Multicriteria assessment of maize-based cropping systems alternative to continuous maize cropping with low impact on the environment. | Evaluation multicritère des performances de systèmes de culture maïsicoles alternatifs à la monoculture de maïs conventionnelle et à faible impact sur l'environnement

Английский. Conventional irrigated Maize-Based Cropping Systems (MBCS) are characterized, in the main production basins under temperate climates, by very short rotations associated with a high input use: mineral nitrogen > 150 kg ha-1, irrigation water > 150 mm ha-1, intensive tillage and a quasisystematic use of herbicide. That management induces important environmental impacts on water, soil, air and biodiversity, amplified by climate change effects. These impacts are present in southwestern France, particularly concerning quantitative and qualitative water management (nitrate, herbicides). An experiment started in 2010 at Lamothe (Seysses, southwestern France) to answer these issues through co-design and evaluation of MBCS alternatives to conventional continuous maize cropping. The MBCS implemented are distributed along two gradients of tillage reduction and rotations diversification, in order to reach input-use reduction objectives fixed during the co-design process. A multicriteria assessment was then performed, based on the scientific data collection realized on the experiment: quantification of the input use and also measurements of the impacts of MBCS on drainage water quality, yields and weed flora evolution. Results show that the continuous maize cropping mobilizing an integrated pest management (cover crops, varietal choice, mechanical weeding, input management…) had environmental performances (GHG emissions, irrigation water, mineral-N fertilization…) improved by 15 to 50% compared with the conventional continuous maize cropping while economic and social performances were similar. Nevertheless, MBCS with tillage reduction recorded lower performances. These differences can be explained by a less controlled weed flora community but other (soil) factors are probably also responsible for yield losses on these reduced tillage MBCS. Conventional and reduced tillage MBCS recorded more herbicide uses and more herbicide losses compared with integrated pest management MBCS. However, relation between applied herbicide quantity and herbicide losses through leaching were limited, drainage volume being identified as the main factor that influenced herbicide leaching losses, in the context of the experiment. From a methodological point of view, these results encourage to continue on multicriteria assessment of cropping systems sustainability including environmental impacts measurements and ecosystem services considerations. The literature review points out the interest of measuring performances dynamic throughout the time to evaluate their resilience, especially against weather hazards. Finally, the performances improvement should favour the processes of MBCS territorialization and agroecological transition.

Французский. Les systèmes de culture maïsicoles (SdCM) conventionnels irrigués se définissent, dans les principaux bassins de production en climat tempéré, par des rotations très courtes associées à un usage d’intrants important : fertilisation azotée minérale >150 kg ha-1, irrigation >150 mm ha-1, travail du sol intense et utilisation d’herbicides quasi-systématique. Cette conduite provoque des impacts environnementaux importants sur l’eau, le sol, l’air et la biodiversité, amplifiés par les effets du changement climatique. Ces impacts sont prégnants dans le Sud-Ouest de la France, en particulier concernant les problématiques de gestion quantitative et qualitative de l’eau (nitrate, herbicides). Afin de répondre à ces problématiques, une expérimentation a été menée depuis 2010 à Lamothe (Seysses, 31, Occitanie) afin de co-concevoir et évaluer différents SdCM alternatifs à la monoculture de maïs irriguée conventionnelle. Les SdCM mis en oeuvre se répartissent selon un gradient de réduction de travail du sol et de diversification des rotations, dans l’objectif d’atteindre différents niveaux de réduction d’utilisation d’intrants fixés lors de la phase de co-conception. Afin de mener une évaluation multicritère, des suivis scientifiques sont menés afin de mesurer les performances économiques et sociales des SdCM, de quantifier les niveaux d’intrants utilisés mais aussi de mesurer l’impact des systèmes de culture sur la qualité de l’eau de drainage, les rendements et l’évolution de la flore adventice. Les résultats montrent que les performances environnementales (émissions de gaz à effet de serre, irrigation, fertilisation azotée…) de la monoculture de maïs mobilisant les leviers de la production intégrée (cultures intermédiaires, choix variétal, désherbage mécanique, pilotage fin des intrants…) sont améliorées de 15 à 50% par rapport à la monoculture de maïs conventionnelle, alors même que leurs performances économiques et sociales sont similaires. En revanche, les SdCM réduisant le travail du sol ont obtenu des performances globalement plus faibles. Ces différences peuvent s’expliquer par une évolution de la communauté adventice et un plus faible niveau de maîtrise de celle-ci sur les SdCM avec peu de travail du sol, bien que d’autres facteurs – probablement édaphiques – viennent également impacter les rendements. Par ailleurs, le SdCM conventionnel et les SdCM avec peu de travail du sol ont utilisé plus d’herbicide et ont enregistré davantage de pertes d’herbicide par drainage que les SdCM en production intégrée. Pourtant, il apparaît que la relation entre quantité d’herbicide appliquée et pertes par lixiviation est limitée, le volume de drainage étant le premier facteur explicatif des pertes en herbicide par lixiviation dans le contexte de l’expérimentation menée. Du point de vue méthodologique, ces résultats encouragent à poursuivre l’évaluation multicritère de la durabilité des systèmes de culture en y incluant l’évaluation des impacts environnementaux ainsi que des services écosystémiques. La revue bibliographique menée pointe l’intérêt de mesurer la dynamique des performances des systèmes de culture au cours du temps afin d’en évaluer leur résilience, face aux aléas climatiques notamment. Enfin, l’amélioration des performances permise par la combinaison de leviers agronomiques doivent favoriser les démarches de territorialisation et de transition agroécologique des SdCM.