Un meilleur rendement dans les cultures mixtes

De nos jours, les terres arables sont dominées par des monocultures à grande échelle. On y cultive des variétés (hautement) sélectionnées qui promettent un rendement élevé. Mais ces surfaces cultivées de manière uniforme présentent des inconvénients : Les champignons et les insectes ont la partie facile et menacent les récoltes ; pour tenir les parasites en échec, les agriculteurs utilisent des variétés résistantes et différents pesticides.

Les cultures mixtes constituent une alternative possible aux monocultures. Dans ce cas, ce n'est pas une seule espèce ou variété qui est semée sur une grande surface, mais plusieurs espèces ou variétés qui se côtoient. Mais de telles cultures sont encore peu expérimentées, en particulier dans les grandes cultures, et donc peu visibles sur les terres agricoles.

Aujourd'hui, une équipe dirigée par le professeur de l'ETH Christian Schöb démontre que les cultures mixtes en grandes cultures ont un rendement nettement supérieur à celui des monocultures. L'étude correspondante vient d'être publiée dans la revue spécialisée "Nature Plants".

Principe écologique appliqué

Les cultures mixtes exploitent un principe écologique : les écosystèmes peuvent mieux remplir leurs fonctions lorsque la diversité biologique est importante. Parmi ces fonctions figurent la régulation du régime hydrique, le maintien de la fertilité du sol ou une meilleure productivité des plantes.

Cela s'applique également aux agro-écosystèmes : "La recherche sur les prairies agricoles a montré que les prairies plus diversifiées sont plus productives que celles composées d'une seule ou de quelques espèces semées", explique Schöb.

Jusqu'à présent, il n'existait guère d'études comparables pour les grandes cultures. Lui et ses collaborateurs ont donc cherché à savoir si le mécanisme écologique fondamental s'appliquait également aux grandes cultures, notamment en termes de rendement.

Les chercheurs ont créé deux jardins expérimentaux : l'un en Suisse, sur le campus Irchel de l'Université de Zurich, et l'autre dans la province espagnole d'Estrémadure. Le climat y est beaucoup plus sec et plus chaud qu'à Zurich, ce qui a permis aux chercheurs d'étudier la croissance des plantes utiles dans de possibles conditions climatiques futures.

Les mélanges de deux plantes donnent déjà plus de rendement

Dans leur expérience, les chercheurs ont testé des mélanges de deux ou quatre plantes utiles différentes de huit espèces sélectionnées, comme le blé, l'avoine, le quinoa, les lentilles, le lupin, le lin et la cameline (un oléagineux similaire au colza) ainsi que la coriandre. Seules les graines de toutes ces espèces sont utilisées. Les plantes ont été semées en alternance en bandes parallèles avec un espacement de 12 centimètres entre elles.

Enfin, ils ont comparé la masse des graines des plantes issues de cultures mixtes avec celle des plantes issues de monocultures. Par ailleurs, les chercheurs ont également mesuré le reste de la biomasse aérienne des plantes.

Le résultat est clair : à partir de mélanges de deux espèces, le rendement a déjà augmenté de 3 pour cent en Espagne et de 21 pour cent en Suisse par rapport à la monoculture. Si les chercheurs ont semé quatre espèces côte à côte, le rendement supplémentaire a même été de 13 et 44 pour cent en Espagne et en Suisse.

Les chercheurs expliquent le surplus de rendement obtenu avant tout par l'effet de la biodiversité : une plus grande diversité permet une meilleure exploitation des ressources disponibles et un meilleur contrôle naturel des ravageurs - les expériences ont été menées sans pesticides.

Les plantes investissent beaucoup dans les feuilles et les tiges

Cependant, les chercheurs ont également constaté que les plantes produisaient plus de feuilles ou de tiges dans les cultures mixtes que dans les monocultures. Elles investissaient donc plus d'énergie et de matériel dans la production de biomasse végétative et proportionnellement moins dans la production de graines. La plante fait un compromis, explique Schöb, plus elle investit dans la biomasse végétative, plus elle réduit les investissements dans ses graines. "Malgré tout, la production de graines est supérieure à celle d'une monoculture", conclut le chercheur en agronomie.

Il attribue l'effet selon lequel les plantes investissent plus d'énergie dans la constitution de biomasse végétative aux variétés utilisées dans les essais : "Les semences sont sélectionnées pour les monocultures, que le rendement est donc optimal si ces plantes ne poussent qu'au milieu de leurs semblables".

Schöb estime donc qu'il est probable que le potentiel de rendement supplémentaire puisse être encore mieux exploité avec des semences adaptées aux cultures mixtes.

Au fil du temps, l'homme a sélectionné la plupart des plantes cultivées pour obtenir de gros fruits et un meilleur rendement dans des conditions de monoculture. Ainsi, les tomates modernes sont énormes, alors que les fruits des tomates sauvages sont petits comme des myrtilles. Pour que les plantes utiles en cultures mixtes produisent un rendement optimal, les méthodes de sélection courantes - qui visent la culture en monoculture - doivent être adaptées.

Obtenir et tester ses propres semences

Or, il n'existe actuellement aucun producteur de semences sur le marché qui propose des graines spécifiquement destinées à être utilisées dans des cultures mixtes. C'est pourquoi les chercheurs s'emploient à obtenir et à tester des semences issues de leurs propres essais. "Nous aimerions répéter nos expériences avec ces semences produites par nos soins, afin de voir si la sélection dans une culture mixte porte ses fruits au sens propre du terme", souligne Schöb.

Mais pour que la culture mixte fasse une percée, il faut aussi un changement dans la pratique agricole. Il faut entre autres des machines capables de récolter simultanément différentes plantes utiles et de séparer les produits récoltés. "De telles machines existent déjà, mais elles sont encore l'exception et sont chères, sans doute parce qu'elles ont été peu demandées jusqu'à présent", explique le chercheur de l'ETH. Combinée à des semences optimisées et à des machines adaptées, la culture mixte pourrait être une véritable option d'avenir pour de nombreux agriculteurs.

Ce travail de recherche a été financé par le Fonds national suisse.