Légumineuses et environnement : des effets multiformes

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Florent Patel
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Colloque Impacts environnementaux des légumineuses dans les

Jeuffroy Anne Schneider et Pascal Thiébeau Les légumineuses

décembre 2015 1 Légumineuses et environnement : des effets

d énergie, GES - liés à la diversification biodiversité,

culture, exploitation, paysage) Les légumineuses décembre

1 Colloque Impacts environnementaux des légumineuses dans les systèmes de production Pierre Cellier, Françoise Vertès, MH Jeuffroy Anne Schneider et Pascal Thiébeau Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Légumineuses et environnement : des effets multiformes - liés à la fixation symbiotique cycle N, bilan d énergie, GES - liés à la diversification biodiversité, toxicité, à différentes échelles (parcelle, système de culture, exploitation, paysage) Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

Légumineuses et gestion de l azote pour préserver l environnement (qualité de l eau, de l air) Moins d engrais azotés Régulation des flux N -fixation, minéralisation, -choix d espèces, conduite..?? X?

2 Légumineuses et gestion de l azote pour préserver l environnement (qualité de l eau, de l air) Moins d engrais azotés Régulation des flux N -fixation, minéralisation, -choix d espèces, conduite..?? X? Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Légumineuses et Qualité de l eau : prairies Lixiviation N (kg/ha/an) Rga tb 0N Rga +N Rga-tb +N La quantité d N lixivié dépend avant tout de la charge en N de la prairie (fertilisation + fixation + déjections) à même charge N : -10% environ sous association (régulations de fixation, % légumineuse, absorption gram. ) Entrées totales (ferti + fixation + restitutions) kgn/ha Un décalage entre les références expérimentales et la pratique agricole Peu de lixiviation sous prairies ou luzernières fauchées Lixiviation N lixivié sous association prairie associée N lixivié -32% N lixivié moy = 33.8 kg/ha/an moy = 19 kg/ha/an 510 N engrais UGB.JP moy -90% - 13% UGB.JP N lixivié moy = 50.3 kg/ha/an N engrais moy = 250 kg/ha/an 590 UGB.JP moy > 300 kgn/ha/an sur graminées < 40 kg sur ass N lixivié sous graminées pures azotées Lixiviation N sous graminées pures Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables (kg/ha/an) - 14 décembre

Lixiviation sous cultures Reliquat entrée hiver Blé de pois ou de colza pois ou colza 1 er automne +26 +13 REH blé kg/ha 2 ème automne -18-11 REH blé de blé kg/ha Casdar

le pois, en associant le pois avec une céréale. N min sol (kg/ha) Sol nu CIPA N Blé PH PP Soja Sor. Tourn. Plaza-Bonilla et al.

, 2013), Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre 2015 Qualité de l air : effets positifs liés aux moindres émissions.

Pas d effet significatif du précédent cultural sur émissions à l automne Emissions de N 2 O au champ (3 ans, mesures discontinues mars-juillet) (Jeuffroy et al.

3 Lixiviation sous cultures Reliquat entrée hiver Blé de pois ou de colza pois ou colza 1 er automne REH blé kg/ha 2 ème automne REH blé de blé kg/ha Casdar 7-175: Beillouin et al 2014 Des risques plus élevés derrière pois, mais équivalent sur SdeC et maîtrisables en couvrant le sol à l automne: CIPAN en implantant un colza après le pois, en associant le pois avec une céréale. N min sol (kg/ha) Sol nu CIPA N Blé PH PP Soja Sor. Tourn. Plaza-Bonilla et al., 2015 exemple de la rotation Blé Maïs Sol nu Moutarde ou Ray-grass Vesce N min sol kg/ha ESCoCIPAN (Justes et al., 2013), Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre 2015 Qualité de l air : effets positifs liés aux moindres émissions. Fort effet de fertilisation N sur N 2 O, Pas d émissions de N 2 O liées à la fixation azotée. Pas d effet significatif du précédent cultural sur émissions à l automne Emissions de N 2 O au champ (3 ans, mesures discontinues mars-juillet) (Jeuffroy et al., 2012, Casdar 7-175) réduction - des émissions de N 2 O directes (lors des apports d engrais) et indirectes - des émissions de NH 3 et risques liés eutrophisation /acidification ; potentiel de formation de particules fines (NH3XX), atteintes à la biodiversité suite aux dépôts atmosphériques Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

4 Qualité eau et air : des effets globalement positifs mais attention à la gestion ++ Risques moindres en phase végétative par rapport aux autres cultures - pas d apport massif d azote - moins d engrais sur légumineuses et sur cultures + Les légumineuses en CI ont un effet de piège à nitrate, mais moindre que les non-légumineuse! Gestion des prairies: effet déterminant du chargement (+/- gérable)!! Attention aux phases de retournement : pérennes (luzerne, prairies) Risque pluriannuel, difficilement gérable avec certitude (--) légumineuses à graines, Cipan Trouver les équilibres entre bienfaits agronomiques (fertilité, qualité sol, ruptures des cycles de pathogènes/adventices, etc ) et zootechniques vs risques des pertes NO 3, N 2 O, NH 3 Raisonner bénéfices et risques à l échelle de la rotation Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Légumineuses et bilan de gaz à effet de serre. Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

$Moindres émissions indirectes et directes de N 2 O. +/- Favorise le stockage C dans les sols : - Apports N - Systèmes racinaires - MO + réfractaire!$

5 Changement climatique : une convergence d effets favorables +++ Moins d émissions induites par la fabrication et l épandage d engrais - d engrais sur légumineuses et sur cultures suivantes X ++ Moindres émissions indirectes et directes de N 2 O. +/- Favorise le stockage C dans les sols : - Apports N - Systèmes racinaires - MO + réfractaire!! Gestion du retournement des cultures et prairies Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Impact GES de 7 cultures, par ha (barres) et par kg de produit (points). Données moyenne France, d après Willmann et al., 2014., AgriBalyse-1) Blé Colza Maïs Pois mécanisation Engrais N Émisions N 2 O au champ Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

Réduction engrais N Légumineuses prairies Légumineuses cultures Légumin euses cultures Etude GES, INRA 2013 Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires

6 Réduction engrais N Légumineuses prairies Légumineuses cultures Légumin euses cultures Etude GES, INRA 2013 Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Effets des légumineuses sur la biodiversité. Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

Convergence d effets positifs dans différents compartiments (sol, aérien, paysage) Biodiversité du sol (++): Biomasse microbienne, Vers de terre

cultures - prairies Biodiversité aérienne (++ à +++) Outarde, Poitou-Charente Berthet et al.

assolements Refuge pour macrofaune, Aliment de qualité pour mésomacrofaune Importance des légumineuses pérennes (+++) Les légumineuses pour des

7 Convergence d effets positifs dans différents compartiments (sol, aérien, paysage) Biodiversité du sol (++): Biomasse microbienne, Vers de terre et Mésofaune (+ effet pérennité de certaines légumineuses) Favorise indirectement le stockage de C ( MO Sol) Protection phyto : distinction cultures - prairies Biodiversité aérienne (++ à +++) Outarde, Poitou-Charente Berthet et al., 2014 Biodiversité végétale (rotations, prairies permanentes) Insectes pollinisateurs : cultures mellifères (féverole, luzerne ) dans les assolements Refuge pour macrofaune, Aliment de qualité pour mésomacrofaune Importance des légumineuses pérennes (+++) Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Effets des systèmes avec légumineuses sur l environnement. Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

Evaluation environnementale multicritère de Systèmes de culture par Analyse de Cycle de Vie (Casdar Pois Colza Blé 7-175 ) 30 SdeC en conduite conventionnelles, dans 3 régions (Beauce, Bourgogne,

8 Evaluation environnementale multicritère de Systèmes de culture par Analyse de Cycle de Vie (Casdar Pois Colza Blé ) 30 SdeC en conduite conventionnelles, dans 3 régions (Beauce, Bourgogne, Moselle) : Ecarts des impacts par hectare des rotations avec pois par rapport à des rotations de référence par région (en % témoin moyen sans pois) De 8 à -16% pour Energie et GES Entre 2 blés = MJ et 2,2 t eqco2 économisées en 5 ans Impacts ACV de 3 systèmes laitiers (construits à partir des fermes du réseau Etre (Corson et al.,2010) en % de la référence M aïs - herbe impacts ACV Eutrophisation Acidification Changement climatique Maïs - herbe / 1000 l ou / ha Herbe - Lég bas / 1000 l Herbe - Lég haut / 1000 l Herbe - Lég bas / ha Herbe - Lég haut /ha Toxicité terrestre Utilisation Occupation de énergie non surface renouvelable ACV exploitations types impacts calculés = ou > rapportés au lait produit et < ou = rapportés à l ha, pour les systèmes herbagers comparés au système maïs-herbe (sauf toxicité toujours < pour systèmes herbagers) ACV territoriale (ex Coopédom, Corson et al., 2015; FP7 Cantogether) autonomie protéique, polyculture élevage Importance des choix techniques, des filières Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

9 Performances de durabilité dans le Réseau FermEcophyto 2010 (Phase test, évaluation multicritère MASC, 124 exploit.) Systèmes AVEC légumineuses 36% sont «IFT-» et «performants» (20 sur 56) Systèmes SANS légumineuses 14% sont «IFT-» et «performants» (10 sur 70) Distribution des SdeC Source: FermEcophyto 2010 Ministère Agriculture, Ch. Agr. Bourgogne et Eure, INRA Grignon (M. Dumas et al. ) Résumé Impacts environnementaux des légumineuses Adventices Rotations FERTILITE SOL Des effets positifs, multiformes sur la biodiversité Atténuation du changement climatique LEGUMINEUSES Symbiose Risques phytosanitaires à voir selon espèces et produits Protocoles de Kyoto, Göteborg, etc. Bilan globalement positif sur le plan du changement climatique Fixation N atm. NODULATIONS Emissions moindres vers l atmosphère Cycle de l azote Réduire les apports N Moindres pertes N vers les eaux SI gestion adaptée du système couverture interculture ou retournement prairies Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

Conclusions et perspectives Des arguments pour une place accrue des légumineuses dans les systèmes de production agricoles (lien agronomie environnement, systèmes innovants ) Approfondir les

10 Conclusions et perspectives Des arguments pour une place accrue des légumineuses dans les systèmes de production agricoles (lien agronomie environnement, systèmes innovants ) Approfondir les connaissances sur le fonctionnement des sols et la biodiversité liés aux légumineuses (ex interactions phytos et dynamique du turn-over MOS) ; sur les équilibres des couverts multispécifiques avec légumineuses Valorisation des acquis ex alimenter les BD mondiales en coeff d émissions sur les SdC locaux, intégrations des connaissances dans recherches en partenariat (ex Stéréo MAE + diffusion agricole) Mieux qualifier / quantifier les services écosystémiques, Travailler sur les compromis entre services Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre Merci de votre attention Les légumineuses pour des systèmes agricoles et alimentaires durables - 14 décembre

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