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Ce numéro est constitué d’articles de synthèse des projets DEPHY EXPE publiés à l’occasion du Colloque National DEPHY EXPE, qui s’est déroulé le 28 mai 2019 à l'Assemblée Permanente des Chambres d'Agriculture (Paris).; Three innovative cropping systems were tested during several years. They aimed to reduce the use ofpesticides by 50% compared to local reference cropping systems while being still profitable. Reference systems were maize-winter wheat rotations in mixed crop-livestock agricultural systems. The use of totalpesticides was reduced by 22-50%, i.e. 12-65% for herbicides and 55-80% for other pesticides. Toxicexposure of farmers was lower for innovative systems ; risk of active substance transfer to theenvironment was also lower. Regarding profitability, results were different from one experiment toanother, with higher economic margins for the innovative system for two of them, and lower margin forthe last one. Two strategies were employed to achieve these positive results on pesticides use andimpacts and on profitability : moderate diversification of crop sequences combined with intensive tillageon one hand versus minimum tillage associated with soil cover and high crop sequences diversificationon the other hand. Resulting weed pressure was acceptable or rather acceptable in two out of the threeexperiments. Agronomic analysis of success and failure cases led to new insights on success conditionsfor both strategies of weed management.

Ce numéro est constitué d’articles de synthèse des projets DEPHY EXPE publiés à l’occasion du colloque national DEPHY, qui s’est déroulé les 13 et 14 novembre 2018 à la Cité des Sciences et de l'Industrie (Paris). Nous vous invitons à découvrir le bilan et les enseignements des 21 projets conduits sur la période 2012-2017.; Cropping system experiments were set up in three contexts to compare an innovative cropping systemand a reference system, during one rotation. Innovative nitrogen management strategies have led toreduce the use of mineral nitrogen fertilizers and greenhouse gas emissions by 20 to 30 % in the threeinnovative systems. The reduction in the use of pesticides did not exceed 30 %, and therefore did notreach the target of -50 %. Yields have decreased at the three sites. Depending on the sites andindicators selected, profitability has been degraded, maintained or improved. More innovation is neededto achieve and reconcile ambitious goals. These experiments also highlighted efficient strategies /practices: the insertion of legume crops in the rotations, intercropping rapeseed, intercropping winter peas, coupling strip-till / hoeing / localized treatments on the row, and to specify the adaptationconditions of the legume crop-rapeseed succession.; Le projet Phyto-Sol a permis de mettre au point et d’évaluer des systèmes de culture innovants visant àconcilier réduction de l’usage des intrants et maintien des rendements et des marges, le tout souscontrainte de travail réduit du sol. Des expérimentations système de culture ont été mises en placedans trois contextes (limons sableux et argilo-calcaires superficiels du Centre-Val de Loire et limonsprofonds des Hauts-de-France) pour comparer un système de culture innovant et un système deréférence, pendant la durée d’une rotation. Les stratégies innovantes de gestion de l’azote ont permisdes réductions de l’usage de l’azote minéral et des gaz à effet de serre de 20 à 30 % dans les troissystèmes innovants. La réduction de l’usage des produits phytosanitaires n’a pas dépassé 30 %, et n’adonc pas atteint l’objectif de -50 %. La réduction des rendements a été systématique. Selon les sites etles indicateurs choisis, la rentabilité a été dégradée, maintenue ou améliorée. Davantage d’innovationssont donc nécessaires pour atteindre et concilier des objectifs ambitieux. Ces expérimentations ont enoutre permis de montrer l’intérêt de stratégies/pratiques : insertion de légumineuses dans les rotations,colza associé, pois associé, couplage strip-till / binage / traitements localisés sur le rang, et de préciserles conditions d’adaptation de la succession protéagineux-colza.

National audience

National audience

National audience; Le Réseau Mixte Technologique « Systèmes de culture innovants » organise des ateliers réunissant des expérimentateurs « systèmes » issus du développement, de la recherche et de la formation. L’un d’eux a consisté à échanger sur trois systèmes de culture simultanément, pour analyser les stratégies de gestion des adventices mises en oeuvre par le pilote des cultures et identifier leurs clés de réussite et les facteurs d’échec. Les regards extérieurs aident à approfondir l’analyse de chaque système. Comprendre et formaliser la stratégie du pilote du système de culture constitue un savoir mobilisable pour agir (une stratégie réussie pourra inspirer d’autres agriculteurs et conseillers) et pour changer (des pistes d’améliorations sont proposées pour une stratégie non satisfaisante). Les systèmes sont expérimentés dans trois contextes pédo-climatiques différents (Epoisses-21, Courgenay-89 et Lusignan-86) et partagent des techniques communes de gestion des adventices : choix de cultures avec 3 à 4 périodes différentes de semis, labour occasionnel, couvert étouffant en interculture longue, faux semis, semis tardif du blé, désherbage mécanique. Leur mise en oeuvre pendant plusieurs années a conduit à un IFT faible. Deux systèmes ont une maîtrise satisfaisante des adventices du point de vue de leur pilote, mais un seul a des performances économiques correctes. La logique stratégique pour gérer les adventices est présentée dans un schéma décisionnel, comportant les attentes personnelles du pilote en matière de maitrise des adventices (ex : pas de ronds de chardon de plus de 2 m2) et les combinaisons de techniques mobilisées, classées par catégorie de moyens ayant un mode d’action similaire dans le fonctionnement bio-technique de la 65 Actes des rencontres sur la gestion durable des adventices en grandes cultures 15 décembre 2015 maîtrise des adventices (action sur le stock semencier, atténuation, évitement, lutte physique, lutte chimique…). Par un jeu de questions-réponses, le collectif cherche à comprendre la logique du pilote, afin de décrire pour chaque système sa stratégie de maitrise des adventices dans son contexte, et met en relief les similitudes entre les 3 systèmes et leurs spécificités. Par exemple, la technique du faux semis s’est avérée être utilisée différemment dans les trois systèmes (matériel, profondeur, vitesse, date,…) pour répondre aux attentes du pilote et à des conditions biophysiques spécifiques. Ceci permet d’expliquer l’efficacité de certaines techniques/combinaisons dans un cas, et pas dans un autre, ou d’identifier des adaptations nécessaires. L’atelier a ainsi permis d’analyser le fonctionnement de ces systèmes, puis d’identifier les clés de réussite pour des systèmes de culture réussis du point de vue du pilote (résultats de maitrise des adventices obtenus cohérents avec les résultats qu’il en attend) tout en utilisant peu d’herbicides et garantissant une rentabilité économique : quelle combinaison de techniques ? Quelles règles de décision pour adapter la mise en oeuvre au contexte de l’année ? Quel domaine de validité de la stratégie ? Pour quels résultats de maitrise des adventices ?

International audience; Multicriteria assessment is needed to identify promising cropping systems with good performances on different components of sustainability. Some trade-offs between criteria may occur. A better knowledge about the relationship between criteria can help (i) to ide ntify cropping systems with high multi-sector performances (e.g. Castoldi et al., 2010; Firbank et al., 2013), and (ii) to guide policy makers’choices. In this paper, we present the early results from our multi-sector evaluation performed on data collected on cropping systems experiments.

The fate of phosphorus (P) derived either from mine ral fertilizer (TSP) or two urban sewage sludge, one biological (SS1) and one biological and limed (SS2), in relation with the cumulative P budget (P applied minus P removed in crops harvests) has been studied in a field experiment for 11 years. In average 38.3, 53.9 and 38.4 kg P ha-1 yr-1 were applied as SS1, SS2 and TSP, respectively. Plant-available soil P has been assessed by (i) a process-based approach that consisted to measure in soil suspensions both P ions in solution and associated time-dependent diffusive Pi at the solid-to-solution interface; and (ii) by the standard Olsen method (chemical extraction with 0.5 M sodium bicarbonate). There were strong linear relationships between cumulative P budgets and changes in the stocks of the plant-available soil P within the plough layer. Phosphorus from TSP and SS1 and SS2 fell on the same regression lines, suggesting that SS1 and SS2 would be equally effective as TSP. For this soil, the variation in the Olsen P method only account for 8.8% of the P budget whereas the process-based assessment of plant-available soil P accounted for the totality of the P budget.

Textes issus des travaux du programme Casdar "Innovation et Partenariat" de 2007 et présentés lors d'un colloque le 4 décembre 2012, sous l'égide du GIS Relance Agronomique; To face evolutions of agriculture, complex and uncertain stakes, innovative conception (Meynard, 2006) must favor development of an anticipated and exploratory abilities. To contribute to this in arable and mixed cropping systems, the CASDAR 7103 program was materialized by: − an experimental network of 27 cropping systems tested in field in 17 plans, with experimental resources such as guides, analysis frames and tools of characterization and evaluation. It widened today to 70 innovative cropping systems in the “innovative cropping systems” Joint Network of Technology (JNT); − a conception and evaluation competence network, with four conception workshops which produce 45 cropping systems low in pesticides, efficient in energy and greenhouse gas emission or in favor of biodiversity. Its deployment wad realized thanks to formations of development employees and farmers (STEPHY, Certiphyto, Dephyécophyto, …) in expanding to others fields (vineyard, legumes, horticulture, arboriculture) and in new experimentations; − the development of an advisor network going with farmers in transition to sustainable development, with an approach of reflexive analysis of the advise situations in groups, and then by extension with the production and edition of the vademecum « Agroseil » (Cerf et al., 2012), as well as the formation « Advise tomorrow » of the GIS Relance agronomique. The development of such competence networks will depend also on the abilities to renew the research – development – formation plan … in order to reach an innovative and sustainable agriculture.; Face aux évolutions de l’agriculture, aux enjeux complexes et incertains, la conception innovante (Meynard, 2006) doit favoriser le développement d’une capacité d’anticipation et d’exploration. Pour y contribuer dans le domaine des systèmes de culture en grandes cultures et polyculture-élevage, le programme CASDAR 7103 Systèmes de culture innovants s’est concrétisé par : − un réseau expérimental de 27 systèmes de culture innovants testés au champ dans 17 dispositifs, des ressources pour l’expérimentation avec des guides, des cadres d’analyses, des outils de caractérisation et d’évaluation. Aujourd’hui, il a été élargi à 70 systèmes de culture innovants dans le cadre du RMT SdCi ; − un réseau de compétences en conception – évaluation, avec quatre ateliers de conception qui ont produit 45 systèmes de culture économes en phytosanitaires, efficients en énergie et gaz à effet de serre ou favorisant la biodiversité. Son déploiement a été réalisé dans le cadre de formations d’agents de développement et d’agriculteurs (STEPHY, Certiphyto, Dephyécophyto, …), en élargissant à d’autres filières (viticulture, légumes, horticulture, arboriculture) et a pu déboucher sur des expérimentations ; − le développement d’un réseau de conseillers en accompagnement des agriculteurs dans la transition vers le développement durable, avec une démarche d’analyse réflexive en groupe des situations de conseil, et plus largement ensuite avec la production et l’édition du vademecum « Agroseil » (Cerf et al., 2012), de même que la formation « Conseiller demain » du GIS Relance agronomique. Le développement de tels réseaux de compétences dépendra aussi de la capacité à renouveler les dispositifs de recherche – développement – formation … pour une agriculture innovante et plus durable.

Les CTO retenus par les reglementations concernant les epandages sur sol agricole des boues d'epuration urbaine ou des composts (FLT, BbF, BaP et 7 PCB) ainsi que 13 autres HAP sont doses dans les produits residuaires organiques (PRO) epandus, les sols et les recoltes des sites de Colmar, Ensisheim et Feucherolles. D'autres CTO (phtalates, LAS, nonylphenols, dioxines et furanes) sont aussi doses dans certaines de ces matrices a Colmar et Feucherolles. Dans les PRO, les teneurs en FLT, BbF, BaP et 7 PCB sont heterogenes en fonction des annees et des produits mais conformes et en general tres inferieures aux seuils reglementaires (d'un facteur 4 au moins). Les flux de ces CTO sont globalement conformes aux limites reglementaires. Les stocks initiaux moyens en 16 HAP representent 1,1 a 1,5 kg/ha et 15g/ha pour les 7 PCB reglementes, soit des niveaux faibles, conformes a ceux habituellement observes dans les sols agricoles ; ils sont tres heterogenes. Dans tous les sites, aucune accumulation en HAP ou PCB dans les sols n'est decelable. Parmi les 16 HAP, le NAP est trouve dans quasiment toutes les recoltes des sites de Feucherolles et Colmar, jusqu'a 4 microg/kg MS sans aucun lien avec les traitements organiques recus. En revanche, les PCB sont tous en dessous des limites de quantification dans les recoltes. Parmi les autres CTO, les dioxines et furanes sont inferieurs aux seuils de quantification dans toutes les matrices. Certains phtalates et les LAS sont detectes aussi bien dans les PRO que dans les sols et les recoltes. Les teneurs dans les PRO sont tres variables et peuvent etre elevees (jusqu'a 1 g/kg MS pour certains phtalates et 0,1 g/kg MS pour les LAS). Cependant, dans les sols et les recoltes, aucune difference entre les traitements, ni entre les traitements et le temoin n'est detectee. Dans les sols a Feucherolles, la teneur moyenne en DEHP (phtalate le plus abondant) est de 64 microg/kg, en LAS de 85 microg/kg. Dans les recoltes, le DIBP est le phtalate le plus abondant a des teneurs moyennes variant entre 80 et 1800 microg/kg MS dans les grains ; les LAS ont des teneurs egalement tres variables entre annees allant de non quantifiable a 2300 microg/kg MS. Dans les trois essais au champ, aucun impact de l'epandage des produits residuaires organiques n'est observe dans les sols et dans les recoltes.

L’objectif est de synthétiser les résultats de 3 essais de plein champ au bout de 6 ans (Colmar), 8 ans (Feucherolles) et 11 ans (Ensisheim), sur l’effet de l’épandage de produits résiduaires organiques (PRO) sur le bilan de 7 éléments traces (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn). Les concentrations dans l’horizon de surface sont plus élevées en Cd et Hg sur le traitement comportant des boues chaulées à Ensisheim, en Cu, Zn et Hg sur les traitements comportant des fumiers, des composts de biodéchets, de fumier, de boues et d’ordures ménagères résiduelles à Feucherolles. A Colmar, les épandages n’ont pas d’effet. Les effets des épandages sur les concentrations en éléments traces des grains de blé, maïs et orge restent modestes, comparés à l’effet année, site et espèce végétale. L’effet le plus marqué est la diminution de la teneur en Ni, suite à l’épandage de la boue chaulée, qui remonte le pH du sol. Les flux d’entrée d’éléments traces représentent entre 0,002 % et 2 % par an du stock initial de l’horizon de surface. Pour le Cu, Hg, Ni, Pb et Zn, la source principale est constituée par les PRO. Pour le Cd, et dans une moindre mesure le Cr, ce sont les engrais phosphatés. Les flux apportés par les retombées atmosphériques sont généralement plus faibles que ceux des PRO, mais plus élevés que ceux des engrais. Les exportations par les récoltes (grains, et pailles pour Feucherolles) sont très faibles, de 0,0006 % à 0,1 % par an du stock initial. L’effet des épandages sur les exportations est faible, comparé à l’effet site. Le bilan entrées (PRO, engrais) – sorties (récoltes) vont de + 2 g/ha/an pour Hg à + 1 kg/ha/an pour Zn en valeur absolue, et de + 0,1 % du stock par an pour Cr à + 0,8 % du stock par an pour Cu. Certains traitements témoin ont des bilans légèrement négatifs. Les bilans en Hg à Ensisheim et en Cu et Zn à Feucherolles, supérieurs à + 10 % par rapport au témoin, expliquent les évolutions de concentrations observés dans l’horizon de surface.

absent

Trois systèmes de culture expérimentaux, alternatifs à un système local dominant à base de Maïs-Blé non irrigué, dans un contexte de polyculture-élevage, partagent le même objectif principal de diminuer de 50% l’Indice de Fréquence de Traitement (IFT) par rapport au système local dominant tout en maintenant la rentabilité. Les résultats pluriannuels montrent une diminution de 22 à 50% de l’IFT total, de 55 à 80% de l’IFT hors herbicide, de 12 à 65% de l’IFT herbicide. Les systèmes présentent aussi des risques d’exposition toxique de l’agriculteur plus faibles et des risques de transfert de substances actives vers l’environnement plus faibles. Par ailleurs, leur rentabilité est plus élevée pour l’un, plutôt plus élevée pour le deuxième et plutôt plus faible pour le dernier. Deux voies ont été empruntées pour obtenir ces résultats positifs sur les herbicides et la rentabilité : soit une diversification moyenne de la succession Maïs-Blé combinée à un travail du sol intensif, soit peu de travail du sol associé à une couverture du sol et combinés à une diversification importante de la succession. La maîtrise des adventices qui en résulte est plus ou moins satisfaisante selon les systèmes de culture. L’analyse agronomique des réussites et des échecs de la maîtrise des adventices permet de tirer des enseignements sur les conditions de réussite de chacune des stratégies., Three innovative cropping systems were tested during several years. They aimed to reduce the use of pesticides by 50% compared to local reference cropping systems while being still profitable. Reference [br/] systems were maize-winter wheat rotations in mixed crop-livestock agricultural systems. The use of total pesticides was reduced by 22-50%, i.e. 12-65% for herbicides and 55-80% for other pesticides. Toxic exposure of farmers was lower for innovative systems ; risk of active substance transfer to the environment was also lower. Regarding profitability, results were different from one experiment to another, with higher economic margins for the innovative system for two of them, and lower margin for the last one. Two strategies were employed to achieve these positive results on pesticides use and impacts and on profitability : moderate diversification of crop sequences combined with intensive tillage on one hand versus minimum tillage associated with soil cover and high crop sequences diversification on the other hand. Resulting weed pressure was acceptable or rather acceptable in two out of the three experiments. Agronomic analysis of success and failure cases led to new insights on success conditions for both strategies of weed management.

Le projet Phyto-Sol a permis de mettre au point et d’évaluer des systèmes de culture innovants visant à concilier réduction de l’usage des intrants et maintien des rendements et des marges, le tout sous contrainte de travail réduit du sol. Des expérimentations système de culture ont été mises en place dans trois contextes (limons sableux et argilo-calcaires superficiels du Centre-Val de Loire et limons profonds des Hauts-de-France) pour comparer un système de culture innovant et un système de référence, pendant la durée d’une rotation. Les stratégies innovantes de gestion de l’azote ont permis des réductions de l’usage de l’azote minéral et des gaz à effet de serre de 20 à 30 % dans les trois systèmes innovants. La réduction de l’usage des produits phytosanitaires n’a pas dépassé 30 %, et n’a donc pas atteint l’objectif de -50 %. La réduction des rendements a été systématique. Selon les sites et les indicateurs choisis, la rentabilité a été dégradée, maintenue ou améliorée. Davantage d’innovations sont donc nécessaires pour atteindre et concilier des objectifs ambitieux. Ces expérimentations ont en outre permis de montrer l’intérêt de stratégies/pratiques : insertion de légumineuses dans les rotations, colza associé, pois associé, couplage strip-till / binage / traitements localisés sur le rang, et de préciser les conditions d’adaptation de la succession protéagineux-colza., Cropping system experiments were set up in three contexts to compare an innovative cropping system and a reference system, during one rotation. Innovative nitrogen management strategies have led to reduce the use of mineral nitrogen fertilizers and greenhouse gas emissions by 20 to 30 % in the three innovative systems. The reduction in the use of pesticides did not exceed 30 %, and therefore did not reach the target of -50 %. Yields have decreased at the three sites. Depending on the sites and indicators selected, profitability has been degraded, maintained or improved. More innovation is needed to achieve and reconcile ambitious goals. These experiments also highlighted efficient strategies / practices: the insertion of legume crops in the rotations, intercropping rapeseed, intercropping winter peas, coupling strip-till / hoeing / localized treatments on the row, and to specify the adaptation conditions of the legume crop-rapeseed succession.