Les racines de maïs sécrètent certains produits chimiques qui affectent la qualité du sol. Dans certains champs, cet effet augmente de plus de 4 % les rendements du blé planté après le maïs dans le même sol. Cela a été prouvé par des chercheurs de l’Université de Berne. Bien que les résultats de plusieurs expériences de terrain montrent que ces effets sont très variables, à long terme, ils peuvent encore contribuer à rendre la culture des céréales plus durable, sans avoir besoin d’engrais ou de pesticides supplémentaires.
Les plantes produisent une abondance de produits chimiques spéciaux. Certains d’entre eux sont libérés dans le sol et influencent sa qualité. Ceci, à son tour, affecte la prochaine plante à pousser dans le sol. Jusqu’à présent, peu de recherches ont été menées sur la mesure dans laquelle les produits chimiques excrétés peuvent être utilisés dans l’agriculture pour augmenter la productivité.
Récemment, cependant, des chercheurs de l’Institut des sciences végétales (IPS) de l’Université de Berne ont mené des expériences sur le terrain dans ce domaine. Avec leurs découvertes publiées dans la revue scientifique eVieles chercheurs démontrent que des métabolites spécialisés issus des racines du plant de maïs peuvent entraîner une augmentation des rendements du blé planté ultérieurement dans des conditions agronomiquement réalistes.
Comment les produits chimiques de la racine de maïs affectent le blé
Sur la base d’études antérieures menées par des chercheurs de l’Institut des sciences végétales (IPS) de l’Université de Berne, on savait que les soi-disant benzoxazinoïdes – des substances chimiques naturelles que les plantes de maïs libèrent par leurs racines – modifient la composition des micro-organismes dans le sol sur les racines et influencent donc la croissance des plantes suivantes qui poussent dans le sol. La présente étude a examiné si des rétroactions plante-sol de ce type se produisent également dans des conditions agricoles réalistes.
« De telles expérimentations sur le terrain sont essentielles pour tester la transférabilité de la recherche fondamentale dans la pratique et ainsi évaluer le bénéfice agronomique potentiel », explique Valentin Gfeller, qui a travaillé sur le projet en tant que doctorant à l’IPS et travaille maintenant à l’Institut de recherche en agriculture biologique FiBL . Au cours d’une expérience au champ de deux ans, deux lignées de maïs ont été initialement cultivées, dont une seule a libéré des benzoxazinoïdes dans le sol. Trois variétés de blé d’hiver ont ensuite été cultivées sur des sols différemment conditionnés.
Sur cette base, il a été possible de démontrer que l’excrétion des benzoxazinoïdes améliore la germination et augmente le tallage, la croissance et le rendement des cultures.
Moins de parasites, même qualité
En plus de l’augmentation des récoltes, des niveaux d’infestation plus faibles par certains ravageurs ont également été observés. « Une augmentation de rendement de 4 % peut ne pas sembler spectaculaire, mais elle est tout de même significative compte tenu de la difficulté d’améliorer les rendements de blé sans intrants supplémentaires », a expliqué Matthias Erb, professeur d’interactions biotiques à l’Institut des sciences végétales, qui a dirigé le étudie avec Klaus Schläppi de l’Université de Bâle.
« Il reste à voir si des effets de ce type font réellement une différence significative pour la productivité et la durabilité agricoles globales, car le rendement dépend également de nombreux autres facteurs », explique Erb. L’étude démontre le potentiel de l’utilisation de composés végétaux spécialisés pour améliorer la productivité des cultures grâce à des rotations spécifiques aux variétés.
Dans le cadre de la coopération de recherche interfacultaire (IRC) « One Health » de l’Université de Berne (voir encadré), il a également été possible d’étudier la qualité du blé au niveau des éléments chimiques individuels. En collaboration avec l’Institut de géographie de l’Université de Berne et Agroscope, le centre d’excellence suisse pour la recherche agronomique, il a été possible de démontrer que l’augmentation de la récolte due aux benzoxazinoïdes n’a pas d’impact négatif sur la qualité du grain de blé.
Les produits chimiques végétaux persistent dans le sol
Pour mieux comprendre le mécanisme sous-jacent, les chercheurs ont effectué diverses analyses du sol et des racines. Les plantes productrices de benzoxazinoïdes ont accumulé ces produits chimiques et leurs produits de dégradation dans le sol à proximité de leurs racines.
De plus, en collaboration avec l’Université de Bâle, il a été confirmé que les benzoxazinoïdes influencent la communauté de bactéries et de champignons dans et sur les racines de maïs. Cependant, les éléments nutritifs du sol n’ont pas été modifiés. Les benzoxazinoïdes se sont également révélés particulièrement persistants dans le sol. La mesure dans laquelle la croissance et le rendement global du blé sont directement ou indirectement affectés par les benzoxazinoïdes via les micro-organismes du sol fera l’objet d’une enquête plus approfondie.
Les propriétés du sol sont importantes
Pour tester les effets des propriétés du sol, en collaboration avec l’Université de Bâle et Agroscope, l’équipe de recherche a mené une autre expérience de terrain de deux ans pour étudier comment ces rétroactions plante-sol des benzoxazinoïdes agissent dans un champ plus hétérogène. La composition de la chimie du sol et des micro-organismes dans le champ en question variait considérablement. Les chercheurs ont réussi à montrer que l’influence des benzoxazinoïdes sur la croissance et la résistance du blé dépend de cette composition différente.
« Une meilleure compréhension des effets des propriétés du sol sur les rétroactions plante-sol est cruciale en vue de l’utilisation future en agriculture durable », explique Valentin Gfeller.
Plus d’information:
Valentin Gfeller et al, Les rétroactions plante-sol dépendantes des métabolites secondaires des plantes peuvent améliorer le rendement des cultures sur le terrain, eVie (2023). DOI : 10.7554/eLife.84988