Agroecological service crop termination with a roller-crimper in organic vegetable systems : a good alternative to conventional soil tillage?

Abstract

Weed control and soil fertility are the two-main issues of organic production systems, especially in vegetable systems which are characterized by intensive soil tillage and irrigation, often using plastic mulches. Agroecological service crops (ASC) rolled with a roller-crimper seems a promising and more sustainable technique to cope with these issues. However, this technique is not well known and more research is needed. Thus, the GRAB in Avignon started a field experimentation in 2014, within the European SoilVeg project, to test different ASC mixtures combined with different termination techniques. This master thesis was done during the last year of the experiment, addressing the problematic: “Is rolled winter agroecological service crop technology combined with strip tillage a good alternative to conventional tillage for organic outdoor organic vegetable production for weed control and soil fertility improvement? The field experiment based at GRAB tested two ASC mixtures (1: rye+pea and 2: barley+fababean+pea) and two ASC termination strategies (mow and incorporate ASC with soil tillage (GM) and roll ASC (RC)) effect on butternut squash agronomical performances. The experimental design was a complete block design with two blocks. 18 parameters were measured that were fit into five categories: agronomical performances, weed control, soil quality and fertility, environment and economical profitability. The rolling technique to properly terminate an ASC is feasible, even in organic farming conditions without any herbicide. RC technique was a good alternative compared to conventional management systems (GM or no ASC) for weed control. However, it did not improve soil structure and quality on the short term. Soil was more compacted with a lower porosity than tilled soils. Squash roots were shallower on RC modalities. Squash agronomical performances were lower on RC modalities (yield was 21.7 Mg ha-1 for RC2 versus 34.7 Mg ha-1 for GM2), impacting strongly the economic performance which was also lower. Thus, the technique of rolled winter ASC did not appear as a good alternative to conventional systems with the agronomical choices made (ASC choice, crop fertilisation, weeding management, etc.) within pedoclimatic conditions of the experiment on short term. Redoing this research without soil tillage on a long-term experiment (> 4 years) would be interesting to study if the soil quality and fertility improve with RC management.

Les principaux problèmes en agriculture biologique sont la gestion des adventices et la fertilité des sols, particulièrement pour le maraîchage qui est caractérisé par un travail intensif du sol et une forte irrigation, ainsi que l’utilisation courante de paillages plastiques. Le roulage de couverts végétaux avec un rouleau crêpeur semble être une technique prometteuse pour répondre de façon durable à ces problèmes. Mais peu connue, cette technique demande plus de recherche. C’est pourquoi le GRAB d’Avignon réalise des essais depuis 2014 au sein du projet Européen SoilVeg, qui teste différents couverts végétaux et techniques de destructions. Ce mémoire de fin d’étude a été réalisé pendant la dernière année du projet. La problématique de recherche est la suivante : « Les couverts végétaux d’hiver roulés sont-ils une bonne alternative aux systèmes de travail du sol conventionnels pour la production maraîchère biologique de plein champ pour l’amélioration de la gestion des adventices et de la fertilité du sol ? » Basé au GRAB, l’essai teste l’effet de deux couverts végétaux (1 : seigle+pois et 2 : orge+féverole+pois) combinés à deux méthodes de destruction du couvert (broyage et enfouissement du couvert (GM) et roulage du couvert (RC)) sur les performances agronomiques de la culture de courge butternut. Le dispositif expérimental comporte deux blocs complets. 18 paramètres ont été mesurés pour répondre à cinq catégories d’indicateurs : performances agronomiques, gestion des adventices, qualité et fertilité du sol, environnement et rentabilité économique. Le couchage d’un couvert est réalisable, même en agriculture biologique sans utilisation d’herbicide. La technique RC est une bonne alternative comparée aux systèmes de travail du sol conventionnels (GM ou absence de couvert) pour la gestion des adventices. Cependant, la structure et la qualité du sol n’ont pas été améliorées sur le court terme. L’enracinement des courges était plus superficiel sur les modalités RC. Les performances agronomiques des courges étaient moins bonnes sur les modalités RC (rendement de 21.7 Mg ha-1 pour RC2 et 34.7 Mg ha-1 pour GM2), impactant fortement la rentabilité économique qui était très inférieure. Ainsi, à court terme la technique des couverts d’hiver roulés ne semble pas être une bonne alternative aux systèmes avec travail du sol dans les conditions agronomiques et pédoclimatiques choisies. Refaire cette expérimentation sans travail du sol sur le long terme (> 4 ans) serait intéressant pour voir si la qualité et la fertilité du sol s’améliorent avec le temps sur RC.