cirad LARECHERCHEAGRONOMIQUE POURLEOEVELOPPEMENT Mémoire de fin d'études présenté pour l'obtention du Diplôme de Master Agronomie et Agroalimentaire Spécialité : Systèmes et Techniques Innovants pour un Développement Agricole Durable (STIDAD) Parcours : Agronomie et Systèmes de Culture Innovants (ASCI) Évaluation de la répartition spatiale de l’infestation d’une parcelle de tomate (Lycopersicum esculentum Mill) par la noctuelle Helicoverpa zea (Lepidoptera : Noctuidae) en présence d’une bordure de maïs (Zea mays). Par Andrus Maurice LOUISSAINT Année de soutenance : 2012 Organisme d'accueil : CIRAD cirad LARECHERCHEAGRONOMIQUE POURLEOEVELOPPEMENT Mémoire de fin d'études présenté pour l'obtention du Diplôme de Master Agronomie et Agroalimentaire Spécialité : Systèmes et Techniques Innovants pour un Développement Agricole Durable (STIDAD) Parcours : Agronomie et Systèmes de Culture Innovants (ASCI) Évaluation de la répartition spatiale de l’infestation d’une parcelle de tomate (Lycopersicum esculentum Mill) par la noctuelle Helicoverpa zea (Lepidoptera : Noctuidae) en présence d’une bordure de maïs (Zea mays). Par Andrus Maurice LOUISSAINT Année de soutenance : 2012 Mémoire préparé sous la direction de : Jacques WERY Présenté le : 28 août 2012 Organisme d'accueil : CIRAD Devant le jury : Brigitte BRUNEL : Président Maître de stage : Béatrice RHINO Nathalie SMITS : Rapporteur RÉSUMÉ En Martinique, la production de la tomate est confrontée à certains problèmes phytosanitaires, plus particulièrement aux dommages causés par la noctuelle Helicoverpa zea. Les dommages qu’elle engendre orientent les producteurs vers l’usage intensif d’insecticides. Cependant la lutte chimique se révèle inefficace. L’objectif de cette étude consiste à évaluer le niveau d’infestation des plants d’une parcelle de tomate par Helicoverpa zea en fonction de leurs distances à une bordure de maïs afin d’optimiser la disposition spatiale du maïs comme plante piège afin de réguler les populations de ce ravageur dans la tomate. Deux parcelles on été implantées dans deux sites éloignés (sites1 et 2). Le dispositif a été constitué d’une bordure de maïs placée à coté d’une parcelle de tomate, a été constituée de deux variétés sucrées de cycles différents, plantées en six lignes au cours de trois dates à intervalle de 15 jours. L’infestation représenté par le nombre d’individus qui est constitué d’œufs et de néonates, a été déterminée sur les épis, et dans la parcelle de tomate à des distances de 1,2,3,4,5,6, 7,8,9, 10, 15,20,25,30,25,40,50,60 mètres. Les résultats montrent que dans les parcelles de tomate des deux sites, l’infestation est influencée par l’interaction de la floraison du maïs et de celle de la tomate. Dans le site1, l’infestation décroit avec la distance, tandis que dans le site2 la distance n’a aucun effet sur la distribution de l’infestation. De plus la bordure absorbe une partie de l’infestation due à Helicoverpa zea. Ce système à caractère innovant peut servir de base dans la gestion de la noctuelle dans la production de la tomate en Martinique et dans la région caribéenne tout en réduction des pesticides chimiques. Mots clés : Helicoverpa zea, plante piège, infestation, néonates, maïs, tomate, agroécologie, pesticides. 3 ABSTRACT In Martinique, the tomato production is facing some pest problems, especially damage caused by moth Helicoverpa zea. The damages that it causes direct producers to the intensive use of insecticides. However, chemical control is ineffective. The objective of this study is to assess the level of infestation of plants with a tomato field by Helicoverpa zea according to their distances to the edge of corn to optimize the spatial arrangement of maize as a trap crop to control populations of this pest in tomato. Two plots have been established in two remote sites (sites1 and 2). The device was made a border of corn placed next to a tomato field was composed of two different cycles sweet varieties planted in six lines over three dates at intervals of 15 days. The infestation represented by the number of individuals which consists of eggs and hatchlings was determined on the ears, and in the tomato field at distances of 1,2,3,4,5,6, 7 , 8.9, 10, 15,20,25,30,25,40,50,60 meters. The results show that in tomato plots at both sites, the infestation is influenced by the interaction of flowering corn and the tomato. In site1, infestation decreases with distance, while in the site2 distance has no effect on the distribution of the infestation. In addition the edge absorbs some of the infestation caused by Helicoverpa zea. This innovative system can serve as a basis in the management of the moth in tomato production in Martinique and in the Caribbean region while reducing chemical pesticides. Key words : Helicoverpa zea, trap crop, infestation, neonates, corn, tomato, agroecology, pesticides. 4 REMERCIEMENTS Je remercie tout particulièrement mon maître de stage Béatrice RHINO pour m’avoir encadré tout au long de ce stage, du temps qu’elle a mis à la réalisation de ce rapport. Mes remerciements s’adressent aux membres de l’équipe du PRAM-CIRAD de la Martinique, en particulier les chercheurs Philippe RYCKEWAERT et Raphael ACHARD pour leurs soutiens; à Aude VERCHERE pour sa parfaite collaboration et son accompagnement dans l’exécution des travaux de terrain et de laboratoire; aux techniciens Alain PELAGE et Catherine THIBAUT pour leur support à la mise en place des expérimentations. Je remercie tous les professeurs du parcours ASCI de SupAgro de Montpellier pour avoir contribué à ma formation, principalement Jacques WERY le Responsable de la formation, Allain CAPILLON et Aurélie METAY, Brigitte BRUNEL, Isabelle BASTIE. J’adresse mes remerciements à tous mes camarades de la Promotion ASCI / PVD 2011-2012 pour leur parfaite collaboration et de m’avoir intégré dans le Master. Je remercie Gelin DOREUS, Jodel AFRICOT, Jean Matus LUCIEN, plus particulièrement Elsa Laure Lyse PETER pour avoir mis à ma disposition ses matériels informatiques et pour son support moral. Mes remerciements l’Ambassade de France en Haïti, le décanat de la Faculté d’Agronomie et de Médecine Vétérinaire (FAMV) de m’avoir permis de bénéficier de cette formation. Je tiens à remercier ma famille qui m’a supporté par des mots d’encouragement : Monie, Réhou-Salem, Téhila-Salem, Marguerite, Sara et Rosemena LOUISSAINT, Ing.Agr Tescar Robers Pierre. Enfin mes plus grands remerciements s’adressent à Dieu Jéhovah, pour la vie et la santé qu’il m’a accordées. 5 TABLE DES MATIÈRES I-INTRODUCTION 8 1.1-CONTEXTE GÉNÉRAL ET PROBLÉMATIQUE 8 1.2-LA NOCTUELLE HELICOVERPA ZEA 9 1.3-GESTION AGROÉCOLOGIQUE DES BIOAGRESSEURS AÉRIENS 12 1.3.1-LES PLANTES PIÈGES 13 1.4.2-INTÉRÊT DU MAÏS COMME PLANTE PIÈGE DANS UN SYSTÈME HORTICOLE 14 II-MATÉRIEL ET MÉTHODES 15 2.1-MATÉRIEL VÉGÉTAL 15 2.2-DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX 15 2.3-OBSERVATIONS ET MESURES 17 2.3.1-OBSERVATIONS SUR LA PHÉNOLOGIE 17 2.3.2- OBSERVATIONS SUR LES INFESTATIONS 17 2.5-AUTRES OBSERVATIONS 18 2.6-TRAITEMENT DES DONNÉES 18 III- RÉSULTATS 19 3.1- SITE1 (MORNE DES ESSES) 19 3.1.1-PHÉNOLOGIE DE LA BORDURE DE MAÏS ET DE LA TOMATE 19 3.1.2-DYNAMIQUE DE FLORAISON 19 3.1.3-INFESTATION DE LA PARCELLE DE TOMATE 20 FM : POURCENTAGE DE FLORAISON DU MAÏS 22 3.1.4-INFESTATION DE LA BORDURE DE MAÏS 22 3.1.5-FAUNE ENTOMOLOGIQUE AU NIVEAU DE LA TOMATE ET DE LA BORDURE. 24 3.2-SITE 2 (RIVIÈRE LÉZARDE) 25 3.2.1-PHÉNOLOGIE DU MAÏS ET DE LA TOMATE 25 3.2.2-DYNAMIQUE DE LA FLORAISON DE LA BORDURE 25 3.2.3-INFESTATION DE LA TOMATE 26 3.2.4-INFESTATION DE LA BORDURE DE MAÏS 27 3.2.5- FAUNE ENTOMOLOGIQUE AU NIVEAU DE LA TOMATE ET DE LA BORDURE. 28 3.3-DISCUSSION 29 IV-CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 32 6 AVANT-PROPOS La pollution et l’agriculture Parmi les voies de pollution de l’environnement, les activités de l’industrie agricole ne font pas exception. Chaque année, des milliers de tonne d’intrants chimiques (engrais, pesticides) sont utilisés dans l’agriculture intensive. L’objectif de l’utilisation intensive des engrais et des pesticides chimiques parfois de manière même abusive est de maximiser les rendements et la productivité au niveau des parcelles cultivées. Contrairement à certains avantages, les effets négatifs sont énormes, ces produits chimiques tendent à détériorer la qualité de l’environnement (l’air, les eaux de surface les nappes phréatiques, le sol), d’où ils représentent un danger pour la vie humaine et les animaux. « Ces pesticides posent un véritable problème de santé publique, et pas seulement pour les utilisateurs qui sont les plus exposés, mais aussi pour la population générale. Les pesticides sont bien sur présents dans nos aliments: plus de 50% des fruits et des légumes produits par l'agriculture intensive en contiennent. Ils finissent finalement dans nos organismes qui hébergent ainsi des centaines de molécules toxiques ». Bon nombre de pesticides chimiques utilisées en agriculture ont un large spectre, c’est-à-dire ils ne sont pas spécifiques à une espèce cible mais ils peuvent détruire non seulement le pathogène ou le ravageur pour lequel ils ont été utilisé mais aussi ils éliminent la faune utile (les abeilles, les prédateurs, les parasitoïdes des insectes phytophages, oiseaux, les vers de terre). L’épandage répétitif de l’engrais chimique exerce affecte négativement la qualité des sols en les rendant acide; l’eutrophisation des eaux par Accumulation de matière carbonée, azotée et/ou phosphatée dans une eau stagnante, entraînant d'abord une prolifération végétale et aboutissant finalement, après la mort et la dégradation des végétaux, à la désoxygénation du milieu. L’infiltration des résidus des polluants dans le milieu aquatique tend à contaminer les nappes phréatiques. Le problème devient crucial et l’environnement est de plus en plus vulnérable. Les moyens alternatifs pour solutionner à moyen ou à long terme aux problèmes de pollution agricoles ne sont pas nouveaux. Il s’agit en effet d’utiliser les fertilisants organiques dont le compost, le fumier, les engrais verts en remplacement des engrais chimiques. La culture des légumineuses seules ou en association avec d’autres cultures permet un enrichissement en azote par fixation atmosphérique. La pratique de la jachère peut permettre au sol de rétablir naturellement sa fertilité. Quand à la protection phytosanitaire, la lutte biologique par usage des prédateurs et parasitoïdes peut contribuer à réduire les effets négatifs de la pollution. D’autres pratiques agricoles comme la prophylaxie sanitaire des parcelles, la rotation et l’assolement des cultures sont autant de mesures capables d’atténuer la pollution agricole. D’ailleurs l’agriculture biologique répond à l’application de ces techniques. Ces mesures envisagées ne sont pas tout à fait envisageables sur de grandes surfaces cultivées, puisque la capacité de production des grandes exploitations agricoles va être limitée. Ainsi d’autres mesures doivent être envisagées. 7 I-Introduction 1.1-Contexte général et problématique La tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) compte parmi les cultures légumières les plus importantes du monde (Shankara Naika, 2005). Selon le Fond des Nations Unies pour l'Alimentation et l'Agriculture (FAO), elle occupe la première place dans la production maraîchère après la pomme de terre et elle est cultivée dans plus de 170 pays. En 2009, la production mondiale de tomates s’élevait à plus de 141 millions de tonnes métriques (Mt). Cette production continue d’augmenter tous les ans de plusieurs millions de tonnes, sans tenir compte des stocks issus des cultures vivrières (Viron N., 2010). Cependant, dans la région caribéenne, les producteurs de tomate sont confrontés à d’importantes pressions de bioagresseurs dans les plantations de tomate. Aux Antilles françaises, notamment en Martinique, la production de la tomate a connu une diminution passant de 6700 tonnes en 2002 à 5720 tonnes en 2009 suite aux problèmes phytosanitaires, plus particulièrement aux dommages causés par les ravageurs Helicoverpa zea, l’aleurode Bemisia tabaci communément appelé mouche blanche et aussi par le flétrissement bactérien dû à Ralstonia solanacearum. La noctuelle Helicoverpa zea peut engendrer des pertes de rendement de 10 à 20 % (données d’essais: citées par Marliac, 2011. Les dommages causés par la noctuelle Helicoverpa zea de même que l’impact économique négatif sur la production de la tomate en Martinique sont autant de causes qui conduisent certains producteurs à abandonner la production ou à faire l’usage intensif d’insecticides dans leurs plantations (Metty, 2010). Même avec des applications importantes de pesticides, les agriculteurs se heurtent à des obstacles dans la lutte contre ces organismes nuisibles, se trouvant ainsi dans l’incapacité à limiter leurs dégâts, et dans le même temps les risques de pollution restent importants, alors que le plan Eco-phyto 2018 vise une réduction des pesticides de moitié (Deguine J.P, 2008). Cette situation tend à rendre beaucoup plus fragile le système de production de tomate martiniquaise et aurait comme conséquence négative une diminution d’environ 30% des surfaces cultivées entre 2008 à 2010 soit de 340 ha à 240 ha (FAO). Compte tenu de l’importante valeur économique de la tomate et des contraintes à la production liées au ravageur susmentionné, une nouvelle alternative de gestion phytosanitaire s’impose, et elle s’oriente vers la gestion agroécologique des bioagresseurs par la valorisation de la biodiversité végétale au niveau des parcelles cultivées. Ces travaux de recherche s’intègrent dans les différents travaux effectués par PRAM (Pôle de Recherche Agro- environnementale de la Martinique) et l’Unité de Recherche, UR Hortsys du CIRAD (Fonctionnement Agroécologique et Performance des Systèmes de Cultures Horticoles) dont le but est la valorisation de la diversité fonctionnelle pour réguler les populations de ravageurs aériens dans les systèmes de culture, en promouvant la conception de nouveaux systèmes innovants qui seraient capables de réduire l’emploi de pesticides chimiques. Cette thématique de recherche a aussi été développée durant 3 ans dans le cadre du projet OMEGA3 (Optimisation des Mécanismes Ecologiques de Gestion des bioagresseurs pour une Amélioration durable de la productivité des Agrosystèmes) dont l’objectif était de fournir des outils et méthodes pour l’évaluation et la conception de systèmes de culture innovants fondés sur les principes de l’agroécologie et qui regroupait plusieurs sites d’études répartis en Afrique (Niger, Cameroun), dans la Caraïbe (Costa Rica, Martinique) et dans l’ Océanie (Réunion, Madagascar). En Martinique, l’objectif de l’étude était l’optimisation de l’agencement spatial et de la phénologie du maïs comme plante piège pour la régulation des 8 populations et dégâts des noctuelles de la tomate en systèmes horticoles à la Martinique. La présente étude s’inscrit dans la suite des travaux réalisés en 2010 et 2011. Les précédents résultats ont montré que : i) en présence d’une bordure de maïs avec des soies fraîches l’infestation causée par Helicoverpa zea est plus réduite dans les parcelles de tomate situées à moins de 70m de la bordure ; ii) Sur 50m, les pontes de H. zea sur les plants de tomate diminue proportionnellement à la distance. L’objectif principal de cette étude consiste à évaluer le niveau d’infestation des plants d’une parcelle de tomate par Helicoverpa zea en fonction de leurs distances à une bordure de maïs afin d’optimiser la disposition spatiale du maïs comme plante piège afin de réguler les populations de ces ravageurs dans la tomate. Les résultats de cette expérimentation seront pris en compte et utilisés dans la conception d’un modèle qui permettra de prédire le comportement de H. zea en fonction de la disponibilité de la ressource, de son agencement et de son attractivité. Les questions scientifiques posées sont les suivantes : Quel est l’impact d’une bordure de maïs sur la distribution spatiale des infestations des plants de tomate causées par H. zea ? Quels facteurs influent sur les pontes de H. zea ? 1.2-La noctuelle Helicoverpa zea La noctuelle Helicoverpa zea est un ravageur d’importance économique qui est présent dans toute la Caraïbe et sur tout le continent américain. H. zea, est considéré comme un ravageur important des cultures de la tomate, en raison des dommages directs causés au produit commercial (Ulloa, 2005). Cependant, il peut attaquer les cultures de tomate de la plantation à la maturité des fruits. La période la plus attractive pour la ponte des femelles est la période de floraison). Les dégâts enregistrés sur les cultures sont causés principalement par les larves. Sur la tomate, les néonates (premier stade larvaire) se nourrissent du feuillage pendant quelques jours avant de migrer dans les fruits. Même très tôt après éclosion, ils peuvent endommager les fruits au stade de la nouaison (Annexe A). Dans les fruits, les larves creusent des galeries, facilitant ainsi des infections secondaires par d’autres microorganismes provoquant un pourrissement. Une seule larve peut endommager plusieurs fruits avant la nymphose (Jhon et al., 1994). Sur le maïs, les larves des deux premiers stades tendent à consommer initialement les soies, tandis que les chenilles des autres stades pénètrent à l’intérieur de l’épi pour consommer les grains. Plusieurs raisons peuvent expliquer son statut de peste majeur dans les systèmes de culture : sa polyphagie, sa migration, sa fécondité et sa, diapause. Il s’agit d’une espèce hautement polyphage qui se nourrit sur plus de 80 espèces végétales (plantes sauvages, cultivées et ornementales) dont la tomate, le maïs, le coton, le tabac, le soja, etc. (Fitt, 1989). Les populations peuvent se développer continuellement sur des périodes différentes en exploitant une succession de plantes hôtes cultivées et non cultivées à travers la saison. H. zea est capable d'entreprendre de vastes mouvements migratoires au niveau local et interrégional pour faire face aux conditions défavorables du milieu à la recherche de ressources alimentaires (nectar) et pour la reproduction. Elle est dotée d’une très grande mobilité étant capable de parcourir de très grande distance, allant de 2 à 3 km en un jour (Kennedy et Storer, 2000), ce qui facilite sa migration entre les parcelles et entre régions. 9 Cependant dans un milieu favorable, H.zea ne se déplace que dans un rayon de 100m (Fitt, 1989). Il possède une très grande fécondité. Au cours de son cycle de développement, la femelle peut pondre entre 500 à 3000 œufs (Capinera 2007). L’éclosion des œufs se fait 3-4 jours après la ponte. Les œufs sont très vulnérables aux conditions climatiques, à la prédation et au parasitisme. Ils sont sujets à un taux de mortalité naturelle très élevé, dépassant 90% (Sansone et Smith, 2001; Pustejovsky et Smith 2006). Les températures élevées (40oC) influencent négativement la fécondité (Fitt, 1989). Les travaux réalisés par Abdallah S. et Salama, A. E. (1975) ont montré que le régime alimentaire (qualité et quantité) des larves exerce une PUI •zienafluence sur la fécondité des adultes. Ainsi, les larves qui se nourrissent de tomate ont donné au stade adulte une quantité d’œufs supérieure par rapport à celles qui se nourrissent de feuilles de haricot. Des résultats similaires ont été obtenus par Lukefahr et Martin (1964). Le cycle biologique de H. zea se déroule en 28-30 jours et en conditions tropicales 10-11 générations peuvent se suivent par an (OEPP /CABI, 1996). Toutefois, Topper (1987) a mentionné que le régime alimentaire des larves peut exercer une certaine influence sur la longévité des adultes. , , J ilL Figure-1 : Cycle biologique de H. zea et saJ re1lIaI1tion avec la plante hôte; cas illustré du maïs et de la tomate (Marliac, 2011) . . Chez les larves de H. zea matures la couleur est très variable allant du jaune pâle vert et au , brun (Breton, 2003). Leur développement passe par six stades et dure entre 14-25 jours (OEPP/CABI, 1996). Tout naturellement, à partir du quatrième stade, les larves deviennent très agressives et manifestent un comportement cannibale, où les chenilles les plus âgées attaquent et dévorent les plus jeunes (Dial et Adler, 1990). Arrivées au sixième stade, les 10 I fl'ult • nlll