Technique - Rootgrow
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Technique - Rootgrow
J ardins du Littoral n° 132 Décembre 2014 Numéro spécial Special issue e t i o r d e n g i l e r è i h n r c t e e d r t a s L e m o h e Th L’Europe investit pour apporter des solutions aux producteurs légumiers de l’espace France (Manche) - Angleterre Europe invests to provide solutions to vegetable growers of the France (Channel) - England area Fruits&Légumes reussir Supplément au nº 345 - Décembre 2014 Sommaire Contents Présentation du bassin de production breton de légumes de plein champ...................................4 Introduction to the Brittany production region for open field vegetable cultivation....................4 Le bassin légumier bas normand....................... 5 Vegetable-growing areas of Lower Normandy....5 L’horticulture dans le Kent................................ 5 Horticulture in Kent...........................................5 Le projet VégéDurable 2 : qu’est ce que c’est ?.........................................6 What is the VégéDurable 2 project?...............................7 Réduire l’impact de l’agriculture sur l’environnement : les leviers d’action ............. 10 Reducing the environmental impact of agriculture : leverage actions....................... 11 La production légumière actuelle – les questions qui se posent............................ 12 Current vegetable production – arising issues................................................. 13 Amélioration de la production de fraises dans un substrat de fibre de coco grâce aux champignons arbusculaires mycorhiziens....... 16 Use of AMF to improve strawberry production in coir bags................................... 17 Les mycorhizes en cultures légumières : Quels intérêts potentiels pour les producteurs légumiers ?.....................................................20 Mycorrhiza in vegetable cultivation: What potential interests for vegetable growers?.................................... 21 Evaluation des besoins en azote de l’artichaut pendant l’année de la plantation.......................................................22 Assessment of the nitrogen requirements of artichokes during the year in which they are planted................................23 Gérer qualité et rendement en culture de carotte : fertilisation, sol et eau, des facteurs essentiels...................................26 Managing quality and yield in carrot cultivation: fertilisers, soil and water – the essential elements.................................... 27 Développer des points de consigne d’irrigation afin d’améliorer l’utilisation d’eau de la production de laitue de plein champ ..............30 Developing irrigation set points to improve water use efficiency in field-grown lettuce production..................... 31 Partage des résultats acquis .......................... 34 Sharing the results.........................................34 Jardins du littoral Décembre 2014 Supplément à Réussir Fruits et Légumes n° 345 - Décembre 2014 SILEBAN - Maison de l’Agriculture, avenue de Paris, 50000 Saint Lô. Tél : 02 33 23 42 10. Fax : 02 33 23 42 29 Les textes sont publiés sous la responsabilité de leurs auteurs. La reproduction même partielle des articles parus est interdite sauf accord écrit préalable. Crédit Photos : Sileban 2 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Directeur de la publication : Jean-Bernard Pouey Rédacteur en Chef : Jacques Dubois Réalisation : Publications Agricoles Abonnements : Réussir Fruits et Légumes 51, rue Albert Camus BP 20131 - 47004 AGEN Cedex. Tél. 05 53 77 83 75/Fax : 05 53 77 83 71 Impression : Centre Impression - 87220 Feytiat Limoges Nº de CPPAP : 1110T 80058 Les producteurs légumiers, gardiens de l’environnement L a Manche, frontière maritime millénaire et couloir de transport international, devient de nos jours un pont entre France et Angleterre. Pas moins de 3000 kilomètres de côtes, zone du programme européen France (Manche) – Angleterre, constituent un domaine environnemental unique, où terres et mers se rejoignent. De tout temps, cet espace a été cultivé par les agriculteurs afin de satisfaire les besoins alimentaires de la société. La production légumière a toujours façonné le paysage littoral et fait partie intégrante du patrimoine culturel et naturel local. Les producteurs légumiers, conscients de leur rôle de gardien de cet héritage, œuvrent au respect de cet environnement. Toutefois, la performance de la filière, complexifiée par la multiplicité des systèmes de production et la large gamme de légumes cultivés, exige l’établissement de références technico-économiques. Leurs démarches sont accompagnées par les centres de recherche, notamment au travers du projet VégéDurable 2, pour leur apporter des solutions en accord avec leurs convictions. HEINZLE Xavier (Sileban) The vegetable growers, guardians of the environment T he Channel, a thousand year-old sea border and international shipping lane, has recently become a bridge between France and England. No fewer than 3,000 kilometres of coastline, which constitute a unique environmental area where land and sea unite, are covered by the France (Channel) – England European Programme. This area has always been cultivated by farmers in order to meet the demands of society for food. The production of vegetables has shaped the coastal landscape and forms an integral part of the local natural and cultural heritage. The vegetable producers work with respect for the environment, ever conscious of their role as guardians of this heritage. However, the performance of the industry, further complicated by the multiplicity of production systems and the wide range of vegetables grown, requires the establishment of technological and economic guidelines. This approach is supported by research centres offering the growers solutions which are in line with their convictions, notably through projects like VégéDurable 2. HEINZLE Xavier (Sileban) Le projet VégéDurable 2 a été sélectionné dans le cadre du programme européen de coopération transfrontalière INTERREG IV A France (Manche) – Angleterre, cofinancé par le FEDER. / The project VégéDurable 2 was selected under the European cross-border cooperation programme INTERREG IV A France (Channel) – England, co-funded by the ERDF. Le projet VégéDurable 2 bénéficie du concours financier des partenaires suivants : The VégéDurable 2 project receives financial support from the following partners : Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 3 Présentation Des bassins de production à proximité de la mer Vegetable-growing areas close to the sea Présentation du bassin Introduction to de production breton de the Brittany production region for légumes de plein champ open field vegetable cultivation L a Bretagne est la 1ère région agricole de France. Son importance en productions animales ne doit pas faire oublier qu’elle est également au premier rang des régions légumières, grâce à des conditions de climat tempéré et de sol limono-sableux favorables sur les zones côtières du Nord Bretagne, où se cultivent les légumes de plein champ. Les productions sous serres sont réparties entre le Finistère, les Côtes d’Armor et le bassin rennais. Cette production légumière importante étant localisée sur une bande littorale étroite s’étendant de Brest à St Malo, en situation de bassin versant, il est impératif de veiller à une gestion rigoureuse des intrants, fertilisants ou phytosanitaires. Pour la gestion des fertilisants, dans le cadre de Végédurable 2, la station du Caté intervient sur l’évaluation des besoins en azote de l’artichaut en première année de production afin de limiter les risques de lessivage de nitrates en fin de culture. Une large gamme de plus de 40 espèces est commercialisée sous la marque Prince de Bretagne en légumes conventionnels, bio, anciens et mini-légumes. Au-delà de son climat tempéré lié au Gulf Stream, la situation péninsulaire bretonne à l’écart des grands flux de circulation de pommes de terre de l’Europe du Nord en fait une terre propice au plan sanitaire à la production de plants de pomme de terre et le 1er bassin en France : 5 000 ha, 135 000 T dont 60% à l’export, 41,6 M Euro de chiffre d’affaires. Dès les années 90, des producteurs légumiers se sont convertis en Agrobiologie : la Bretagne est aujourd’hui la 1ère région en France productrice de légumes bio, atteignant 12 510 Tonnes en 2013. Si les conversions en production biologique se sont stabilisées depuis 3 ans, le chiffre d’affaires a continué de progresser à 7,8 millions d’euros. Les producteurs sont regroupés en organisations de producteurs et vendent majoritairement par l’intermédiaire de marchés aux enchères synchronisés entre les trois départements. Cette concentration de l’offre est un atout essentiel pour la mise en œuvre d’actions collectives mutualisées (gestion de marché, recherche appliquée, promotion, export). 4 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 B rittany is the leading agricultural region in France. The scale of livestock production should not detract attention from the fact that it is also a leading vegetable producing region, due to temperate climatic conditions and favourable sandy loam soil in the coastal areas of Northern Brittany, where vegetables can be grown in open field. Production under protection is divided between Finistère and the Côtes d’Armor, and the area around Rennes. As this large-scale cultivation of vegetables takes place on a narrow strip of coastal land stretching from Brest to St Malo which serves as a watershed, it is essential that inputs, fertilisers and crop protection products are carefully managed and closely monitored. With respect to the management of fertilisers, in the framework of VégéDurable 2, the Caté centre undertakes assessments of the nitrogen requirements of artichokes during their first year of production in order to limit the risk of nitrate leaching at the end of the cultivation period. A large range of more than 40 varieties of conventional, organic, traditional and mini-vegetables is marketed under the brand Prince de Bretagne. Apart from its temperate climate due to the Gulf Stream, the fact that Brittany is a peninsula, and thus isolated from the major distribution flows of potatoes which exist in Northern Europe, means that from a plant health perspective, it is a good place to grow potato plants and is the biggest potato producing region of France - 5 000 hectares of cultivation, 135 000 T of produce of which 60% are exported, 41.6 million € in turnover. Since the 1990s, many vegetable producers have converted to organic farming – Brittany now produces more organic vegetables than any other region in France, reaching a figure of 12 510 tonnes in 2013. Although the rate of conversions to organic farming has stabilised in the last 3 years, turnover has continued to increase to 7.8 million euros. Producers have grouped together in producers’ organisations and sell primarily through auctions which are synchronised between the three départements. This concentration of supply is an essential asset which enables them to undertake collective activities such as managing the market, commissioning applied research, promotional activities and exports. LE ROUX Michel (Caté) Presentation Le bassin légumier bas normand S i la qualité normande signe de nombreux produits d’une large notoriété comme le camembert ou le cidre, les légumes bénéficient d’une réputation croissante. Ils sont cultivés dans le plus grand respect de l’environnement en Basse-Normandie et plus particulièrement dans quatre terroirs : le Val de Saire, la Côte Ouest de la Manche, le Mont Saint Michel et la plaine de Caen. Dans le sable ou dans la terre, en bord de mer ou à l’intérieur des terres, les légumes profitent de conditions naturelles optimales pour se développer, aidés par le savoir faire ancestral des producteurs. La complémentarité pédoclimatique de ces bassins et la large gamme de légumes cultivés permettent de répartir la production tout au long de l’année. Le poireau, la carotte, le chou, la salade, le céleri et le navet sont les cultures régionales emblématiques. Plus de 90% des producteurs régionaux ont fait le choix de concentrer leurs offres au sein de deux Organisations de Producteurs. Les OP Agrial et GPLM comptent chacune 200 adhérents, représentant presque 200 000 tonnes de légumes produits. Celles-ci sont regroupées au sein de l’Association d’Organisations de Producteurs Jardins de Normandie. Dans un environnement concurrentiel, l’AOP s’est toujours fixée comme mission stratégique d’assurer la durabilité du système de production mis en place. Jardins de Normandie a pour objectifs d’assurer la valorisation des produits, d’accompagner les producteurs vers des démarches de qualité, de respecter l’environnement et la certification et de défendre le revenu des producteurs. Vegetable-growing areas of Lower Normandy T he quality of certain products from Normandy such as camembert and cider is already renowned, but Normandy vegetables are also enjoying a growing reputation. Vegetables are grown with the greatest respect for the environment in Lower Normandy, and specifically in four distinct areas with different types of soil and climate: the Val de Saire, the west coast of the Cotentin Peninsula, The Mont Saint Michel region and the plain of Caen. Whether in sand or in soil, on the coast or inland, the vegetables benefit from ideal natural conditions for growth, helped further by generations of knowledge and experience among the producers. The complementarity of climate and soil in these areas and the wide range of vegetables which are produced enables production to be carried out all year round. Leeks, carrots, cabbages and cauliflower, lettuces, celery and turnips are the classic crops of the region. More than 90% of producers in the region have opted to sell their produce through two Producers’ Organisations (PO). The Agrial and GPLM POs each have about 200 members, representing almost 200,000 tonnes of vegetables grown. Both organisations form part of the Jardins de Normandie (Normandy Gardens) Association of Producers’ Organisations. In a competitive environment, the strategic objective of the APO has always been to ensure that the existing production system remains sustainable. The aims of Normandy Gardens are to enhance the value of the vegetables produced, to advise and support producers in their approach to quality, to respect both the environment and certification, and to safeguard the revenues of producers. HEINZLE Xavier (Sileban) L’horticulture dans le Kent L a surface occupée par les productions légumières au RoyaumeUni est de 119 000 ha, elles représentent le secteur le plus important de l’horticulture au sens large en termes d’utilisation des terres et de volumes produits. Les légumes de plein champ constituent 72% de cette production, dont 26% est en Brassicacées (chou vert, chou fleur, chou brocoli et chou de Bruxelles), aux côtés de la laitue et du poireau qui sont également des cultures importantes. La production fruitière occupe quant à elle 29 000 ha et les fruits rouges représentent 75% de son chiffre d’affaire total, la fraise étant la culture principale. Celle-ci est d’ailleurs de plus en plus cultivée sous tunnels en polyéthylène, permettant une protection face aux aléas climatiques et un allongement de la période de production et de disponibilité en fruit. D’autres cultures sont présentes, telles que les pommes, poires, cerises et prunes. Le comté du Kent, situé au sud-est du Royaume-Uni, est appelé « le jardin de l’Angleterre » en raison de son importante surface dédiée aux productions horticoles. Les cultures y sont principalement fruitières, qu’il s’agisse de fruits rouges ou issus de l’arboriculture. Néanmoins, une surface non négligeable est aussi consacrée aux légumes de plein champ tels que le chou ou la laitue, ainsi qu’aux légumes sous abris comme la tomate, le concombre et le poivron. La plupart des légumes sont produits dans le nord-est du Kent, dans une zone appelée l’île de Thanet. Horticulture in Kent I n the UK as a whole the total planted area of vegetables is around 119,000 ha with vegetable production being the largest horticultural sector in terms of land use and output. Field scale production accounts for around 72% of the total and of that, 26% is of Brassicas (broccoli, Brussels sprouts, cabbages and cauliflower); lettuce and leeks are also important crops. The area down to fruit production is around 29,000 ha; the production of field grown soft fruit accounts for 75% of the total output by value, with strawberries being the main crop. Increasingly strawberries are being grown under polythene tunnels for climate protection and to extend the season of fruit availability. Apples, pears, cherries and plums are also grown. The county of Kent is in the south east of England and is known as ‘the Garden of England’ due to the large area under horticultural production. The main crops grown are fruit (both soft fruit and tree fruit) but there are also significant areas of vegetable production, in particular field grown brassicas and lettuce and protected vegetables such as tomatoes, cucumbers and peppers. Most of the vegetable production is in the north east part of Kent, an area known as the Isle of Thanet. FITZGERALD Jean (East Malling Research) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 5 Présentation Le projet VégéDurable 2 : qu’est ce que c’est ? Entre France et Angleterre, le projet européen VégéDurable 2 s’emploie à apporter des solutions en réponse à la demande populaire croissante de réduction d’utilisation des intrants agricoles. Il est formé autour de partenaires complémentaires représentant la diversité des cultures légumières et des techniques de production de l’arc Manche. L es nouveaux enjeux de la filière légumière imposent de produire mieux avec des itinéraires de production durables sur les plans économique et environnemental, tout en répondant aux exigences de l’aval, notamment de la distribution qui veut vendre des produits « zéro défaut ». Les systèmes légumiers et agricoles en général présentent une forte dépendance vis-à-vis des intrants et des ressources naturelles : • L’utilisation des produits phytopharmaceutiques et des engrais est remise en question après la prise de conscience collective de leurs impacts sur l’environnement et sur la santé humaine. Malgré le fait que la pollution ne soit pas majoritairement due au secteur agricole, les efforts entrepris par la filière sont importants. Les règlementations qui encadrent l’emploi des produits phytosanitaires sont de plus en plus strictes et entrainent la réduction du nombre de produits autorisés et efficaces. • Avec la pression démographique grandissante, l’augmentation de l’utilisation d’eau et la concurrence d’utilisation de cette ressource, notamment avec l’intensification des cultures agricoles provoque des pénuries dans différentes zones européennes. Objectif poursuivi Afin d’apporter des solutions à ces problématiques, le projet VégéDurable 2 a pour objectif de proposer des systèmes légumiers moins dépendants de l’utilisation d’intrants et plus respectueux de l’environnement, tout en répondant aux exigences de la filière. Une synergie partenariale transfrontalière : de la recherche jusqu’au producteur La coopération s’appuie sur un réseau scientifique fort construit lors du projet VégéDurable 1. Elle s’est élargie à d’autres structures qui maitrisent des compétences complémentaires (essais en laboratoire, en plein champ, modélisations statistiques…) sur une large gamme de fruits et légumes (salade, échalote, fraise…) et qui représentent la diversité des productions de l’arc Manche, les recherches étant menées dans chaque bassin de production : 6 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Le Caté (Finistère - France), station expérimentale, est implantée au cœur de la zone légumière et horticole de Bretagne. Elle conduit des programmes régionaux et nationaux d’expérimentation en légumes frais, horticulture ornementale et champignons cultivés. Ces programmes visent à résoudre les problèmes techniques rencontrés en production ou à répondre aux évolutions de la consommation. Labellisé Pôle d’Excellence Rurale, il est représentatif de l’activité économique de la profession à tous les niveaux de la filière. East Malling Research (Kent – Angleterre), centre indépendant de recherche de haut niveau, de développement et de conseil, est au service de la filière agroalimentaire. L’équipe scientifique de l’EMR maitrise les savoirs en matière de sélection et de génétique moléculaire, de génomique, de biologie et de gestion de ravageur et de maladie, de physiologie à la récolte et après la récolte, d’agronomie, de science environnementale, de développement de produits alimentaires et de recherche auprès des consommateurs. Le Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme (Calvados – France) est une unité mixte de recherche de l’université de Caen et du CNRS. Il regroupe l’ensemble des chercheurs en mathématiques et applications à l’université de Caen et dans les établissements rattachés. Presentation What is the VégéDurable 2 project? VégéDurable 2 is a Franco-British European project which seeks to provide solutions in response to the growing public desire to see a reduction in the use of agricultural inputs. It is made up of partners with complementary fields of activity, who represent the wide variety of crops cultivated and production techniques to be found in the Channel Arc. Cross-border synergetic partnerships – from research to producer T he vegetable sector faces new challenges: to produce better and to develop methods of production which are both environmentally and economically sustainable while at the same time meeting the requirements of the other end of the supply chain, and particularly of retailers who want to sell completely unblemished products. Vegetable production methods and agricultural systems in general are heavily dependent on inputs and natural resources: • The use of crop protection products and fertilisers has been called into question since their impacts on the environment and on human health became widely known. Although pollution was not caused primarily by the agricultural cultivation sector, vegetable growers have had to make major adjustments. The regulations governing the use of crop protection products are more and more stringent and involve a reduction in the number of efficient products which receive authorisation. • As a result of increased pressure from population growth, increased use of water, and competition for the use of this resource as crop-growing becomes more and more intensive, is causing shortages in a number of areas of Europe. Objective In order to provide solutions to these challenges, the VégéDurable 2 project aims to develop and deliver vegetable production systems which are less dependent on the use of inputs and more respectful of the environment while at the same time fulfilling the requirements of the profession and the market. The collaboration is based on a robust scientific network built up during the project VégéDurable 1. It has been broadened to include other organisations with complementary areas of expertise (e.g. laboratory trials, field trials, statistical modelling) in relation to a broad range of fruits and vegetables (e.g. lettuce, shallots, strawberries), and represents the diversity of crops produced in the Channel Arc. Research is carried out in each production area:annel Arc. Research is carried out in each production area: The Caté (Finistère, France) is an experimental centre based in the heart of the vegetable and horticultural production area of Brittany. It carries out regional and national programmes of experimentation on fresh vegetables, ornamental horticulture and cultivated mushrooms. These programmes seek to resolve technical issues which may be encountered in production or address changes in consumption habits. Given the label Rural Centre of Excellence, it is representative of the economic activity of the profession at all levels of the industry. East Malling Research (Kent – England), an independent centre for high-level research, development and advice, serves the agri-food industry. EMR’s scientific team has expertise in molecular selection and genetics, genomics, biology and the management of pests and diseases, harvest and post-harvest physiology, agronomy, environmental science, development of foods and consumer research. The Nicolas Oresme Mathematical Laboratory (Calvados – France) is a mixed unit of research of the University of Caen and of the CRNS (The National Center for Scientific Research is a public organisation under the responsibility of the French Ministry of Education and Research). It brings together all Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 7 Présentation Plantworks Ltd. (Kent – Angleterre), producteur de Champignons Mycorhiziens Arbusculaires au Royaume Uni, produit cinq espèces fongiques homologuées, soit 100 tonnes d’inoculum chaque année. La production et la commercialisation de bactéries du sol sont actuellement à l’étude. Le Sileban (Manche – France), station d’expérimentation et de développement des cultures légumières en Basse-Normandie, est l’outil technique de la filière légumière régionale et le porteur du projet. Sous l’égide de l’AOP Jardins de Normandie, les travaux et études menés contribuent à la compétitivité des exploitations légumières, à la qualité des produits légumiers et au développement durable des bassins de production. Les grandes orientations du projet sont données par les partenaires lors des comités de pilotage réalisés tous les 6 mois en alternance entre France et Angleterre. En quoi consiste le projet ? Pour ce faire, des essais ont été menés durant les trois années d’études dans les différentes structures. Ces recherches, 8 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 qui s’emploient à diminuer les pollutions de la ressource en eau mobilisent les leviers suivants : • La réduction de la fertilisation • La réduction d’utilisation des produits phytosanitaires Cette revue va vous présenter plusieurs études conduites dans le cadre du projet et plus particulièrement, les recherches portant sur la réimplantation des mycorhizes, champignons naturellement présents dans le sol seront mises en lumière. Ces micro-organismes permettent une plus grande exploration du sol que les seules racines des végétaux, facilitant l’accès des plantes aux nutriments et à l’eau. Une seconde étude, portant sur la modélisation statistique du rendement d’une culture de carottes des sables permet la réflexion autour des phénomènes complexes en jeu pour permettre l’amélioration de l’efficience de la fertilisation. Enfin, une dernière étude portant sur la réduction de l’utilisation d’eau sur une culture de laitues outre Manche sera détaillée. HEINZLE Xavier (Sileban) Presentation Zones éligibles Interreg IV A France (Manche) - Angleterre Interreg IV A France (Channel) – Angleterre eligible areas Le fonds Interreg et The Interreg Fund and le programme France the France (Channel) – (Manche) - Angleterre England Programme Le fonds Interreg est financé par le FEDER (Fonds Européen de DEveloppement Régional). Ce fonds vise à promouvoir la collaboration entre différentes régions européennes pour permettre le développement de solutions communes dans divers domaines comme le développement urbain, rural et côtier, la gestion de l’environnement ou le développement économique. Le programme de coopération transfrontalière Interreg IV A France (Manche) - Angleterre regroupe des territoires qui partagent une frontière maritime commune : la Manche. Ce programme met en œuvre plusieurs projets autour d’un vaste panel thématique de coopération : développement économique, environnement, culture, tourisme, insertion sociale ou coopération maritime. the researchers in mathematics and applied mathematics at the University of Caen and attached establishments. PlantWorks Ltd (Kent – England), the producer of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the UK, produces 5 approved fungal species, in other words 100 tonnes of inoculum each year. The possibilities for commercial exploitation of soil bacteria are currently being studied. Sileban (Manche – France), is Lower Normandy’s experimental and developmental station for vegetable cultivation, and the technical laboratory for the vegetable industry. Under the aegis of the AOP Jardins de Normandie, the work and studies done there contribute to the competitiveness of vegetable farms, to the quality of vegetables, and to the sustainable development of regional areas of production. The strategic directions for the project are established by the partners in the course of steering committee meetings held every six months alternately in France and England. The Interreg Fund is financed by the European Regional Development Fund (ERDF). This fund is intended to promote collaboration between different European regions in order to enable common solutions to be developed in a variety of areas, such as urban, rural and coastal development, management of the environment or economic development. The cross-border co-operation programme Interreg IV A France (Channel) - England brings together areas which share a common maritime border – the Channel. The programme is implementing several projects around a huge range of themes of co-operation: economic development, environment, culture, tourism, social inclusion and maritime co-operation. What does the project entail? Trials have been conducted during the three years of studies carried out by the partner organisations. This research is intended to lead to reduced pollution of water resources, through: • reduced use of fertilisers • reduced use of crop protection products This journal will present several studies carried out within the framework of the project, and in particular, will highlight the research undertaken on the re-establishment of mycorrhizal fungi which occur naturally in the soil. These micro-organisms enable plants to spread further into the soil than their roots alone are able to go, thus helping the plants to gain better access to nutrients and water. A second study relating to statistical modelling of the yield of a crop of carrots in sand enables us to consider the complex phenomena involved in improving the efficiency of fertilisation. Finally, a recent study on the reduced use of water for a crop of lettuces across the Channel will be examined. HEINZLE Xavier (Sileban) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 9 Présentation Réduire l’impact de l’agriculture sur l’environnement : les leviers d’action L ’agriculture constitue les deux tiers de l’eau consommée et la majorité des terres utilisées par les humains. Son impact sur l’environnement est, de par le fait, important, que ce soit sur la qualité du sol, de l’air ou de l’eau. Le temps de réponse des leviers mobilisés est variable. Certains essais portant sur la réduction de doses ou sur les mélanges variétaux proposent des réponses à court terme alors que des essais de recherche plus fondamentale, portant sur la compréhension des végétaux ou de leurs bio-agresseurs amènent des solutions à long terme. Quelques exemples de leviers activés par VégéDurable 2 : Les tests de cultures hors sol hydroponique ou sur sacs de culture permettent de répondre à la problématique d’artificialisation des sols due au développement de l’urbanisation. Les concepts de fermes verticales rendent les hyper-centres urbains moins dépendant de zones culturales éloignées, limitant ainsi les flux de transports. Les essais cherchant à réduire l’utilisation d’eau activent plusieurs leviers, que ce soit l’accès à l’eau, la salinisation des sols ou l’érosion grâce à une meilleur compréhension physiologiques des végétaux et de leurs bio-agresseurs. Travailler ces problématiques dans le cadre d’un projet européen a permis de mobiliser un réseau multidisciplinaire et multiculturel représentatif de la large zone de production légumière de l’Arc Manche, sur une gamme importante de légumes et dont les techniques culturales diffèrent fortement en fonction des familles végétales et des zones de production. Grâce aux recherches en commun et aux échanges méthodologiques et scientifiques, cette coopération active a généré une efficacité accrue. HEINZLE Xavier (Sileban) 10 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Presentation Reducing the environmental impact of agriculture : leverage actions F arming activity constitutes two thirds of the water consumed and the majority of land used by humans. It therefore has a large impact on the environment, whether it is on the quality of the soil, the air or water. The response time in respect of these leverage actions varies. Some trials, based on reducing doses, or on mixing varieties provide short term responses, whilst more fundamental trials, based on understanding vegetables and their pests and pathogens bring long term solutions. Some examples of the leverage actions carried out by VégéDurable 2: The testing of cultures in hydroponics conditions or in grow bags provides a response to the issue of artificialisation of the soil caused by urban development. The concept of vertical farms renders the urban hyper-centres less dependent on distant cultivation zones, thus also limiting transport movements. The trials researching reduced water use activate several levers, whether it is access to water, soil salinisation or erosion, thanks to a greater understanding of the physiology of vegetables and their pests and pathogens. Working on these issues through a European project enabled the mobilisation of a multidisciplinary and multicultural network representative of the wide Channel Arc vegetable production area, with an important range of vegetables and varying cultivation techniques according to the family of the plant or the production area. Thanks to common investigations and methodological and scientific exchanges, this active cooperation generated a greater efficiency. HEINZLE Xavier (Sileban) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 11 Technique Figure 1 Représentation schématique d’un système de racines sans mycorhizes (à gauche) et avec mycorhizes (à droite). Schematic representation of plant’s root system without mycorrhiza (left) and with mycorrhiza (right). La production légumière actuelle – les questions qui se posent D epuis quelques décennies, nous témoignons d’une évolution radicale des pratiques agricoles grâce à l’adoption des multiples technologies de la « révolution verte » : fertilisants chimiques, programmes de sélection végétale, utilisation de produits phytosanitaires…. Bien que certaines de ces évolutions aient eu des résultats positifs (augmentation des rendements, réduction de main d’œuvre…), ces pratiques ont également des conséquences dont nous ne commençons qu’aujourd’hui à mesurer les effets. L’utilisation intensive de produits chimiques tels que les fertilisants et les produits phytosanitaires ont favorisé la pollution et l’accumulation de composés à l’intérieur du sol, et a provoqué une perturbation de la microbiologie délicate mais essentielle des sols. Afin de répondre à certains de ces constats, des gouvernements à travers le monde agissent pour mettre en place des dispositifs qui ont pour but de limiter certaines pratiques agricoles ainsi que l’utilisation de certains produits. A titre d’exemple, selon la nouvelle directive de l’UE, les apports de produits phytosanitaires en France doivent diminuer, si possible, de 50 % d’ici 2018. 12 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 L’application de technologies très anciennes Face à l’impératif de diminuer les intrants chimiques aux sols et la limitation de l’utilisation de produits phytosanitaires et de l’eau, les chercheurs en agriculture orientent leur travail sur des moyens d’optimiser les sols et les substrats de culture en augmentant ou en stimulant la microbiologie interne, qui a pour fonction de libérer et d’acheminer les éléments nutritifs aux végétaux. Il existe de nombreuses espèces et de souches de bactéries du sol qui contribuent à la fonctionnalité de la microbiologie interne. Les mycorhizes constituent un des groupes les mieux caractérisés et probablement les plus significatifs. Ces micro-organismes s’attachent aux racines des végétaux pour développer un vaste réseau « d’hyphes fongiques » vers l’intérieur des sols, qui fonctionnent comme un système radiculaire secondaire capable d’augmenter le système radiculaire propre des végétaux jusqu’à 700 % (Figs. 1 et 2). A l’échelle mondiale, des travaux de recherche sur les mycorhizes ont été menés. Depuis 50 ans, plus de 60 000 documents techniques et d’articles ont été rédigés à travers le monde, représentant un coût de plusieurs dizaine de millions. Ces travaux ont bien prouvé qu’une des principales Technique Current vegetable production – arising issues T he adoption of ’green revolution’ technologies that embraced the use of: chemical fertilisers, plant breeding programmes, pesticide and herbicide use has borne witness to dramatic changes to agricultural practise over recent decades. Although some changes have had many positive outcomes, such as increased yield, reduced labour etc., there have also been a significant legacy to these practices that are now only really being understood. Heavy use of chemical substances, such as fertilisers and pesticides, have resulted in pollution, the build-up of soil-bound compounds, and the subsequent disturbance of the delicate but critical microbiology with soils. In recognition of some of these factors global governments are moving to implement restrictions on the use of certain farming practises and products. For example, according to the new EU directive, input of pesticides in France will decrease, if possible, by 50 % by the year 2018. Applying very old technology With the requirement to limit chemical inputs into soils, restrictions on the use of pesticides, herbicides and water, farming researchers are focussing on how to make soils and growing media more functional, by increasing or stimula- ting the microbiology within them that functions to release and transport nutrients to the plants. Within the long list of species and strains of soil microbes that contribute to soil functionality, one of the most well characterised and arguably the most important group is mycorrhizal fungi. These microbes link to plant roots and develop a vast network of ’fungal hypae’ into the soils that function like a secondary root system, increasing the plants own roots system by up to 700 times (Fig.1 and 2). Research into mycorrhizal fungi has been a global endeavour with groups across the world contributing to more than 60,000 technical papers and articles over the last fifty years representing many tens of millions in investment. It is well documented from this work that one of the major function of mycorrhizal fungi in soils is to significantly enhance phosphorus uptake. However, more recent work has also shown that enhanced nitrogen and micro-nutrient uptake is also significant, together with the locking essential soil carbon in the upper soil horizons. Mycorrhizal fungi can also provide non-nutritional benefits to their host plants: alleviation of different abiotic (drought, salt, pH) and biotic (soil-borne pathogens, pests’ attacks) stresses. In return, the plant supplies the fungal partner with photosynthesised carbon. Strictly speaking, 90% of land plants don’t just have roots, they have a ’mycorrhiza’ which describe this root-fungal union. According to a meta-analyses (statistical review from many published works) performed by Lekberg and Koide (2005) mycorrhizal colonisation of plant roots, post application of commercial inocula, was increased by 29%. This extended symbiosis resulted in a yield increase in the field of 23% across all management practices. It is clear that mycorrhizal dynamics are a key component of ecosystem sustainability. Understanding and managing this symbiosis is important for maintaining healthy and fertile soil, and ensuring superior growth and health of plants in farming systems where traditional interventions are to be restricted. Current trials PlantWorks is the only UK mass producer of mycorrhizal fungi and one of Europe’s largest manufacturers based at the Kent Science Park in Sittingbourne. By being engaged in several long-term government funded projects, it supFigure 2. Représentation schématique de colonisation par le champignon mycorhizien Schematic representation of mycorrhizal fungus colonising root (www.mycorrhizas.info/ vam.html). Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 13 Technique fonctions de ces mycorhizes est d’augmenter de façon importante l’absorption du phosphore dans les sols. Cependant, des recherches plus récentes témoignent aussi d’une absorption plus importante d’azote et de micronutriments, ainsi que d’un piégeage essentiel du carbone dans les couches supérieures du sol. Les mycorhizes peuvent également fournir des avantages non-nutritionnels à leur plante hôte : mitigation de divers stress abiotiques (sécheresse, sel, pH…) ou biotiques (agents pathogènes dans le sol, attaques des ravageurs…). En contrepartie, la plante fournit du carbone photosynthétisé au partenaire fongique. A proprement parler, 90 % des végétaux terrestres n’ont pas que des racines, ils ont une ‘mycorhize’, terme pour décrire cette union de racine et de champignon. Structures mycorhiziennes colorées dans le cortex racinaire A=arbuscule Selon une méta-analyse (synthèse statistique V=vesicule H=hyphes de plusieurs documents publiés) réalisée Mycorrhizal structures stained in root cortex. A =arbuscule V = vesicle H = hyphy par Lekberg et Koide (2005), la colonisation mycorhizienne des racines de végétaux, après l’application de l’inoculum, augmentent de 29 %. permis d’étudier les avantages de combiner l’utilisation de Cette symbiose accrue a donné lieu à une augmentation mycorhizes et de bactéries bénéfiques, ainsi que de compadu rendement en plein champ de 23 %, tous systèmes de rer l’efficacité de différentes méthodes de production des gestion confondus. mycorhizes. Il est évident que la dynamique mycorhizienne est un fac- Une étude détaillée, présentée plus loin dans cette revue, teur clé pour la durabilité de l’écosystème. a été réalisée par l’introduction de mycorhizes provenant Il est crucial de comprendre et gérer cette symbiose afin de de PlantWorks dans une culture de fraises en utilisant des maintenir des sols fertiles et sains, ainsi que d’assurer un fibres de coco comme milieu de culture. Ce travail, dont niveau de développement et de santé plus élevé des végé- les essais ont été répétés trois fois, a démontré une augtaux dans des systèmes de culture où les interventions et mentation stable de rendement à hauteur de 15 %, ainsi apports traditionnels seront limités. qu’une proportion plus importante de fruits ayant obtenu la meilleure classification commerciale. Cette étude s’est également intéressée à l’efficacité respective des inoculums Les essais actuels mycorhiziens sous forme de granulés (production in vivo) PlantWorks, basé au Kent Science Park à Sittingbourne, et liquide (production in vitro). Les résultats témoignent est le seul producteur à grand échelle de mycorhizes au d’un résultat supérieur pour les produits in vivo. Royaume-Uni, et l’un des plus importants en Europe. A tra- Au-delà de ces travaux, le programme VEGEDURABLE 2 vers son implication dans plusieurs projets de longue durée a également étudié les effets combinés de l’utilisation de financés par le gouvernement, il soutient des alliances entre mycorhizes et des rhizobactéries bénéfiques favorisant la les milieux académiques et agricoles dans le but de parvenir croissance des plantes (PGPR), y compris des bactéries à terme à un système agricole durable grâce à la sensibilisa- fixatrices d’azote, sur des substrats divers en fibre de coco. tion à l’importance de sols sains et fonctionnels. Les premiers résultats indiquent un effet positif de cette stiIl existe deux catégories principales de techniques de pro- mulation ainsi qu’un effet de croissance accrue. Ces essais duction de mycorhizes : in vivo et in vitro. ont été étendus à l’étude d’un champignon du genre TriLa production in vivo utilise une plante hôte vivante qui choderma, parfois utilisé pour maîtriser des pathogènes du est inoculée d’une souche de mycorhizes. Cette procédure sol. Des observations ont montré une augmentation du renprésente des avantages par rapport à la biodiversité des dement de tomates et une entrée en production des fruits espèces que l’on peut produire, mais elle est très longue et plus précoce. Ce travail sera davantage développé par les exige des conditions de culture très contrôlées. partenaires dans les années à venir. Le système in vitro se base sur la soi-disant « culture d’or- En collaboration avec le CATE et le Sileban, des champigane fondamentale », cultivée dans des conditions stériles. gnons mycorhiziens ont été déployés sur des cultures d’artiLa procédure présente des avantages par rapport à la sur- chauts, de carottes et de poireaux dans le sol. Ces essais se face requise et le temps passé, mais elle ne peut produire sont intéressés aux méthodes d’inoculation et ont permis qu’un nombre limité d’espèces. de mesurer le rendement et la taille des légumes par plant. Le projet VEGEDURABLE 2 a donné aux chercheurs la Ce travail continuera pendant tout le cycle cultural, ce qui possibilité d’étudier l’utilisation des champignons myco- permettra de réaliser une analyse des données concernant rhiziens à la fois dans les sols et dans les milieux utilisés le rendement et la phytosanté de ces légumes. pour des cultures commerciales. Le projet a également GUBLIS Natallia (PlantWorks) 14 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Technique Réferences et lectures supplémentaires References and further Reading Un exemple de groupe de spores (de Rhizophagus irregularis) reliés par un réseau d’hyphes An example of a cluster of spores (of Rhizophagus irregularis) linked up in a hyphal network. Structure mycorhizienne arbusculaire dans une cellule corticale racinaire Mycorrhizal arbuscule structure in a root cortical cell. ports academic and farming alliances to ultimately achieve sustainable farming by promoting healthy/functional soil. There are two main types of cultivation techniques used in the production of mycorrhizal fungi: in vivo and in vitro. In vivo production uses a living host plant that is inoculated with a strain of mycorrhizal fungi. The process has advantages in terms of the biodiversity of species that can be produced but is time consuming and requires highly controlled growing areas. In vitro system is based on so called “root organ culture” grown in sterile conditions. The system has advantages in terms of space required and time but is restricted in terms of species it can produced. The VEGEDURABLE 2 project has afforded researchers the opportunity to explore the use of mycorrhizal fungi in both soil and media for commercial crops. The project has also allowed for the value of combined mycorrhizal fungi and beneficial bacteria to be studied, and comparison of the effectiveness of different mycorrhizal production methods. Grassini, P., Eskridge, K.M. and Cassman, K.G. (2013) Distinguishing between yield advances and yield plateaus in historical crop production trends. Nature communications.4: 1-11. Hodge, A. (2004) The plastic plant: root responses to heterogeneous supplies of nutrients. New Phytologist 162: 9–24. Hodge, A. (2012) Microbiology Today. Feed the world? Arbuscular mycorrhiza and agriculture. May, 90-93. Lekberg, Y. and Koide, R.T. (2005) Is plant performance limited by abundance of arbuscular mycorrhizal fungi? A meta-analysis of studies published between 1988 and 2003. New phytologist, 165: 189-204. Miller, R. M, Jastrow, J. D, Reinhardt, D. R. (1995) External hyphal production of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi in pasture and tallgrass prairie communities. Oecologia, 103 (1): 17-23. Reported separately in this publication is a detailed study undertaken introducing mycorrhizal from PlantWorks Ltd into commercial ’table top’ strawberry production using coir as the primary media. The work, undertaken over three repetitions resulted in consistent 15% yield improvement and an increase in the amount of fruit achieving the highest commercial grade. This work also looked at the effectiveness of both granular (in vivo produced) and liquid (in vitro produced) mycorrhizal fungi inocula with the results indicating that the in vivo produced products having superior results. In addition to this work the VEGEDURABLE 2 programme has also investigated the combined effects of mycorrhizal fungi and beneficial plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), including nitrogen fixing bacteria, on different coir substrates, where preliminary results indicate a positive stimulatory effect with additional growth effects being noted. These experiments were extended to include investigation of a trichoderma fungus, sometimes used for soil pathogen control, which has been shown to increase the yield and promote earlier fruiting on tomato plants. This work will be developed further by the partners over the coming years. In collaboration with CATE and Sileban mycorrhizal fungi have been deployed in artichoke, carrot and leek production in soil. The programme has explored the methods of inoculation and has commenced mapping head yield and size. This work will continue over the cropping cycle of the treated crops where an understanding of the yield and plant health data will be reviewed and reported. GUBLIS Natallia (PlantWorks) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 15 Technique Amélioration de la production de fraises dans un substrat de fibre de coco grâce aux champignons arbusculaires mycorhiziens Les champignons arbusculaires mycorhiziens (CAM) constituent le groupe fongique le plus répandu de la planète. Ils colonisent la rhizosphère et sont capables de créer des relations symbiotiques mutualistes avec plus de 80 % des familles de plantes vasculaires. Cette relation symbiotique permet aux plantes de bénéficier de davantage de nutriments minéraux et d’eau, prélevés au sol par les CAM. En contrepartie, les plantes leur fournissent le carbone organique qui leur permet de se développer. Effets bénéfiques de la mycorhization du fraisier La fraise est une culture horticole importante. Au RoyaumeUni, en 2011, la fraise représentait 62% de la production totale de fruits rouges. Plusieurs études ont constaté les effets bénéfiques des mycorhizes sur les fraisiers : une augmentation des paramètres de couleurs et de concentration de composés phénoliques; des stolons; de croissance (couronne, racines et zone de feuillage) et une tolérance au stress hydrique accrue. Depuis peu de temps, une part importante de la production de fraises s’effectue en substrat sous abri afin de prolonger la saison de production et afin d’éviter les agents pathogènes que l’on trouve dans le sol, comme le Verticillium dahliae (à cause du retrait du bromure de méthyle en tant que fumigant du sol). La fibre de coco est l’un des substrats les plus utilisés au Royaume-Uni. Etudes sur l’effet des mycorhizes sur fibre de coco Nous avons réalisé trois études afin de déterminer : (1) si les CAM sont capables d’améliorer la tolérance des fraisiers au stress hydrique et d’augmenter l’absorption d’azote; (2) si une formulation liquide de CAM est aussi efficace qu’une formulation granulée pour la colonisation de fraisiers dans un substrat de fibre de coco. Le cultivar de fraisier Elsanta 16 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 (fructification en juin) a été sélectionné pour ces essais. Cette étude s’emploie à vérifier si l’utilisation de CAM améliore la production dans des systèmes qui utilisent peu d’intrants (peu d’azote et irrigation déficitaire) et sur substrat. Outre les deux traitements CAM (formulation liquide produite in vitro et formulation granulée produite in vivo), il y avait quatre autres traitements : apport d’azote ([faible, fort]), et pour chacun, deux niveaux d’irrigation ([bien arrosé, irrigation déficitaire]). L’azote a été acheminé à chaque plante par des tuyaux d’irrigation (photos 1 et 2). La production fruitière a été évaluée tout le long de la période de récolte afin de déterminer si les traitements CAM ont produit un rendement plus élevé. Des rendements 15% plus importants grâce aux CAM La croissance des fraisiers a été normale quelque soit le traitement et aucune différence visuelle durant la croissance n’a été observée entre les traitements. Globalement, le rendement en fruits fût plus important pour les plants inoculés avec la formulation de CAM granulés que pour les plants traités avec la formulation liquide. Les rendements de ces derniers ont été supérieurs à celui des plants non-inoculés. Ces tendances ont été semblables lors des trois études. Glo- Technique Photo 1: Dispositif expérimental qui utilise des CAM pour la production de fraises dans un substrat de fibre de coco. Photo 1: Experimental setup using AMF in coir substrate strawberry production. Use of AMF to improve strawberry production in coir bags Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are the most widely distributed fungal groups on earth, and they colonise the rhizosphere and can form mutualistic symbioses with more than 80 % of vascular plant families. The plants benefit from this symbiotic relationship by gaining more mineral nutrients and water extracted from the soil by AMF, and in return the plants excrete organic carbon sources to support the growth of AMF. Beneficial effects of mycorrhization on strawberry plants Strawberry is an important horticulture crop and within the UK, in 2011, accounted for 62% of all soft fruit production. A number of studies have reported the beneficial effects of mycorrhiza on strawberry plants: increased colour parameters and concentration of phenolic compounds, runners, growth (crowns, roots and leaf area) and tolerance to water stress. In recent times, to extend the season of supply and avoid soilborne pathogens such as Verticillium dahliae (because of the withdrawal of methyl bromide as a soil fumigant), a large proportion of strawberry is now grown in substrate under protection. Coir is one of the most common substrates used to grow strawberry in the UK. Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 17 Technique Photo 2: Un système de fertirrigation automatique utilisé lors de l’étude pour amener des quantités précises d’eau et de nutriments aux plantes dans des sacs en fibre de coco. An automated fertigation system used in the experiment to deliver precise amounts of water and nutrients to plants in coir bags. Les doseurs de précision permettent la maîtrise des quantités d’eau et de fertilisants apportées nécessaires à la croissance optimale des cultures. The precision dosing pumps offer the control of water and fertiliser needed for the optimal plant development. balement, les fraisiers qui ont reçu un traitement de CAM sous forme granulée au moment de la mise en place ont produit un rendement environ 15% supérieur aux plants non traités. Cette différence est très significative sur le plan statistique (voir fig. 1). Le traitement de CAM liquide a conduit à une augmentation de rendement de presque 10% par rapport aux plants témoins; cette différence a failli être significative sur le plan statistique. L’amélioration du rendement est due surtout à l’augmentation du nombre de fruits commercialisables plutôt qu’à une augmentation du poids de chaque fruit (voir fig. 1). Un apport élevé en azote a conduit à un rendement élevé, et un niveau élevé d’irrigation a également conduit à un rendement plus important. Néanmoins, ces phénomènes n’ont pas été significatifs sur le plan statistique. Globalement, l’augmentation de la pro18 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 duction de fruits grâce aux CAM a été indépendante des doses d’azote et de l’eau apportées en cours de culture. Une amélioration possible de la culture sur substrats Les résultats obtenus lors de ces études sont encourageants. Ils laissent à penser que les CAM pourraient jouer un rôle important dans l’amélioration des cultures élevées sur substrats. Nous menons actuellement des études supplémentaires afin de déterminer si l’augmentation de la production de fruits que nous avons observée pourrait dépendre de combinaisons spécifiques de cultivars et de types de substrat. Nous étudions également l’existence possible de mécanismes biologiques qui pourraient amener une telle amélioration de rendement. XU Xiangming (East Malling Research) Technique Figure 1: Rendement moyen en fruit et le poids de fruits pour chaque combinaison de traitement en CAM, azote et irrigation pour des fraisiers cultivés en sacs de fibre de coco. Les traitements de CAM granulaire ont conduit à des augmentations significatives de rendement par rapport aux plantes de contrôle. Average fruit yield, number of fruit and fruit weight for each combination of AMF, nitrogen and irrigation treatments for strawberry grown in coir bags. The granular AMF treatments led to significant yield increases over the control plants. Study of the effects of mycorrhizae in coir We have conducted three studies to determine (1) whether AMF can enhance tolerance of strawberry plants to water stress and increase nitrogen uptake, and (2) whether a liquid formulation of AMF is equally effective as a granular formulation in colonising strawberry plants in coir substrate. Strawberry cultivar Elsanta (June-bearer) was used in the studies. Specifically, we are interested in whether AMF use could improve fruit production under low input systems (low nitrogen and deficit irrigation) in substrate. In addition to the two AMF treatments (in vitro produced liquid and in vivo produced granular inoculants) there were another four treatments ([low, high] nitrogen input, each at two irrigation levels [well watered and deficit irrigation]). Nitrogen was delivered to each plant via irrigation lines (Photo 1 & 2). Fruit production was assessed throughout the harvest period to determine whether AMF treatments led to increased yield. Yield improved by 15% through the use of AMF Strawberry plants in all treatments grew normally and there were no visual differences in plant growth between treatments. Overall, fruit yield appeared to be greater for the granular AMF-treated plants than the liquid AMF-treated plants, which, in turn, was greater than the un-inoculated plants. These trends were consistent over the three experiments. Overall, strawberry plants treated with granular AMF at the time of planting produced approximately 15% more yield than untreated plants. This difference is statistically highly significant (Figure 1). The liquid AMF treatment also led to nearly 10% yield increase over the control plants; this difference was nearly statistically significant. The increase in yield was primarily due to the increase in the number of marketable fruit, rather than the increased fruit weight (Fig. 1). High nitrogen input led to high yield and similarly high irrigation led to high yield. However such differences were not statistically significant. Overall the increase in fruit production due to AMF was independent of nitrogen and irrigation regimes tested. Possible improvements in soilless cultivation The results obtained in these studies are encouraging, suggesting that AMF could play an important role in improving the yield of crops produced in substrate. Currently, we are conducting further experiments to determine whether the observed increase in fruit production depends on specific combinations of cultivars and substrate types and to investigate possible biological mechanisms for such increased yield. XU Xiangming (East Malling Research) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 19 Technique Les mycorhizes en cultures légumières : quels intérêts potentiels pour les producteurs légumiers ? Longtemps sous estimé, le rôle de la microflore du sol est désormais pleinement reconnu comme utile au développement des plantes et indispensable au maintien des agrosystèmes. Induire et/ou stimuler cette relation entre les plantes et les champignons dans les systèmes légumiers offre de nombreux intérêts potentiels. Des conditions d’implantation primordiale Induire cette relation entre la plante cultivée et un champignon n’est pas une tâche aisée. La plupart des techniques actuelles consistent à apporter des spores de champignon au moment du semis ou de la plantation. Les champignons commercialisés ont été sélectionnés selon leurs aptitudes à développer une symbiose de qualité. Cependant, leur réussite dépend de nombreux paramètres. Ainsi, les conditions d’implantation sont primordiales pour que le champignon puisse se développer. L’état hydrique du sol, la proximité et la vitesse d’émergence des racines, la température, l’exposition aux UV et la microflore existante sont autant de paramètres pouvant influencer la qualité de la mycorhization. De plus, certaines cultures sont plus ou moins aptes à établir cette symbiose. Par exemple, les brassicacées (comme les choux et les navets) n’entretiennent pas de symbiose au contraire des poireaux, carottes et laitues. Enfin, en fonction de la microflore indigène, plusieurs de ces cultures établissent naturellement ces symbioses et ne nécessitent pas forcément d’apporter des mycorhizes. Des graines préalablement pelliculées Les premiers travaux réalisés au Sileban, sur des parcelles du Val de Saire dans le cadre du projet VEGEDURABLE II, ont mis en évidence les difficultés d’implantation des myco20 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 rhizes dans des cultures de carotte et poireau. Bien que les spores aient été appliquées au plus près de la graine ou du plant, la symbiose n’a pas eu lieu, du moins pas suffisamment pour induire un effet significatif sur le développement végétal. Au début du développement des légumes, des retards de végétation ont même été observés ponctuellement sur les cultures mycorhizées. Ce moindre développement pourrait être dû au coût énergétique qu’implique la mise en place de la symbiose. En 2014, des études sont en cours afin de vérifier la bonne implantation et l’intérêt de différentes solutions mycorhizantes dans les sols manchois. Pour éviter une contamination du témoin non traité dû au développement du champignon dans le sol, l’essai est mené en conditions contrôlées en pots. La mycorhization est testée sur des carottes cultivées dans les sols du Val de Saire, du Mont Saint Michel, de la côte ouest du Cotentin et de la plaine de Caen. Deux solutions mycorhizantes sont testées ; la première consiste à incorporer des spores au sol avant semis (formulation solide) et la seconde à semer des graines préalablement pelliculées. Pour l’instant, un fort dépérissement des plants semés dans la terre du Mont Saint Michel est remarqué, témoin compris. L’apport de mycorhizes n’est pas responsable de ce phénomène. Il s’agit vraisemblablement d’une phytotoxicité liée à un désherbant antérieur. Parallèlement sur les autres types de sols, la mycorhization n’entraine pas de retard de développement des carottes par rapport au témoin non traité. Les résultats à venir permettront de vérifier son effet sur la qualité des racines. Une mycorhization naturelle Une campagne de prélèvements a été menée pour vérifier la présence de mycorhizes locales sur carottes et poireaux. Les premières investigations montrent une mycorhization naturelle des poireaux et carottes de la côte ouest et du Val de Saire ainsi que la présence de spores dans le sol des quatre bassins. Cependant, les souches mycorhiziennes n’ont pas été identifiées. DAVY Maxime (Ctifl/Sileban) Technique Essai 2014 en conditions contrôlées Trial 2014 under controlled conditions Mycorrhiza in vegetable cultivation: What potential interests for vegetable growers? The role of soil micro flora has been overlooked for a long time, but is now fully recognised as being helpful for plant growth and essential in the preservation of agroecosystems. There are many potential reasons to introduce and/or encourage this relationship between plants and fungi in vegetable production systems. Essential conditions for establishing mycorrhizal symbiosis It is not easy to induce this relationship between a cultivated plant and a fungus. At the moment, the majority of techniques involve adding fungus spores at the time of sowing or planting. The marketed fungi are chosen accordingly with their abilities to develop a symbiosis of quality. However, the symbiosis success depends on many parameters. In order for the fungus to develop and grow, the conditions in which it is introduced are of fundamental importance. The water content of the soil, the speed at which roots appear and the proximity to them of the added fungus, temperature, exposure to UV rays and the existing micro flora are all parameters which can encourage or inhibit mycorrhization. In addition, certain crops are more or less likely to form this symbiosis. Thus, brassicas (such as cabbages and turnips) do not maintain symbiosis whereas leeks, carrots and lettuces do. In fact, depending on the forms of native micro flora, several of these crops form symbioses naturally and do not necessarily need the addition of mycorrhiza. Mycorrhized coated seeds The first trials conducted by Sileban on this topic were on plots in the Val de Saire in the framework of the VEGEDURABLE II project, and they clearly showed the difficulties of adding mycorrhiza to crops of carrots and leeks. Although the spores were applied as close to the seed or plant as possible, symbiosis did not take place, or at least not enough to have any significant effect on plant development. As the vegetables began to develop, delayed growth was even observed from time to time on the mycorrhized crops. This lesser development could have been as a result of the amount of energy expended on forming the symbiosis. In 2014, trials are taking place in order to verify the mycorrhiza symbiosis and its interest on local soils. In order to avoid the fungus contamination of untreated soil due to mycorrhiza development the trial is set up under controlled conditions. The symbiosis is tested on carrot cultivation on soil of the Val de Saire, the west coast of the Cotentin, the Mont Saint Michel bay area and the plain of Caen. Two mycorrhizing methods are being tested: the first involves incorporating the spores into the soil (solid form), and the second involves sowing seeds which have already been coated. For the moment, a high mortality of carrots which are grown in the Mont Saint Michel bay area soil was pointed out, untreated plants included. This phenomenon is not explained by the use of mycorrhiza. It is probably a phytotoxicity linked to a previous herbicide. In parallel, on the other types of soil, the mycorrhization does not show any delay, untreated carrots included. The quality of carrots will be determined thanks to results to come. A natural mycorrhization A campaign to take samples of roots was done in order to verify the local mycorrhization on carrots and leeks. The first investigation showed a natural mycorrhization on leeks and carrots of the west coast of the Cotentin and of the Val de Saire. Spores are also present in the four production areas types of soil. However, the mycorrhizal stems are not identified. Maxime DAVY (Ctifl/Sileban) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 21 Technique Evaluation des besoins en azote de l’artichaut pendant l’année de la plantation Une parcelle d’artichauts An artichoke plot La culture d’artichaut en Bretagne Différentes doses d’azote à la plantation L’artichaut est une des principales cultures légumières de plein champ en Bretagne avec une surface de l’ordre de 6 500 ha. Concentré le long du littoral nord de la Bretagne, l’artichaut est produit dans les mêmes zones que le choufleur qui est son précédent cultural le plus fréquent. L’artichaut est mis en place pour une durée de deux à trois ans, permettant ainsi de couvrir une période de production de mai à octobre. Etant donné qu’un amendement organique (fumier, compost) est souvent incorporé au sol avant la plantation, un apport complémentaire d’azote minéral n’est pas obligatoire. Malgré cela, à la fin du premier cycle de culture, on observe souvent une forte disponibilité en azote nitrique. Comme l’artichaut utilise peu d’azote pendant l’hiver, cet azote est en grande partie lessivé. Il faut donc envisager des moyens de résorber cet azote excédentaire mais, au préalable, il faut chiffrer le plus précisément possible les besoins de la culture et des reliquats de fin de culture réalistes. Il existe des données chiffrées sur les teneurs moyennes en azote des différentes parties d’un plant d’artichaut et on estime habituellement que l’azote exporté (capitules exportés) est proportionnel à la quantité totale d’azote mobilisée par la plante. Pour ce faire, on met en place une culture d’artichaut derrière un précédent cultural pauvre. On apporte l’azote sous forme minérale et on fait varier la dose apportée à la plantation depuis 0 (insuffisant en principe) jusque 200 unités (supposé excédentaire). L’azote du sol est mesuré au début de la culture (avant les apports) et à la fin. Les capitules sont récoltés au stade commercialisable et pesés pour une évaluation des rendements. L’expérimentation est reconduite deux années de suite. Comme chaque expérimentation est conduite sur deux ans, on dispose de trois années d’observations. Rendement maximum dès 100 unités d’azote apportées Le premier essai a été mis en place derrière une culture de maïs grain récoltée à l’automne précédent. Cette culture Objectif de l’étude Il s’agit de chiffrer les besoins en azote de l’artichaut pendant le premier cycle de culture, de la plantation à la fin de la récolte. On cherche également à minimiser le reliquat d’azote minéral en fin de culture puisque cet azote sera en grande partie lessivé. Comme on suppose que l’itinéraire cultural de la première année peut avoir des répercussions sur son comportement en seconde année, les essais sont suivis pendant deux ans. Plant d’artichaut (drageon) / Artichoke plant (sucker) 22 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Technique Assessment of the nitrogen requirements of artichokes during the year in which they are planted Cultivation of artichokes in Brittany The artichoke is one of the principal vegetable field crops in Brittany, with a surface area of approximately 6,500 hectares. Artichokes are grown in the same zones as cauliflowers - an area concentrated all along the north coast of Brittany - and cauliflowers are the most common preceding crop. Artichokes are planted for a period of two or three years, which gives a production period from May to October. Given that an organic soil conditioner (in the form of manure or compost) is often applied to the soil before planting, the addition of mineral nitrogen is not strictly necessary. However, a large supply of nitrate nitrogen is often recorded at the end of the first growing season. As the artichoke consumes very little nitrogen during the winter, the majority of this nitrate nitrogen leaches from the soil. A way needs to be found to re-absorb this excess nitrogen, but before doing so, the requirements of the crop, and an assessment of a reasonable amount to be left over at the end of the season, have to be calculated as precisely as possible. Quantitative data relating to the average nitrogen content of the different parts of an artichoke plant already exists, and it is generally considered that the nitrogen which is exported (artichoke heads exported) is proportional to the total amount of nitrogen absorbed by the plant. Objective of the study The aim is to produce figures for the nitrogen requirements of artichokes during the first growing season, from planting to the end of harvesting. We are also aiming to reduce to a minimum the mineral nitrogen left over at the end of the season because the majority of this nitrogen will leach. As we suppose that the cultivation pattern of the first year may have an impact on the behaviour of the crop in the second year, the trials are conducted over two years. Different nitrogen input at the start of planting To achieve our aims, a crop of artichokes was planted after a preceding crop which did not leave much nitrogen. Nitrogen in mineral form was added to the plantation in variable doses ranging from 0 (theoretically insufficient) to 200 (theoretically excessive) kg/ha. The quantity of nitrogen in the soil was measured at the beginning of the cultivation cycle (before additions) and at the end. The heads were harvested when they were marketable and weighed in order to calculate yield. The experiment was conducted twice, in successive years. As each experiment took place over two years, this gave us three years of observations. Maximum yield per 100 kilogrammes of added nitrogen per hectare The first trial crop was planted following a crop of grain maize harvested the previous autumn. This crop returns very little nitrogen to the soil after harvest. The quantity remaining in the spring amounted to 15kg/ha of nitrogen per hectare. Maximum vigour was achieved with the addition of at least 100 kg/ha. Yield levelled off above 100 kg/ha although only the control, with zero nitrogen added, showed a statistical difference from the other treatments. The addition of up to 100 kg/ha of fertiliser proved very effective. The weight of the stumps at the end of the first growing cycle was, surprisingly, relatively constant irrespective of the dose of nitrogen added. As the tuberous roots form the storage organs of the plant, which will stay in place over the winter, they are important for the development of the plant the following spring. Thus development of the crop in the second year does not depend on the dose of nitrogen received during the first year. The best yields, which reached 8 to 9 tonnes/per hectare, were satisfactory and represented a total take-up of 140 kg per hectare. Although doses between 0 and 75 kg/ha did not achieve the maximum yield, the crop did not exhaust the mineral nitrogen in the soil and an incompressible quantity of 30 to 40 kg/ha remained in the soil. Measuring what was left at the end of the cycle enabled us to estimate the quantity of mineralised organic nitrogen in the soil at 120 kg/ha throughout the growing period (6 April to 5 October). Nitrogenous mobilisations very dependent on the climate however The second trial was planted following a crop of chicory which had been destroyed in the field, and the crop sufDécembre 2014 - Jardins du Littoral • 23 Technique restitue peu d’azote au sol après la réMobilisation et reliquat de fin de culture (en unités d’azote) drageon 2013 colte. Le reliquat au printemps était de 15 kg d’azote par hectare. La vigueur maximum est atteinte à partir de 100 unités apportées. Le rendement plafonne à partir de 100 unités bien que seul le témoin avec zéro azote apporté se distingue statistiquement des autres modalités. La fertilisation apportée est bien valorisée jusqu’à 100 unités apportées. Le poids des souches à la fin du premier cycle est, de façon inattendue, assez constant quelle que soit la dose d’azote apportée. Or les racines tubéreuses, organes de réserve qui passeront l’hiver, sont importantes pour le développement de la plante au printemps suivant. De fait, le développement de la culture en seconde année ne dépend pas de la dose d’azote apportée en première année. Les rendements de ce second essai ont été nettement moins Les rendements, qui atteignent 8 à 9 tonnes/ha à l’optibons, ne dépassant pas 6 tonnes/ha pour une mobilisamum, sont bons et correspondent à une mobilisation totion totale n’atteignant pas 100 unités. Sans remettre en tale de 140 unités/hectare. Bien que les doses allant de question les résultats du premier essai, ces données nous 0 à 75 unités ne permettent pas d’atteindre le rendement montrent que les mobilisations dépendent fortement des maximum, la culture n’épuise pas l’azote minéral du sol et conditions de croissance. il reste un reliquat incompressible de 30 à 40 unités. Les Le reliquat de fin de récolte est très élevé (100 unités mesures de reliquat de fin de culture permettent d’estimer jusqu’à 50 unités apportées, et davantage pour les doses la minéralisation de l’azote organique du sol à 120 unités supérieures), ce qui résulte d’une minéralisation tardive pendant la durée de la culture (6 avril au 5 octobre). dont la culture a peu ou pas profité. Une fois déduites les autres sources d’azote, la fourniture du sol par minéralisation dans cette parcelle a été de 150 Mais des mobilisations azotées très dépendantes unités d’avril à septembre. du climat Comme dans l’essai précédent, le poids des souches à la fin Le second essai a été implanté derrière une culture d’endu premier cycle est à peu près constant et ne dépend pas dive détruite sur place et la culture a souffert de condide l’azote apporté. Pourtant, on a pu observer, en seconde tions de croissance moins favorables. En fin de culture, année, de meilleures performances avec des doses élevées le retour d’une période pluvieuse a occasionné une forte d’azote apportées en première année dans le cas d’un hiver minéralisation. sans pertes de souches. Autres observations Disponibilité en azote et mildiou (Bremia lactucae) vont de pair Les attaques de mildiou sont bien corrélées avec la vigueur de la culture, elle-même conditionnée par la disponibilité en azote. Les observations montrent de plus fortes attaques de mildiou pour les fortes doses d’azote apporté. Les attaques sont maximales à partir de 125 unités apportées. Xanthomonas cynarae et rendement en deuxième année sont corrélés Pseudomonas cichorii était trop peu fréquente pour qu’on puisse en tirer des conclusions. Par contre, l’incidence de la graisse de l’artichaut, due à Xanthomonas cynarae, est assez bien corrélée 24 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 avec les rendements en seconde année en 2013 mais pas avec la dose apportée en première année. Beaucoup d’azote, peu de pucerons Les pucerons ont été globalement peu présents dans ces essais (moins de 1 puceron par feuille, le seuil de nuisibilité étant de l10 pucerons par feuille). Toutefois, on observe une corrélation inverse entre la fréquence des pucerons verts (Capitophorus horni) et la dose d’azote apportée. Cette observation n’est pas statistiquement significative et mériterait d’être confirmée avec des densités de pucerons plus importantes. A noter que des observations effectuées dans le cadre d’autres essais montrent également une corrélation inverse entre la vigueur de la culture et les infestations de pucerons verts. COLLET Jean Michel (Ctifl/Caté) Technique fered from less advantageous Mobilisations and residues at the end of cultivation (kg/ha of nitrogen) growing conditions. At the end of the growing season, the return of wet weather resulted in a high degree of mineralisation. Yields from the second trial were considerably lower, and did not exceed 6 tonnes per hectare with total absorption of less than 100 kg/ha. While not challenging the results of the first trial, these results demonstrate that take-up depends to a great extent on growing conditions. The quantity of nitrogen remaining in the soil was very high (100 kg/ha where up to 50 kg/ ha had been added and more for higher doses), which was the result of late mineralisation from which the crop had not, or had only slightly, benefitted. Once other sources of nitrogen had been deducted, the soil had supplied 150 kg/ha in this plot by mineralisation between April and September. As in the preceding trial, the weight of the stumps at the end of the first growing season was more or less constant and did not depend on the amount of nitrogen added. Yet best results were observed during the second year with high nitrogen levels after a winter without plant losses. Other observations Receptiveness of nitrogen and mildew (Bremia lactucae) go together sely with the second year yield in 2013 but not with the dose added in the first year. Mildew attacks correlate closely with crop vigour, which is itself a function of the availability of nitrogen. Observations showed that the most serious infections of mildew corresponded to the highest doses of nitrogen added. The attacks peaked above 125 added kg/ha. High level of nitrogen means a low number of aphids Correlation between Xanthomonas cynarae and yield in the second year Pseudomonas cichorii did not appear with enough frequency for us to draw any conclusions. However, the appearance of bract spot disease, caused by Xanthomonas cynarae, correlated clo- Overall, very small numbers of aphids appeared during these trials (less than 1 aphid per leaf, whereas the damage threshold is 110 aphids per leaf). However, an inverse correlation was observed between the incidence of green aphids (Capitophorus horni) and the dose of nitrogen added. This observation was not statistically significant and needs to be confirmed with higher densities of aphids. It should be noted that observations conducted in the context of other trials have also shown an inverse correlation between crop vigour and green aphid infestation. COLLET Jean Michel (Ctifl/Caté) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 25 Technique Gérer qualité et rendement en culture de carotte : fertilisation, sol et eau, des facteurs essentiels lisées par les acteurs du développement régional, afin de mieux comprendre les composantes principales de qualité commerciale, de qualité sanitaire et de rendement. Un travail d’enquête auprès des producteurs et de modélisation statistique L’essai 2014 en place - the 2014 trial in situ Un travail d’enquête, de modélisation statistique et d’expérimentation agronomique permet de mieux approcher et de comprendre le sol et ses interactions avec la culture de carottes de sable des « mielles » de la côte Ouest. La méthodologie innovante, développée pour suivre pendant plusieurs années une parcelle, permet de prendre en compte toutes les variables connues. La majorité de la production normande de légumes est une production traditionnelle d’hiver, qui occupe une bonne place sur les marchés avec quelques produits qui constituent les « piliers du maraîchage normand ». C’est le cas de la carotte, culture pivot, qui conditionne la vente des légumes régionaux. La « carotte de Créances », distinguée par un label rouge en 1960, est une culture menée sur la côte ouest de la Manche en zone littorale. Depuis près de 10 ans, cette culture fait l’objet d’études spécifiques réa26 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Le travail a débuté en 2005, avant le projet VégéDurable 2, par la mise en place d’une enquête à la demande des producteurs de carottes du Groupement des Producteurs Légumiers de la Manche (GPLM). Le but de cette étude était d’identifier si les pratiques culturales avaient une incidence sur les problèmes sanitaires rencontrés. A partir de 2006, le projet nécessite une collaboration avec le Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme (LMNO) de l’Université de Caen afin de modéliser la base de données créée et d’identifier les premiers facteurs d’amélioration. Concernant les aspects maîtrisables, les dates d’implantations et de récolte, l’usage de certains herbicides (type, stade d’application, dose), les facteurs fertilisation (rapport N/P ou fréquence des apports par exemple) ressortent parmi les sources de variabilités principales sur les différents parcelles enquêtées. En 2008, une seconde enquête sur la gestion sanitaire fût mise en place. Elle alimente la base de données déjà conséquente, composée de 186 variables observées sur lesquelles 25 paramètres sont expliqués. La fertilisation, piste d’amélioration et objet d’essais dès 2010 En 2010, en vue de valider la lecture des bases de données et grâce à une participation active du GPLM par le biais de Dominique Diaz, il a été mis en place le premier essai par la station d’expérimentation du Sileban. Celui ci a permis de confirmer dans nos limites d’essai que : • Les équilibres entre les éléments azote, phosphore et potassium ont une incidence marquée sur le rendement net et sur la qualité de carottes • Les quantités de ces éléments fertilisants pris indépendamment ont une incidence très faible sur le rendement net, taux d’extra et le pourcentage de carottes malades. Dès 2012, dans le cadre des objectifs de réduction des intrants de Végedurable 2, a été mis en place un essai sur près d’un demi-hectare pour déterminer les équilibres entre fertilisants nécessaires à la croissance de la carotte en fonction Technique La parcelle d’essai depuis 2012 lors de la saison 2014 - The trial plot since 2012 during the year 2014 Managing quality and yield in carrot cultivation: fertilisers, soil and water – the essential elements If we are to gain a better understanding of the soil and the way it interacts with carrot cultivation in the coastal sand meadows («les Mielles») of the West Coast of the Cotentin, thorough investigation, statistical modelling and agronomic experimentation are required. An innovative methodology has been developed, enabling a single plot to be observed for several years, thereby enabling all known variables to be taken into consideration. Traditional winter produce accounts for the majority of vegetable production in Normandy, occupying a firm place in the market overall and with certain products widely recognised as “pillars of Normandy market gardening”. This is the case for the carrot, a key crop which has a strong influence on the sale of other vegetables from the region. The “Créances carrot” which received the Red Label for quality in 1960, is grown in the coastal zone of the west coast of the Manche Department. Specific investigations into this crop, conducted by stakeholders in regional development, have been taking place for almost 10 years with the aim of gaining a better understanding of the key elements of commercial quality, sanitary quality and yield. A detailed investigation with the producers and statistical modelling Work began in 2005, before the VégéDurable 2 project, with an investigation undertaken at the request of carrot producers from the Manche Vegetable Producers Organisation (Groupment des Producteurs Légumiers de la Manche, “GPLM”). The aim of this study was to ascertain whether Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 27 Technique du stade de culture sur un sol sableux. Dans cet essai, nous avons fixé le phosphore et le potassium et avons fait varier l’azote dans une proportion de 0 à 120 unités apportées pour les apports réalisés jusqu’à 60 jours après semis, soit 2 apports au total. Après un travail de modélisation statistique, cet essai confirme les conclusions des enquêtes et de l’essai 2010. Mais, il révèle une forte variabilité spatiale des rendements de l’ordre de 20 % pour une échelle de quelques dizaines de mètres malgré le fait que cette parcelle soit réputée homogène. Cette variabilité semble ne pas être aléatoire et est plus importante que l’effet de la fertilisation, qui elle fait varier les rendements d’environ 5%. Elle pourrait être induite par l’hétérogénéité du matériel végétal utilisé, la pratique professionnelle, l’historique ou la structure même du sol de la parcelle. A la recherche des facteurs de qualité et de rendement Les principaux facteurs encore absents de la base de données concernent la matrice la moins connue et maîtrisée en agriculture : le sol. L’étude de paramètres physico-chimiques complémentaires et du comportement de l’eau du sol est réalisée sur la parcelle d’essai de 2012, malgré une plantation de poireaux. Les investigations sont menées par horizons de 10 cm, allant pour certaines mesures jusqu’à un mètre de profondeur, l’enracinement d’une carotte pouvant dans certaines conditions avoisiner cette profondeur. Ces paramètres, reflétant la structure physique ou l’état chimique de base, variant faiblement dans le temps, il a été décidé de les apprécier en les liants aux résultats 2012. Cet essai a permis de tester et de sélectionner les paramètres les plus explicatifs (densité apparente, magnésium…) afin d’accentuer leur étude l’année suivante. En 2014, toujours sur la même parcelle, la dernière année d’étude s’emploie à vérifier directement les paramètres mis en avant en 2013 sur une culture de carottes et sur sa dynamique de développement. Pour accentuer les différences, l’essai est mis en place suivant deux types de travail de sol (traditionnel et superficiel) et de nouveaux paramètres sont évalués (température des horizons du sol…) Exemple de résultat des essais 2012 : ici répartition spatiale du pourcentage de carotte extra observé dans la parcelle Example result of the 2012 trials – spatial distribution of the percentage of premium carrots in the plot Quel est l’avenir après VégéDurable 2 ? Depuis la genèse du projet, centré autour de la gestion sanitaire des carottes, jusqu’à la recherche d’une variabilité inexpliquée, cette étude a mobilisé des compétences complémentaires. La compréhension des phénomènes en jeu, pouvant permettre un gain substantiel de rendement, a mené à entrer dans un logique « système », en développant des méthodologies de travail non utilisées en agronomie. La modélisation ainsi conduite permet d’identifier le jeu complexe des interactions entre variables qu’il faut comprendre avant de modifier les pratiques culturales. Les paramètres retenus seront vérifiés et confirmés. Leur transposition dans d’autres environnements culturaux sera évaluée. En parallèle, une réflexion sur la modification de l’itinéraire technique prenant en compte ces paramètres sera menée. La finalité de cette étude pourrait mener au développement d’un outil informatique innovant qui aiderait la profession à suivre ses parcelles et à mieux conduire leurs fertilisations. Il permettrait de gérer des sensibilités particulières liées au travail du sol, à l’alimentation hydrique ou aux interventions techniques. 28 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Exemple de résultat des essais 2012 : ici répartition spatiale du pourcentage de carotte extra modélisé dans la parcelle Example of 2012 trials results: spatial distribution of the extra carrot percentage modelled in the plot Dominique DIAZ (GPLM), Xavier HEINZLE (Sileban), François KAUFFMANN (LMNO), Franck VIAL (Sileban) Technique cultivation methods had an impact on disease issues which were being encountered. From 2006, the project began a collaboration with the Nicolas Oresme Mathematical Laboratory (LMNO) at the University of Caen in order to model the database which had been created and to identify initial points for improvement. Among the factors which could be controlled, planting and harvest dates, use of certain herbicides (type, stage when applied and dose) and factors relating to fertilisation (e.g. N/P balance or frequency of inputs) emerged as being among the principal sources of variability for the different plots studied. A second investigation into the management of plant health issues took place in 2008. This added to the already substantial database which comprised 186 observed variables, with 25 parameters explained. Fertilisation, area for improvement and subject of trials from 2010 In 2010, Sileban, the experimental research centre, organised the first trial with a view to validating the interpretation of the databases, conducted thanks to the active participation of the GPLM though the good offices of Dominique Diaz. This experiment enabled us to conclude, within the limitations of the trial, that: • The balance between the elements nitrogen, phosphorus and potassium has a significant impact on net yield and the quality of carrots • The quantities of these elements taken separately have very little impact on net yield, the percentage of premium produce or the percentage of diseased carrots. From 2012, a trial was conducted on a plot of almost half a hectare in the framework of the objectives of VégéDurable 2, which are to reduce the level of inputs. The trial aimed to determine the balance between fertilisers required for carrot growth in sandy soil at different stages of the growing cycle. For this trial, we used a fixed quantity of phosphorus and potassium, and varied the amount of added nitrogen in proportions from 0 to 120 units, with the additions taking place up to 60 days after sowing, i.e. 2 additions in total. Once statistical modelling had been completed, this trial confirmed the conclusions of the investigations and the trial conducted in 2010. However, it revealed large variability in yield, around 20%, between different parts of the field, to within a few dozen metres, even though the plot in question was supposed to be uniform. This variability did not appear to be random and was more significant than the impact of fertilisation, which only made yields vary by about 5%. It could be caused by the variety of different plant material used, cultivation methods practiced by the producers, cultivation history, or even the soil structure of the plot. The quest for factors affecting quality and yield The principal elements which are still lacking in the database concern the least known and least controlled matrix in agriculture – the soil. Despite the presence of a plantation of leeks in the trial plot, a study was made of the complementary physical/chemical parameters of the soil and the behaviour of water in it. Investigations were conducted in horizons of 10cm, with certain measurements going down to 1m in depth because under certain conditions a carrot can reach this depth. As these parameters reflect the physical structure or the basic chemical state of the soil, they do not vary much over time, and it was therefore decided that the assessment should be based on the 2012 results. This trial enabled us to test and select the most informative parameters (e.g. apparent density, magnesium) in order to prepare to study them in more depth the following year. Still using the same plot, the final year of study in 2014 was used to ascertain the effects of the parameters on which we had focused in 2013 directly on a crop of carrots and its development process. In order to highlight the differences, the trial was installed following two types of tilling (traditional and surface), and additional new parameters were calculated (e.g. temperature of the soil horizons). What happens after VégéDurable 2? This project, initially based on disease management for carrots and moving on to conduct research into unexplained variabilities, has brought in complementary skills from its outset. Gaining an understanding of the factors at work and thereby being able to increase yields substantially has made us work in a “system” approach, in which we have developed methodologies not normally used in agronomy. The type of modelling we have conducted has enabled a complex web of interactions between variables to be identified, and these have to be understood before agricultural practices are changed. The parameters we have highlighted need to be verified and confirmed. We need to evaluate how they can be transposed to other agricultural contexts. In parallel, consideration will be given to changes in the technical aspects of cultivation which need to be made to take these parameters into account. In the end, this study could lead to the development of an innovative software tool which could help the profession to monitor their fields and fertilise more advantageously. It would enable them to manage particular susceptibilities connected with tilling, irrigation or technical operations. Dominique DIAZ (GPLM), Xavier HEINZLE (Sileban), François KAUFFMANN (LMNO), Franck VIAL (Sileban) Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 29 Technique Développer des points de consigne d’irrigation afin d’améliorer l’utilisation d’eau de la production de laitue de plein champ Historique Une grande variété de légumes est cultivée en plein champ en Angleterre sur une superficie d’environ 120,000 hectares. Les plus grands bassins de production sont dédiés à la culture de Brassica et d’Allium, de carotte et de laitue. Les bassins principaux de production sont dispersés partout au Royaume-Uni, du sud-ouest de l’Angleterre jusqu’au centre de l’Ecosse. La valeur totale de la production nationale représente environ 900 millions de livres sterling (soit plus d’un milliard d’euros). Ces légumes sont principalement cultivés par des spécialistes, la plupart desquels ont des zones de production partout dans le pays ou ils s’approvisionnent de sources divers ; ceci garantie souvent l’approvisionnement en continu. Dans le cas de cultures plantées comme la laitue, l’irrigation reste primordiale pour une bonne implantation et une bonne croissance. La plupart des légumes requièrent une bonne irrigation afin de maximiser le rendement et la qualité de la récolte. En 2005, 56% du volume total d’eau utilisé pour l’irrigation agricole en Angleterre était consacré aux pommes de terre et 27% aux cultures légumières. Afin de permettre aux producteurs de maintenir ou d’augmenter le rendement de leurs cultures face à des températures estivales toujours croissantes, face à l’amenuisement des ressources en eau et face aux demandes d’une meilleure protection de l’environnement par l’Etat, de nouvelles méthodes de production améliorant l’efficience d’utilisation de l’eau et des nutriments et le respect de « meilleures pratiques » sont nécessaires. Approches et objectifs Des économies d’eau significatives peuvent être obtenues sans réduire le niveau de rendement commercial lorsqu’un type d’outil scientifique de planification de l’irrigation est utilisé pour faire concorder « l’offre et la demande ». « L’irrigation déficitaire » propose une autre option de gestion intéressante dans des régions où les ressources en eau sont déjà limitées et dont sa raréfaction continue. Le principe de cette technique est de fournir une quantité moindre d’eau que celle dont la plante a besoin lors de chaque irrigation. L’Irrigation Déficitaire Régulée (IDR) et le Partial Rootzone Drying (PRD) – le séchage partiel des racines, sont les 30 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 deux formes d’irrigations déficitaires les plus répandues et offrent un potentiel énorme d’optimisation d’utilisation d’eau tout en maintenant ou en améliorant le rendement commercialisable et la qualité des légumes et à condition que ces systèmes soient mis en œuvre et soit suivis judicieusement. La recherche a déjà montré qu’une irrigation déficitaire sévère pendant laquelle uniquement 50% de l’eau perdue par la transpiration est remplacée peut avoir comme résultats le jaunissement des feuilles et une qualité moindre sur des feuilles d’épinard commercialisables (Leskovar, D.I. & Piccinni, G., 2005). Les auteurs de cette étude ont trouvé qu’un régime d’irrigation déficitaire de 75% avait un effet d’amélioration sur l’efficacité de l’utilisation de l’eau sans pourtant réduire le rendement, mais les effets sur les feuilles post-récolte n’ont pas été étudiés. Des recherches récentes ont montré que la qualité et la durée de conservation d’une laitue ‘Iceberg’ fraichement coupée était meilleure pour les plantes ayant subi une irrigation déficitaire pendant la période de culture (Luna, M.C. et al., 2012). Ces auteurs ont aussi démontré qu’une laitue ‘Romaine’ fraichement coupée ayant subi une irrigation déficitaire avait une meilleure qualité visuelle globale et dégageait moins d’odeurs Technique Developing irrigation set points to improve water use efficiency in field-grown lettuce production Figure 1 : Programmer l’irrigation des cultures avec une météo instable est compliqué, de nouveaux outils sont nécessaires afin d’aider les producteurs à améliorer la durabilité économique et environnementale de leur exploitation. Scheduling irrigation to commercial crops during changeable weather is challenging and new guidelines are needed to help growers improve the economic and environmental sustainability of their businesses. Background A diverse range of vegetable crops is grown outdoors in the UK on an area of about 120,000 ha. The largest areas are devoted to production of Brassica and Allium crops, carrot and lettuce and the main crops are grown over a wide geographical spread, from south-west England to central Scotland. The total value of home production marketed is about £900 million. These crops are grown mainly by specialists, many of whom grow crops in, or source crops from, different parts of the country and this provides continuity of supply in many instances. For transplanted crops such as lettuce, irrigation is important for crop establishment and most vegetable crops require irrigation to maximize yield and quality. Of the total amount of water used for crop irrigation in England in 2005, 56% was used for irrigation of potato crops and 27% for irrigation of vegetables. If vegetable growers are to maintain or increase yields against a backdrop of increasing summer temperatures, dwindling water supplies, and government demands for greater environmental protection, new production methods that improve water and nutrient use efficiency and utilise ‘best practice’ are needed. Approaches and objectives Significant water savings can be achieved without reducing marketable yields when some form of scientific irrigation scheduling tool is used to ‘match demand with supply’. Deficit irrigation offers another attractive management option in areas where water resources are already limited and likely to worsen. The techniques involve applying less water than the plant needs at each irrigation event. Regulated Deficit Irrigation (RDI) and Partial Rootzone Drying (PRD) are the two most widely used forms of deficit irrigation and offer great potential to optimise water use efficiency whilst maintaining or improving marketable yields and quality, provided that they are applied and maintained judiciously. Previous research has shown that severe deficit irrigation in which only 50% of water lost by transpiration was replaced resulted in yellowing and lowered quality of processing spinach leaves (Leskovar, D.I. & Piccinni, G., 2005). These authors reported that a 75% deficit irrigation regime improved water use efficiency without reducing yields but did not investigate effects on post-harvest leaf quality. Recent research has shown that the quality and shelf-life of freshcut ‘Iceberg’ lettuce was better preserved in plants receiving deficit irrigation during the growing period (Luna, M.C. et al., 2012). These authors also reported that fresh-cut ’Romaine’ lettuce grown with deficit irrigation showed higher overall visual quality and fewer off-odours after 13 days of storage (Martinez-Sanchez et al., 2012). The objectives for the lettuce water use efficiency research in this Interreg project are to: 1) Identify the soil matric potentials at which shoot physiological responses to drying soil are first triggered 2) Develop and test lower irrigation set points that save water whilst maintaining marketable yields and quality 3) Use this information to develop new irrigation guidelines to improve on-farm water use efficiency Deriving irrigation set points ‘Little Gem’ lettuce plants were potted in to 12 L pots of sandy loam soil and maintained in a controlled environment facility at EMR (Figure 2). At planting, Decagon MPS2 matric potential probes and 10HS probes were inserted at two different depths and connected to Decagon EM50G dataloggers with telemetry. Throughout establishment and development, irrigation was scheduled to match Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 31 Technique bien irriguées ont été identifiés. Ces informations ont servi de base pour créer une deuxième expérience durant laquelle les effets de points de consigne plus faibles vont être mesurés sur le développement d’une plante, la qualité de ses feuilles et sa conservation. Points de consigne pour les essais d’irrigation Figure 2 : Des laitues ‘Little Gem’ ont été cultivées dans un sol limono-sableux dans des pots de 12 L en environnement contrôlé afin de mesurer leurs réponses aux différents niveaux d’assèchement du sol. ‘Little Gem’ lettuce plants were grown in 12 L pots of sandy loam soil in a controlled environment facility to measure their responses to different degrees of soil drying. au bout de 13 jours de conservation (Martinez-Sanchez et al., 2012). Les objectifs des recherches sur l’amélioration de l’efficience d’eau d’une culture de laitue dans le cadre du projet Interreg sont les suivants : 1) Identifier les potentiels matriciels des sols pour lesquelles les premières réponses physiologiques à l’assèchement du sol sont déclenchées 2) Développer et définir des points de consigne d’irrigation nécessitant moins d’eau, tout en maintenant le rendement commercial et la qualité des produits 3) Utiliser ces informations afin de développer de nouveaux conseils d’irrigation et d’améliorer l’efficience d’utilisation de l’eau chez les producteurs. Obtenir des points de consigne d’irrigation Des laitues ‘Little Gem’ ont été cultivées dans un sol limono-sableux dans des pots de 12 L en environnement contrôlé sur le site de l’EMR (Figure 2). Des sondes tensiométriques Decagon MPS2 et des capteurs10HS ont été mis en place à deux profondeurs différentes et connectés à des enregistreurs de données Decagon EM50G avec télémétrie lors de la plantation des laitues. Pendant toute la phase d’installation et de développement végétal, l’irrigation a été fixée à un niveau qui fait correspondre l’offre à la demande, le potentiel matriciel du sol a été maintenu au plus près de la capacité au champ (~10 kPa). Lorsque les plantes ont atteint leur taille commerciale, l’irrigation d’une moitié des pots a été réduite à 80% du volume d’eau perdu par transpiration afin d’obtenir l’assèchement progressif de la terre. Les réponses physiologiques des plantes à cet assèchement ont été mesurées de façon journalière et comparées à celles des plantes bien irriguées pour identifier à partir de quel degré d’assèchement du sol les premiers effets étaient visibles sur les principales caractéristiques agronomiques. Les potentiels matriciels des sols pour lesquels les réponses physiologiques des feuilles à l’assèchement ont changé de façon statistiquement significative par rapport aux plantes 32 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 Les laitues ‘Little Gem’ ont été mises en terre selon la méthode décrite ci-dessus. En supplément du témoin bien irrigué, l’irrigation de certains pots était arrêtée jusqu’à ce que le potentiel matriciel du sol ait atteint soit -40, -80 ou -120 kPa (Figure 3). La durée de chaque arrosage était ajustée pour que la quantité d’eau ajoutée soit suffisante afin d’augmenter le potentiel matriciel du sol au niveau de la capacité prévue, tout en minimisant leur perte en eau. Chaque pot de la modalité bien irriguée a reçu un total de 4,7 litres d’eau pendant toute la durée de l’expérience. Les plantes sous le régime DD1, DD2 ou DD3 avec un déficit d’irrigation ont reçu 3,3, 3,3 et 2,6 litres d’eau respectivement. Les effets de ces quatre traitements ont été déterminés notamment sur la croissance et le développement des plantes, les paramètres physiologiques, les poids frais et sec des feuilles à la récolte ainsi que la durée de conservation potentielle. Le poids total frais était réduit de façon significative lors des traitements DD2 et DD3, même si le poids sec des feuilles n’a pas été affecté. Ces informations ont été utilisées pour développer et tester des régimes d’irrigation plus économes en eau lors d’essais en plein champ sur le site de l’EMR. Développement de stratégies d’irrigation économes en eau Lors des essais en plein champ en 2014, les laitues ‘Little Gem’ ont été plantées dans un sol limono-sableux en planches surélevées, sous un tunnel plastique afin de les protéger de toute précipitation (Figure 4). Un dispositif statistique en blocs aléatoires complets a été utilisé afin de maximiser les degrés de libertés de l’essai et des capteurs d’humidité du sol ont été mis en place à 20 et 40 cm de profondeur sous des plantes représentatives de chacune des trois modalités qui sont : 1) contrôle commercial, pour lequel les plantes ont reçu une quantité d’eau suffisante afin de maintenir le sol à la capacité du champ (-10 to -15 kPa) ou aux alentours de celui-ci ; 2) un régime d’essai producteur, pour lequel il n’y a eu irrigation qu’à partir du moment où le potentiel matriciel du sol à 20 cm ait atteint le point de consigne le plus bas obtenu à partir des expériences en pot (-40 kPa); 3) deux régimes d’IDR où l’eau n’était apportée qu’une fois le potentiel matriciel du sol à 20 cm ait atteint -80 or -120 kPa. Les effets de ces régimes d’irrigation sur le développement foliaire et les réponses physiologiques des plantes ont été évalués ainsi que le poids frais et sec des têtes de laitue lors de leur récolte. Les effets des régimes d’irrigation sur la vitesse de dégradation pendant la phase de conservation des laitues sont en cours d’étude à l’aide de techniques d’émission de fluorescence chlorophyllienne. Chaque valeur d’efficience de l’eau (la quantité d’eau en litres nécessaire pour produire une récolte d’un kg de poids frais commercialisable) sera calculée pour chacun des régimes d’irrigation. Mark A. Else, East Malling Research, Kent, ME19 6BJ, UK; [email protected] Technique Figure 3. Modifications dans le potentiel de la matrice des sols pour le traitement bien irrigué (WW) et trois traitements IDR (DD1, DD2, DD3) pour lesquels les plantes n’ont pas été irriguées avant que le potentiel de la matrice du sol atteigne les valeurs prédéterminées. Changes in soil matric potential under the well-watered treatment (WW) and three RDI treatments (DD1, DD2, DD3) in which irrigation was withheld until the soil matric potential reached pre-determined values. demand with supply and soil matric potential was maintained close to field capacity (~10 kPa). Once plants reached a marketable size, irrigation to half of the pots was reduced to 80% of the volume of water lost by transpiration so that gradual soil drying was imposed. Plant physiological responses to drying soil were measured daily and compared to those of well-watered plants to identify the degree of soil drying at which agronomically important traits were first affected. The soil matric potentials at which leaf physiological responses to soil drying became statistically significantly different from well-watered plants were identified. This information was used to design a second experiment where the effects of a range of lower irrigation set points on plant growth, leaf quality and shelf-life potential were determined. Testing irrigation set points ‘Little Gem’ plants were planted and established as described above. In addition to the well-watered control, irrigation was withheld from some pots until the soil matric potential at 20 cm depth reached either -40, -80, or -120 kPa (Figure 3). The duration of each irrigation event was adjusted so that sufficient water was added to raise the soil matric potential back to pot capacity whilst minimising run-off from the pots. Throughout the experiment, each plant in the well-watered treatment received a total of 4.7 L of water; plants under the DD1, DD2 or DD3 deficit irrigation treatments received 3.3, 3.3 and 2.6 L of water, respectively. Effects of the four treatments on plant growth and development, plant physiological parameters, leaf fresh and dry weights at harvest and shelf-life potential were determined. Total plant fresh weight at harvest was reduced significantly by the DD2 and DD3 treatments, although leaf dry weight was not affected. This information was used to develop and test water-saving irrigation regimes in scientific field trials at EMR. Figure 4. Expérimentation de plein champ à l’EMR durant laquelle les effets de différents régimes d’irrigation déficitaire sont déterminés sur le rendement commercial, la qualité et la durée de conservation des laitues Field experiment at EMR in which the effects of water-saving irrigation scheduling regimes on crop marketable yield, quality and shelf-life were determined. Developing water-saving irrigation strategies In field trials in 2014, ‘Little Gem’ lettuce plants were planted in a sandy loam soil in raised beds covered by a polytunnel to exclude any rainfall (Figure 4). A randomised block design that maximised statistical degrees of freedom was used and soil moisture sensors were installed at 20 cm and 40 cm depths under representative plants in each of three treatments, which were: 1) Commercial Control, in which plants received sufficient irrigation water to maintain the soil at or near to field capacity (-10 to -15 kPa); 2) A Grower Test Regime, where irrigation was withheld until the soil matric potential at 20 cm depth reached the lower irrigation set point derived from the pot experiments (-40 kPa); 3) Two Regulated Deficit Irrigation regimes where irrigation was applied once the soil matric potential at 20 cm depth reached -80 or -120 kPa. The effects of the irrigation regimes on shoot growth and physiological responses were determined and lettuce head fresh and dry weights were recorded at harvest. The effects of the irrigation treatments on the rate of degradation during shelf life tests are being assessed using chlorophyll fluorescence parameters and the Water Productivity value (litres of water used to produce 1 kg fresh weight of marketable yield) for each irrigation regime will be calculated. Mark A. Else, East Malling Research, Kent, ME19 6BJ, UK; [email protected] Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 33 Communications Partage des résultats acquis / Sharing the results Chaque partenaire présente et relaie les résultats issus du réseau technique et scientifique VégéDurable 2. Comme l’illustrent les pages suivantes, tout type de public et d’événements sont visés, de la visite de lycéens jusqu’à la présentation des résultats devant des pairs. En point d’orgue du projet, une conférence de restitution collégiale se déroulera au mois de février à Caen. Each partner presents and relays the results from the technical and scientific VégéDurable 2 network. As shown on the following pages, all types of audiences and events are concerned included, from the visit of students to the presentation of results to peers. As the climax of the project, a collective final conference will take place on February in Caen. uth East et BBC R4 / Présentation sur la BBC So East and on BBC R4 h Presentation on BBC Sout Création du logo / Logo creation international Participation au symposium ées » / « carotte et autres apiac r apiacea” d othe Participation in “carrot an osium international symp 34 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 ins du littoral » / Présentation dans « Jard du littoral” Presentation in “Jardins Présentation dans la lettre / d’information EMRA News ter let ws ne RA Presentation in the EM Communications p visits Visites de groupes / Grou èmes contres de Participation aux 11 ren l’analyse / et de la fertilisation raisonnée eting of the Participation in the 11th me analysis d rational fertilisation an Création de posters / Posters creation la publication de l’AAB / Articles scientifiques dans e AAB publication Scientific articles in th Inde / Participation à l’ICOM7 en ia Ind in Participation in ICOM7 rhizes / Formation détection Myco ng Mycorrhiza detection traini rd’hui & Demain » / Présentation dans « Aujou ui & Demain” Presentation in “Aujourd’h Décembre 2014 - Jardins du Littoral • 35 Communications / n of Applied Biologists » Présentation à « Associatio ion of Applied Biologist” iat Presentation to the “Assoc régionale « Reflet » / Présentation dans la revue al review “Reflet” Presentation in the region la science / Participation à la Fête de festival ce Participation in the scien Présentation du projet / Project presentation Portes ouvertes de l’EMR EMR open days 36 • Jardins du Littoral - Décembre 2014 /