Fertilisants biologiques : sont-ils intéressants pour l’horticulture (...)

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Fertilisants biologiques : sont-ils intéressants pour l’horticulture (...)

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Fertilisants biologiques : sont-ils intéressants pour l’horticulture ?

Les « microorganismes bénéfiques »

L’augmentation de l’utilisation de produits chimiques a mené à des problèmes de santé humaine, de développement de résistances chez les pathogènes des plantes et de pollution de l’environnement (AVIS et al., 2008).
Depuis quelques décennies, des microorganismes bénéfiques (PGPM, Plant Growth Promoting Microorganisms et BCA, Biological Control Agents) qui promeuvent la croissance, le rendement et la protection des plantes sont étudiés intensivement (SINGH et al., 2011). Ils sont très prometteurs car ils permettent la diminution des coûts de production en réduisant l’utilisation de fongicides, des régulateurs de croissance, des fertilisants et, par conséquent, les effets négatifs sur l’environnement. Des gains de précocité et l’augmentation du pourcentage de légumes commercialisables sont aussi observés (GRAVEL et al., 2007).

Ces microorganismes peuvent-ils augmenter le rendement de plantes de tomate « cœur de bœuf » ?

Pour répondre à cette question, un essai (réalisée en 2012 lors de mon travail de Bachelor en agronomie à l’école Hepia à Genève) de microorganismes benéfiques (appartenant aux genres Pseudomonas, Trichoderma et Glomus) sur une culture de tomate de la variété Coralina (Fig. 1) sous tunnel en sol a été réalisé.

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Fig. 1. La tomate cœur de bœuf Coralina F1 en expérimentation.

De plus, l’influence de ces différents microorganismes (et aussi de mélanges) sur la croissance des plantes, sur la floraison et la nouaison ont aussi été étudiés.

Les genres Pseudomonas, Trichoderma et Glomus

Le genre Pseudomonas sont des bactéries gram négatives, aérobies et en forme de bâtonnet (Fig. 2). Elles possèdent des flagelles pour la mobilité et leur grandeur est de l’ordre de 1 μm. Ce genre comprend, par exemple, les espèces connues comme promotrices de la croissance des plantes telles que Pseudomonas aeruginosa, P. aureofaciens, P.chlororaphis, P. fluorescens (le plus efficace des Pseudomonas), P. putida et les espèces pathogènes : P. cichorii et P. syringae (MEGHA, 2006).
Les mécanismes de biocontrôle des pathogènes mis en oeuvre par Pseudomonas spp. peuvent être la production d’antibiotiques, l’induction de mécanismes de défense de la plante et la compétition avec les autres microorganismes du sol. Les modes d’action pour la promotion directe de la croissance sont la solubilisation de sources insolubles de phosphates et/ou la régulation des régulateurs de croissance de la plante (AVIS et al., 2008).

Fig. 2. Pseudomonas fluorescens sur une radicule de tomate, la barre represente 10 μm (Source : CHIN-A-WOEN et al., 1997 )

Le genre Trichoderma est fréquemment isolé dans les sols. Il colonise des matériaux ligneux et herbacés du sol. Les hyphes ont un diamètre d’environ 3 μm. Les conidiophores (porteurs de conidies) sont ramifiés (Fig. 3). Les champignons du genre Trichoderma sont connus depuis 1887 comme agents de lutte biologique contre plusieurs pathogènes des plantes. Récemment, des études ont montré que Trichoderma stimule la croissance de certaines plantes (MOURIA et al., 2007). Les espèces de Trichoderma les plus connues pour leurs effets bénéfiques sur les plantes sont T. harzianum, T. atroviride et T. viride (AVIS et al., 2008).
Les espèces de Trichoderma sont connues comme biopesticides et comme biofertilisants en raison de leurs effets bénéfiques sur la croissance et sur la résistance aux maladies des plantes. Il est reporté que Trichoderma spp., en tant qu’agent de lutte biologique, agit comme mycoparasite, comme compétiteur pour l’espace et les nutriments, comme producteur d’antibiotiques, d’enzymes et métabolites secondaires et comme inducteur des mécanismes de défense des plantes (VERMA et al., 2007).

Fig. 3. Les hyphes et les conidies de Trichoderma (Source : www.mycology.adelaide.edu.au)

Le genre Glomus est composé d’endomycorhizes à arbuscule et vésicules (VAM, Fig. 4) connus pour former des relations symbiotiques avec le 80-90 % des racines des plantes dans des écosystèmes naturelles et agricoles (AHMAD et al., 2008). La plante donne au champignon jusqu’au 20 % de ses sucres produits avec la photosynthèse et de ses nutriments. Le champignon, en échange, approvisionne la plante surtout en phosphore, en azote et en eau (FULTON, 2011).
Des études mettent en évidence les effets bénéfiques des AMF sur la plante grâce à une nutrition minérale supérieure, une résistance aux maladies incrémentée et une meilleure tolérance aux stresses abiotiques et biotiques (TURNAU 2002, in GAMALERO et al., 2004).
Les principales espèces d’AMF bénéfiques pour la plante sont G. etunicatum, G. fasciculatum, G. intraradices, G. monospora et G. mossae (AVIS, 2008).
Les potentiels modes d’action de Glomus spp. sont l’augmentation de la nutrition minérale de la plante, la modification de l’architecture racinaire de la plante, l’inhibition du pathogène avec l’émission d’exsudats, la compétition pour les nutriments et l’espace et l’induction de résistance dans la plante (AVIS et al., 2008).

Fig. 4. Deux typologie de mycorhize : endo- et ectomycorhize (Source : FUCHS, 1999)

L’expérimentation

L’expérimentation s’est tenue à Veigy (Haute Savoie). Le sol est lourd et riche en matière organique. La production des plantons a été faite en serre plastique munie de chauffage électrique (T moy. de 18-20°C) de mars à fin avril. La période de culture en tunnel a duré jusqu’à fin octobre (Fig. 5). La densité de plantation est de 2 pl./m2, utilisation de paillage plastique, système d’irrigation par aspersion, fertilisation avec engrais organique de bovin et un engrais minéral complet. Un dispositif expérimental en blocs aléatoires complets a été utilisé.


Fig. 5. À gauche une photo au milieu de la culture de tomate en tunnel en plein été pendant la prise des mesures sur les plantes. À droite la récolte des tomates.

Les produits commerciaux utilisés sont les suivants :

Les huit traitements testés sont les suivants :

1) Témoin
2) Pseudomonas sp. (P),
3) Trichoderma sp. (T),
4) Glomus intraradices (G),
5) P + T,
6) P + G,
7) T + G,
8) P + T + G.

L’inoculation a été faite au repiquage, à la plantation, à mi-juillet (Fig. 6). La dose totale de produit utilisé a été d’env. 6g/pl.

Fig. 6. L’inoculation au repiquage dans les pots et à mi juillet au pied des plantes en tunnel.

Les résultats

- Cinq semaines après le repiquage (date de plantation en tunnel), il a été constaté que les hauteurs des plantons des traitements 2, 4, 5, 6, 7 et 8 étaient supérieures au témoin et statistiquement significatives (pval<0.01).

- Les croissances, les diamètres, les fleurs ouvertes et nouées hebdomadaires des plantes de tomate des sept traitements avec les microorganismes PGP et BCA n’ont pas montré de différences significatives au seuil de 5 %.

- Les données de la production totale (du 7 juillet au 27 octobre) de tomates par plante indiquent que le traitement 8 (P+T+G) est statistiquement supérieur de 40 % au témoin (pval=0.074<0.10, Fig. 7).

Fig. 7. Le rendement en tomate par plante et par traitement. Les moyennes non étiquetées avec la lettre A sont sensiblement différentes de la moyenne du niveau de contrôle (1) au seuil de 10 % .

- Une maladie a fait son apparition au début de juin (déformation des folioles, perturbation de la croissance, baisse de rendement). La cause pourrait être un problème sol-engrais bovin, ou une phytotoxycité dans le sol. Virus et phytoplasmes exclus par les analyses de laboratoire.

Des explications de ces résultats

- Les résultats des hauteurs des plantons sont en accord avec les travaux de GAMALERO et al. (2004) et MWANGI et al. (2011).

- Des facteurs (tels la compétition entre microorganismes, la rhizodéposition, les facteurs abiotiques) influencent la colonisation racinaire des microorganismes. Par conséquent, la croissance et le développement des fleurs y sont strictement liés (AHMAD et al., 2008).

- Les mécanismes des PGP et BCA comme l’amélioration de la nutrition minérale, la production de phytohormones (AVIS et al., 2008) et une inhibition de pathogènes (à ne pas exclure), ont probablement permis une telle augmentation de rendement.

- La maladie a réduit le nombre des blocs et des unités expérimentales. Les résultats des rendements doivent donc être pris avec prudence.

Pour finir…

- Ce travail a permis de montrer que le traitement « P+T+G » a augmenté significativement la production de tomate par plante par rapport au témoin. Ces microorganismes pourraient donc aider les producteurs dans l’augmentation des rendements, tout en respectant l’evironnement.

- Des études ultérieures devront être menées pour confirmer ces données et mieux comprendre les interactions entre sol-microorganismes-plante et facteurs abiotiques.

En savoir plus...

- AHMAD I., PICHTEL J. and HAYAT S. Plant-Bacteria Interactions : Strategies and Techniques to Promote Plant Growth. 2008. Weinheim : WILEY-VCH Verlag. 55-110, 245-256.

- AVIS T.J., GRAVEL V., ANTOUN H. and TWEDDELL R.J. 2008. Multifaceted beneficial effects of rhizosphere microorganisms on plant health and productivity. Soil Biology and Biochemistry. 40 : 1733-1740.

- CHIN-A-WOENG T. F. C., DEPRIESTER W., VANDERBIJ A. J. and LUGTENBERG B. J. J. Description of the colonization of a gnotobiotic tomato rhizosphere by Pseudomonas fluorescens biocontrol strain WCS365, using scanning electron microscopy. 1997. Molecular Plant-Microbe Interactions. 10 : 79-86.

- FUCHS J-G. Fertilité des sols : Les produits biologiques : bien les connaître pour mieux les utiliser ! 1999. In : Biophyt SA [en ligne]. http://www.biophyt.ch/documents/cou... (consulté le 18.3.2013)

- FULTON S. M. Mycorrhizal Fungi : Soil, environmental and implications. 2011. Air, Water and Soil Pollution Science and Technology. New York. Nova Science publishers. 93-113, 187-212.

- GAMALERO E., TROTTA A., MASSA N., COPETTA A., MARTINOTTI M. G. and BERTA G. Impact of two fluorescent pseudomonads and an arbuscular mycorrhizal fungus on tomato plant growth, root architecture and P acquisition. 2004. Mycorrhiza 14 : 185-192.

- GRAVEL V., ANTOUN H. and TWEDDELL R.J. Growth stimulation and fruit yield improvement of greenhouse tomato plants by inoculation with Pseudomonas putida or Trichoderma atroviride : Possible role of indole acetic acid (IAA). 2007. Soil Biology and Biochemistry 39 : 1968-1977.

- MEGHA Y. J. Functional and molecular diversity of fluorescent Pseudomonads from Westren Ghat regions of Uttara Kannada District. 2006. Thesis for the Master of Science in Agricultural Microbiology. University of Agricultural Sciences Dharwad.

- MOURIA B., OUAZZANI-TOUHAMI A. and DOUIRA A. 2007. Effect of Trichoderma strains on the growth of tomato plants in greenhouses and their aptitude to colonize roots and substrate. Phytoprotection. 88 : 103-110.

- MWANGI M. W., MONDA E. O., OKOTH S. A. and JEFWA J. M. Inoculation of tomato seedlings with Trichoderma harzianum and arbuscular mycorrhizal fungi and their effect on growth and control of wilt in tomato seedlings. 2011. Brazilian Journal of Microbiology. 42 : 508-513.

- SINGH J. S., PANDEY V. C. and SINGH D. P. 2011. Efficient soil microorganisms : A new dimension for sustainable agriculture and environmental development. Agriculture Ecosystems and Environment. 140 : 339-353.

- THE UNIVERSITY OF ADELAIDE. Trichoderma sp. In : Mycology online [en ligne]. http://www.mycology.adelaide.edu.au (consulté le 18.03.2013).

- VERMA M., BRAR S. K., TYAGI R. D., SURAMPALLI R. Y. and VALERO J. R. Antagonistic fungi, Trichoderma spp. : Panoply of biological control. 2007. Biochemical Engineering Journal. 37 : 1-20.

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