Agronomic Productivity and In Vitro Fermentation Kinetics of Maize-Sorghum Replacement Intercropping

Résumé technique : Productivité agronomique et cinétique de fermentation in vitro de l'interculture de remplacement maïs-sorgho

Énoncé du problème
Le changement climatique et l'augmentation de la rareté de l'eau dans les régions arides et semi-arides menacent la durabilité agricole, particulièrement pour la production de fourrage pour ruminants. Bien que le maïs fourrager (Zea mays) offre une qualité nutritionnelle supérieure pour les vaches laitières à haute production, il est gourmand en eau et sujet à des pertes de rendement sous un stress hydrique. À l'inverse, le sorgho fourrager (Sorghum bicolor) présente une remarquable résilience à la sécheresse et une efficacité d'utilisation de l'eau élevée, mais présente souvent des caractéristiques nutritionnelles sous-optimales, telles qu'une teneur plus faible en protéines brutes (PB) et une teneur plus élevée en fibres détergentes neutres (FDN), lorsqu'il est cultivé en culture pure. Bien que l'interculture soit reconnue comme une stratégie écologiquement saine pour améliorer l'utilisation des ressources, des lacunes de connaissances importantes subsistent quant à la manière dont les schémas spécifiques de remplacement des rangs (dispositions spatiales) influencent les traits morpho-physiologiques, la répartition de la biomasse et les effets en cascade sur la composition chimique du fourrage et la cinétique de fermentation ruminale dans des conditions de terrain réelles et à grande échelle.

Méthodologie
Cette étude a utilisé un essai en bandes non répliqué à grande échelle, mené dans deux régions agricoles distinctes de la province de Golestan, en Iran (Gorgan et Ali-abad), durant la saison de croissance estivale. Le dispositif expérimental a comparé trois modes de culture :

1. Maïs pur (1M) : Culture pure de maïs fourrager.
2. Interculture 1M:1S : Une rangée de maïs alternée avec une rangée de sorgho fourrager.
3. Interculture 1M:2S : Une rangée de maïs alternée avec deux rangées de sorgho fourrager.

Chaque bande de traitement couvrait 2 100 m² (40 rangs, 75 m de longueur). La gestion agronomique a suivi les normes commerciales, incluant le semis mécanique, la fertilisation et la récolte aux stades pâteux/dur.

La collecte de données comprenait :

• Traits morpho-physiologiques : Hauteur de la plante, diamètre de la tige, nombre de talles, nombre de feuilles et rapport feuille/tige.
• Composantes du rendement : Répartition de la biomasse fraîche et sèche (tige et feuille) et rendement fourrager total.
• Efficacité écologique : Calcul du ratio d'équivalence de la terre (LER).
• Analyse chimique : Détermination de la matière sèche (MS), des cendres, des protéines brutes (PB), des fibres brutes (FB) et des fibres détergentes neutres (FDN).
• Fermentation in vitro : La cinétique de production de gaz a été évaluée selon le protocole de Menke et Steingass (1988) avec du liquide ruminal provenant de moutons fistulés. Les paramètres inclus étaient la production de gaz à 24h et 48h, les fractions cinétiques ($a$, $b$, $c$), la digestibilité de la matière sèche in vitro (DMSIV) et l'énergie métabolisable (EM) ainsi que les acides gras à chaîne courte (AGCC) totaux.

L'analyse statistique a utilisé un dispositif complètement randomisé (CRD) avec 30 sous-échantillons aléatoires par traitement, employant l'ANOVA avec les tests post-hoc de Duncan et de Tukey.

Résultats clés

• Morphologie et biomasse : Le schéma 1M:2S a modifié de manière significative l'architecture de la canopée, produisant le plus grand nombre de talles (2,85) et de feuilles (19,60), bien qu'il ait entraîné la hauteur de plante la plus courte (131,7 cm) et le plus petit diamètre de tige (9,56 mm) en raison de la compétition interspécifique. Le maïs pur a maintenu le plus grand diamètre de tige (17,47 mm) et le rapport feuille/tige le plus élevé (0,47).
• Rendement et efficacité : Le traitement 1M:2S a atteint le rendement le plus élevé en matière sèche totale (7,77 t/ha), représentant une augmentation de 18,55 % par rapport au maïs pur (6,54 t/ha). Ce schéma a produit un ratio d'équivalence de la terre (LER) de 1,18, indiquant un avantage biologique de 18 % par rapport à la monoculture. Le schéma 1M:1S a également surpassé le maïs pur avec un LER de 1,12.
• Composition nutritionnelle : Le schéma 1M:2S a entraîné une augmentation substantielle de 49 % des protéines brutes (9,75 %) par rapport au maïs pur (6,55 %). Cependant, ce schéma présentait également la teneur en FDN la plus élevée (61,59 %), tandis que le schéma 1M:1S présentait la plus faible teneur en FDN (55,36 %).
• Cinétique de fermentation : Une divergence distincte a été observée entre le rendement/la qualité et la digestibilité. Le schéma 1M:1S a démontré une DMSIV supérieure (DMSIV = 78,8 %) et une énergie métabolisable plus élevée (10,52 MJ/kg MS). En revanche, le schéma 1M:2S, malgré sa teneur plus élevée en protéines et en rendement, a montré une DMSIV et une EM plus faibles (DMSIV = 69,2 %), attribuées à sa teneur plus élevée en fibres et à sa structure plus lignifiée, bien qu'il ait présenté le taux de production de gaz fractionnaire le plus élevé ($c = 0,068 h^{-1}$).

Signification et affirmations
L'article affirme que l'interculture de remplacement maïs-sorgho représente un cadre agroécologique viable pour la production durable de fourrage dans les environnements limités en eau. L'étude conclut que différents ratios de plantation permettent d'adapter les caractéristiques du fourrage aux besoins spécifiques des ruminants :

• Le schéma 1M:2S est identifié comme la stratégie optimale pour maximiser le rendement en biomasse et la teneur en protéines brutes, ce qui en fait une ration de base à haut rendement et promotrice de la santé, adaptée aux vaches en transition et aux génisses de remplacement où des niveaux élevés de FDN peuvent aider à gérer la condition corporelle et à prévenir les troubles métaboliques.
• Le schéma 1M:1S est présenté comme offrant un équilibre nutritionnel synchronisé avec une digestibilité et une densité énergétique supérieures, ce qui en fait une source de nourriture idéale pour les vaches laitières à haute production où l'apport énergétique est le principal facteur limitant.

En intégrant le sorgho tolérant à la sécheresse dans les systèmes à base de maïs, les auteurs affirment que les producteurs peuvent atténuer les risques de rendement induits par le climat tout en garantissant des intrants nutritionnels de haute qualité, soutenant ainsi la viabilité économique et la durabilité des entreprises laitières dans les régions arides et semi-arides.