que la baisse est moins marquée dans le système innovant.
Discussion
Vers une limite des systèmes colza – blé – orge
La dégradation des performances de l’orge d’hiver observée sur les dernières campagnes semble s’expliquer en partie par la forte pression en vulpins en fin de rotation colza-blé-orge, qui illustre bien les difficultés rencontrées sur ce type de système malgré l’optimisation des pratiques culturales, et la limite de ces systèmes sur le long terme.
Cela est cohérent avec de nombreux résultats de la littérature, qui soulignent les limites agronomiques des rotations courtes, sur la pression en adventices (Colbach et al., 2010) et sur le rendement des cultures (Sieling & Christen, 2015 ; Hegewald et al., 2018).
La campagne 2024, caractérisée par un contexte climatique et économique très défavorable aux exploitations de grandes cultures a conduit à de très mauvaises performances économiques du système témoin, alors que celles du système innovant restent correctes en comparaison avec la moyenne 2017 – 2023. Ce résultat laisse suggérer une meilleure capacité du système innovant à supporter les aléas par rapport au système témoin. Si les données d’essai ne permettent pas aujourd’hui de montrer une meilleure robustesse économique du système innovant, ces résultats sont encourageants et font espérer une meilleure robustesse pour la suite.
Si l’essai montre l’intérêt de la diversification, il souligne cependant l’importance de choisir les cultures de diversification adaptées au contexte. Le millet semble plus résistant face aux aléas climatiques que le maïs et donc plus adapté en contexte non irrigué. En revanche, les fortes variations du prix de vente du millet, combinées à une forte variabilité du rendement, conduisent à une forte variabilité de sa marge. Tout comme le millet, le tournesol semble plutôt bien adapté au contexte local, avec aucun échec de la culture. La lentille est la culture rencontrant le plus d’échecs, qui s’expliquent par différents facteurs : échec de l’implantation lié aux conditions climatiques non favorables sur la période d’implantation, concurrence importante liée au salissement, stress hydrique et thermique, etc. Cependant, sa marge moyenne hors échec est plutôt satisfaisante (proche de celle du colza et de l’orge), ce qui souligne le potentiel de la culture dans le contexte du Berry lorsque les conditions de réussites sont réunies.
Limites du système innovant
Bien que le système innovant donne aujourd’hui globalement satisfaction, des limites persistent. En effet, une contrainte importante du système innovant diversifié est la complexité de gestion d’un tel système : l’augmentation du nombre de cultures et les règles de décision basées sur l’observation (des bioagresseurs, du sol…) demandent du temps, des connaissances et de la technicité. Cela pose la question de l’accompagnement sur le terrain, qui est nécessaire pour le déploiement des leviers testés sur la plateforme. Concernant le temps de travail, seul le temps de traction est mesuré sur Syppre et non le temps d’observation des cultures et de gestion d’un plus grand nombre de cultures à l’échelle de l’exploitation (approvisionnement en intrants, débouchés…), bien que les agriculteurs du groupe soulignent cette limite. A noter également que le temps de traction est plus important dans le système innovant à des périodes où les conditions climatiques ne sont pas favorables au passage d’outils (novembre, sortie hiver), ce qui complexifie le travail de l’agriculteur. L’adaptation au changement climatique est un autre défi pour le système innovant Syppre Berry, qu’il conviendrait d’étudier plus en détail : la réussite du système innovant repose sur l’introduction de cultures de printemps et d’été, particulièrement sensibles aux aléas climatiques tels que les sécheresses estivales anticipées dans les scénarios climatiques futurs. Enfin, l’effet du système innovant sur la fertilité des sols, un enjeu également important de la plateforme, mériterait d’être approfondi.
Limites liées aux verrous organisationnels
Le choix des leviers mobilisés dans le système innovant étant limité par les contraintes locales afin que les connaissances produites soient facilement utilisables, les réflexions sur les stratégies agronomiques pertinentes ont permis de révéler certains verrous. Par exemple, pour améliorer la fertilité biologique des sols dans un contexte où les entrées de matières organiques via les résidus de cultures et couverts végétaux sont limitées, l’apport de produits résiduaires organiques (PRO) serait un levier agronomique pertinent à mobiliser. Ce levier n’a pas été adopté car la disponibilité de PRO est très faible dans la région, soulignant ainsi l’enjeu de la fertilité des sols sur le long terme dans une région où l’élevage occupe une place très faible.
Autre exemple, lors des ateliers de re-conception du système innovant en 2021, un prototype avec luzerne avait été imaginé par les acteurs locaux, car pertinent pour répondre aux enjeux agronomiques (gestion des adventices et fertilité des sols).
Cependant, du fait l’absence de débouché rémunérateur local pour la luzerne, ce prototype a été abandonné. Plus globalement, la présence de filières locales et rémunératrices pour les cultures de diversification représente une condition majeure pour le déploiement des systèmes diversifiés. L’existence de débouchés pour les cultures de diversification de l’essai est fréquemment questionnée lors de la présentation des résultats Syppre sur le terrain. Le système innovant inclut par exemple du millet comme culture d’été, rendu possible par le débouché local en oisellerie, mais il s’agit d’un marché relativement restreint. Pour assurer le déploiement des systèmes diversifiés, chaque exploitation devra trouver les cultures de diversification adaptées aux objectifs agronomiques, d’où l’importance d’accompagner le développement de ces nouvelles filières.
Une méthode de conception pertinente pour atteindre l’objectif fixé, mais qui révèle des enjeux méthodologiques
La méthode de conception du système innovant (Debaeke et al., 2009) – conception itérative avec évolution régulière des règles de décision, impliquant des agriculteurs et des acteurs locaux – s’est montrée très pertinente pour ajuster pas-à-pas le système innovant et ainsi se rapprocher de l’objectif fixé. En effet, le système issu de la conception de novo n’a pas donné satisfaction sur les premières années, mais le système innovant sous sa forme actuelle permet une gestion des adventices plus satisfaisante que dans le témoin, et de tendre vers la multiperformance. Ce sont les enseignements issus des diagnostics réalisés (par exemple : maîtrise des adventices non satisfaisante sur l’orge en fin de rotation innovante) qui permettent aux expérimentateurs de faire évoluer les règles de décision (en l’occurrence sur l’orge : positionnement flexible du millet dans la rotation). La réalisation de mesures sur les plantes, sol et adventices pour objectiver les diagnostics et les échanges réguliers et tours de plaine sur la plateforme avec les expérimentateurs et le réseau d’agriculteurs et de partenaires (moment privilégié de partage d’expériences et de recueil de suggestions d’évolutions) se sont révélés déterminants pour ajuster le système. Par ailleurs, les règles de décision ont introduit de la flexibilité dans la gestion du système innovant, en particulier avec le positionnement flexible du millet au sein de la rotation. Cela conforte les résultats sur les ingrédients de réussite de la diversification : il s’agit d’un processus dynamique, qui demande une gestion adaptative et de la flexibilité (Diverimpact, Messean et Jeuffroy 2024).
Ce mode de conception a permis de produire des références agronomiques originales et mobilisables pour les agriculteurs et les conseillers, et de créer une dynamique d’échange avec les acteurs locaux. Cependant, l’évolution des règles de décisions au cours des années (combinée à la flexibilité introduite dans les règles de décision) ajoute une complexité supplémentaire dans l’analyse des résultats et l’évaluation des performances du système. En effet, comme dans tout essai système où l’objet évalué est un ensemble de règle de décisions, on ne peut quantifier l’effet de chaque facteur sur les performances, mais dans le cas d’une conception itérative, l’évolution des règles de décision est un facteur supplémentaire. On observe ici qu’une trajectoire d’amélioration des performances du système innovant par rapport au témoin semble se dessiner, ce qui peut s’expliquer potentiellement par différents facteurs : mise en place d’un effet système sur les composantes du milieu (stock semencier, sol…), évolution des règles de décisions (en particulier la reconception de 2022), mais aussi un potentiel effet expérimentateur (gain en maitrise technique, changement d’expérimentateurs). Ces avantages et inconvénients par rapport à un essai système avec des règles de décisions fixées rejoignent les résultats de Lechenet et al 2017.
Conclusion
En zone intermédiaire, la diversification des systèmes de culture apporte de nombreux bénéfices, tels que la réduction de l’usage des intrants et des impacts environnementaux, l’amélioration de la gestion des adventices et l’amélioration de la performance des cultures socles (colza, blé tendre, orge d’hiver) par rapport au système témoin. En revanche, les systèmes diversifiés ont une production d’énergie brute inférieure, et ce sont des systèmes plus complexes, nécessitant du temps et des connaissances pour assurer leur gestion. La rentabilité des cultures de diversification est souvent inférieure à celle des cultures socles, cependant, à l’échelle du système du culture, aucune différence significative de rentabilité n’a pu être mise en évidence entre système témoin et innovant.
La diversification des systèmes de culture ne conduit pas facilement et systématiquement à la multiperformance, d’où l’importance d’identifier les conditions permettant d’atteindre cette multiperformance. L’essai système Syppre Berry a permis d’en caractériser certaines : trouver le bon équilibre entre cultures de diversification et cultures socles (environ 50/50), cultiver les cultures de diversification les plus adaptées au contexte pédoclimatique local pour éviter de pénaliser les performances économiques globales, privilégier un équilibre régulier entre cultures d’hiver et de printemps tout en étant flexible dans le positionnement des cultures, et optimiser les couples précédents/suivants. L’essai Syppre Berry a permis de montrer que, dans ce contexte pédoclimatique et sous réserve de respecter ces conditions, la stratégie agroécologique innovante basée sur la diversification des cultures permet de tendre vers la multiperformance. L’atteinte de ce résultat aura nécessité plusieurs années d’ajustement et de mise au point sur la plateforme, et le déploiement de tels leviers sur le terrain nécessite de l’accompagnement.
L’essai Syppre Berry soulève également des questions qui restent ouvertes, et dont la poursuite pourrait apporter des réponses : quel effet des systèmes de culture à long terme sur la fertilité des sols ? sur la pression en maladie ? La prolongation de l’essai va-t-elle permettre de gagner en robustesse économique ? de réduire encore l’usage d’intrants, en particulier les herbicides ?
Références bibliographiques
Références bibliographiques
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