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RÉSUMÉ
L’agriculture de demain va devoir faire face à deux grands défis : nourrir les populations (sécurité alimentaire) et mettre en œuvre des pratiques respectueuses de l’environnement et de la biodiversité (agroécologie) auxquels s’ajoute celui de stocker du carbone dans les sols (changement climatique). Cet article traite des solutions n'utilisant pas d’intrants de synthèse, lesquels visent à améliorer la croissance et le rendement des plantes cultivées (biostimulation), leur santé (biocontrôle) et enfin à augmenter le stock de carbone dans les sols. Plus difficile à mettre en œuvre que les intrants de synthèse, les biosolutions nécessitent des efforts de R&D importants dans les prochaines années pour constituer une véritable alternative aux pratiques actuelles.
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Wafa ACHOUAK : Directrice de recherche au CNRS et conseillère scientifique de la société BioIntrant - Lab. d’Écologie microbienne de la Rhizosphère (LEMiRE), UMR 7265 BIAM, Aix-Marseille univ., CEA, CNRS, Saint-Paul-lez-Durance, France
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Thierry HEULIN : Directeur de recherche au CNRS et conseiller scientifique de la société BioIntrant - Lab. d’Écologie microbienne de la Rhizosphère (LEMiRE), UMR 7265 BIAM, Aix-Marseille univ., CEA, CNRS, Saint-Paul-lez-Durance, France
INTRODUCTION
Les conséquences du changement climatique impactent les cultures qui sont de plus en plus exposées à des stress abiotiques, notamment la sécheresse et la salinité des sols, ce qui les rend plus vulnérables aux stress biotiques. Dans ce contexte, les défis associés à la production alimentaire obligent le secteur agricole à rechercher et à adapter des solutions innovantes, en particulier pour atténuer les impacts du changement climatique. De plus, l’agriculture fait actuellement face à un enjeu majeur qui vise à limiter ou à remplacer les intrants de synthèse pour la fertilisation et la protection des plantes. Cela répond à des enjeux environnementaux et à une demande de plus en plus forte de la part des consommateurs.
Les enjeux environnementaux concernent la réduction du lessivage des engrais (azotés et phosphatés) et de la diffusion des pesticides dans les sols, à l’origine de la pollution des nappes phréatiques et des cours d’eau. La demande des consommateurs est telle que nombre d’entre eux se tournent vers le « bio » pour s’assurer de consommer des produits alimentaires « sains ». Une alimentation totalement « bio » pour l’ensemble des consommateurs est probablement impossible à atteindre, à la fois pour une question de volume et de prix. Une solution réaliste pour les agriculteurs et les consommateurs est de tendre vers la mise en œuvre d’une agriculture compatible avec la protection de l’environnement et de la biodiversité, ce que l’on nomme depuis quelques années l’agroécologie.
définition de l’agroécologie proposée par l’INRAE : « Face aux défis de la sécurité alimentaire mondiale, du changement climatique, de la restauration de la biodiversité, de l’épuisement des ressources, l’agroécologie offre un cadre de réflexion et d’innovation prometteur. Elle propose plusieurs leviers pour assurer la production agricole tout en réduisant l’utilisation des intrants et en préservant les sols et l’eau. Parmi ces leviers, le biocontrôle permet de réguler les maladies et ravageurs en utilisant leurs prédateurs naturels (oiseaux, insectes, micro-organismes auxiliaires). L’utilisation de ces régulations naturelles implique de favoriser la biodiversité dans les espaces cultivés. Autre levier de l’agroécologie, la diversification des cultures, de la parcelle aux paysages, contribue à cette biodiversité et à la réduction de l’usage des intrants. Ce cadre permet de réfléchir à l’articulation entre les productions animales et végétales dans les territoires, mais aussi les articulations entre tous les organismes présents dans les écosystèmes. Ces évolutions, qui vont conduire à des productions et des produits plus hétérogènes, vont aller de pair avec l’évolution des régimes alimentaires. »
Parmi les pratiques préconisées par l’agroécologie, la réduction du travail du sol et l’utilisation de solutions remplaçant les intrants de synthèse (biofertilisants et agents de biocontrôle) sont au cœur des enjeux. En effet, la réduction du travail du sol se traduit par un besoin accru en herbicides dont l’usage est de plus en plus remis en question. Il y a donc une urgence à proposer aux agriculteurs des solutions biologiques de remplacement.
Il est bien établi que la rhizosphère, cette fraction du sol autour et sous l’influence des racines, contient une très grande abondance et une grande diversité de bactéries, de champignons et d'archées et joue un rôle crucial dans la croissance des plantes. La compréhension des interactions entre la plante et le microbiote associé à ses racines et sa rhizosphère peut contribuer, sur des bases scientifiques, au développement de nouvelles technologies durables au niveau de la rhizosphère, respectueuses de l'environnement et économiquement viables, l'optimisation du microbiote rhizosphérique offrant des avantages en termes d'efficacité dans l'utilisation de l'eau, de l'azote (N) et du phosphore (P) ( https://agriculture-de-conservation.com/Les-racines-au-coeur-du.html).
Dans ce contexte, la sélection et l’utilisation de micro-organismes favorisant la croissance des plantes sont des outils essentiels dans le domaine de la biotechnologie de la rhizosphère (biosolutions). Dans cet article, le choix a été fait d’évoquer les solutions microbiologiques basées sur les avancées scientifiques des 30 dernières années et concernant l’étude des bactéries associées à la rhizosphère des plantes cultivées.
un glossaire des termes et des expressions importants de l’article, ainsi qu’un tableau des sigles, notations et symboles sont proposés en fin d’article.
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2. Interdictions ou limitations des intrants en agriculture : enjeux et biosolutions
2.1 Biostimulants vs fertilisation azotée et phosphatée
Il existe un réel et fort besoin d’optimiser la fertilisation azotée en réduisant les quantités d’engrais azotés apportées aux plantes de grande culture avec, comme conséquence positive pour l’environnement, la limitation de leur lessivage dans les sols et la réduction de leur teneur dans les nappes phréatiques, sans compter la nécessité de limiter les émissions de N2O en tant que GES. L’utilisation des légumineuses peut constituer une « biosolution » à cette problématique dans la mesure où la nodulation des légumineuses par des bactéries fixatrices d’azote (transformant le N2 atmosphérique en ion ammonium) permet à la plante d’être à la fois autotrophe pour le C (photosynthèse) et pour N (symbiose avec les bactéries fixatrices d’azote). La très grande majorité de ces bactéries appartiennent aux rhizobia (Rhizobium sensu lato). En général, les populations de rhizobia sont naturellement présentes dans les sols, mais il est parfois nécessaire d’inoculer une souche de Rhizobium pour favoriser la symbiose avec une légumineuse d’intérêt. C’est le cas par exemple de la souche Bradyrhizobium japonicum G49 qui doit être inoculée avec le soja en France (tableau 2), tout comme d’autres souches de B. japonicum dans la plupart des pays producteurs de soja (Brésil, États-Unis d'Amérique, Argentine). Une autre souche de rhizobia appartenant à l’espèce Methylobacterium symbioticum est présente sur le marché, avec comme revendication la stimulation de croissance de nombreuses plantes cultivées par inoculation foliaire ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HARTMANN (A.) et coll - Lorenz Hiltner, a pioneer in rhizosphere microbial ecology and soil bacteriology research. - Plant and Soil, 312. https://doi :10.1007/s11104-007-9514-z (2008).
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(2) - GRIFFITHS (R.I.) et coll - Mapping and validating predictions of soil bacterial biodiversity using European and national scale datasets. - Applied Soil Ecology, 97. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2015.06.018 (2016).
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(3) - MAVINGUI (P.) et coll - Genetic and phenotypic diversity of Bacillus polymyxa in soil and in the wheat rhizosphere. - Applied and Environmental Microbiology, 58. https://doi :10.1128/aem.58.6.1894-1903.1992 (1992).
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(4) - ROUATT (J.W.) et coll - Statistical evaluation of rhizosphere effect. - Soil Science Society of America Proceedings, 24 (1960).
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(5) - DJEMIEL (C.) et coll - Inferring microbiota functions from taxonomic genes : a review. - Gigascience, 11. https://doi :10.1093/gigascience/giab090 (2022).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Société BioIntrant :
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
EBIC (Conseil européen de l’industrie des biostimulants) :
HAUT DE PAGE1.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Documentation :
Initiative « 4 pour 1 000 » : https://agriculture.gouv.fr/animation-sequestration-du-carbone-comprendre-le-4-pour-1000-en-3-minutes
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