Essais en microparcelles de prairie naturelle

Objectifs des essais

Concernant l’agriculture française, la sécurité alimentaire et sanitaire est un succès. Cependant, l’intensification des modes de cultures a fortement augmenté l’utilisation d’intrants, entre autre les produits phytosanitaires. Ceux-ci permettent de sécuriser les cultures en diminuant au maximum la compétition avec les adventices ainsi que les attaques causées par les ravageurs et parasites. Aujourd’hui, les produits composés des plus dangereuses molécules ont été supprimés du marché. Cependant, l’impact des produits phytosanitaires sur la santé et l’environnement reste un sujet sociétal important, sachant que des résidus toxiques sont retrouvés dans l’eau, le sol, l’air ainsi que dans les aliments que nous consommons. Face à ce problème, les instances ministérielles et communautaires ont pris des mesures pour réduire l’utilisation des intrants (Déclinaison régionale du plan Ecophyto 2018 en Lorraine, 2011).

Le plan Ecophyto a pour but de réduire et améliorer l’utilisation des produits phytosanitaires. Un premier plan écophyto visant une réduction de 50% de l’utilisation des produits phytosanitaires s’est soldé par un échec, laissant place à un second plan écophyto. Le plan Ecophyto 2 porte l’ambition à une réduction de 25% d’ici 2020 et 50% pour 2025 (Ministère de l’Environnement, de l’Energie et de la Mer). Au sein d’EMC2, 23 fermes sont suivies dans deux réseaux DEPHY Ecophyto. Pour les agriculteurs, cela consiste à mettre en place des systèmes de cultures avec une diminution des produits phytosanitaires, tout en visant un objectif de performances économiques. Pour le dispositif de ces fermes, cela permet d’obtenir des références sur les pratiques alternatives et les systèmes de cultures économes.

En parallèle, 23 essais « réseau équilibre » sont mis en place par le service technique d’EMC2, concernant les techniques alternatives aux produits phytosanitaires. Les essais permettent de tester des produits déjà disponibles sur le marché ainsi que des variétés mais également des produits et des variétés nouvelles en vue de leur commercialisation. Ils permettent également de tester des nouvelles techniques et itinéraires culturaux dans le but de les proposer aux adhérents. Ces essais permettent de valider ou non la réelle efficacité d’un produit, et également de suivre le développement des différentes variétés sur le territoire de la coopérative. Les essais consistent à suivre le développement des cultures avec des doses prévisionnelles (en azote), avec des doses inferieures et supérieures pour voir s’il y a un impact au niveau du rendement et si le rendement est proportionnel à la dose d’azote apportée. En comparaison, des micro-parcelles avec des biofertilisants sont conduites. Les différents résultats obtenus permettent à travers des statistiques de montrer l’impact des différentes conduites culturales.

Les biofertilisants

Les biofertilisants peuvent également être appelés « biostimulants », « stimulateurs de croissance et/ou développement », « activateurs de sol » ou encore « phytostimulants » (Faessel et al., 2015). D’après la définition retenue par l’EBIC (European Biostimulants Industry Council) un biofertilisant est : « un matériel qui contient une (des) substance(s) et/ou microorganisme(s) dont la fonction, quand ils sont appliqués aux plantes ou à la rhizosphère, est de stimuler les processus naturels pour améliorer/avantager l’absorption des nutriments, l’efficience des nutriments, la tolérance aux stress abiotiques, et la qualité des cultures, indépendamment du contenu en nutriments du biostimulant » (European Biostimulants Industry Council). Cette approche inclus une large gamme de micro-organismes comme par exemple les rhizobactéries, les cyanobactéries, et les champignons mycorhiziens. Ceux-ci sont utiles pour la croissance, le rendement, l’assimilation de nutriments et la défense des plantes face à différents stress en déclenchant différents gènes liés à la croissance et la défense, au travers des réseaux de signaux cellulaires (figure 3).

es RFCP ont un effet antagoniste sur la microflore qui est néfastes aux plantes. Ils transforment les métabolites toxiques et favorisent la formation de nodules chez les légumineuses par les rhizobia. Les effets antagonistes sont principalement une production d’antibiotiques et une compétition pour les nutriments avec les pathogènes végétaux. Les effets bénéfiques sont permis par une association entre les RFCP et les plantes (Lugtenberg et al., 2009). Les rhizobactéries sont principalement des Pseudomonas fluorescentes, des Bacillus, des Les mycorhizes et rhizobium sécrètent des ligands appelés Myc factors et Nod factors qui sont perçus par le système racinaire des plantes. Ils déclenchent des signaux de transduction engendrant une libération de Ca2+ dans le cytosol. Des récepteurs kinases et d’autres protéines comme DMI et SYM71 sont impliquées dans la cascade de signalisation pour phosphoryler les substrats. Les protéines DMI jouent un rôle dans le maintien des oscillations périodiques des ions calcium à l’intérieur et à l’extérieur du noyau. CCaMK est une protéine kinase calcium dépendante qui phosphoryle le produit de la protéine CYCLOPS et initie l’activation de différents gènes impliqués dans la formation de nodules et d’appareil de pre-penetration (PPA).

Meilleure assimilation des nutriments

Dans la rhizosphère, la densité importante de bactéries favorise la prise de nutriments et leur disponibilité pour la plante (Van Loon, 2007). L’amélioration de la nutrition des plantes en azote est permise grâce à la symbiose Rhizobium-légumineuses, et grâce aux associations Azospirillum-céréales, et Bacillus-céréales. En utilisant des traceurs 15N, il a pu être mis en évidence que la quantité d’azote totale chez le blé est augmentée de 7 à 12 % grâce à Azospirillum brasilense et Azospirillum lipoferum (Calvo et al., 2014). De plus, des bactéries sont capables de solubiliser le phosphore. Le manque de phosphore dans le sol est un problème important en agriculture. Même un apport de fertilisants contenant du phosphore ne le rend pas plus disponible pour la plante car il se lie aux particules du sol (Calvo et al., 2014). Les deux principaux mécanismes de solubilisation du phosphore sont l’action d’une phosphatase, qui solubilise le phosphore organique, et la sécrétion d’acides organiques qui solubilisent le phosphore inorganique (Beauchamp, 1993). Les acides organiques transforment le phosphore grâce à leurs groupes carboxyles et hydroxyles, en chélatant avec les cations liés aux phosphates, le rendant soluble (Sharma et al., 2013).

Ces acides organiques diminuent également le pH ce qui permet la libération d’ions phosphates. La forme majoritaire de phosphore organique est l’acide phytique, contribuant à plus de 60% du phosphore organique. Cependant, les plantes ne peuvent pas l’utiliser sous cette forme, ils doivent être dephosphorylés par des phosphatases (Calvo et al., 2014). Pour exemple, des transporteurs de phosphate inorganique sont présents sur les hyphes de G.versiforme ce qui facilite l’absorption directe du phosphate à partir du sol. Les bactéries identifiées dans ce rôle sont Pseudomonas spp, Bacillus spp, Streptomyces spp, Achromobacter spp, Microccocus spp, Erwinia spp et Azospirillum spp. Les acides organiques qu’ils libèrent sont dépendants de leurs espèces. Les champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF) contribuent également de façon significative à la nutrition en phosphore (Parniske, 2008). En plus du phosphore, le potassium est aussi un nutriment essentiel que les micro-organismes peuvent solubiliser. Le potassium minéral est rendu soluble grâce aux acides organiques sécrétés par les micro-organismes, qui chélate les ions silicones (Calvo et al., 2014). Les mycorhizes et les Rhizobia sont supposés sécréter des composés bioactifs comme les facteurs Nod et Myc qui sont perçus par la plantes et qui activent des signaux de transduction qui initient d’autres chemins de transduction aux travers de récepteurs inconnus (SYMRK et NORK), déclenchant une sortie de calcium vers le cytosol. Par la suite, ces différentes cascades de signalisations activent différents gènes impliqués dans la formation de nodules ou d’appareil de pre-pénétration (PPA) (figure 4 et 5) (Oldroyd, 2013).

Marché et réglementation

Différents produits sont arrivés sur le marché portant des allégations sur différents critères qui sont bénéfiques à la plante comme par exemple une amélioration de la croissance et du rendement. On peut les trouver sous diverses appellations (biostimulants, activateurs du sol, anti-stress,…) mais ils sont souvent regroupés sous le terme de biostimulants, n’ayant pas de valeur réglementaire en France. Ceci complique les choses pour les distributeurs et les agriculteurs pour identifier les origines et les modes d’actions très divers de ces produits. De plus, ils sont considérés différemment suivant les pays et ne nécessitent pas les mêmes homologations. Cependant, la situation s’améliore. L’EBIC (European Biostimulants Industry Consortium) a été créé en 2011 suite à la décision des autorités européennes de revoir les règlementations sur les fertilisants. Une démarche sur l’homogénéisation des législations nationales sur les fertilisants a été lancée par la Commission européenne. Au niveau européen, les biostimulants sont principalement commercialisés par des PME. Leur marché est estimé à 500 millions d’euros avec une utilisation sur environ 3 millions d’hectares. Les biostimulants représentent 0.6% du marché mondial des intrants en production végétale. Historiquement, l’utilisation des biostimulants concernait principalement les cultures à hautes valeurs ajoutées (Faessel et al., 2015).

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Table des matières

Introduction
1.1. Présentation de la coopérative agricole EMC2
1.2. Objectifs des essais
1.3. Les biofertilisants
1.4. Problématique
Matériel et Méthodes
2.1. Matériel biologique
2.2. Matériel expérimental
2.3. Protocole des essais
2.4. Récolte des essais
2.5. Analyses statistiques
Résultats
3.1. Essai en microparcelles de prairie naturelle
3.2. Essai en microparcelles d’orge de printemps
Discussion
4.1. Essais en microparcelles de prairie naturelle
4.2. Essais en microparcelles d’orges de printemps
Conclusion et perspectives
Bibliographie