L'agroforesterie au service des cultures fruitières et maraîchères ?

Contexte climatique et systèmes agricoles

Dans les années à venir, le changement climatique et notamment les modifications des températures et des précipitations vont fortement impacter les systèmes agricoles [1]. La ressource en eau va devenir de plus en plus rare en raison de la dégradation de sa qualité et de son utilisation excessive alors que les besoins vont s'accroître, notamment pour faire face à la nécessité de nourrir la population croissante [2]. Le changement climatique a pour conséquence une augmentation des vagues de chaleur et des canicules (+10 à +35 jours de vagues de chaleur au cours du XXIe siècle), ainsi qu'une baisse des précipitations estivales (de -10 à -20 %), et ce notamment dans la partie sud de la France [3].

D'après le rapport 2022 du GIEC, la zone méditerranéenne est sévèrement touchée par le changement climatique [4]. Avec une augmentation des températures moyennes de 2 °C par rapport au début du XXe siècle, soit 50 % supérieure à l'augmentation moyenne globale, de nombreuses problématiques pourraient s'aggraver : raccourcissement des cycles végétatifs, perte de qualité liée aux pics de chaleur, manque d'heures de froid, chute physiologique, brûlures, émergence de bioagresseurs, etc. [5]. L'agriculture pourrait être particulièrement impactée, en particulier pour son utilisation de l'eau : moindre disponibilité en période estivale, intrusions salines ou encore risque de précipitations intenses. L'agriculture française représente aujourd'hui environ 10 % des prélèvements d'eau annuels et dans certaines zones, jusqu'à 90 % en période estivale. Avec une réduction prévue des réserves naturelles et une augmentation de l'évapotranspiration des cultures, l'eau est une ressource à fort enjeu [6]. Les mesures préfectorales de restriction augmentent, en nombre et en durée, et peuvent limiter et contraindre l'usage de l'eau en France.

L'évolution climatique impacte déjà les productions fruitières et légumières et, le plus souvent, par des effets défavorables. Ainsi des insuffisances de coloration, des malformations de fruits ou encore des fruits moins juteux sont observés par les professionnels de la filière fruitière. Ces effets sont notamment associés à des températures plus fréquemment élevées au printemps et en été [5]. Des vagues de canicules associées à des stress hydriques peuvent engendrer des floraisons anticipées et la formation de pistils doubles [7]. De même, des chutes de fleurs, des malformations de fruits ou encore des baisses de production sont constatées par les producteurs de légumes, particulièrement en plein champ mais aussi sous abri et sous serre en raison des fortes températures, comme cela est observé en tomate et en poivron [8]. Les épisodes de gel printanier sont aujourd'hui de plus en plus impactants pour la production fruitière. En légumes, les épisodes de gel tardif peuvent entraîner une mortalité des plants ou encore un décalage de la mise en production [8]. Un rayonnement solaire direct trop important peut causer des coups de soleil sur les fruits et les rendre non commercialisables. Les dégâts sont accrus avec les températures élevées de l'air lors de fortes vagues de chaleur et un stress hydrique important. Des coups de soleil sur fruits (tomates, poivrons, aubergines) ou sur feuilles (salades) et des brûlures de fleurs conduisant à leur disparition (tomates) peuvent entraîner des pertes de rendement significatives pour les maraîchers et sont régulièrement observés ces dernières années [9].

L'agroforesterie, une opportunité ?

L'agroforesterie permet une optimisation de l'utilisation des ressources, en particulier celle de l'eau. Elle peut permettre d'augmenter la biodiversité et les services qui y sont associés tels que la régulation naturelle des ravageurs. Elle favorise également la régulation du microclimat, le stockage de carbone et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Elle est souvent présentée comme une solution pour améliorer la productivité et la résilience de l'agriculture dans ce contexte de changement climatique [10, 1, 12]. De tous les systèmes de diversification culturale, les systèmes agroforestiers semblent être les systèmes les plus performants avec de nombreux effets positifs sur la production en elle-même mais aussi sur la préservation de l'environnement et des ressources [13]. Les systèmes agroforestiers, en interférant directement ou indirectement avec différentes composantes de l'environnement, peuvent affecter la culture de rente. Les arbres vont notamment modifier le microclimat de la parcelle cultivée : interception de la lumière par le feuillage, réception de l'eau lors des précipitations, modification de la température, de l'humidité ou encore des flux d'air [14]. Ces différentes modifications pourraient permettre de préserver les cultures de fruits et légumes des aléas climatiques.

La gestion de la ressource en eau est un enjeu majeur pour le futur des systèmes agricoles car la disponibilité en eau est l'un des facteurs limitant le développement des plantes [15, 16]. L'ombrage apporté par les arbres forestiers permet de réduire l'évapotranspiration des cultures situées sous leur canopée mais participe également au maintien de la réserve en eau du sol [15]. Pour faire face aux modifications du climat au niveau des températures et des précipitations, l'agroforesterie est un système agricole estimé plus résilient grâce à un effet tampon sur l'humidité du sol [1]. L'agroforesterie permet aussi de réduire le ruissellement de l'eau, donc l'érosion des sols et d'améliorer l'efficacité d'utilisation de l'eau [15, 17]. En 2011, et malgré leurs travaux sur la culture de café en agroforesterie, Cannavo et al. mettaient en avant le manque d'informations global concernant la compétition ou la complémentarité éventuelle des cultures tropicales et des arbres forestiers concernant la ressource en eau. Le succès de l'agroforesterie repose sur l'utilisation d'espèces végétales complémentaires au regard de la périodicité [2] et de la répartition spatiale des besoins en eau [2, 15] et également de la lumière. En effet il est nécessaire de trouver un compromis entre protection contre le rayonnement et excès d'ombrage qui peut entraîner un déséquilibre entre le fonctionnement végétatif et reproductif des arbres, comme cela a pu être mesuré pour des pommiers cultivés en système forestier sous noyers dans le département de l'Hérault [18].

Au vu des bénéfices potentiels de l'agroforesterie et des nombreuses études menées sous climats tropicaux, il apparaît pertinent pour les filières fruits et légumes d'étudier ce système de production. Très peu d'études ont été menées dans notre contexte pédoclimatique sur ces cultures. La mise en place d'un essai d'agroforesterie pourrait permettre de répondre aux enjeux suivants : adaptation au changement climatique via la protection microclimatique et l'atténuation du changement climatique via le stockage de carbone, limitation de tous les types d'intrants et optimisation des ressources disponibles (eau et nutriments) et enfin amélioration et développement d'indicateurs de pilotage et d'évaluation des systèmes de cultures agroforestiers. Pour cela, il est nécessaire d'évaluer l'impact du système agroforestier en cultures fruitières et maraîchères sur la protection microclimatique des cultures et le stockage de carbone, la ressource en eau, la fertilité et de manière générale la qualité du sol, la biodiversité et le service de régulation des bioagresseurs, et la viabilité technico-économique des systèmes de cultures.

Ce projet de culture de légumes et de fruits en agroforesterie est envisagé pour au moins six ans afin de pouvoir étudier l'impact d'un tel système sur un verger en développement puis un verger en production. Pour le maraîchage, cela permettra également d'observer la dynamique de l'impact des arbres forestiers en cours de développement et tout au long d'une rotation ainsi que de répartir les thématiques et questions de recherche à travailler au fil des ans. Pour les premières années de l'étude, il est prévu de cibler les thématiques de l'eau et du climat pour un suivi dynamique et de faire une analyse initiale de la situation en termes de biodiversité et de ressources du sol. L'Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse permet de démarrer ce projet avec un financement sur une durée de deux ans, de septembre 2024 à août 2026.

Un dispositif particulier pour y répondre

Afin de s'ancrer dans les problématiques du territoire, le dispositif expérimental a été réfléchi en particulier sur le choix des espèces pour représenter les pratiques du bassin de production. Le verger support est composé de deux variétés de pommiers, production principale dans le Sud-Est, présentant des saisonnalités différentes et pour lesquelles le changement climatique a un impact négatif. Les espèces légumières travaillées font partie des rotations mises en place en climat méditerranéen, notamment laitues et cucurbitacées. Ce projet permettra ainsi de répondre aux besoins d'un grand nombre de producteurs locaux.

Le dispositif expérimental est élaboré et déployé sur le centre CTIFL de Balandran sur une ancienne parcelle conduite depuis 2011 en taillis à courte rotation avec des essences de robinier, frêne et platane (Figure 1). En 2022, la transformation de cette parcelle en site agroforestier a permis d'obtenir un site expérimental avec le développement rapide d'arbres de haut jet. La densité forestière est de 50 arbres/ha ce qui est un compromis entre l'obtention d'un effet microclimatique et l'accès à la lumière nécessaire au développement des fruits et légumes. Les arbres forestiers sont espacés de 10 m dans un alignement nord/sud et de 20 m dans le sens est/ouest.

Pour la partie arboriculture, le verger de pommiers se compose des variétés Choupette® Dalinettecov et Inogocov, sur porte-greffe G11 conduit en biaxe et palissé. Chaque modalité « verger » comporte quatre rangs. Les distances de plantation sont de 4 m par 1,5 m soit une densité de 1 667 arbres/ha. Le système d'irrigation est un microjet suspendu afin de permettre le travail du sol pendant les premières années de développement du verger. Trois modalités de vergers sont définies : verger en Agroforesterie Ouest, verger en Agroforesterie Est et verger Témoin. Les deux modalités Agroforesterie permettront de mesurer l'impact de la pratique agroforestière selon la position des pommiers par rapport à la ligne d'arbres forestiers, à savoir à l'est ou à l'ouest. La comparaison sera faite avec la modalité Témoin qui ne comporte aucun arbre forestier. Les quatre rangs de pommiers dans chaque modalité vont permettre d'étudier l'impact de la pratique agroforestière en fonction de la distance entre les pommiers et les arbres forestiers. Cette distance est de 4 ou 8 m.

Pour la partie maraîchage, trois modalités sont également définies : maraîchage en Agroforesterie Ouest, maraîchage en Agroforesterie Est et maraîchage Témoin. L'objectif est de mesurer l'impact de la pratique agroforestière suivant la position des planches maraîchères par rapport à la ligne d'arbres forestiers, à savoir à l'est ou à l'ouest. La comparaison sera faite avec la modalité Témoin sans arbres forestiers. Plusieurs planches maraîchères seront disposées afin d'étudier l'impact de la pratique agroforestière selon différentes distances aux arbres forestiers. La première rotation mise en place sera une culture de laitue au printemps 2025 et une culture de pastèque à l'été 2025. Toute la parcelle sera conduite en agriculture biologique.

Les premiers suivis

Les premiers suivis mis en place dans ce projet vont porter sur la protection microclimatique et la ressource en eau. Ainsi la ressource en eau disponible sera évaluée sur les modalités Témoin et Agroforesterie, à différentes distances des arbres, grâce à des mesures de la pluviométrie, de l'irrigation et de l'eau dans le sol, par des sondes capacitives, en continu et des tests d'infiltrométrie de manière ponctuelle. Le statut hydrique des cultures sera évalué via des mesures de potentiel de tige à l'aide d'une chambre à pression. La ressource en lumière disponible sera évaluée sur toutes les modalités à différentes distances des arbres, grâce à un suivi de l'intensité lumineuse par des capteurs PAR, en continu. Et l'adaptation à l'ombrage des cultures sera évaluée par des mesures de Specific Leaf Area, ratio entre la surface et la masse des feuilles.

Pour mesurer l'impact du système agroforestier sur la biodiversité et la pression phytosanitaire, des suivis des auxiliaires et des bioagresseurs présents dans les parcelles seront effectués aux moments clés pour chaque culture. En complément, des suivis seront réalisés sur le linéaire sous-arboré (rang des arbres forestiers) afin d'évaluer l'impact des arbres forestiers sur l'entomofaune et les chauves-souris. Ils seront réalisés en combinant différentes méthodologies de suivi de la biodiversité (pots barber, frappages, enregistrements acoustiques, etc.). Les aspects agronomiques des cultures tels que la vigueur, la phénologie, la biomasse des plantes (pour les légumes), le rendement et la qualité à la récolte seront mesurés. Les temps de travaux seront enregistrés. Ces différentes données seront comparées au système de production témoin et utilisées pour effectuer une analyse technico-économique du système de production agroforestier. En cas d'aléas climatiques intenses, des notations de sévérité de dégâts seront réalisées.

Pour conclure

Pour compléter cette approche, un autre projet a été construit et déposé en réponse à un appel à projet européen afin d'étudier l'impact de ce système agroforestier sur le sol et ses composantes. Cela permettrait d'approfondir les connaissances sur le partage des ressources du sol, le stockage de carbone et la biodiversité de ce compartiment. Ces éléments permettront d'avoir une caractérisation complète des systèmes fruitiers et maraîchers tant au niveau agronomique que technico-économique.