Les substances chimiques des racines de maïs influencent le rendement du blé
Les racines du maïs sécrètent certaines substances 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. C'est ce qu'ont prouvé des chercheurs de l'université de Berne. Bien que les résultats de plusieurs expériences sur le terrain montrent que ces effets sont très variables, ils pourraient à long terme contribuer à rendre la culture des céréales plus durable, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des engrais ou des pesticides supplémentaires.
Champ de blé sur le site expérimental d'Agroscope à Posieux, dans le canton de Fribourg, en Suisse.
Valentin Gfeller
Les plantes produisent en abondance des substances chimiques particulières. Certaines d'entre elles sont libérées dans le sol et influencent sa qualité. Celle-ci affecte à son tour la prochaine plante qui poussera dans le sol. Jusqu'à présent, peu de recherches ont été menées pour déterminer dans quelle mesure les produits chimiques excrétés peuvent être utilisés dans l'agriculture pour accroître la productivité. Récemment, des chercheurs de l'Institut des sciences végétales (IPS) de l'Université de Berne ont mené des expériences sur le terrain dans ce domaine. Dans leurs conclusions publiées dans la revue scientifique eLife, les chercheurs démontrent que des métabolites spécialisés provenant des racines du maïs peuvent entraîner une augmentation des rendements du blé semé ultérieurement dans des conditions agricoles réalistes.
Comment les produits chimiques des racines 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 benzoxazinoïdes - des produits chimiques naturels que les plants de maïs libèrent par leurs racines - modifient la composition des micro-organismes du sol sur les racines et influencent donc la croissance des plantes ultérieures qui poussent dans le sol. La présente étude a cherché à déterminer si ce type de rétroaction entre la plante et le sol se produit également dans des conditions agricoles réalistes. "De telles expériences sur le terrain sont essentielles pour tester la transférabilité de la recherche fondamentale dans la pratique et évaluer ainsi les avantages agronomiques potentiels", explique Valentin Gfeller, qui a travaillé sur le projet en tant que doctorant à l'IPS et qui travaille maintenant à l'Institut de recherche de l'agriculture biologique (FiBL). Au cours d'une expérience de deux ans sur le terrain, deux lignées de maïs ont d'abord été cultivées, dont une seule libérait des benzoxazinoïdes dans le sol. Trois variétés de blé d'hiver ont ensuite été cultivées sur les différents sols conditionnés. Sur cette base, il a été possible de démontrer que l'excrétion de benzoxazinoïdes améliore la germination et augmente le tallage, la croissance et le rendement des cultures.
Moins de parasites, même qualité
Outre l'augmentation de la récolte, on a également observé une diminution de l'infestation par certains parasites. "Une augmentation de rendement de 4 % n'est peut-être pas spectaculaire, mais elle est tout de même significative si l'on considère qu'il est devenu difficile d'améliorer les rendements du blé sans intrants supplémentaires", explique Matthias Erb, professeur d'interactions biotiques à l'Institut des sciences végétales, qui a dirigé l'étude avec Klaus Schläppi, de l'Université de Bâle. "Il reste cependant à voir si de tels effets ont une incidence significative sur la productivité agricole globale et la durabilité, car le rendement dépend également de nombreux autres facteurs", explique M. Erb. L'étude démontre qu'il est possible d'utiliser des composés végétaux spécialisés pour améliorer la productivité des cultures grâce à des rotations spécifiques à chaque variété.
Dans le cadre de la coopération interfacultaire de recherche "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 de compétence suisse pour la recherche agricole, il a été possible de démontrer que l'augmentation de la récolte due aux benzoxazinoïdes n'a pas d'impact négatif sur la qualité des grains de blé.
Les produits phytosanitaires 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 substances chimiques et leurs produits de dégradation dans le sol à proximité de leurs racines. En outre, 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 du maïs. Cependant, les nutriments du sol n'ont pas été modifiés. Les benzoxazinoïdes se sont également révélés particulièrement persistants dans le sol. La mesure dans laquelle la croissance du blé et le rendement global sont directement ou indirectement affectés par les benzoxazinoïdes par l'intermédiaire des micro-organismes du sol fera l'objet d'une étude plus approfondie.
Les propriétés du sol sont importantes
Pour tester les effets des propriétés du sol, l'équipe de recherche a mené, en collaboration avec l'Université de Bâle et Agroscope, une autre expérience de deux ans sur le terrain afin d'étudier comment ces rétroactions plantes-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 entre la plante et le sol est cruciale en termes d'utilisation future dans l'agriculture durable", explique Valentin Gfeller.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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