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Des scientifiques du monde entier conçoivent des moyens durables d’augmenter la biodiversité et de nourrir une population croissante dans le contexte des changements climatiques. Des cultures très importantes, dont le maïs, sont sensibles aux phénomènes météorologiques extrêmes comme les sécheresses prolongées, et ces phénomènes se produiront probablement plus souvent dans l’avenir. C’est pourquoi les chercheurs d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) du Centre de recherche et de développement (DRHC) de Harrow, Craig Drury, Xueming Yang, Dan Reynolds, Lori Phillips, Ikechukwu Agomoh et Jingyi Yang, se sont rendus dans les champs pour étudier comment diverses rotations de cultures peuvent aider le maïs à répondre à des conditions météorologiques extrêmes tout en améliorant la santé du sol pour la production future.
Il y a eu deux études à long terme sur la rotation des cultures. La première étude a évalué l’impact de la rotation diversifiée des cultures sur la résistance des rendements aux conditions météorologiques défavorables dans 11 essais sur le terrain à long terme en Amérique du Nord, avec 347 années-sites de données sur les rendements et le climat. Deux des sites de terrain provenaient du Canada : un essai de rotation des cultures de DRHC sur 58 ans comprenant une comparaison entre la monoculture de maïs et le maïs dans une rotation de quatre ans avec de l’avoine et de deux ans avec de la luzerne à Woodslee, en Ontario; et un essai de rotation de 37 ans de l’Université de Guelph à Elora, en Ontario.
Les résultats de l’étude nord-américaine confirment ceux des sites de l’Ontario. Les comparaisons entre la monoculture de maïs à long terme, les rotations à deux cultures et les rotations plus diversifiées ont montré que les rotations de plus en plus diversifiées amélioraient les rendements du maïs dans toutes les conditions de croissance, y compris pendant les saisons de croissance avec des sécheresses prolongées. En fait, la diversification des rotations de cultures peut augmenter les rendements moyens du maïs de 28 % au fil du temps, peu importe les conditions de croissance. Lorsque les conditions étaient bonnes, les rendements augmentaient de plus de 22 %, alors que durant les années de sécheresse, ils augmentaient de 14 % à 90 % lorsque le maïs était cultivé en rotation diversifiée comparativement à une rotation simple.
Dans une deuxième étude utilisant un essai à long terme, commencé en 2001 à AAC Woodslee, l’équipe de DRHC a comparé la monoculture de maïs, de soja et de blé d’hiver à des rotations de 2 ans, 3 ans et 4 ans comprenant ces grandes cultures ainsi qu’une culture de couverture de trèfle rouge. Cette étude a comparé les rendements des cultures de chaque séquence de rotation avec des échantillons hebdomadaires d’émissions de gaz à effet de serre (GES) recueillis sur une période de trois ans pendant la saison de croissance. Une série de neuf indicateurs de la santé du sol ont également été analysés, notamment le carbone organique du sol, l’azote potentiellement minéralisable et la matière organique particulaire.
L’équipe a constaté que les rendements en grain du maïs étaient de 38 à 42 % supérieurs lorsqu’il était cultivé dans une rotation de trois ans entre le maïs, le soja et le blé d’hiver, avec et sans culture de couverture de trèfle rouge, par rapport à la monoculture de maïs. De même, les rendements du soja dans la même rotation de trois ans ont augmenté de 51 à 54 % par rapport à la monoculture de soja.
Le carbone du sol et l’azote potentiellement minéralisable ont suivi le même schéma que les rendements des cultures, ce qui démontre les avantages concomitants de la rotation des cultures sur la santé du sol. L’augmentation de la teneur en carbone organique et en azote du sol renforce la biodiversité du sol et rend les nutriments plus biodisponibles pour les cultures futures.
« Les indicateurs de la santé des sols se sont avérés essentiels pour prédire comment les changements dans les pratiques de gestion peuvent avoir un impact sur la durabilité à long terme et la résilience des sols face à des conditions climatiques défavorables », explique M. Drury.
En plus d’améliorer la santé des sols et la disponibilité des nutriments pour les cultures, les rotations diversifiées jouent également un rôle dans la réduction des émissions de GES. Par exemple, les émissions d’oxyde nitreux des sols plantés de maïs ont été réduites de 37 à 49 % lorsque le maïs suivait le blé d’hiver ou le soja dans la rotation par rapport à la monoculture de maïs. Les rotations diversifiées peuvent contribuer à réduire les émissions d’oxyde nitreux des sols agricoles.
« Une fois que des rotations diversifiées à long terme sont établies, vous pouvez commencer à voir de multiples avantages, notamment l’augmentation des rendements des cultures, le renforcement du carbone du sol, la réduction des émissions d’oxyde nitreux et l’amélioration de la santé du sol. »
– Craig Drury, chercheur en biochimie et en gestion des sols, Agriculture et Agroalimentaire Canada
M. Drury et son équipe estiment que les systèmes agricoles présentant une biodiversité accrue, tels que les rotations de cultures diversifiées, peuvent réduire les risques liés au changement climatique et doivent être considérés comme un élément essentiel pour relever les défis de la production alimentaire mondiale. Les approches systémiques en matière de viabilité de l’environnement et de résilience des cultures, comme les rotations de cultures diversifiées, sont au cœur des stratégies de réduction des risques et seront utiles pour guider les décisions futures dans le domaine de l’agriculture.
Principales découvertes (avantages)
- Les rotations de cultures diversifiées sont une pratique de gestion durable qui peut accroître la biodiversité et améliorer le rendement des cultures de maïs lors d’événements météorologiques extrêmes dans un climat changeant.
- Des études montrent que des rotations de cultures diversifiées peuvent améliorer les rendements de toutes les cultures de la rotation, que la saison de croissance présente peu de défis météorologiques ou des défis importants, tels que des sécheresses prolongées.
- Les rotations de cultures diversifiées à long terme aident en outre les futures cultures à atténuer les effets d’un climat changeant. Ces avantages comprennent : une réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) provenant du sol; une plus grande disponibilité des nutriments du sol pour l’absorption par les cultures; une réduction de l’érosion du sol et une amélioration de la biodiversité du sol.
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