Anniversaire du Centre wallon de Recherches agronomiques

La production des grandes cultures : le cœur de recherches du CRA-W

La production des grandes cultures est au cœur des recherches du CRA-W depuis sa fondation en 1872. Provenant de l’université de Giessen en Allemagne, où Justus Von Liebig avait démontré que la nutrition des plantes se faisait sous forme d’éléments minéraux, Arthur Petermann a été appelé par le Gouvernement belge à fonder et diriger en 1872, la première station agricole de l’Etat, à l’origine du CRA-W.  

Ses travaux se focaliseront sur l’analyse des sols, des végétaux et des matières fertilisantes ; en particulier pour les phosphates, il a été l’initiateur de la législation sur leur commercialisation.

Résultat ?

Pendant 100 ans, les recherches se poursuivent afin d’améliorer la productivité des grandes cultures (céréales, betteraves, pommes de terre, …), se centrant sur la fertilisation minérale, la protection des cultures, la sélection et l’évaluation variétale ainsi que la mécanisation. Par exemple, le rendement des céréales passe de 2,5 t/ha à 10 t/ha.

Choc pétrolier et remise en question

Le premier choc pétrolier de 1973 secoue la planète et l’agriculture.

A-t’on été trop loin en matière d’utilisation des intrants agricoles ? Le Centre de Recherches agronomiques réagit ! Et intègre très vite dans ses recherches la dimension environnementale avec :

• la réduction de l’utilisation des engrais de synthèse avec la restitution des matières organiques aux sols, des sous-produits agricoles et l’intégration des inter-cultures.
• l’appui au développement de variétés plus efficientes
• le développement une méthode originale de contrôle des pulvérisateurs
• plus récemment : l’étude du désherbage non chimique et l’Intégration de l’agriculture numérique dans les exploitations agricoles pour réduire le recourt aux PPP.

Transfert des connaissances vers les agriculteurs

Le centre joue également un rôle essentiel dans l’encadrement des agriculteurs comme en témoignent ses nombreux articles de vulgarisation et ses collaborations avec les organismes de vulgarisation. Le Livre Blanc, dédié aux productions céréalières, est d’ailleurs un événement annuel incontournable où les chercheurs échangent directement avec les agriculteurs.

Un des rôles du CRA-W consiste à explorer comment les biotechnologies peuvent participer au développement d’une agriculture durable et respectueuse de l'environnement.

Quelle est l’origine de ces recherches ?

C’est en 1967 que débutent les recherches en culture de méristèmes in vitro en vue d’éliminer les virus contaminants les espèces fruitières.  Cette approche met rapidement en évidence, au travers du fraisier, le potentiel de multiplier exponentiellement des végétaux sains et génétiquement identiques à l’individu d’origine. Il s’en suivi un « âge d’or » de la micropropagation au CRA-W avec son élargissement à diverses espèces végétales fruitières, maraîchères, forestières ou ornementales provenant de toutes les régions du monde et pour lesquelles des techniques originales, performantes et respectant la conformité génétique étaient nécessaires.  

Quelles en sont les applications actuelles ?

Aujourd’hui, la technique est impliquée pour produire des nouvelles lignées de pommes de terre et des plantes destinées aux secteurs émergents (biomasse et réhabilitation de sites industriels, évaluation de biopesticides, multiplication de plantes ayant des graines avec des caractéristiques de germination dites récalcitrantes  afin de favoriser leur disponibilité et donc la biodiversité) ou au service d’activités de caractérisation moléculaire et d’extension de la diversité génétique naturelle.

Les cultures in vitro permettent aussi de régénérer des végétaux à partir de cellules isolées ou de protoplastes (cellules dépourvues de parois).  En approfondissant ses connaissances de la totipotence cellulaire, le CRA-W s’est intéressé à l’émergence et à l’évolution des techniques de modification du génome afin d’étudier la fonctionnalité des gènes, leur potentiel en amélioration mais aussi de s’attribuer la maîtrise de ces technologies afin de pouvoir en évaluer les effets.

Dès le début des années 1990, les techniques de transgénèse via Agrobacterium et la biolistique ont été utilisées pour modifier des arbres fruitiers ou certaines cellules de blé.  En 2013, la cisgénèse est employée chez la pomme de terre pour tenter de renforcer la résistance génétique au mildiou.  En 2021, l’intérêt se porte sur les nouvelles techniques d’édition du génome et la création de modèles permettant d’évaluer de nouvelles techniques de détection par des approches génomiques et protéomiques.

L’authentification présente dès les premiers pas du CRA-W

Dès la création de ce qui fut le noyau du futur CRA-W, les recherches du premier directeur, Arthur Petermann se concentraient sur de l’authentification. En ce dernier quart du XIXème siècle, les préoccupations en cette matière se focalisaient notamment sur les falsifications qui s’opéraient dans les engrais par exemple par l’ajout de sable. Le microscope était alors un outil d’analyse efficace pour déceler ce type de fraude.

Des méthodes analytiques pour lutter contre les fraudes et les crises sanitaires

Au fil des années, les méthodes d’investigations se sont ensuite élargies à la chimie analytique mais aussi à la biologie moléculaire.

Ainsi en 1967, le CRA-W a organisé un colloque scientifique dédié à la détection des falsifications de la matière grasse butyrique et cela impliquait les techniques chimiques de pointe de l’époque, qu’était la chromatographie en phase gazeuse.

Plus récemment en 2013, une méthode PCR développée au CRA-W au sein de l’EURL-AP, initialement pour authentifier les protéines animales transformées, a aussi contribué au suivi de la crise des lasagnes préparées à la viande cheval.

Dans ce même cadre analytique au service des agriculteurs et des citoyens, le CRA-W s’attèle à déceler des fraudes dans les matières actives de produits de protection des plantes et autres pesticides. Pour ce faire, les chercheurs du CRA-W ont recours à la spectrométrie de masse tandis que les possibilités de transposition à la spectrométrie infrarouge pour accélérer le processus de détection sont en cours d’investigation en cette 150^ième année d’existence du CRA-W.

En 1967, sous l’impulsion du Pr René Laloux (faculté de Gembloux) et de Louis Detroux (CRAW), des scientifiques des deux institutions se sont associés pour produire « Le Livre blanc céréales ».

Pour une utilisation modérée et raisonnée des intrants …

Dès le début, l’équipe du LBC prônait une utilisation modérée et raisonnée des intrants tout en tenant compte de la diversité des situations culturales. Le respect de l’environnement a toujours été une des préoccupations des chercheurs. Les techniques culturales et les modalités d’utilisation des intrants se sont améliorées en fonction des avancées de la sélection variétale, de la nutrition des plantes, des produits de protection des cultures et de la mécanisation mais aussi en fonction de l’évolution des contraintes légales, socio-économiques et environnementales.

Le collectif de base (ULg-GxABT et CRAW) a été rejoint par des expérimentateurs d’autres institutions (UCLouvain et les services agricoles des provinces). Ce collectif fait part de ses travaux lors des éditions de février et de septembre et par le biais d’un site internet.

Vers une prise en compte des changements climatiques

Au fil du temps, le champ du LBC s’est considérablement élargi en partant des thèmes classiques (choix variétaux, fertilisation azotée, lutte contre les adventices et la verse, la résistance aux maladies et aux ravageurs), en intégrant les changements climatiques et la réduction des intrants et en considérant d’autres cultures (blé dur, association froment-pois) ou différents modes de production (conventionnel-bio).

Mobiliser des connaissances dans de nouveaux domaines, développer et mettre en pratique avec succès des nouveautés dans le domaine de l’élevage des animaux agricoles, susciter des réflexions, mener des démarches, produire du savoir et fournir des outils pour le bien-agir en productions animales, voilà les mots qui guident le CRA-W dans ses activités de recherche en productions animales.

La ferme expérimentale du CRA-W, un outil performant

Depuis la construction de la ferme expérimentale dans les années 1950, le CRA-W a alimenté les compromis entre production alimentaire d’origines animales (quantité, qualité et valeur ajoutée), protection de l’environnement (impacts de l’élevage sur l’environnement, adaptation des animaux au changement climatique) et bien-être des animaux et des éleveurs (protection des animaux, interactions entre animaux, relations homme-animal, organisation et perception du travail).

Une recherche participative

Le CRA-W mène ces approches grâce à ses supports fonctionnels, ruminants et monogastriques, mais également à partir d’approches sollicitant les éleveurs et les opérateurs au sein des filières pour articuler les développements dans le monde économique et social. Cette construction participative qui associe recherche, développement et formation, mais également inventeurs et utilisateurs, vise le succès.

Le CRA-W a été et reste un moteur dans le domaine de l’analyse.

En effet, les activités de recherche menées au CRA-W nécessitent l’utilisation quotidienne d’outils analytiques performants mais aussi le développement et la validation de nouvelles techniques d’analyses.

Le développement et la validation de nouvelles techniques d’analyses.

C’est ainsi que le CRA-W est à la pointe de la mise en œuvre de méthodes relevant de la chimie analytique. Depuis l’acquisition d’un premier spectromètre infrarouge en 1979, le CRA-W est reconnu au niveau de la région mais aussi au niveau international comme pionnier dans l’utilisation du rayonnement infrarouge (spectroscopie proche-infrarouge, moyen infrarouge et Raman) pour caractériser les intrants, les productions agricoles (animales et végétales), la santé des animaux et végétaux eux-mêmes, ainsi que les suivis de productions et transformations agro-alimentaires.

Le CRA-W, laboratoire de référence

Le CRA-W a une expertise unique dans la mise en réseau de spectromètres, dans la construction et l’exploitation de larges bases de données spectrales ainsi que dans l’exploitation de ces données via des outils statistiques adaptés (chimiométrie). Ces outils d’analyse innovants et respectueux de l’environnement sont notamment dédiés à l’analyse rapide des céréales, des aliments à destination animales, des fourrages, des fruits et du lait.

Les corrélations établies peuvent être particulièrement puissantes puisqu’elles permettent par exemple de prédire la production de gaz à effet de serre que génère une ration donnée destinée à des vaches laitières et donc de la gérer en sorte de minimiser ce genre d’émission.

20 ans d’accréditation Belac en 2022

Notons également que 2022 est l’anniversaire de notre premier labo accrédité BELAC.

L’agriculture, en perpétuelle évolution

De tous temps, les sélections massales opérées autrefois par les cultivateurs et les travaux incessants de sélectionneurs ont engendré de nouvelles variétés et ont développé de nouvelles cultures alors que certaines, elles, disparaissaient et s’éclipsaient.

Un processus logique, car l’agriculture tente toujours de s’adapter aux évolutions du contexte économique, sociétal et climatique.

Par contre, depuis près d’un siècle une disparition foudroyante de centaines de variétés patrimoniales s’est opérée dans nos campagnes et au travers du monde. Un énorme trésor de biodiversité, créé et cultivé par des générations d’hommes et de femmes a pratiquement disparu.  

En effet, l’industrialisation rapide de l’agriculture a provoqué une réduction drastique de variétés et de races locales, autrefois bien adaptées dans nos régions.

Alors que dans les collections du CRA-W, on peut recenser une diversité de près de 1000 variétés anciennes de pommiers – combien en restent-ils dans les étals de vos magasins ?

Comment ?

En fait, les quelques rares variétés commerciales de fruits, légumes et autres plantes cultivées disponibles sur les marchés sont celles sélectionnées selon les critères actuels des filières de production et de commercialisation.

Dans le futur, les filières, les goûts, les formes, les demandes en termes de qualités gustatives et nutritionnelles vont toujours évoluer. Il y aura aussi une demande croissante pour des variétés plus robustes, plus tolérantes/résistantes aux maladies et ravageurs et surtout, mieux adaptées aux stress climatiques.

L’importance de la sauvegarde

Il est donc indispensable de conserver une diversité suffisante d’anciennes variétés et leurs ancêtres sauvages qui présentent une grande diversité de caractères et propriétés intéressants et souvent oubliés. Pourquoi ?  

Pour assurer un avenir à l’agriculture qui produit notre nourriture quotidienne, la capacité d’adaptation aux nombreux changements dépend justement des réserves de biodiversité que constituent ces anciennes variétés.

Depuis plus de cinquante ans, grâce au public à des passionnés, le CRA-W a pu sauvegarder de justesse un très grand nombre d’anciennes variétés locales et historiques pour former de larges collections, parmi les plus importantes d'Europe.

Celles-ci sont annuellement évaluées et valorisées pour les générations actuelles et futures.

Dans la vie de tous les jours, sélectionner, c’est choisir parmi un ensemble de propositions, d’objets ou de personnes. Dans le monde agronomique, « sélectionner » a un sens plus large : il résume les actions successives, nécessaires à la création d’une nouvelle variété de fruits, de céréales ou de toutes autres plantes.

Quelle est la genèse de la création d’une variété ?

Le processus de sélection débute invariablement par la collecte de matériel végétal le plus diversifié possible. Les collections du CRA-W regroupent des milliers de variétés appelées « ressources génétiques ». Vergers, semences et plants sont à la fois notre patrimoine et nos meilleurs outils pour créer les cultures de demain.

Cette diversité est ensuite brassée par croisements judicieux entre variétés aux caractéristiques complémentaires. Certaines de ces propriétés sont facilement identifiables mais la plupart sont complexes ou ne s’expriment qu’en certaines circonstances. C’est pourquoi, les plantes issues des croisements doivent être observées, évaluées et enfin, sélectionnées dans de très nombreuses situations et durant de longues périodes.

Plus de 120 variétés différentes

C’est ainsi que le CRA-W a créé en 100 ans, plus de 120 variétés différentes dans des cultures aussi diverses que les céréales, les pommes de terre, le lin, les féveroles, les fraises, les porte-greffes de cerisier ou les pommes.

De l’origine à nos jours

La Station d’Amélioration des Plantes - comme on l’appelait autrefois- a été créée en 1913 par le Prof. Constant Journée et reste depuis lors au cœur des activités du CRA-W. Les cultures et les préoccupations ont varié avec le temps.

De nos jours, la culture du blé dur a plus d’avenir que celle du tabac, les pommes doivent mieux résister à la tavelure et les pommes de terre au mildiou. Les programmes de sélection du CRA-W s’adaptent et continueront d’évoluer : dans le cadre d’agricultures plus durables (Bio & Intégrée), choisir des variétés plus robustes, plus tolérantes aux maladies et ravageurs et de qualités différentiées, constitue plus que jamais, le principal levier des agriculteurs.

La protection des cultures à l’origine de la phytopharmacie

De tout temps, les producteurs ont cherché à protéger leurs cultures contre les ravageurs, les maladies et les « mauvaises herbes ». Jusqu’à l’entre-deux guerres, la protection des cultures reste essentiellement mécanique et manuelle. On voit pointer l’usage commun de produits à base de cuivre, soufre et bien pire, à base d’arséniate de plomb !

Après la Seconde Guerre mondiale, une nouvelle discipline émerge : la phytopharmacie.  

C’est en 1946 qu’est créée, au CRA-W, une Station dédiée à cette discipline, basée sur l’utilisation de pesticides. La protection des cultures connait alors une révolution, à tel point que l’on en abuse. Si, dès 1962, Rachel Carson, lanceuse d’alerte avant l’heure, s’inquiète des conséquences de l’emploi de ces produits, ce n’est qu’au cours des années ’90 que des mesures sont prises pour mieux encadrer leur mise sur le marché.

De la lutte raisonnée à la lutte biologique

Actuellement, grâces aux recherches, la protection des cultures n’est plus aussi dépendante de l’utilisation de produits phytopharmaceutiques. L’émergence progressive de la lutte raisonnée puis de la lutte et la production intégrées et enfin de la lutte biologique ont permis de réduire leurs usages. En culture biologique, l’approche est nettement plus systémique et fait appel à des produits d’origines naturelles.

Ces modes de gestion plus respectueux de l’environnement reposent à la fois sur le bon sens des agriculteurs et sur les progrès de la recherche.

La démarche s’articule en quatre étapes : la détection, l’identification, la compréhension et la stratégie, et enfin, la transmission.

La détection :

Depuis des années, les chercheurs du CRA‑W surveillent le territoire agricole et forestier à l’aide d’observations de terrain, de pièges et capteurs sentinelles et enfin, de drones et données aériennes afin de détecter la présence ou l’émergence de bio-agresseurs.

L’identification :

Outre l’expérience des chercheurs et techniciens, de nouvelles techniques comme les tests PCR, le barcoding, … sont continuellement mises au point pour identifier précisément les organismes nuisibles. 

La compréhension et la stratégie :

Enfin, les équipes du CRA-W cherchent à comprendre le fonctionnement de ces organismes en étudiant leur biologie afin de définir les stratégies globales les plus adéquates.

Le transfert :

Une fois acquises, toutes ces connaissances issues des laboratoires et des champs d’essais sont transférées aux producteurs et gestionnaires sous forme de conseils, d’avertissements ou d’outils d’aide à la décision.

La base de la recherche agronomique : l’observation ?

En recherche agronomique, on réalise de très nombreuses observations. Dans le domaine des grandes cultures, ces observations concernent les maladies des plantes, l’effet des ravageurs, l’apparition d’adventices, la croissance de la biomasse au cours de la saison ou encore, l’impact et les dégâts suite à des événements extrêmes (sécheresse ou inondations).

Comment se déroule ces observations ?

A l’origine, les observations étaient réalisées sur le terrain par l’observateur muni d’un carnet et d’un crayon. Avec les progrès technologiques et le développement de modèles statistiques, les observations peuvent maintenant être obtenues directement par des capteurs sur le terrain ou embarqués sur les machines agricoles. Certains capteurs se trouvent sur des drones ou des satellites, ce qui permet d’augmenter l’emprise au sol et d’observer de grandes surfaces avec quelques images.

Des observations de plus en plus précises

Au CRA-W, les premières études sur l’utilisation d’images satellitaires datent de 1985. Elles ont été faites dans le cadre des programmes TELSAT, financés par la Politique Scientifique fédérale. L’objectif était d’identifier les cultures et de vérifier si on pouvait détecter des symptômes de maladies sur les cultures au moyen d’images SPOT. A l’heure actuelle, on utilise les images des satellites Sentinel qui ont une résolution spatiale d’une dizaine de mètres. Les drones sont utilisés à partir de 2014, ils permettent de fournir des images beaucoup plus précises de l’ordre de 2 à 5 cm. En 2020, les robots désherbeurs ont fait leur apparition au CRA-W ; certains modèles sont équipés de caméras afin d’ajuster l’outil de désherbage par rapport à la culture étudiée.

Des observations météorologiques

Pour réaliser les recherches, il est nécessaire de disposer d’observations météorologiques car la météo est un paramètre déterminant au quotidien pour l’agriculteur. Depuis le début de sa création, le CRA-W collabore avec l’IRM à travers le suivi des observations de la station de Gembloux-Ernage et, depuis 2015, le CRA-W possède un réseau agrométéorologique composé d’une trentaine de stations dont les données sont spatialisées et mises à disposition des chercheurs et des agriculteurs (agromet.be).

Une vision à long terme ?

Le CRA-W a vocation de développer des essais de longue durée. On les appelle aussi « expérimentations de systèmes de culture ». Elles permettent d’étudier à long terme les impacts technico-économiques et environnementaux de nouvelles pratiques agricoles. Ou aussi de répondre à des questions sociétales plus globales telles que le rôle de l’agriculture dans la lutte vis-à-vis du changement climatique.

Et concrètement ?

Cela se traduit par l’implantation de plateformes expérimentales, dont la taille et la durée de vie peuvent parfois prendre des proportions importantes. Un exemple ? L’étude de la gestion de la matière organique dans un système de grandes cultures, développé dès 1959. A l’époque, dans un contexte de maximisation de la production et déjà de déconnexion entre les productions animale et végétale, les chercheurs se questionnaient à propos de l’impact sur les rendements et le sol d’une exportation complète de toute la matière organique (production et coproduits tels que les pailles) sans aucun apport compensatoire (fumier, lisier…).

L’essai existe toujours et a été suivi jusqu’à présent par des générations successives de chercheurs qui ont permis de perpétuer et de donner plusieurs nouvelles vies à cette expérimentation au fil du temps. Aujourd’hui, cette plateforme expérimentale constitue une référence nationale et internationale en matière de séquestration du carbone dans les sols agricoles.

D’autres époques, d’autres défis…

De nombreuses expérimentations de longue durée sont toujours implantées par les équipes de recherche du CRA-W. Mais l’intérêt a changé et se porte aujourd’hui sur d’autres questionnements, comme : l’impact du travail du sol, la réduction de l’utilisation des produits phytosanitaires, l’agriculture et le maraîchage biologique, les émissions de gaz à effet de serre, ou encore l’agroforesterie.

A chaque fois, le CRA-W s’engage à long terme pour pouvoir étudier des processus et de nouveaux équilibres qui nécessitent beaucoup de temps à se mettre en place. Les équipes de chercheurs se succèdent sur ces expérimentations en perpétuant et consolidant les résultats et les savoirs.

Pourquoi analyser les produits agricoles et agro-alimentaires ?

Dans un contexte de qualité globale, l'analyse des produits agricoles et agroalimentaires revêt une importance de plus en plus grande, que ce soit au niveau de leur production, de leur transformation ou de leur consommation.

Déjà en amont de la chaine, il est indispensable pour l’agriculteur de connaitre les caractéristiques physicochimiques de ses sols afin d’adapter au mieux leur gestion durable. Confrontés aux lois des marchés actuels, généralement de dimensions internationales, les agriculteurs doivent avoir à leur disposition des outils leur permettant d’évaluer facilement la qualité de leurs productions afin de les valoriser au mieux, soit pour la vente, soit pour un usage propre.

Les industries de transformation ont un besoin évident de caractériser parfaitement les intrants et les produits finis afin de suivre et d’optimaliser leurs processus de fabrication. Enfin, le consommateur exige de plus en plus d’informations relatives aux produits qu'il achète. C’est d’ailleurs devenu une obligation légale d’étiqueter correctement les produits vendus sur le marché.

Fourniture de Conseils, d’Outils d’Aide à la Décision, d’Avertissements, de matériel variétal, … basé sur 150 ans de recherche

Les conseils prodigués aux agriculteurs sont le fruit des divers services et thématiques du CRA-W qui dès sa création, s’est intéressé au développement d’une agriculture durable et plus respectueuse de l’environnement. De nombreux outils d’aide à la décision (OAD) ont été créés pour permettre aux agriculteurs de se situer par rapport à des standards ou d’autres exploitations (REQUACONSULT, DECIDE) ou pour gérer leur exploitation (TRESOFERM).

Le CRA-W collabore aussi avec les centres pilotes afin de fournir les avertissements utiles pour « corriger » certaines cultures face aux maladies.

Citons également que le CRA-W travaille sur de nombreuses variétés qu’elles soient céréalières, arboricoles afin de sélectionner des espèces adaptées à notre climat ou nécessitant peu d’intrants.