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Écartement des rangs en production de maïs grain

Les rangs de maïs sont généralement considérés comme étroits lorsqu’ils présentent un écartement inférieur à 30 pouces. La distance entre les plants d’un rang est ainsi augmentée, ce qui peut améliorer le rendement, car l’espace et les ressources sont utilisés plus efficacement. Toutefois, les avantages de l’utilisation de rangs étroits ne sont pas suffisamment importants ni uniformes pour inciter les agriculteurs de la plupart des régions de l’Amérique du Nord à adopter un écartement des rangs inférieur à 30 pouces. Cet article traite des tendances en matière de culture de maïs en rangs étroits et présente des résultats de recherches.

Pratiques actuellesUne vaste majorité des champs de maïs des États-Unis et du

Canada sont actuellement disposés en rangs de 30 pouces (figure 1). Ce pourcentage a augmenté au cours des dernières années, passant de 80 % en 2007 à 85 % en 2012, tandis que le pourcentage des champs de maïs disposés en rangs plus larges (36 pouces et 38 pouces) a diminué (données non présentées). L’utilisation de rangs de maïs étroits est très limitée : moins de 5 % des champs de maïs des États-Unis et du Canada présentent un écartement des rangs de moins de 30 pouces. La disposition étroite la plus courante est de 20 pouces, suivie de 22 pouces et de 15 pouces.

0,6 2,5 1,5

85,4

3,70

10

20

30

40

50

60

70

80

90

15 20 22 30 36 38

Pour

cent

age

des

acre

s de

maï

s

5,0

Figure 1. Écartement des rangs de maïs (en pouces) en Amérique du Nord, en pourcentage du total des acres, 2012. Sondage sur la concentration réalisé par DuPont Pioneer.

La disposition des champs de maïs en rangs étroits est demeurée plutôt stable au cours des dernières années. Elle touchait 4,2 % des champs de maïs en 2007 et 4,6 % en 2012 (tableau 1).

L’utilisation des rangs étroits varie beaucoup en fonction des régions. Les états du nord du Corn Belt – le Minnesota, le Wisconsin, le Dakota du Nord et le Dakota du Sud – connaissent le plus haut taux d’adoption de cette pratique (figure 2). La disposition en rangs étroits la plus courante dans cette région est de 22 pouces (5 %), suivie de 20 pouces (4 %).

Recherches récentes concernant l’écartement des rangsRecherches universitaires – au fil des années, les recherches sur

les rangs de maïs étroits ont produit des résultats variables, ce qui laisse croire que de nombreux facteurs ont une incidence sur le rendement du maïs disposé en rangs étroits. On a constaté le plus souvent un rendement accru du maïs disposé en rangs étroits dans la portion nord du Corn Belt, c’est-à-dire à une latitude supérieure à 43° nord (aux alentours de Mason City en Iowa, de Madison au Wisconsin et de Grand Rapids au Michigan) (Lee, 2006). D’après un sondage réalisé à la suite de plusieurs études sur les rangs de maïs faites par des universités où l’on comparait des rangs de 15, 20, ou 22 pouces à des rangs de 30 pouces, les meilleurs rendements dans les dispositions étroites ont été observés lors d’expériences effectuées au Minnesota et au Michigan (tableau 2). Les études réalisées dans le Nord ont montré un rendement moyen supérieur de 2,8 % lorsque les rangs étaient étroits ou jumelés, tandis que celles effectuées en Iowa, en Indiana et au Nebraska ne présentaient aucune amélioration du rendement (- 0,2 %) (figure 3).

Cependant, même dans les régions du Nord, l’augmentation du rendement causée par la disposition étroite des rangs n’était pas uniforme. Par exemple, Van Roekel et Coulter (2012) n’ont constaté aucune augmentation du rendement lors de leurs recherches réalisées en 2009 et en 2010 dans deux emplacements du sud du Minnesota. Des recherches effectuées aux mêmes emplacements au début des années 1990 ont montré un rendement de 7,3 % supérieur des rangs de 20 pouces par rapport à ceux de 30 pouces (Porter et coll., 1997).

Recherches DuPont Pioneer – les recherches réalisées par DuPont Pioneer ont présenté des résultats similaires. Les résultats de 76 études réalisées entre 1991 et 2010 ont affiché un rendement moyen de 2,7 % supérieur lors de l’utilisation de rangs à écartement étroit ou de rangs jumelés dans les états du nord du Corn Belt (le Minnesota, le Dakota du Nord, le Dakota du Sud, le Wisconsin et le Michigan) comparé à un rendement moyen de 1 % supérieur en Illinois, en Iowa, en Indiana, au Missouri, au Nebraska, en Ohio et dans le sud de l’Ontario (figure 3).

5,0 %

3,9 %

2,6 %

2,4 %1,4 %

5,2 %

9,3 %

Figure 2. Taux d’utilisation des rangs étroits (15 pouces, 20 pouces et 22 pouces) pour la culture du maïs en Amérique du Nord selon la région, en pourcentage du nombre total d’acres en 2012. Source : Sondage sur la concentration réalisé par DuPont Pioneer.

Figure 3. Variation du rendement moyen du maïs disposé en rangs étroits dans les états du nord et du centre du Corn Belt constatée lors d’études réalisées par des universités et par DuPont de 1991 à 2011.

Études Rendement

Universités 9

24

+2,8 %

+2,7 %DuPont Pioneer

Études Rendement

Universités 6

52

-0,2 %

+1,0 %DuPont Pioneer

DuPont Pioneer a également réalisé de nombreuses études à la ferme de 2010 à 2012, afin de comparer les rendements des rangs jumelés et des rangs présentant un écartement de 30 pouces. La plupart des études ont été effectuées en Illinois, en Iowa et au Minnesota. Des comparaisons ont également été effectuées au Colorado, en Indiana, au Kansas, au Missouri et en Ohio.

Tableau 1. Disposition des champs de maïs selon les modèles de rangs étroits les plus courants de 2007 à 2012 en Amérique du Nord. Source : Sondage sur la concentration réalisé par DuPont Pioneer.

Écartement des rangs

2007 2008 2009 2010 2011 2012

pouces --------------- acres (%) ---------------

15 0,4 0,3 0,4 0,4 0,4 0,6

20 2,4 2,5 1,9 2,7 2,5 2,5

22 1,4 1,5 1,5 1,2 1,4 1,5

Tous les rangs étroits

4,2 4,2 3,9 4,2 4,2 4,6

4 5

En tout, 192 comparaisons réalisées dans 44 emplacements n’ont présenté aucune augmentation du rendement global des rangs jumelés par rapport aux rangs présentant un écartement de 30 pouces (figure 4).

Figure 4. Augmentation du rendement des rangs jumelés par rapport à celui des rangs de 30 pouces lors d’études réalisées à la ferme par DuPont Pioneer de 2010 à 2012.

Justification de la disposition du maïs en rangs étroits Les rangs étroits diminuent la densité des plants dans un rang, ce qui

réduit la concurrence entre les plants de façon à possiblement optimiser la consommation de lumière, d’eau et de nutriments. Cela n’explique toutefois pas pourquoi une augmentation du rendement du maïs a été constatée dans certains cas et non dans d’autres, ni pourquoi les rangs étroits semblent présenter un meilleur rendement dans le nord du Corn Belt. Des facteurs environnementaux et agronomiques favorables à l’utilisation de rangs

étroits peuvent aider à déterminer les conditions optimales pour adopter cette pratique dans des systèmes de production de maïs actuels et futurs.

Interception du flux lumineux – des recherches ont montré qu’il existe un lien étroit entre l’amélioration du rendement dans les rangs étroits et une meilleure interception du flux lumineux (Andrade et coll., 2002). Le maïs de densité constante peut intercepter davantage de rayons solaires s’il est disposé en rangs étroits. Cet avantage est considérable durant les stades de croissance végétative, mais diminue lorsque le plant approche de la floraison (Nafziger, 2006; Novacek et coll., 2013; Robles et coll., 2012; Sharratt et McWilliams, 2005; Tharp et Kells, 2001). Au moment de l’apparition des soies, il n’y a presque aucune différence sur le plan de l’interception du flux lumineux entre les rangs de 30 pouces et les rangs étroits. De plus, il a été prouvé que les rangs de 30 pouces du Midwest captent plus de 95 % du rayonnement photosynthétiquement actif, ce qui peut suffire à maximiser le rendement. Ainsi, les rangs étroits n’offrent pas toujours un rendement supérieur.

Comparaison des emplacements centraux (Midwest) par rapport à ceux du Nord – l’augmentation de l’interception du flux lumineux est souvent considérée comme la raison pour laquelle l’augmentation du rendement lors de la disposition en rangs étroits tend à se produire plus souvent dans le nord du Corn Belt (Thelen, 2006). Dans les cas où l’apport en eau et en nutriments est limité, le rendement du maïs est principalement stimulé par la quantité de rayons solaires interceptés durant la période cruciale de détermination du rendement, immédiatement avant et après l’apparition de soies.

Dans le centre du Corn Belt, cette période débute habituellement à la mi-juillet, environ trois semaines après le solstice d’été (le 21 juin, la journée la plus longue de l’année). Durant la deuxième moitié du mois de

Augmentation du rendement par rapport aux rangs de 30 pouces

Étude Lieu AnnéesEmplace-

mentsHybrides Niveau de rendement Populations 15 20 ou 22 Jumelé

Boisseaux par acre (Tonnes par hectare) Milliers de plants par acre ---------- % ----------

1 Minnesota 92 à 94 3 6 100 à 150 (6,3 à 9,4) 25, 30, 35, 40 7,7

2 Minnesota 97 à 99 1 1 100 à 150 (6,3 à 9,4) 33 6,2

3 Minnesota 98 à 99 1 2 150 à 175 (9,4 à 11) 30 5,9 2,8

4 Minnesota 09 à 11 6 3 175 à 200 (11 à 12,6) 16,5, 22, 27,5, 33, 38,5, 44 4,5*

5 Michigan 98 à 99 6 6 175 à 200 (11 à 12,6) 23, 26, 30, 33, 36 3,8 2,0

6 Nebraska 09 à 11 1 3 200 à 225 (12,6 à 14,1) 28, 33, 38, 42 1,4

7 Iowa 00 à 02 1 3 150 à 175 (9,4 à 11) 20, 28, 36, 44 1,2

8 Dakota du Nord 06 à 08 1 2 Plus de 225 (14,1) 25, 30, 35 0,0 2,0

9 Michigan 98 à 99 1 1 150 à 175 (9,4 à 11) 24, 30, 34 0,5 0,8

10 Wisconsin 98 à 01 1 1 175 à 200 (11 à 12,6) 34,5** 0,0

11 Iowa 97 à 99 1 3 150 à 175 (9,4 à 11) 20, 28, 36 0,0

12 Iowa 95 à 96 1 3 150 à 175 (9,4 à 11) 20, 28, 36 -0,6

13 Minnesota 09 à 10 2 3 150 à 175 (9,4 à 11) 16,5, 22, 27,5, 33, 38,5, 44 -1,0

14 Indiana 09 à 11 1 3 Plus de 225 (14,1) 28, 33, 38, 42 -1,0

15 Iowa 97 à 99 6 6 150 à 175 (9,4 à 11) 24, 28, 32, 36 -1,9

Tableau 2. Augmentation du rendement (%) des rangs de 15, 20 et 22 pouces et des rangs jumelés par rapport aux rangs de 30 pouces constatée lors d’études réalisées récemment dans le Midwest.

1 : Porter et coll., 1997; 2 : Johnson et Hoverstad, 2002; 3 : Sharratt et McWilliams, 2005; 4 : Coulter et Shanahan, 2012; 5 : Widdecombe et Thelen, 2002; 6 : Novacek et coll., 2013; 7 : Pecinovsky et coll., 2002; 8 : Albus et coll., 2008; 9 : Tharp et Kells, 2001; 10 : Pedersen et Lauer, 2003; 11,12 : Pecinovsky et coll., 2002; 13 : Van Roekel et Coulter, 2012; 14 : Robles et coll., 2012; 15 : Farnham, 2001.

*Augmentation moyenne du rendement à des populations de 38 500 et 44 000 plants par acre. Une importante corrélation a été remarquée entre la population et l’écartement des rangs. **Peuplement final approximatif, différent des populations cibles.

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juillet, les emplacements du centre bénéficient toujours de plus de 95 % de la quantité maximale de lumière solaire. Donc, souvent, la lumière du soleil ne limite pas le rendement et la capacité des rangs plus étroits à capter plus de lumière s’avère peu importante. Dans les emplacements du Nord, la période cruciale pour la détermination du rendement peut débuter jusqu’à une semaine plus tard. De plus, les jours raccourcissent plus rapidement. De nombreux emplacements situés au nord reçoivent un pourcentage plus faible du rayonnement solaire maximal durant la période la plus importante. Donc, plus au nord, la capacité des rangs plus étroits à capter plus de lumière joue un rôle plus important sur le rendement.

Récupération de l’eau et des nutriments – dans le cas des rangs étroits, plus les plants d’un rang sont équidistants, plus la distribution des racines dans le sol est uniforme. Cela diminue la concurrence entre les plants en ce qui a trait à l’approvisionnement en eau et en nutriments (Sharrat et McWilliams, 2005). Des recherches ont montré que des rangs étroits peuvent améliorer l’efficacité d’utilisation de l’azote par le maïs en augmentant la capacité des plants à puiser l’azote du sol (Barbieri et coll., 2008). Le rendement pourrait alors s’améliorer dans des conditions pauvres en azote. De plus, les rangs étroits augmentent l’interception du flux lumineux lorsqu’une carence en azote limite le développement du couvert. Toutefois, ces avantages diminuent à mesure que la quantité d’azote disponible augmente et n’occasionnent pas nécessairement d’augmentation du rendement si l’apport en azote est suffisant (Barbieri et coll., 2000; Barbieri et coll., 2008).

Le potentiel d’augmentation du rendement des rangs étroits en raison d’une amélioration de l’absorption d’eau est moins clair. Barbieri et coll. (2012) ont constaté une augmentation de la consommation d’eau dans les rangs étroits durant les premiers stades de croissance des plants, mais cet avantage diminuait à mesure que la saison avançait. L’évapotranspiration totale des plants à la fin de la saison était la même, peu importe l’écartement des rangs. Inversement, Sharratt et McWilliams (2005) ont remarqué que les rangs de maïs plus étroits puisaient plus d’eau du sol durant l’une des deux années de l’étude. Aucune recherche n’a cependant montré un avantage considérable de la disposition du maïs en rangs étroits dans des conditions de sécheresse.

Facteurs interdépendants possibles Population végétale – certains croient que l’espace restreint dans

les rangs pourrait limiter le rendement d’une densité future (plus élevée) des plants. Au Canada et aux États-Unis, la densité des semis de maïs a augmenté de façon constante de plus de 5 000 graines par acre au cours des 20 dernières années. Si la tendance se maintient, une densité de 40 000 semences par acre sera courante au cours des 20 prochaines années. De nombreux tests ont été effectués afin d’établir un lien entre l’écartement des rangs de maïs et la population végétale, plus précisément afin de déterminer si la densité optimale des rangs étroits est supérieure à celle des rangs de 30 pouces. Plusieurs études universitaires (tableau 2) ont utilisé des populations végétales dépassant les 40 000 plants par acre et ont trouvé très peu de preuves que les rangs étroits ont une densité optimale supérieure, à l’exception d’une étude réalisée dans le nord du Minnesota (Coulter et Shanahan, 2012). Une recherche de DuPont Pioneer n’a constaté aucune augmentation du rendement dans les rangs étroits (jumelés) à population élevée.

Hybrides – plusieurs se demandent si certains hybrides sont mieux adaptés aux rangs étroits que d’autres et si des améliorations génétiques futures pourraient produire des hybrides spécialement conçus pour les rangs étroits. De nombreuses études universitaires sur l’écartement des rangs ont employé des hybrides sans toutefois constater de différence lors de la disposition en rangs plus étroits. Parmi les 12 études du tableau 2 ayant utilisé plus d’un hybride, une seule (l’étude 15) a montré un lien considérable entre l’écartement des rangs et l’hybride employé (Farnham, 2001). Un des six hybrides testés dans cette étude offrait un meilleur rendement dans les rangs de 15 pouces, un autre offrait un meilleur rendement dans les rangs de 30 pouces et les quatre autres n’ont montré aucune différence.

Les études de DuPont sur les rangs jumelés réalisées à la ferme en 2010

mettaient plusieurs hybrides à l’essai (parfois jusqu’à dix) dans plusieurs emplacements. Pour les 14 hybrides testés dans trois emplacements ou plus, aucune différence considérable n’a été remarquée entre les rangs jumelés et les rangs de 30 pouces, et aucun lien n’a été établi entre l’hybride employé et l’écartement des rangs pour les hybrides comparés dans plusieurs emplacements (données non présentées).

Certains croient qu’une meilleure tolérance au stress dans une culture à population élevée peut produire de nouveaux hybrides mieux adaptés à un système présentant des rangs étroits ou jumelés à haute densité. La notion d’optimisation des hybrides pour la production à rangs étroits s’est généralement concentrée sur la forme des feuilles, car on supposait que les plants dont les feuilles sont plus étroites et plus érigées conviennent mieux pour la culture en rangs étroits. Toutefois, les recherches effectuées jusqu’à présent n’ont présenté aucun lien entre la forme des feuilles et l’augmentation du rendement en fonction de l’écartement des rangs chez les hybrides contemporains.

Une étude réalisée au Michigan a comparé le rendement de six hybrides aux feuilles de forme différente dans des rangs étroits (Widdicombe et Thelen, 2002). Parmi ces hybrides, deux avaient des feuilles orientées vers le haut, trois avaient des feuilles semi-érigées et un avait des feuilles larges. Le rendement du maïs était considérablement plus élevé dans les rangs étroits, mais aucune différence n’a été remarquée d’un hybride à l’autre. Une recherche réalisée au Minnesota a comparé deux hybrides présentant des feuilles de forme différente sans non plus constater de différence de rendement dans les rangs étroits (Sharratt et McWilliams, 2005).

Conclusions Les nombreuses recherches sur l’écartement des rangs de maïs

effectuées dans le passé ont montré qu’il s’agit d’un problème complexe dans lequel de nombreux facteurs interdépendants entrent en jeu. Cependant, d’après les recherches réalisées par DuPont Pioneer et les universités au cours des 20 dernières années, l’écartement normal des rangs de 30 pouces ne limite pas la productivité du maïs dans la plupart des régions du Corn Belt. Le rendement dans la partie nord du Corn Belt a tendance à être supérieur dans les rangs étroits, mais les résultats demeurent très variables. Les études dans lesquelles plusieurs hybrides étaient mis à l’essai ne présentaient habituellement aucune différence quant au rendement en fonction de l’écartement des rangs, ce qui signifie que les agriculteurs qui utilisent actuellement des systèmes à rangs étroits ne limitent pas leur choix de produits de maïs dans le but d’obtenir un rendement maximal.

Sources – copiez ce lien dans votre navigateur pour consulter les sources :

https://www.pioneer.com/home/site/us/agronomy/library/row-width-corn-grain-production/#sources