L’Agrivoltaïsme au Service des Légumineuses : Concevoir une Rotation Innovante pour la Durabilité Agricole

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La Chaire AgroSYS s’engage à promouvoir une agriculture résiliente et productive. Dans cette optique, nous sommes ravis de vous présenter les travaux d’une étude portant sur la conception d’une rotation incluant une légumineuse à graines en agrivoltaïque (AgriPV). Ce projet, mené dans le contexte de l’entreprise Synerdev, spécialisée dans le développement de projets d’énergies renouvelables, vise à explorer le potentiel des légumineuses sous des panneaux photovoltaïques et à renforcer l’autonomie alimentaire des exploitations.

Le Contexte et la Problématique

Malgré l’essor de l’agrivoltaïsme, un manque de recul sur l’impact des panneaux PV sur les productions agricoles subsiste, soulignant le besoin crucial d’expérimentations. L’étude se déroule sur des centrales photovoltaïques à disposition, avec les stations de Météo-France de Montesquieu Lauragais et Saint-Félix Lauragais comme références climatiques.

La problématique centrale de cette recherche est double : « Quelle légumineuse à graines est la plus adaptée en culture d’inter-rangs dans une parcelle avec panneaux PV ? Quelle rotation est la plus adaptée ? ». L’intérêt pour les légumineuses est stratégique : elles permettent de réduire l’importation de matières riches en protéines comme le soja, de renforcer l’autonomie alimentaire des élevages, et de combler le déficit de l’offre en légumes secs en France. Parmi les légumineuses considérées figuraient la féverole, le soja, le pois protéagineux, la lentille, le pois chiche, le haricot sec et le lupin.

Un Cadre de Contraintes Spécifique

Le projet doit s’intégrer dans un environnement aux contraintes multiples, qui influent directement sur le choix des cultures et des pratiques :

  • Contraintes liées aux panneaux PV :
    • Inter-panneaux étroit et panneaux bas.
    • Ombre quasi permanente en hiver.
    • Câbles enterrés à 31 cm de profondeur.
  • Micro-climat créé par les panneaux :
    • Diminution des différences de température.
    • Augmentation de l’hygrométrie.
    • Diminution de l’ensoleillement.
  • Contraintes de sol et climat :
    • Sol limoneux battant, séchant et peu profond (marne imperméable à 40 cm), avec une faible réserve utile (40 à 60 mm).
    • Sol hydromorphe, posant un problème potentiel pour la nodulation des légumineuses.
    • Faible teneur en matière organique (MO) et pH de 6,7.
    • Présence de sécheresses estivales.
  • Pratiques agricoles existantes :
    • Techniques culturales simplifiées, sans labour.
    • Absence de produits phytosanitaires.
    • Matériel adapté aux cultures, à l’exception de la coupe de la batteuse et de l’épandeur à engrais.
    • Parcelle située en zone vulnérable nitrate.
    • Possibilité de pâturage.
    • Présence d’une prairie de 8 ans avec de nombreuses adventices (chiendents, dactyles, fétuques, chardons, orties, ronces).
    • La centrale de 22 ha est exploitée et entretenue par M. Marfaing, qui gère un troupeau transhumant de 400 brebis.

Une Démarche de Conception Rigoureuse

La méthodologie a débuté par une analyse de la situation de départ (centrale construite en 2012, prairie semée en 2018 avec trèfle incarnat et lotier). L’équipe a ensuite suivi une démarche structurée pour la conception du système innovant :

  1. Détruire et nettoyer la prairie en place pour étouffer les adventices, sans utilisation de glyphosate et avec les équipements disponibles. Le sarrasin a été retenu comme culture étouffante pour son bon pouvoir couvrant, sa tolérance à la sécheresse et aux sols pauvres, contrairement à l’avoine, l’orge, le chanvre ou le seigle jugés trop hauts ou inadaptés.
  2. Élaborer une rotation adaptée à la culture des légumineuses.
  3. Choisir les espèces de légumineuses et les variétés adaptées aux contraintes du sol (hydromorphie) et des panneaux photovoltaïques.
  4. Définir l’itinéraire technique pour enrichir le sol en matière organique et nutriments, tout en contrôlant les adventices.

Les Légumineuses Retenues et la Rotation Proposée

Après une évaluation approfondie des légumineuses en fonction de leur tolérance à l’ombre et à l’hydromorphie, leur hauteur, leur résistance aux maladies et leurs besoins spécifiques, deux espèces ont été sélectionnées pour des essais :

  • Le Pois Chiche :

    • Peu sensible à la verse.
    • Hauteur maîtrisée (30-90 cm).
    • Très résistant à l’Aphanomyces.
    • Supporte mieux les fins de cycle chauds et secs que d’autres légumineuses.
    • Une incertitude demeure quant à la présence de la bactérie symbiotique dans les sols du département, sauf en sols acides ou sableux.
    • Des variétés précoce (CDC Orion), mi-précoce (Flamenco), mi-tardive (Rondo), tardive (Lambada) seront testées, avec ‘Analisto’ comme variété optimale ciblée pour sa tolérance à la verse et son rendement.

  • La Lentille :

    • Valorise les sols peu profonds à faible Réserve Utile.
    • Présence de la bactérie symbiotique hypothétiquement présente dans le département.
    • Cependant, elle est sensible à l’Aphanomyces et à la sécheresse hydrique de fin de cycle.
    • Des variétés précoce (Anicia), mi-tardive (Rosana), ainsi que des variétés tolérantes (Redmoon) ou non (Flora) à la verse seront testées, avec ‘Anicia’ comme variété optimale pour sa précocité et sa bonne tolérance à la verse.

L’étude émet l’hypothèse qu’une variété plus précoce et une variété plus tolérante à la verse seront mieux adaptées à la culture sous PV.

La rotation finale a été conçue pour intégrer ces légumineuses, avec des cultures nettoyantes en tête et fin de rotation et des couverts végétaux :

  • Tête de rotation : Le trèfle incarnat, déjà utilisé par l’agriculteur, pour ses propriétés couvrantes, sa capacité à valoriser les sols pauvres et à produire de la biomasse, et son enrichissement du sol en azote.
  • Fin de rotation : Le sarrasin, également choisi comme culture nettoyante avec peu de besoins.
  • Céréale d’hiver : Une céréale à paille.
  • Couvert d’interculture longue : Mélange de crucifères (excluant des espèces déjà dans la rotation, piège à nitrate, faible coût).
  • Couvert d’été : Le sorgho fourrager (variété Piper), résistant à la sécheresse et pâturable.

Les méthodes de destruction des cultures incluent le pâturage et le déchaumage, évitant l’usage de glyphosate.

Évaluation du Système Innovant et Perspectives

Le système proposé a fait l’objet d’évaluations prévisionnelles :

  • Fertilisation azotée : Une simulation a été réalisée pour une orge avec un objectif de rendement de 36 q/ha, tenant compte des précédents culturaux.
  • Bilan en matière organique et phosphatée : La méthode SIMEOS AMG indique une lente augmentation de la teneur en MO (+0,12% en 10 ans), sans déficit, et des bilans phosphatés positifs.

Les objectifs de ce système innovant sont multiples :

  • Lutter contre les adventices et les maladies sans pesticides.
  • Cultiver une légumineuse adaptée aux panneaux PV.
  • Réduire les doses d’engrais et enrichir le sol.
  • Produire de la nourriture pour le troupeau ovin.

Des indicateurs clés seront mesurés en inter-panneaux et en zone témoin pour évaluer l’efficacité du système : la diversité des adventices, les symptômes de maladies, les rendements, le suivi du microclimat (température, pluviométrie, hygrométrie, ensoleillement), le potentiel hydrique du sol, les stades phénologiques, le taux de verse, les reliquats azotés, le phosphore disponible et la teneur en matière organique. La biomasse des couverts (trèfle, sorgho) sera également mesurée.

En conclusion, bien qu’il soit difficile de déterminer la meilleure légumineuse en AgriPV en raison du manque de données et des contraintes spécifiques du site (hydromorphie, limons battants), ce projet développe une rotation innovante utilisant des leviers agronomiques pour réduire la dépendance aux intrants et s’adapter aux contraintes de la parcelle. La faisabilité repose sur l’acquisition de matériel agricole spécifique (trémie frontale, coupe de moissonneuse-batteuse de petite largeur).

La Chaire AgroSYS est fière de soutenir cette expérimentation qui contribuera à éclairer l’avenir de l’agrivoltaïsme et de l’intégration des légumineuses dans des systèmes agricoles plus durables et autonomes.

 

Pour en savoir plus, consultez le mémoire associé à ce stage.