Impact de la production biologique et des apports chimiques réduits sur l’appauvrissement des sols et la qualité des récoltes, aux niveaux fonctionnel et nutritionnel

C.A. Grant, R.B. Irvine, D.A. Derksen, D.L. McLaren, K. Buckley, M. Monreal, A. Moulin, R. Mohr, Jim House, Brian Marchylo, Nancy Ames

Rapport 2001

RAISONNEMENT
Les revenus engendrés par la production végétale dans les Prairies canadiennes sont en déclin, réduisant par le fait même la marge de manoeuvre de la production. Les producteurs ont essayé de pallier cette tendance en augmentant la taille des fermes, en se tournant vers les revenus d'emplois extérieurs et en tentant d'accroître la productivité et de diminuer les coûts de production grâce à une utilisation plus efficace des intrants. L’une des approches alternatives à long terme serait d’augmenter la valeur de nos cultures en les distinguant des produits concurrents en fonction de leur qualité fonctionnelle et alimentaire plus élevée. Les systèmes de production qui réduisent ou éliminent les apports de pesticides peuvent bénéficier d’une image de qualité plus élevée auprès des consommateurs et peuvent également réduire le potentiel d’incidence négative de la production végétale sur l'environnement. Il peut également être possible d'avoir recours à des méthodes de régie des cultures qui augmentent la qualité alimentaire des récoltes de l’ouest du Canada et de transformer cette qualité en valeur ajoutée pour le producteur.

Les régimes alimentaires du monde entier sont fréquemment déficients en oligoéléments :
Des progrès énormes ont été réalisés depuis le début de la « révolution verte » pour augmenter la production globale d’aliments sans la foulée de l’accroissement de la population du monde (Welsh et Graham 1999). Tandis que la malnutrition est répandue dans le monde, le marché considère notre situation actuelle excédentaire, avec une surproduction qui fait chuter les prix. Cependant, bien que la production calorique ait augmenté, la qualité nutritive de l’approvisionnement alimentaire international n'a pas suivi le rythme. « Les carences en oligoéléments nuisent à la santé, à la productivité et au bien-être de plus de la moitié de la communauté internationale, avec une incidence touchant principalement les femmes, les enfants en bas âge et les enfants des familles à faible revenu (Welch et Graham 1999). On estime qu’environ 40 % de la population du monde est déficiente en fer, iode et vitamine A, alors que le zinc, le sélénium et d’autres oligoéléments représentent de plus en plus une source d’inquiétude. L’anémie et l'insuffisance en zinc sont également répandues en Amérique du nord, en particulier parmi les femmes à faible revenu et enceintes.

Les tendances alimentaires et démographiques peuvent augmenter le risque de carence en oligoéléments :
Bon nombre de tendances alimentaires peuvent influencer l'apport en nutriments dans le monde développé. Le végétarisme devient de plus en plus populaire. Les produits à base de viande constituent de bonnes sources alimentaires de zinc et la tendance vers les régimes pauvres en viande, dans le but de réduire la consommation d’acides gras, aura probablement comme conséquence d’augmenter le nombre de personnes carencées en fer et en zinc. Une enquête sur l’alimentation effectuée en Nouvelle-Écosse en 1990 (Gibson 1994) a noté que la principale source du fer consommé par les gens était les pâtes, le riz, les céréales et le pain (44 %) alors que 20 ans plus tôt, la viande, la volaille, le poisson et les oeufs constituaient les principales sources alimentaires de fer (The nature and dimension of nutrition and diet-related problems www.hc-sc.gc.ca).

La consommation des produits biologiques augmente également. Il existe, dans le public, une perception voulant que les pratiques agricoles actuelles, avec les apports de pesticides et d'engrais chimique, produisent des aliments de moins bonne qualité. Cependant, il existe peu d'information portant sur la qualité alimentaire des céréales et légumineuses produites de manière biologique par rapport aux produits conventionnels.

Finalement, la population du monde industrialisé vieillit rapidement. Au Canada, on s'attend à ce que la proportion de personnes de 65 ans et plus augmente pour passer de 12 % à 25 % d’ici l'année 2030 (Guylaine Ferland, Régime alimentaire et vieillissement : nouvelles frontières pour les aliments fonctionnels ? Hc-sc.gc.ca/food-aliment). Les personnes plus âgées consomment généralement moins de nourriture, mais leurs besoins de certains éléments nutritifs augmentent avec le vieillissement, en raison des modifications de leur métabolisme. C’est pourquoi le régime des personnes âgées est souvent insuffisant en ce qui concerne certains oligoéléments. Les produits alimentaires qui contiennent davantage d’oligoéléments peuvent être très bénéfiques pour une population vieillissante.

Les techniques de régie peuvent influencer la teneur nutritionnelle des cultures :
La teneur des récoltes en éléments nutritifs est influencée par la génétique, le climat, la fertilisation, la rotation des cultures, les caractéristiques du sol et d'autres pratiques agronomiques qui influencent la disponibilité des nutriments. Les producteurs de l’ouest canadien ont un avantage concurrentiel dans la production de récoltes ayant un taux élevé d’oligoélément, puisque la majeure partie de notre sol contient des niveaux d’oligoéléments convenant à la production végétale. Cependant, par le passé, la majeure partie de notre évaluation de la régie des oligoéléments a porté sur l’augmentation des rendements de la production végétale par l'application d’oligoélément. On a peu évalué l’impact de pratiques comme la réduction des intrants ou l'utilisation de compost sur l’utilité d’une récolte ou sa qualité alimentaire.

Les techniques de régie peuvent influencer le prélèvement des nutriments du sol :
L'accumulation ou l'épuisement des éléments nutritifs du sol dépendra de la quantité de nutriments ajoutés au système et de la quantité prélevée dans la récolte ou répandue dans l’environnement. Pour assurer la viabilité à long terme, il importe d'éviter d’épuiser le sol ou de favoriser une accumulation excessive de nutriments dans le sol. Par conséquent, les entrées et sorties d’éléments nutritifs doivent être équilibrées pour optimiser la production et pour éviter d’infliger des dommages à l’environnement. Cela nécessite une évaluation de la capacité de différentes méthodes culturales à fournir des nutriments à la culture qui pousse et de maintenir l'équilibre à long terme entre les entrées et les sorties d’éléments nutritifs.

OBJECTIFS
Cette étude est conçue pour évaluer l'impact de plusieurs modes de culture, allant de l’agriculture biologique à la régie conventionnelle en passant par la production sans pesticides, sur la qualité de sol, les coûts de production, les données agronomiques et la qualité finale des récoltes.

MATÉRIAUX ET MÉTHODOLOGIE
L'étude sur le terrain a débuté en 2001 sur un sol de loam argileux de type Newdale, situé sur la ferme expérimentale Philips de Brandon. L'étude a porté sur un secteur où on a récolté de l'avoine cultivée comme engrais vert la saison précédente. Des échantillons de sol ont été prélevés avant les semis, pour déterminer le contenu nutritif du sol et sa qualité, puis archivés.

La recherche a été effectuée selon une méthode expérimentale en tiroirs (parcelles subdivisées) par systèmes de culture comme facteur principal et le type de production comme facteur secondaire. Toutes les phases de la rotation étaient présentes chaque année, avec 5 traitements par 4 ans par 4 répétitions pour un total de 80 parcelles par site. La taille des parcelles était de 4 m par 10 mètres. La surface totale des parcelles traitées égale 2200 m2.

Les systèmes de culture comprenaient une gamme étendue d’intensité au niveau des intrants : biologique, sans intrants, jusqu’aux systèmes conventionnels sans travail du sol avec un apport de nutriments et de pesticides au besoin. La rotation des cultures et les différents systèmes sont décrits au tableau 1. La régie est sensible aux conditions de la saison, selon les contraintes du système. Par exemple, on pourra employer des fongicides si une maladie pose un problème dans un système conventionnel, mais ils ne seront pas employés autrement. On pourra avoir recours au sarclage pour lutter contre les mauvaises herbes dans les systèmes biologiques, si nécessaire.

Les meilleures techniques de régie pour chaque système de culture ont été employées. Les mesures de lutte contre les mauvaises herbes, dans les systèmes biologiques et les autres productions sans herbicide, comprennent le travail du sol et le sarclage des cultures. Les intrants d’éléments nutritifs des systèmes où on permet l'utilisation d'engrais ont été déterminés en fonction d’une évaluation de la disponibilité des éléments nutritifs et les besoins pour obtenir le rendement visé. L'application de compost faite la première année de l'étude a été basée sur les besoins en N et sera ajustée à tous les ans.

Tableau 1 : Systèmes et rotation de cultures utilisés dans l'expérience.

PSP1 = Production sans pesticides : aucun pesticide n'est appliqué à la culture pendant qu’elle pousse et aucun pesticide résiduel ne peut être utilisé. Cependant, on peut utiliser des pesticides avant et après la croissance de la culture et dans d'autres cultures dans la rotation.

REMARQUE : Durant l’année 1 de l'étude, on a semé de la luzerne annuelle là où on avait besoin de trèfle des champs, étant donné que le trèfle des champs est une plante bisannuelle.

RÉSULTAS ET DISCUSSION
Les mois de mai à juillet de 2001 ont été très humides au site de recherche, ce qui a beaucoup favorisé les maladies. Les opérations de pulvérisation étaient difficiles à planifier en raison des précipitations fréquentes.

Tableau 2: Densité des peuplements (plants par m2) selon les méthodes de régie.

Densité de peuplement :
On a observé aucune différence dans l’établissement des peuplements en fonction de la méthode de régie (tableau 2). La densité de peuplement était légèrement inférieure dans le système conventionnel à travail du sol réduit (PTSR) par rapport au système PSP. Cela peut s’expliquer par le passage de la herse avant les semis dans les parcelles du système de PSP.

Rendements de la biomasse :
Le rendement de la biomasse au moment de l’épiaison n’a pas varié en fonction du traitement dans les parcelles de pois fourragers, de blé dur, de trèfle des champs ou de lin (tableau 3). Cependant, la production de la biomasse de l'avoine était beaucoup plus élevée dans le système PSP que dans les autres systèmes et inférieure dans le système biologique que dans tous les autres systèmes ayant reçu un apport d’éléments nutritifs.

Tableau 3 : Rendement de la biomasse au moment de l’épiaison selon les méthodes de régie

Maladie des plantes :
Les maladies des plantes ont été mesurées dans les pois fourragers, le blé dur, le lin et l'avoine. L'estimation de l’infestation de mycosphaerella dans les pois fourragers allait de 0 à 9, 0 indiquant l’absence de maladie. La présence de sclérotinia a été mesurée en pourcentage. On a évalué la présence de maladies folicoles dans le blé dur et l'avoine, sur une échelle de 0 à 11, 0 indiquant l’absence de maladie. On a évalué la présence de pasmo et de verse dans le lin sur une échelle de 0 à 9, 0 indiquant l’absence de maladie. On a observé aucune présence de sclérotinia, de mildiou ni de rouille dans le lin au moment du prélèvement.

L'incidence du mycospaerella (pourriture noire) des feuilles et des tiges était modérée et n'a pas été grandement affectée par la régie (tableau 4). En revanche, la présence de sclérotinia dans les pois était plutôt faible, mais était considérablement beaucoup plus élevée dans les systèmes biologiques, biologiques avec apport de compost et les systèmes PSP continus que dans les systèmes PSFP ou conventionnels.

L’incidence de maladies folicoles était relativement élevée dans le blé dur, les principales maladies étant la septoriose du blé et la tache helminthosporienne. On a observé peu de différence entre les différents systèmes de régie au point de vue de l'incidence des maladies folicoles.

L'incidence de pasmo dans le lin textile était relativement élevée, alors que la verse était peu importante. Encore une fois, on a observé peu de différence dans l'incidence de maladie ou de verse entre les deux systèmes de régie du lin.

La présence de maladies folicoles dans l'avoine était élevée. Les maladies étaient moins présentes dans le système de régie conventionnel que dans les autres traitements. Cependant, cette différence n’a probablement pas d'incidence économique.

Tableau 4 : Maladies des plantes, taux 1, selon les méthodes de régie.

1. La moyenne est donnée avec le classement indiqué entre parenthèses, 1 indiquant meilleur et 5, pire.

Rendement en grains :
Le rendement en grains de pois fourrager, de lin et d'avoine n'a pas été différent selon le système de régie (tableau 5). Le rendement plus élevé de la biomasse des épis d'avoine ne s’est pas traduit par un rendement final plus important en grains. La verse a posé de sérieux problèmes dans beaucoup d'endroits en 2001 et on peut penser qu’une production plus élevée de biomasse due à une plus grande disponibilité de l’azote aurait comme conséquence plus de verse, un taux inférieur de récolte et un rendement plus important en grains. Le rendement en grains de blé dur était plus élevé (p<0,0536) sous régie conventionnelle de PTSR que dans les autres systèmes de production, indiquant que le blé dur a bénéficié de la combinaison de maîtrise des mauvaises herbes et de l’apport de nutriments. Le système biologique sans apport d’éléments nutritifs a produit le plus faible rendement en grains de blé dur. Il y avait peu de différence dans le rendement en blé dur entre les systèmes ayant reçu du compost, le système continu PSP ou le système PSP.

Les peuplements de mauvaises herbes ont été évalués, mais l'analyse statistique n'a pas été accomplie encore. Des échantillons de pois fourrager, de blé dur et d'avoine ont été rassemblés et soumis pour analyse de qualité à Brian Marchylo de la Commission canadienne du blé (blé dur), à Nancy Ames du centre de recherches sur les céréales d'AAC à Winnipeg (avoine) et à Jim House, département de zoologie, Université du Manitoba (pois fourragers). La concentration en éléments nutritifs sera également mesurée dans tout le matériel moissonné. Ces résultats ne sont pas encore disponibles.

Tableau 5 : Rendement en graines au moment de l’épiaison selon les méthodes de régie

Nous prévoyons poursuivre cette étude pendant 2 cycles ou un total de 8 années de production. Cela permettra aux systèmes de culture d’acquérir de la maturité. Nous nous attendons à ce que les réactions des systèmes de culture changent avec le temps, alors que les mauvaises herbes, les maladies et la dynamique des éléments nutritifs évolueront en relation avec les différents systèmes de culture.

21 décembre 2001