Photocontrôle : travailler le sol dans l'obscurité ?

E. Johnson - Ferme expérimentale de Scott

Problème

Beaucoup d'espèces de mauvaises herbes enterrées développent un stimulus qui fait qu'elles dépendent de la lumière pour leur germination. Cela a donné naissance au concept de photocontrôle, (exclure la lumière pendant le travail du sol), comme manière éventuelle de réduire la germination des graines de mauvaises herbes. De nombreuses études ont été effectuées sur le photocontrôle en Europe et Amérique du Sud, mais très peu dans l'ouest du Canada. Nous avons examiné le potentiel du photocontrôle dans l'ouest du Canada en faisant une revue de littérature étendue pour déterminer s'il était justifié de pousser davantage la recherche.

Contexte

Le sol contient une très importante quantité de graines de mauvaises herbes. On estime qu'elle peut atteindre 137 000 graines par mètre carré. La densité et la composition de la banque de graines sont très hétérogènes dans un même secteur, sont étroitement liées aux antécédents de culture de champ et seront également influencées par les pratiques en matière de travail du sol, l'humidité du sol et le type de sol. Dans les climats tempérés, la plupart des graines sont dispersées vers la fin de la saison de croissance. Les graines de mauvaises herbes annuelles de printemps doivent éviter de germer au début de l'hiver. La germination de fin d'été est empêchée par la dormance intrinsèque des graines, la dormance photoinduite et, normalement, par les faibles quantités d'eau disponibles. À mesure que l'automne progresse, les basses températures viennent s'ajouter pour empêcher la germination. Certaines graines deviennent dépendantes de la lumière pour leur germination à partir du moment où elles sont enterrées dans le sol. Les premières plantes à émerger après qu'on ait dérangé la végétation naturelle ou la couverture de plantes vivaces proviennent des graines qui sont dormantes dans le sol plutôt que de graines fraîchement dispersées. On a trouvé de grandes quantités des graines viables de mauvaises herbes enterrées dans le sol d'un champ en pâturage depuis six ans. Le travail du sol a produit une importante poussée de germination pendant les quatre semaines suivantes. Les graines déterrées avaient un taux de germination faible dans l'obscurité, mais une seconde exposition à la lumière vive pendant 90 secondes a suffi pour causer la germination d'une importante proportion des graines. Le stimulus lumineux provoqué par la perturbation du sol est un mécanisme évolutionnaire important pour la survie des espèces végétales. La perturbation du sol réduit la concurrence des plantes établies, améliorant de ce fait les chances de survie de la jeune plante. Ce besoin de lumière peut représenter un signal que la graine est assez proche de la surface de sol pour avoir de bonnes chances d'émerger avec succès. Le stimulus lumineux est transmis par un photorécepteur perfectionné des plantes, connu sous le nom de phytochrome qui est extrêmement sensible aux fluctuations de l'intensité et de la qualité de la lumière. Le phytochrome fonctionne à toutes les étapes du cycle de vie de la plante, acquérant de l'information sur l'environnement lumineux et donnant à la plante la capacité de s'adapter aux fluctuations de la lumière. Les études ont démontré que le fait de travailler le sol en l'absence de lumière peut réduire la germination des graines de mauvaises herbes. On a réussi le photocontrôle en travaillant le sol pendant la nuit ou en recouvrant l'outil à l'aide d'un dispositif imperméable à la lumière. La germination des mauvaises herbes qui suit le travail du sol à la lumière est le résultat de l'exposition soudaine à la lumière qui se produit au moment du passage, et non pas de la lumière qui peut atteindre la graine après qu'elle est déterrée. Dans les expériences où on a labouré dans l'obscurité pour ensuite recouvrir les parcelles de feuilles de plastique, on a observé un taux de germination des mauvaises herbes semblable à celui des parcelles labourées dans l'obscurité et non couvertes. Le travail du sol sans lumière a généralement causé une réduction plus importante du taux de germination des plantes dicotylédones et un impact moindre sur les graminées. L'émergence de petites espèces de mauvaises herbes latifoliées comme le chou gras, l'amarante et la moutarde sauvage a été moindre dans les parcelles travaillées la nuit, mais on n'a observé aucun effet sur les grandes espèces latifoliées comme l'abutilon. Cependant, une autre étude n'a trouvé aucun rapport entre la taille des semences et l'influence de la lumière sur la germination. Jensen a constaté que la germination des mauvaises herbes suivant le travail du sol fait en plein jour était due à une plus grande émergence de graines de mauvaises herbes provenant de niveaux profonds où la lumière ne pourrait pas normalement pénétrer. Le labourage de nuit peut également ralentir le taux de germination des mauvaises herbes, permettant ainsi aux plantes cultivées d'émerger avant l'apparition des mauvaises herbes. Le moment, durant la saison, peut influencer le succès du photocontrôle puisque beaucoup d'espèces connaissent des périodes saisonnières de dormance. Une étude faite au sud de la Suède a permis de constater que le travail du sol de nuit était plus efficace en mai, moins efficace en avril et août et inefficace en octobre. La réduction du taux d'émergence des mauvaises herbes constatée dans cette étude était faible, de 5 à 30 %. Le succès du photocontrôle peut dépendre du type d'instrument de travail du sol utilisé. Le labourage de nuit s'est révélé efficace pour réduire le nombre de jeunes plants lorsqu'il était effectué avec une charrue à versoirs, mais inefficace avec un chisel. La charrue à versoirs déplace probablement vers la surface un pourcentage plus élevé de graines photosensibles profondément enterrées que le chisel. Les résultats du photocontrôle n'ont pas été constants, avec une réduction de la germination allant de nulle à 4 fois dans certains cas. Dans d'autres études, on a rapporté une diminution de la présence relative de beaucoup d'espèces annuelles, le nombre absolu de mauvaises herbes dans les parcelles cultivées à l'abri de la lumière étaient toujours beaucoup trop élevé. La réponse contradictoire au photocontrôle est probablement due à la complexité du processus de germination des graines. En plus de la lumière, la dormance des semences de mauvaises herbes peut également prendre fin à cause de la fluctuation de la température du sol et du niveau de nitrates dans le sol. En outre, certaines graines de mauvaises herbes perdent probablement leur dépendance à la lumière avec le temps et il peut y avoir des variations génétiques considérables, au sein d'une même espèce de mauvaise herbe, au point de vue de la réaction à la lumière.

Conclusions

La dynamique des réserves de graines de mauvaises herbes est affectée par les pratiques agronomiques et les conditions de l'environnement et du sol. Cultiver le sol dans l'obscurité a révélé un potentiel intéressant dans quelques expériences ; cependant, les résultats obtenus ont été contradictoires. Il peut être intéressant, pour les producteurs biologiques, d'évaluer cette méthode sur leurs propres fermes. Cependant, ils ne devraient pas avoir d'attentes trop élevées de succès.

Sources de financement : Fonds d'innovation en agroalimentaire Canada-Saskatchewan