Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

L’allélopathie et son utilisation

en agriculture biologique

Nicolas Delabays

Christian Bohren

Station fédérale de recherches agronomiques

Agroscope RAC Changins

Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

Un exposé en 4 parties:

• définition de l’allélopathie

• démonstration de la réalité du phénomène (Artemisia annua)

• recherche d’espèces allélopathiquespour l’enherbement des cultures spéciales

• exemple d’utilisation au champ

(Hordeum murinum)

Bromus tectorumen interligne de vigne

Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

Une définition de l’allelopathie:

“l’interférence entre plantes par l’intermédiaire de moléculechimiques, généralement des métabolites secondaires”.

Interférence entre plantes

Compétition:pour les ressources de l’environnement (lumière, eau nutriments,…)

Allélopathie:production et relâchement dans le milieu de moléculesphytotoxiques

• Distiguer les 2 volets de cette interférence constitue un vrai défi expérimental

Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

Un exemple de démonstration au champs: le cas de l’Artemisia annua

L’Artemisia annua synthétise et accumule dans ses feuilles une molécule fortement phytotoxique: l’artémisinine

Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

Incorporées au sol, des feuilles d’A. annua inhibent fortement l’émergence et le dévelopement des adventices (et de la culture) (Delabays et al., 1998)

Flles sèches incorporées

Témoin

Est-ce vraiment de l’allélopathie ?

Journée technique de l’agriculture biologique, Avenches, 14 décembre 2005

Teneurs en artémisinine de feuilles d’Artemisia annua

rapportées dans la littérature.

Origine Type Teneur en artémisinine (%) Référence

Germany sauvage 0.02 Singh et al., 1988

USA (Connecticut) sauvage 0.06 Charles et al., 1990

Argentina sauvage 0.10 Acton et al., 1985

India cultivar 0.11 Sharma et al., 1991

China sauvage 0.14 Charles et al., 1990

USA (Dakota) sauvage 0.21 Charles et al., 1990

Spain sauvage 0.24 Delabays et al., 1993

Vietnam sauvage 0.46 Wallart et al., 1999

Netherlands tetraploide 0.52 Wallart et al., 1999

China sauvage 0.60 Liu et al., 1979

China sauvage 0.79 Anonymous, 1980

Vietnam sauvage 0.86 Woendenbag et al., 1994

China sauvage 1.00 Delabays et al., 1993

Switzerland „hybride“ 1.38 Delabays et al., 2002

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Essai au champs: Maïs 2002Incorporation au sol des feuilles de 2 lignées d’Artemisia annua: riche en artémisinine (1.17 %) et pauvre en artémisinine (0.05 %)

Observations:Levée des adventicesBiomasse des adventicesDéveloppement de la culturePrésence d’artémisinine dans le sol

Feuilles pauvre en artémisinine Feuilles riches en artémisinine

Q u an tités d e feu ille s sè ch es in c o rp o ré es a u so l (g /m2)

0 10 0 2 00 30 0 4 00 50 0

Bio

masse (

g/m

2)

0

5

10

15

20

25

Y = 22 .0 - 0 .0 1 X ; r2

= 0 .59n s

Y = 21 .0 - 0 .0 4 X ; r2

= 0 .94*

Effet, sur la biomasse des adventices,

de l’incorpation au sol de quantités

croissantes de feuilles sèches

d’A. annua pauvres (triangle)

et riches (rond) en artémisinine.

Quantities incorporated in soil (g/m2)

0 100 200 300 400 500

Pla

nt

heig

th (

cm

)

0

2

4

6

8

10

Nu

mb

er

of

pla

nts

/m2

0

2

4

6

8

10 Y = 9.2 - 0.001 X; r2 = 0.11 NS

Y = 9.4 - 0,012 X; r2 = 0.98 **

Y = 10.2 - 0.002 X; r2 = 0.81*

Y = 9.6 - 0.013 X; r2 = 0.90 **

A

B

Effet, sur l’émergence (A) et la hauteur (B)

des plantes de maïs (28 jours après le semis)

de l’incorporation au sol de quantités

croissantes de feuilles de 2 lignées d’Artemisia

annua: riche en artémisinine (ronds) et pauvre en artémisinine (triangles)

Recherche d’espèces destinées à être utilisées

comme couverture végétale en cultures spéciales

Vicia cracca

Bromus tectorumAllélopathie ?

Développement de biotests de laboratoire

Essais en serre

Certaines espèces présentent effectivement de fortes propriétés phytotoxiques:

• Bromus tectorum• Hordeum murinum• Pilosella hieracium• …

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Des biotests rapides

(et peu onéreux) sont nécessaires

pour déterminer les molécules

impliquées dans les effets phytotoxiques

Essai au champ (1998) 2001-2005:Enherbement de l’interligne d’une vigne(Blocs randomisés, 4 répétitons)

Procédés:Flore sponanéeMélange standard (Lenta)Trifolium subterraneumTrifolium repensSanguisorba minorGeranium pusilumAgrostis tenuisHordeum murinum*Bromus tectorum** Hautement phytotoxique en laboratoire et en serre

Observations et mesures:Végétation (couverture du sol)RendementsCaractéristiques du moûtQualité du vin

L’orge des rats (Hordeum murinum),une graminée indigène, annuelle hivernale

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Evolution de la végétation dans les interlignes avec Hordeum murinum

0

20

40

60

80

100

sept 0

1

mar

s 02

juil.

02

sept.

02

mar

s 03

juil

03

sept.

03

mar

s 04

juil.

04

sept.

04

mar

s 05

Dates

Tau

x d

e c

ou

vert

ure

du

so

l (%

)

Sol nu

Mulch sec

Flore spontanée

Orge

Septembre (2004)

Novembre (2003)

Avril (2003)

Juillet (2003)

Hordeum murinumpour l’enherbement de l’interligne des vignobles

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Effect of different ground covers on the yield

(grape, 2004)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Spontan. Flora Lenta Bromus Hordeum

Ground cover (inter-row)

Kg

/m2

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Effects of differents ground cover on the "formol index" of

the must

0

1

2

3

4

5

6

Spontan. Flora Lenta Bromus Hordeum

Ground cover (inter-row)

Fo

rmo

l in

de

x

Utilisations possibles de l’allélopathie en agriculture (y.c. en bio):

• cultures intercalaires allélopathiques“nettoyantes”

• sélection de plantes cultivéesallélopathiques

• enherbement des cultures spécialesavec des espèces allélopathiques

Bromus tectorum (Fully, VS)