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Histoires d鈥檃griculteurs et de phosphore

par Tanya Brouwers

Le phosphore stimule la croissance des racines, promeut la maturation des cultures et stimule la production de semences. Quand la teneur en phosphore est faible dans le sol, les rendements des cultures en souffrent et, ultimement, le compte en banque de l鈥檃griculteur.

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Le phosphore (P) est l鈥檜n des nutriments les plus probl茅matiques tant pour les agriculteurs que pour les plantes. De tout le phosphore pr茅sent au plus profond des champs fertiles, seule une fraction existe sous une forme solubilis茅e disponible pour les plantes.

Sauf sous des conditions id茅ales, le phosphore (incluant les applications de la dispendieuse roche phosphate) se liera 茅troitement aux particules d鈥檃luminium, de fer et de calcium du sol et sera alors non disponible pour les plantes.

Le phosphore est le plus disponible dans les sols parfaitement humides et chauds, id茅alement dans les loams sableux l茅g猫rement acides. M锚me si les formes disponibles de P sont abondantes, les plantes en dehors de 芦听la zone听禄 sont laiss茅es pour compte si le P refuse de bouger.

Il est int茅ressant d鈥檕bserver que certains agriculteurs biologiques qui poursuivent leurs op茅rations avec des taux de phosphore du sol inf茅rieurs aux taux optimaux continuent d鈥檃voir d鈥檈xcellents rendements de cultures. Les scientifiques nous disent que la communaut茅 microbienne largement inexplor茅e du sol joue un r么le tr猫s important dans cette anomalie, en fournissant aux plantes du phosphore qui 茅tait initialement estim茅 comme 茅tant non disponible.听

Le groupe de chercheurs qui suivent, en partenariat avec la Grappe scientifique biologique (GSB), va un peu plus loin. Pour aider les agriculteurs biologiques 脿 utiliser cet 茅l茅ment insaisissable plus efficacement, ils ont tent茅 d鈥檌dentifier, comprendre et harnacher le pouvoir solubilisant du phosphore des microorganismes du sol.

CMA, P et les plantes: Une histoire d鈥檃mour symbiotique -Chantal Hamel

Les plantes peuvent acc茅der au phosphore du sol de trois fa莽ons. Certaines plantes, tel le canola, ont des poils racinaires absorbants qui extraient le phosphore de l鈥檈nvironnement imm茅diat de leur syst猫me racinaire hautement d茅velopp茅. D鈥檃utres, tels les lupins, fabriquent une couche collante sur les racines qui lie 茅troitement le sol et les nutriments 脿 la surface racinaire.

La Dre Chantal Hamel, chercheuse 脿 Agriculture et Agroalimentaire Canada en Saskatchewan, est fascin茅e par le troisi猫me groupe de plantes 鈥� celles qui ont une relation avec les organismes du sol tels que les champignons mycorhiziens 脿 arbuscules ou CMA.

Les CMA s鈥檃ttachent aux racines des plantes h么tes. En 茅change d鈥檜n approvisionnement en hydrates de carbone, les CMA se multiplient et s鈥櫭﹖endent 脿 travers le sol. Ils forment un r茅seau hyphal quelque peu semblable aux autoroutes ou, comme le dit Hamel, 脿 des 芦听tubes听禄.

芦 Ces r茅seaux (ou tubes) captent le phosphore qui est 茅loign茅 de la plante 禄, observe Hamel.听 芦听Ils l鈥檃ccumulent dans de petits vestibules et le gardent en r茅serve disponible pour les plantes.听禄 La plante h么te peut donc 芦听sucer le contenu de ces tubes, comme elle le ferait avec une paille.听禄

Cependant, ce ne sont pas toutes les plantes qui forment des relations avec les CMA. Parmi celles qui le font, certaines sont plus d茅pendantes de ces organismes que d鈥檃utres au niveau de l鈥檃bsorption racinaire des nutriments. Il vaut mieux consid茅rer cela lors de la planification de la rotation des cultures.

Les cultures qui soutiennent les CMA incluent le ma茂s, le bl茅, l鈥檕rge, la plupart des gramin茅es et toutes les l茅gumineuses 脿 grain except茅 le lupin. Cependant, le bl茅 est moins d茅pendant des CMA que le ma茂s; le bl茅 peut donc 锚tre plant茅 apr猫s une culture telle que le canola sans une chute significative du rendement. D鈥檃utre part, il est pr茅f茅rable de planter le soja avant de planter une culture de ma茂s. 听

Les membres de la famille des crucif猫res, tels que canola, radis, moutarde, choux et chou fourrager, ne sont pas des h么tes mycorhiziens. Veuillez consid茅rer cela lorsque vous planifiez les rotations de cultures avec les plantes qui requi猫rent le b茅n茅fique phosphore des champignons mycorhiziens.

Les populations des CMA peuvent 锚tre r茅duites par:

• Des facteurs environnementaux,
• L鈥檌nterf茅rence agricole,
• Des conditions de s茅cheresse excessives,
• Des sols froids,
• Trop d鈥檋umidit茅,
• Une surfertilisation avec du phosphore,
• Un travail du sol excessif.

芦 Les CMA vivent dans la zone des premiers 25 cm du sol, vous devez donc labourer peu en profondeur,听禄 dit Hamel. 芦听Labourer 脿 10 cm de profondeur aura peu d鈥檌mpact, mais si vous creusez 脿 20 cm avec une charrue, vous aurez un impact important sur les r茅seaux de CMA.听禄

L鈥檌noculation de semences ou du sol avec des CMA constitue l鈥檜ne des options lorsque les sols affichent des populations minimales. En 2010, Hamel et son 茅quipe de chercheurs ont inocul茅 plusieurs parcelles d鈥檈ssai de bl茅 avec le produit de Premier Tech, MYKE PRO. L鈥檜n des r茅sultats fut la maturation h芒tive du bl茅. Cette ann茅e, ils inoculeront 脿 nouveau les sols pour d茅terminer l鈥檈ffet sur le rendement.

Se projetant dans l鈥檃venir, Hamel est heureuse de travailler sur un projet 脿 long terme pour s茅lectionner les vari茅t茅s de bl茅 qui cr茅ent des relations efficaces avec les populations de CMA les plus productives.

芦 Nous avons d茅couvert que les CMA ne sont pas tous les m锚mes. Il y a des diff茅rences 茅normes au niveau de leur efficacit茅,听禄 dit Hamel. 听

Par exemple, certains forment de larges r茅seaux. D鈥檃utres sont facilement parasit茅s ou malades. Certains groupes affichent de faibles performances dans les sols secs. Ou encore, d鈥檃utres captent le phosphore plus efficacement; dans les sols o霉 le phosphore disponible pour les plantes est limit茅, cette caract茅ristique peut 锚tre des plus recherch茅es.

Hamel admet cependant qu鈥檜ne combinaison bl茅/CMA pleinement fonctionnelle n茅cessitera plus d鈥檜ne dizaine d鈥檃nn茅es de recherche. En attendant, elle est heureuse de poursuivre son travail en explorant la vie et les comportements du champignon mycorhizien, l鈥檜n des membres de la complexe communaut茅 qui vit sous nos pieds dans la poussi猫re.

Les rhizobact茅ries: r茅soudre les d茅sordres de la replantation - Louise Nelson, Molly Thurston et Gerry Neilson

Dans la Vall茅e de l鈥橭kanagan de la C.-B., la production fruiti猫re et les affaires immobili猫res sont deux des activit茅s 茅conomiques les plus fructueuses. Le prix de l鈥檃cre varie de soixante 脿 cent mille dollars et le co没t d鈥櫭﹖ablissement des vergers est d鈥檈nviron dix mille dollars l鈥檃cre. Une perte typique de dix 脿 vingt pour cent des arbres fruitiers nouvellement replant茅s par l鈥檃griculteur est donc difficile 脿 avaler.

Thurston, la Dre Nelson et le Dr Neilson, chercheurs de la GSB, 听ont entrepris de d茅terminer la cause (et la solution potentielle) de ce probl猫me financi猫rement d茅vastateur.

Au cours de leur investigation initiale, les scientifiques ont observ茅 que les applications de phosphore soluble aux jeunes arbres augmentaient leur vigueur et la dimension de la canop茅e, et haussaient le rendement pour les ann茅es subs茅quentes.

芦听Le phosphore est vraiment important dans le d茅veloppement du syst猫me racinaire听禄, d茅clare Thurston. 芦听Lorsque les arbres arrivent de la p茅pini猫re, il y a des racines primaires, mais les racines nourrici猫res plus fines doivent se d茅velopper. Et c鈥檈st 脿 ce moment-l脿 que le phosphore joue un r么le 鈥� il stimule leur croissance.听禄

Ces fines racines nourrici猫res aident la plante 脿 acc茅der aux nutriments du sol. Sans elles, l鈥檃rbre devient 芦听d茅nutri听禄 et, tel un corps humain qui manque de vitamines et de min茅raux, l鈥檃rbre devient malade.

Cependant, les engrais de phosphore soluble ne sont pas permis en production biologique. 芦听La roche phosphat茅e ou la farine d鈥檕s que nous utilisons ne s鈥櫭ヽoulent pas vers les racines de l鈥檃rbre. Vous pouvez les appliquer dans la fosse de plantation, mais 莽a va rester l脿.听禄 Elle ajoute, 芦听Vous pourriez tout aussi bien prendre votre argent et le jeter par la fen锚tre.听禄

C鈥檈st l脿 que les bact茅ries entrent en jeu. Dans le sol, certaines bact茅ries se joignent aux racines de plantes et les enrobent. La bact茅rie rel芒che alors des acides organiques dans la rhizosph猫re (l鈥檃ire entourant les racines) et abaisse le pH du sol. Le r茅sultat? La roche phosphat茅e ou tout phosphore li茅 aux particules du sol dans la rhizosph猫re est solubilis茅 et devient imm茅diatement disponible pour la plante.

Pour les chercheurs, l鈥櫭﹖ape suivante consistait 脿 rassembler et r茅colter des rhizobact茅ries productives. Dieu merci, Louise Nelson, pr茅c茅demment en poste 脿 l鈥橴niversit茅 de Saskatchewan, avait collectionn茅 plus de 100 esp猫ces de bact茅ries du sol depuis les zones racinaires des l茅gumineuses. Elles ont 茅t茅 s茅lectionn茅es entre autres choses pour leurs propri茅t茅s antifongiques, leur impact sur la croissance des plantes et leur tol茅rance au froid. C鈥檈st leur propri茅t茅 de solubilisation du phosphore qui est pr茅sentement analys茅e en C.B.

En commen莽ant avec cent esp猫ces de bact茅ries, des bo卯tes de P茅tri et deux formes de phosphore insoluble, les chercheurs ont r茅duit le nombre de bact茅ries aux cinq meilleures performeuses. Ces cinq esp猫ces ont 茅t茅 plac茅es dans des sacs de croissance emplis d鈥檜n milieu de culture liquide, de phosphore encore plus insoluble et de semis de pommiers. Les r茅sultats sont stimulants.

芦 Nous observons des donn茅es int茅ressantes, 禄 dit Thurston. Les donn茅es 芦听indiquent que la combinaison des bact茅ries avec la roche phosphat茅e produit plus d鈥檃pex des racines.听Nous sommes enthousiastes, car cela soutient la th茅orie qu鈥檃voir plus de phosphore disponible stimule la croissance des racines.禄

La prochaine 茅tape se d茅roulera au champ. L鈥櫭﹖茅 dernier, Thurston a inocul茅 des racines de semis de pommiers dans des solutions contenant trois de ces bact茅ries. Elle a sem茅 les semis dans les fosses contenant six sources diff茅rentes de P incluant la farine d鈥檕s, la roche phosphat茅e et un contr么le. Puis, il fallait attendre.

芦听Je suis vraiment impatiente de voir les progr猫s au cours de la prochaine ann茅e,听禄 dit Thurston. 芦听Mon attention se portera au printemps et en 茅t茅 sur la collecte de donn茅es de croissance tant des syst猫mes racinaires que des arbres.听禄

Alors, quand cette technologie sera-t-elle une option viable pour tous les agriculteurs听? Nelson pr茅dit que 莽a prendra encore un minimum de cinq ann茅es. 脌 ce moment, les bact茅ries seront offertes en format pratique et, suivant la r茅glementation nationale, auront 茅t茅 test茅es au niveau de la s茅curit茅 humaine et 茅cologique.

芦 D鈥檌ci l脿, il y a beaucoup de travail 脿 faire,禄 ajoute Nelson.

芦 C鈥檈st bien comme 莽a 禄 dit Thurston en riant. 芦听脟a nous tient occup茅es听禄.

Le futur: dans trente ans et plus

Non seulement le phosphore du sol est-il d茅sesp茅r茅ment insaisissable, mais il est en quantit茅 terriblement limit茅e. Certains pr茅disent que la roche phosphat茅e, la bou茅e de sauvetage de plusieurs agriculteurs biologiques, aura compl猫tement disparu dans environ trente ans si les taux d鈥檈xtraction actuels sont maintenus.

M锚me les grandes r茅serves de phosphore des sols agricoles canadiens risquent d鈥櫭猼re totalement 茅puis茅es. Tant que les fermes biologiques et conventionnelles continueront de retirer plus de phosphore qu鈥檈lles en r茅injectent, incluant celui retir茅 par l鈥檃ction des organismes du sol, il est pr茅dit que les r茅serves s鈥櫭﹑uiseront dans aussi peu que 200 ans.

Il est n茅cessaire de fermer la boucle du phosphore. Particuli猫rement sur les op茅rations de grains 脿 grande 茅chelle, un montant imposant du phosphore du champ quitte la ferme pour se retrouver dans les villes, d鈥檕霉 il est litt茅ralement jet茅 dans les canalisations.

Les produits agricoles de pointe qui utilisent la struvite (phosphate extrait des eaux us茅es) ont le potentiel de r茅introduire le phosphore dans les 听champs depuis une usine urbaine de traitement des d茅chets. Cependant, les produits de ce genre n鈥檕nt pas 茅t茅 approuv茅s en agriculture biologique. Cons茅quemment, la majeure partie du phosphore des fermes biologiques continue d鈥櫭猼re export茅 脿 sens unique.

芦听Les 茅v茅nements se bousculent听禄, admet Thurston.听 Elle discute du r么le important des bact茅ries du sol dans les syst猫mes durables et pr茅cise que, 芦听Si nous utilisons ce que nous appliquons plus efficacement, et avons moins de d茅chets ou d鈥檃ccumulation dans le sol, je crois que 莽a sera une bonne chose.听禄

Elle a raison. Tant que la connexion campagne-ville ne sera pas faite, le r么le des organismes du sol dans l鈥檈xtraction efficace du phosphore du sol sera un 茅l茅ment-cl茅 du succ猫s de l鈥檃griculture biologique canadienne et de sa s茅curit茅 alimentaire 脿 long terme.

听

Cet article est d鈥檃bord paru dans l鈥櫭ヾition sp茅ciale 脡t茅听2012 du 鈥淐anadian Organic Grower鈥� consacr茅e 脿 la recherche.听Cette 茅dition sp茅ciale du TCOG est publi茅e gr芒ce au soutien de la Grappe scientifique biologique. Les projets de la Grappe scientifique biologique d茅crits dans cet article sont financ茅s par Agriculture et Agroalimentaire Canada, la Commission canadienne du bl茅, Western Ag Innovations et Novozymes Biologicals.

La Grappe scientifique biologique du Canada (GSB) fait partie de l鈥橧nitiative de grappes agro-scientifiques canadiennes du cadre strat茅gique Cultivons l鈥檃venir d鈥�, une initiative f茅d茅rale-provinciale-territoriale. La GSB est dirig茅e par le Centre d鈥檃griculture biologique du Canada et par le demandeur principal de l鈥檌ndustrie, la .