Les avantages des cultures de couverture dépendent de la biomasse : de quelle quantité avez-vous besoin ?
4 mars 2025Par Andrew McGuire
La biomasse des cultures de couverture est importante. La biomasse mesure l’énergie supplémentaire que les cultures de couverture apportent au système biologique champ-sol. Elle indique le degré de protection de la surface du sol contre le vent et la pluie. Elle indique la quantité de lumière solaire, d’eau et de nutriments que la culture a prélevée sur les mauvaises herbes. Elle indique également la durée pendant laquelle les racines sont vivantes. Du fait de ces relations, la plupart des bénéfices des cultures de couverture sont liés à la production de biomasse (Wagg et al. 2021).
Contrôle de l’érosion, bienfaits pour le sol ou suppression des mauvaises herbes, que voulez-vous ?
Si la biomasse est si importante, de quelle quantité avez-vous besoin ? Cela dépend du bénéfice recherché. Des recherches ont estimé des « seuils minimaux de biomasse » pour différentes cultures de couverture. Il ne s’agit pas de points de basculement où, en dessous d’un certain niveau, aucun bénéfice n’est obtenu et au-delà, les bénéfices sont complets, mais plutôt de valeurs approximatives permettant d’évaluer le niveau de bénéfice souhaité. Il s’agit d’une analyse coûts-avantages approximative basée sur les meilleures estimations de la quantité de biomasse nécessaire pour obtenir les bénéfices escomptés. Il s’agit d’objectifs, et non de garanties de succès.
Les services de l’agroécosystème, tels que la construction des sols, la capture des nutriments, la suppression des mauvaises herbes et le contrôle de l’érosion, étaient tous positivement corrélés à la production de biomasse.Wagg et al. (2021)
De faible à élevé, j’aborde ici la quantité de biomasse nécessaire pour (1) la lutte contre l’érosion, (2) les bienfaits pour le sol et (3) la suppression des mauvaises herbes. Tous les niveaux de biomasse sont exprimés en matière sèche.
La biomasse pour le contrôle de l’érosion
L’érosion est l’une des principales raisons de planter des cultures de couverture. Ces cultures, qu’elles soient à la fois ramifiées ou racinaires (voir figure 2), constituent une barrière physique contre le vent, la pluie et le ruissellement des eaux de surface, réduisant ainsi l’érosion. Pour lutter contre l’érosion, la bonne nouvelle est qu’une biomasse, même faible, est préférable, et une quantité plus importante est préférable jusqu’à un certain point. Plutôt que la biomasse, le pourcentage de couverture du sol est plus souvent utilisé pour les évaluations de lutte contre l’érosion, la norme minimale fixée par le NRCS étant de 60 % . Cela correspond à environ 1 420 lb/acre de biomasse (1,5 mg/ha) pour les céréales à paille de saison fraîche. Une couverture du sol de 50 à 70 % (890 à 1 780 lb/acre, 1 à 2 mg/ha) réduira l’érosion d’environ 80 % (Prabhakara et al., 2015).
Quelques détails importants :
- Pour les périodes de croissance courtes et à faible potentiel de biomasse, envisagez d’augmenter votre taux de semis. Cela augmentera le pourcentage de sol couvert, un facteur important pour la lutte contre l’érosion.
- Grâce à leur croissance plus haute, à leur biomasse plus élevée et à leurs résidus plus durables, les cultures de graminées offrent un meilleur contrôle de l’érosion que les légumineuses et autres feuillus.
- Les champs situés sur des pentes plus raides ou dans des zones à fortes précipitations peuvent avoir besoin d’une biomasse plus élevée pour protéger le sol de l’érosion.
- Les phénomènes météorologiques extrêmes, qu’ils soient causés par le vent ou la pluie, nécessiteront davantage de biomasse pour protéger les sols.
La biomasse au service des sols
La lutte contre l’érosion est une priorité, car il est impossible d’améliorer un sol qui s’érode. Une fois ce problème résolu, l’amélioration des sols nécessite davantage de biomasse.
Français La biomasse des cultures de couverture améliore les sols par l’enracinement, fournissant aux microbes des exsudats racinaires, récupérant les nutriments et fournissant de la biomasse pour les organismes et la matière organique du sol. Au niveau le plus bas, une biomasse de > 890 lb/acre (~1 Mg/ha) a permis une rétention efficace des nitrates (Hively et al., 2009). Le même niveau était nécessaire pour obtenir des effets positifs de l’azote des cultures de couverture sur la culture commerciale suivante (Blanco-Canqui et al. 2025 ; De Notaris et al., 2018 ; De Notaris et al., 2025). En dessous de ce niveau, les cultures de couverture ont réduit les rendements des cultures commerciales suivantes, probablement en raison de l’immobilisation de l’azote, ou n’ont fourni aucun avantage azoté.
L’augmentation de la matière organique du sol (MOS) est souvent un objectif des cultures de couverture en agriculture régénératrice, et de nombreuses améliorations des autres propriétés du sol découlent d’une augmentation de la MOS. Cependant, cela nécessite encore plus de biomasse. Une analyse des recherches sur les cultures de couverture aux États-Unis21 a révélé que plus de 1 780 lb/acre (2 mg/ha) sont nécessaires pour une augmentation constante de la matière organique du sol (Blanco-Canqui, 2022). Et une seule année ne suffira pas. Cette étude a révélé que plus de cinq ans de ce niveau élevé de biomasse de culture de couverture étaient nécessaires pour augmenter régulièrement la MOS. Pourquoi ? Parce que 90 % de la biomasse est utilisée par les organismes du sol, ne laissant que 10 % pour la MOS . C’est également pourquoi des pratiques telles que le semis direct et la rotation des cultures pérennes sont souvent nécessaires en complément des cultures de couverture pour augmenter la matière organique du sol.
Biomasse pour le contrôle des mauvaises herbes
Les cultures de couverture suppriment les mauvaises herbes en leur soustrayant des ressources : lumière du soleil, eau et nutriments. Certaines cultures de couverture produisent également des substances chimiques qui suppriment les mauvaises herbes ( allélopathie ). Comme pour la lutte contre l’érosion et la santé des sols, une plus grande quantité de cultures de couverture permet un meilleur contrôle des mauvaises herbes (Osipitan et al., 2019), mais pour des niveaux pratiques de suppression, des seuils minimaux sont fixés.
Des méta-analyses ont révélé des niveaux de seuil de biomasse pour diverses régions :
- Midwest des États-Unis : > 4 460 lb/acre (5 mg/ha) étaient nécessaires pour une réduction de 75 % de la biomasse des mauvaises herbes par les cultures de couverture (Nichols et al., 2020).
- Sud-est des États-Unis : environ 5 890 lb/acre (6,6 mg/ha) étaient nécessaires pour une suppression des mauvaises herbes à 50 % (Weisberger et al., 2023).
En Pennsylvanie, Finney et al. (2016) ont établi un seuil de biomasse d’environ 5 mg/ha (4 460 lb/acre) pour un contrôle quasi total des mauvaises herbes. Les systèmes biologiques se situent au sommet des besoins en biomasse. Dans le nord-est et le sud-est des États-Unis, plus de 8 mg/ha (7 140 lb/acre) étaient nécessaires pour un contrôle complet des mauvaises herbes pendant toute la saison, tant pour la culture de couverture vivante que pour la culture commerciale suivante (Mirsky et al., 2012, 2013).
Le choix des cultures de couverture, qu’elles soient mixtes, isolées, graminées ou feuillues, est moins important que leur sélection en fonction de leurs caractéristiques intrinsèques de suppression des mauvaises herbes. Parmi ces caractéristiques, selon la littérature, figurent une productivité élevée en biomasse et des résidus persistants.Osipitan et al. 2018.
Plusieurs études ont montré que les mélanges de cultures de couverture présentaient les mêmes performances que les monocultures les plus efficaces pour supprimer les mauvaises herbes (Bybee-Finley et al., 2017 ; Finney et al., 2016 ; MacLaren et al., 2019 ; Smith et al., 2020 ; voir également Florence et McGuire, 2020 pour les résultats généraux des monocultures et des mélanges). Qu’il s’agisse d’un mélange ou d’une monoculture, la biomasse des cultures de couverture était le meilleur indicateur de la suppression des mauvaises herbes (MacLaren et al., 2019).
Gerhards et al. (2024) ont constaté que la plupart des espèces de cultures de couverture nécessitaient 3 mg/ha ou plus pour un désherbage efficace, mais que la biomasse nécessaire pouvait être moindre si elles permettaient également de lutter contre les adventices allélopathies. D’autres facteurs importants influencent le désherbage des cultures de couverture, car la biomasse n’est pas toujours liée au degré de désherbage (Rouge et al., 2022 ; Leskovšek et al., 2025).
Tableau 1. Seuils minimaux de biomasse pour les cultures de couverture par objectif.
| But | Avantages | Seuil de biomasse | Sources |
|---|---|---|---|
| Contrôle de l’érosion | ~80 % de réduction de l’érosion dans des conditions normales (60 % de couverture de résidus) | ~1 420 lb/acre (1,5 mg/ha) | NRCS, Prabhakara et al. (2015) |
| Avantages pour le sol | Contribution positive de l’azote | ≥ 890 lb/acre ( ≥ 1 mg/ha) | De Notaris et al. (2025) |
| Réduction des nitrates dans le sol | ≥ 890 lb/acre ( ≥ 1 mg/ha) | Hively et coll. (2009), Prabhakara et al. (2015) | |
| Augmentation constante de la matière organique du sol | ≥ 1 800 lb/acre ( ≥ 2 mg/ha) | Blanco-Canqui (2022)* | |
| Suppression des mauvaises herbes | Suppression générale des mauvaises herbes | ≥ 2 700 lb/acre ( ≥ 3 mg/ha) | Bybee-Finley et coll. (2017), Finney et coll. (2016), Gerhards et coll. (2024), Nichols et al. (2020)*, Smith et coll. (2020). |
| 50 % de réduction de la densité des mauvaises herbes | ≥ 5 900 lb/acre ( ≥ 6,6 mg/ha) | Weisberger et al. (2023)* | |
| Désherbage biologique sans labour, toute la saison | ≥ 7 200 lb/acre ( ≥ 8 mg/ha) | Mirsky et al. (2012), Mirsky et al. (2013). |
Les méta-analyses et les revues sont marquées d’un astérisque *.
Gestion des cultures de couverture pour la production de biomasse
Il existe deux approches pour gérer les cultures de couverture pour la production de biomasse :
- Déterminez votre fenêtre de croissance disponible pour votre saison de culture commerciale et adaptez la gestion en fonction de la biomasse que cette fenêtre peut produire. La fenêtre de croissance de la culture de couverture déterminera son potentiel de biomasse, ce qui déterminera les bénéfices que vous pouvez en attendre.
- Choisissez votre objectif de culture de couverture (contrôle de l’érosion, amélioration du sol ou suppression des mauvaises herbes) et ajustez votre fenêtre de croissance pour obtenir la biomasse nécessaire.
Quoi qu’il en soit, vous obtiendrez un ou plusieurs objectifs pour votre culture de couverture, une fenêtre de croissance et un objectif de biomasse estimé.
Les seuils et les bénéfices de biomasse étant liés à la biomasse physique elle-même, ils ne devraient pas varier beaucoup selon la région, le climat, le type de sol ou l’espèce de culture de couverture. 900 kg/acre de biomasse est le même, que ce soit dans l’ouest aride ou dans l’est humide. Ce qui variera, c’est la manière dont votre objectif de biomasse sera atteint, qui dépend de nombreux facteurs :
- Fenêtre de croissance des températures et des précipitations
- Sélection des espèces
- Taux de semis
- État nutritionnel du sol
Pour le gérer, mesurez-le
Les deux approches de couverture végétale (fenêtre de croissance ou objectif) nécessitent une estimation de la production de biomasse pour une fenêtre de croissance donnée. Obtenir des chiffres précis est difficile, mais quelques sources peuvent s’avérer utiles.
Sauf dans le sud des États-Unis et les régions côtières tempérées, de nombreuses périodes de croissance ne comprenant que la fin de l’automne et le début du printemps ne produiront que suffisamment de biomasse pour lutter contre l’érosion, sans autre objectif. Une plantation à la fin de l’été ou au début de l’automne, ou une fin de semis à la fin du printemps, produira des niveaux de biomasse plus élevés, à la fois pour lutter contre l’érosion et pour préserver la santé des sols. Les niveaux de biomasse les plus élevés, nécessaires à la suppression des mauvaises herbes, nécessiteront à la fois une plantation précoce à la fin de l’été et une fin de semis tardive à la fin du printemps.
Selon votre région, vous pouvez utiliser des calculateurs de cultures de couverture pour votre planification : le Nebraska , l’Est des États-Unis et les 25 États de l’Est et du Sud couverts par le sélecteur d’espèces de cultures de couverture . Enfin, renseignez-vous auprès de votre service de vulgarisation agricole. Il dispose peut-être de données locales. La mesure de la biomasse des cultures de couverture au champ est également une option. Il existe les méthodes courantes de coupe et de pesée ( vidéo ici ), mais plusieurs projets de recherche ont cherché à simplifier l’estimation de la biomasse des cultures de couverture. Eric Brennan, de l’USDA-ARS, a développé « une méthode simple, rapide, conviviale et robuste » basée sur la longueur de la tige principale d’une culture de couverture céréalière. Voici sa vidéo présentant la méthode. Une vidéo du service de vulgarisation de l’Université d’État de l’Iowa montre comment utiliser une méthode visuelle pour estimer la biomasse du seigle. Enfin, il existe une méthode de pointe utilisant l’imagerie 3D et la géostatistique .
Gérer en fonction de la biomasse attendue
Niveau 1 : pour une culture de couverture à faible biomasse avec un seul objectif : assurer autant de contrôle de l’érosion que possible
- Planter le plus tôt possible, terminer le plus tard possible.
- Choisissez une espèce de culture de couverture qui est à la fois bien adaptée à votre courte fenêtre de croissance et dont les semences sont peu coûteuses.
- Augmenter le taux de semis autant que possible sur le plan économique.
Niveau 2 : Pour le contrôle de l’érosion et les bienfaits pour le sol
- Tout ce qui précède, plus,
- Envisagez d’utiliser un mélange de deux espèces de cultures de couverture, une légumineuse et une non-légumineuse.
- Envisagez de fertiliser la culture de couverture si les carences en nutriments peuvent limiter la production de biomasse.
Niveau 3 : Pour le contrôle de l’érosion, les bienfaits pour le sol et la suppression des mauvaises herbes
- Tout ce qui précède, plus,
- Utilisez une monoculture de graminées ou un mélange de cultures de couverture légumineuses-graminées pour une meilleure suppression des mauvaises herbes par la culture de couverture vivante et ses résidus après la fin du semis.
Comme pour une grande partie de l’agriculture, il s’agit d’un processus d’optimisation de la durée de la fenêtre de croissance, de la température, de l’ensoleillement, des niveaux de nutriments du sol, de l’approvisionnement en eau et des espèces de plantation, avec plusieurs compromis importants :
- Saison des cultures commerciales vs. durée de la fenêtre de croissance des cultures de couverture vs. biomasse/avantages.
- Biomasse/avantages vs. utilisation de l’eau par la culture de couverture.
La biomasse des cultures de couverture offre des avantages
Il n’est pas surprenant que la biomasse soit essentielle aux bénéfices des cultures de couverture. En écologie, la productivité de la biomasse est souvent utilisée comme mesure de la santé ou du fonctionnement des écosystèmes. La biomasse est la protection physique du sol, l’énergie qui alimente toute la biologie et la suppression compétitive des mauvaises herbes. Pour tirer profit des cultures de couverture, privilégiez la production de biomasse.
Références
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