Fourrages et production de protéines

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1 A. Devouard (Prolea) Fourrages et production de protéines Huyghe C. Direction Scientifique Agriculture INRA - Paris En hommage à Jean-Claude Simon

2 Pourquoi se préoccuper de protéines? Alimentation animale et couverture des besoins protéiques Quantité de protéines, dégradabilité Coût Traçabilité Protéines et nutrition azotée des plantes Diversité des sources d azote (N minéral, organique, symbiotique) Coût Azote, légumineuses et impact environnemental Risque de lessivage Emission de N2O Diversité des systèmes de production et biodiversité Les enjeux liés à la couverture des besoins protéiques dépassent les seuls aspects de production animale

3 Journées AFPF 2003

4 Quelle est la place des fourrages dans la fourniture de protéines? Peut-on l augmenter? Peut-on réduire la dégradabilité des protéines? Quel lien entre production de protéines et impact environnemental?

6 La question des protéines se résume souvent à On oublie que l essentiel de la ressource protéique est dans la ration de base

7 La production de protéines fourragères RTF 0% Fourrages annuels 12% Légumineuses 3% Calcul de la production de protéines : Estimation de la production de matière sèche (/ha) STH 70% Pr. Tempor. 15% Estimation de la teneur en MAT (%MS) Les surfaces fourragères 14 Mha

8 La production de protéines fourragères Surfaces toujours en herbe Production totale de MAT : 9,91 Mt Prairies temporaires Légumineuses en pur Fourrages annuels Racines,

9 La part de la ration fourragère et de la complémentation Que représentent la complémentation? Tourteaux 38% Divers 5% Céréales 28% Production de MAT (Mt) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Divers Tourteaux Pulpes Issues Céréales Pulpes 5% Issues 24% 0 4,370 Mt de compléments 0,95 Mt de MAT issues de la complémentation

10 La part de la ration fourragère et de la complémentation Les fourrages constituent la première source de protéines pour l alimentation des ruminants

11 Une importante production de protéines par unité de surface Plantes entières Graines

12 Une production de MAT est affectée par la fertilisation Fertilisation azotée Année Matière sèche (t/ha/an) MAT (N x 6,25) (kg/ha/an) N1 : 40 N/ha , ,8 343 N2: 180 N/ha , , N3: 380 N/ha , , D après Gastal et al (1997)

13 Quelques données écophysiologiques Une loi générale de dilution Teneur critique en azote (%MS) C3 C Matière sèche (t/ha) En situation d alimentation azotée optimale, la teneur en MAT diminue au cours de la croissance du couvert végétal

14 Effet de la fertilisation azotée sur la relation Biomasse teneur en azote 5 Teneur en azote (%MS) Date 1 Date 2 Date 3 Date 4 N1 N2 N3 N Biomasse aérienne (t/ha) La sous-alimentation azotée des graminées fourragères réduit la production de biomasse et la teneur en MAT

15 Effet de l alimentation azotée sur la croissance Rythme d'élongation des feuilles (mm/j) Jours L élongation est rapidement réduite en conditions de contraintes azotées Dans une prairie d association, à l équilibre, l alimentation azotée et la croissance foliaire des graminées est toujours à l optimum +N -N

17 Augmenter la production de protéines à partir des cultures fourragères Explorer la variabilité génétique? C est possible, mais difficile. Exemple de la luzerne Teneur en protéines (%MS) ,5 3 3,5 4 4,5 Rendement (t/ha)

18 Augmenter la production de protéines à partir des cultures fourragères Augmenter la proportion d associations : Mieux répartir la production sur l année Augmenter la teneur en protéines moyenne Tendre vers l alimentation azotée optimale avec une fertilisation azotée réduite

19 Il y a une augmentation des ventes de graines de légumineuses fourragères au cours de la dernière décennie. Cette augmentation est liée à une augmentation des utilisations en mélanges Cela intègre les légumineuses annuelles utilisées en méteil

20 Les associations pour maintenir la production de biomasse en augmentant la teneur en protéines du fourrage récolté Etude de graminées pures et d associations au cours de 5 années Type de prairie Légumineuse s dans les couverts Production matière digestible (t/ha) (5 années) Production matière azotée (t/ha) Digestibilit é moyenne (% MS) Teneur en MAT moyenne (% MS) RGA fertilisé - Dactyle (D) fertilisé - Fétuque élevée (FE) fertilisé RGA+TB 67 % RGA+D+FE+TB 52 % - 31,4 5,3 77,9 13,3 37,2 6,9 72,5 13,5 36,0 6,5 69,4 12,6 35,3 8,9 78,6 19,9 39,1 9,4 75,0 18,0 Association 8 espèces (1) 52 % 35,1 8,5 75,7 18,3

21 La difficulté de stabiliser la composition botanique d un mélange a longtemps été un frein au développement. Suivi sur 8 années d une prairie temporaire à flore complexe

22 Comprendre les raisons du développement Pas d études sur les raisons du développement récent des légumineuses fourragères. On ne peut que émettre des hypothèses Un cadre réglementaire sur les mélanges qui a évolué en Une meilleure maîtrise de la gestion des associations (réduction du nombre de situations d échec) La mise en évidence d un effet positif de mélanges complexes sur la stabilité des rendements, en situations séchantes. Un contexte de prix favorable à la recherche d autonomie en protéines et en azote Niveaux élevés et forte variation inter-annuelle du prix des intrants pour fertilisation azotée minérale et augmentation du prix du tourteau de soja La recherche d autonomie permet d être moins exposé à l aléa du prix des MP Un ensemble vaste d éléments de progrès, sans éléments générateurs de rupture technique L aversion au risque est un facteur déterminant

23 Augmenter la production de protéines à partir des cultures fourragères Recherche d innovations technologiques le séchage en granges Limiter les pertes de feuilles riches en protéines lors du fanage Modification de la charge de travail Coût énergétique

25 Réduire la dégradabilité des protéines La forte solubilité des protéines végétales crues limite leur valeur alimentaire Il existe une très faible variabilité entre variétés de luzerne et trèfle blanc Pour les espèces à tannins La dégradabilité intra-ruminale des protéines est reliée à la teneur en tannins (lotier, sainfoin): réduction de l azote urinaire, mais augmentation de l azote dans les fécès Chez le trèfle violet, présence de PPO (Polyphénol oxidase) qui protège les protéines de la dégradation La réduction de la dégradabilité des protéines permet aussi de réduire les risques de météorisation d améliorer leur conservation par voie humide

27 Les différents éléments du débat Fixation symbiotique Produits animaux Fourrages Lessivage N Fertilisation N Déjections Céréales et oléoprotéagineux pour complémentation Fertilisation N Energie pour synthèse Lessivage N Fixation symbiotique

28 Un bilan azoté global Moyenne des exploitations laitières -Autonomie protéique : 146 kg/ha 26 g/l lait -Agric. Bio : 34 kg/ha 11 g/l lait -Autres : 180 kg/ha 25 g/l lait N surplus (kg ha -1 ) (Simon et al, 2000) Intérêt de la présence de cultures annuelles : surfaces d épandage et source de compléments

29 Impact environnemental au niveau de la parcelle Au pâturage, les restitutions sont proportionnelles au nombre de jours de pâturage, donc à la consommation de protéines (Vérité et Delaby, 2000) Restitutions (kg/ha) Azote minéralisé (kg/ha) Témoin Luz sans rep. Luz avec rep Mois après le retournement Jours de pâturage /ha Pour les prairies artificielles et temporaires, risque de lessivage lors du retournement (poster de D. Larbre)

30 Les lixiviations d azote dépendent sous prairie de la quantité d azote qui entre dans le système

31 Le bilan énergétique A l échelle d une culture : coût de la fertilisation azotée 1,8 kg Equiv. Pétrole pour fixer 1 Unité d N Synthèse chimique Fixation symbiotique MJ/ha Phytos Mécanisation Semences Engrais P,K Engrais N 0 Blé Betterave Luzerne (foin)

32 Le bilan énergétique pour l exploitation 14 Un exemple sur 35 exploitations laitières suisses Pesticides MJ éq./kg lait kg lait /vache Engrais Agents énergétiques Machines Batiments Autres Fourrages Semences Prod (kg/vl) A L 4 I 7M E 6N 18T A 1 T 20I O 25N D après Rossier et al (2001)

33 Le bilan énergétique pour l exploitation En moyenne sur 187 exploitations de l observatoire de Solagro 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Divers Prod. Pétrol. Batiments Autres Achats Matériel Electricité Engrais Fioul Aliments du bétail 10% 0% Lait Conv. BL + PV Lait bio Importance du coût énergétique lié aux aliments du bétail et aux engrais : rôle clé des choix fourragers

34 Le bilan énergétique pour l exploitation Illustration sur 4 exploitations aveyronnaises en bovins lait (Solagro, 2001) Effet du mode de conservation l fioul/ha Aliments Engrais Electricité Fioul Ensilage1 Ensilage2 Séchage1 Séchage2 l fioul/ exploit Entrées Sorties Des efficiences très variables Ensilage1 Ensilage2 Séchage1 Séchage2

35 Réduire les émissions de gaz à effet de serre: les légumineuses limitent les émissions de N2O (PRG: 300) Couvert Cultures annuelles fertilisées Pertes par émission (N/ha/an 3,22 Légumineuses 1,3 Sol nu 1,2

36 Conclusions Importance en masse de la production de protéines par les cultures fourragères Quelques marges de manœuvre pour l augmenter : Choix des espèces et amélioration génétique Innovations technologiques Les choix fourragers doivent être réfléchis en fonction des contraintes environnementales : Grande différence entre systèmes Grande variabilité au sein de chaque groupe Nécessité à long terme d intégrer les questions de coûts énergétiques Réduire les coûts liés à la complémentation protéique et à la fertilisation azotée Rôle des prairies et des légumineuses Nécessité d une approche systémique et multi-fonctionnelle Penser l évolution en terme de gestion du risque (variance) autant qu en terme de potentiel (moyenne)

37 Journées AFPF 2003