Quel est l’effet des couverts avant maïs sur la teneur en eau du sol ?

Si certains services des couverts végétaux sur la culture suivante sont bien connus (fertilisation azotée notamment), leurs effets sur la réserve en eau du sol sont bien moins référencés.

La présence physique d’un mulch (ou paillis) obtenu à partir d’un couvert détruit et roulé au moment du semis du maïs pourrait, en théorie, diminuer l’évaporation de l’eau du sol avant que la culture ne recouvre le sol. Cependant, un couvert développant une biomasse significative au début du printemps va indéniablement puiser dans la réserve en eau du sol, ce qui pourrait pénaliser le maïs.

Si l’objectif est d’économiser l’eau d’irrigation, vaut-il mieux laisser le sol nu jusqu’au semis de la culture de printemps ou implanter un couvert ? Paille ou couvert broyé : quel mulch préserve le mieux l’humidité du sol dans la culture suivante ? C'est pour répondre à ces questions qu'ARVALIS a mis en place un essai entre 2017 et 2019 sur la station expérimentale du Magneraud (17).

Trois couvertures du sol étudiées, plus ou moins consommatrices d’eau

Trois types de couverture ont été testés : un mulch de paille épaisse, un couvert détruit et roulé au semis du maïs et un couvert broyé trois semaines avant le semis, comparés à un sol nu. Le semis du maïs était réalisé en semis direct, dans les résidus, avec un semoir adapté.

Pour chaque modalité, des mesures tensiométriques ont permis de suivre l’évolution de la teneur en eau du sol. Le rendement du maïs (à 15 % d’humidité du grain) ainsi que le taux d’humidité du grain à la récolte ont été également mesurés.

Trois types de couverture du sol au moment du semis du maïs grain ont été comparés à un sol nu (T1) : un mulch de paille (T2), un couvert détruit au semis (T3) ou un couvert détruit 3-4 semaines avant l'implantation du maïs (T4).

Sol nu vs couvert : un effet indécis sur le rendement mais les mulchs retardent la dessication du grain

Comme il n’était pas possible d’adapter la dose d’irrigation à la modalité de couvert, rendement et humidité du grain à la récolte ont été comparés entre un maïs conduit en pluvial ou irrigué avec un volume d’eau limité.

Sur le plan du rendement, les différences entre types de mulch sont difficiles à mettre en évidence, quel que soit le type de conduite. En revanche, en raison du décalage du cycle du maïs induit par la présence des mulchs de couvert, l’humidité des grains du maïs à la récolte est plus importante, ce qui induit un coût de séchage plus important ou nécessite de retarder la récolte.

Dans le détail, les rendements entre les modalités de couverture pour un même régime hydrique sont statistiquement différents en 2017, au profit du sol nu et de la paille épaisse par rapport au mulch de couvert détruit au semis. En 2018 en revanche, les rendements de toutes les modalités sont statistiquement équivalents. Et en 2019, c’est la modalité « couvert détruit 3 semaines avant semis » qui obtient le meilleur rendement en irrigué, tandis que le sol nu est pénalisé en conduite pluviale (figures 1 et 2). Difficile donc de conclure qu’un mulch de couvert broyé maintenu au semis est plus favorable au rendement du maïs qu’un sol nu ou paillé.

Figure 1 : Rendements du maïs grain (à 15 % d’humidité) et taux d’humidité des grains à la récolte mesurés en conduite irriguée contrainte (125 mm d’eau) – Essais ARVALIS du Magneraud (17), réserve utile de 150 mm

Figure 2 : Rendements du maïs grain (à 15 % d’humidité) et taux d’humidité des grains à la récolte mesurés en régime pluvial – Essais ARVALIS du Magneraud (17), réserve utile de 150 mm

Les valeurs ayant la même lettre ne sont pas statistiquement différentes. La modalité « mulch de couvert détruit 3 semaines avant le semis du maïs » n’a pas pu être expérimentée en 2017, ni celle du « mulch de couvert détruit au semis » en 2019.

Concernant l’humidité du grain à la récolte, on ne constate pas de différences entre modalités en 2019, mais en 2017 et 2018, les maïs semés dans un couvert roulé ou une paille épaisse ont une humidité à la récolte supérieure à celle obtenue en sol nu. Le retard de la levée du maïs observé pour ces modalitésa décalé l’intégralité du cycle de la culture.

Trois années d’essai plutôt moins sèches en début de cycle que la norme

Pour mémoire, ces trois années d’essai n’ont pas été des années à forte demande climatique. En 2018 et 2019, le maïs a eu moins besoin d’eau en début de cycle - une situation observée seulement deux années sur dix sur la période 2001-2020 (tableau 1). En 2017, si le début de cycle a été classique, la demande en eau estivale a été très faible. Néanmoins, la dose d’eau reçue par le maïs grain dans les modalités où l'irrigation est limitante (125 mm) au cours de ces trois années a toujours été bien inférieure à la dose nécessaire pour l’irriguer sans stress (tableau 1).

Tableau 1 : Données hydriques enregistrées sur l’essai du Magneraud (17) pour chaque année d’essai et en médiane sur la période 2001‐2020

(1) Volume d’irrigation apporté (en mm) en conduite limitante
(2) Irrigation qui aurait été nécessaire pour atteindre l’évapotranspiration maximale.
(3) La différence P – ETP (Pluie ‐ Évapotranspiration) mesure, sur deux parties du cycle du maïs, le niveau du stress hydrique subi par la culture ; une différence négative indique que les pluies ont été insuffisantes pour pourvoir aux besoins du maïs.

L’eau est, en tendance, plus disponible sous les mulchs

En raison du retard de levée du maïs dans les modalités avec sol couvert par rapport au sol nu, les dates des mesures tensiométriques ont été recalculées en sommes de température maïs (base 6-30°C). Cela permet de comparer les tensions aux mêmes stades du maïs pour chaque modalité.

Au démarrage de la culture, la tension légèrement plus élevée à 30 cm de profondeur pour la modalité « couvert détruit au semis » montre qu’en se développant plus longtemps, le couvert a puisé davantage d’eau. Toutefois, cette différence se lisse très rapidement au fil du cycle du maïs (figure 3).

Figure 3 : Tensions à 30 cm de profondeur (valeurs médianes) par modalité en conduite irriguée en 2018, en fonction du stade de développement du maïs grain

Plus la tension est élevée, plus la teneur en eau du sol est faible. Le stade du maïs est évalué en faisant la somme des températures depuis sa levée. Ainsi, le stade « 10 feuilles » a été atteint le 12 juin en sol nu, le 15 juin pour le couvert détruit trois semaines avant le semis et le 20 juin pour le couvert détruit au semis (figure 3).

Sur l’ensemble de la campagne d'essais, les tensions sous les mulchs de paille sont inférieures en tendance aux autres modalités : le paillage épais garderait le sol plus humide en surface que les mulchs de couvert, eux-mêmes plus protecteurs qu’un sol nul mais consommant de l’eau. Cependant, cette tendance ne se retrouve pas en 2017.

Il est difficile de conclure de ces essais à une possible économie d’eau d’irrigation lorsque le sol est couvert. Il est, en effet, complexe d’appréhender ce qui relève de l’effet du couvert de ce qui relève des autres variations d’itinéraire technique. De plus, étant donné la diversité des facteurs qui entrent en jeu dans les services attendus du couvert (climat, sol, type de couvert…), il est difficile d’extrapoler à d’autres situations à partir de ces essais où tous les paramètres étaient identiques hormis la couverture du sol et le régime hydrique. D’autant plus que, lorsque les agriculteurs mettent en place un couvert présent au semis, l’ensemble de l’itinéraire technique est adapté (date de semis, variété, intrants…).

Pour espérer une économie d’eau sans nuire aux performances du maïs, il faut parvenir à un compromis entre le développement d’une biomasse suffisante du couvert - sans qu’elle soit excessive en cas de printemps sec - et une technique d’implantation permettant une levée du maïs et un début de cycle optimaux.

Dans le prolongement de ces essais, une seconde expérimentation a été mise en place en 2021, : des lignes sont travaillées au strip-till au sein du couvert trois semaines avant le semis du maïs avec une conduite d'irrigation différenciée pour chaque modalité. Cette technique devrait assurer une levée optimale du maïs à une date de semis plus précoce, tout en maximisant le développement et donc le bénéfice du couvert sur l’inter-rang du maïs.