Approche nutritionnelle en agriculture
La nutrition est un des piliers de la nouvelle agronomie, sans nutriments, pas de photosynthèse et contrairement à ce qui est décrit dans la formule de la photosynthèse, il ne faut pas que de l’eau, du CO2 et des photons pour faire du sucre, mais également des sels minéraux qui vont être essentiels au bon état de santé de la plante. Nous allons aborder dans cette page, les impacts que va avoir une bonne nutrition sur la plante.
Résistance face aux changements climatiques
Quand une plante est équilibrée, la récolte est assurée. Fabrication d’antioxydants, efficacité d’utilisation de l’eau et de l’azote, molécules de défense, renforcement des cellules et des cuticules, nombreux sont les rôles des nutriments dans la plante pour pouvoir résister aux stress abiotiques.
Captation de CO2 et stockage de carbone
Une photosynthèse efficace va de paire avec la production de biomasse, donc la captation de CO2. C’est un des axes de travail, les éléments dits majeurs (N,P,K), le magnésium et les oligos-éléments comme le fer, le manganèse et le zinc sont indispensables pour réaliser une photosynthèse complète et efficace. Si un des éléments vient à manquer c’est tout le processus qui est ralenti. Une déficience en zinc limite le fonctionnement de Rubisco (enzyme majoritaire dans les plantes qui permet la captation de CO2). Cette enzyme peut représenter jusqu’à 50% des protéines solubles d’une plante en C3.
Développement du système racinaire
Nombreux sont les minéraux qui participent à la croissance des racines, une carence en Bore et c’est la division cellulaire qui est réduite. Malheureusement, il est très difficile de mesurer cet indicateur mais de nombreuses recherches en laboratoire ont su démontrer l’importance des minéraux pour un système racinaire bien développé permettant ainsi l’accès à plus de nutriments. C’est un cercle vertueux ! Manganèse et fer sont indispensables à la synthèse des auxines, et le potassium les transporte. Les auxines sont des hormones de croissance végétale qui régulent la croissance cellulaire et la formation des racines.
De nouvelles technologies permettent de mesurer directement les racines aux champs :
Sensibilité aux maladies et aux ravageurs
La sensibilité des cultures aux maladies et aux ravageurs est un aspect crucial de l'agriculture moderne. Les plantes en bonne santé sont généralement plus résistantes aux attaques fongiques, bactériologiques et virales et aux insectes piqueurs suceurs. L'équilibre des minéraux dans le sol et la plante joue un rôle déterminant dans cette résistance.
Lorsqu'une plante manque de certains minéraux essentiels, elle peut présenter des signes de faiblesse, de stress ou de déséquilibre nutritionnel. Ces plantes sont plus vulnérables aux infections fongiques car leur capacité à activer des mécanismes de défense naturels est souvent compromise. Par exemple, des carences en minéraux tels que le zinc ou le cuivre peuvent affaiblir le système immunitaire végétal, rendant la plante plus susceptible aux infections fongiques comme la rouille ou l'oïdium.
En ce qui concerne les ravageurs piqueurs suceurs, comme les pucerons ou les acariens, une plante bien alimentée en minéraux est capable de produire des composés de défense tels que les composés phénoliques ou des alcaloïdes. Ces composés rendent la plante moins appétissante pour les ravageurs et peuvent même les repousser. De plus, une plante bien nourrie peut se régénérer plus rapidement après une attaque de ravageurs, minimisant ainsi les dommages. De nombreuses espèces de pucerons sont attirées par des feuilles qui reflètent le jaune (chlorose) dû à une carence en azote ou en d'autres nutriments. À l'inverse, les plantes en excès d'azote émettent des composés volatiles (ex : acide acétique) corrélés à une augmentation de la pression des ravageurs. Une plante équilibrée et bien verte est ainsi beaucoup moins attractive.
L'équilibre minéral dans le sol joue également un rôle majeur. Un sol pauvre en minéraux peut entraîner des carences nutritionnelles chez les plantes, les rendant plus sensibles aux maladies.
Soigner les plantes virosées ou malades
Le soin des plantes atteintes de virus ou d'autres pathogènes est un défi d’envergure. Les infections virales et les attaques de pathogènes peuvent entraîner des désordres nutritionnels sévères chez les plantes. En réponse à ces agressions, les plantes infectées ont des besoins accrus en oligo-éléments essentiels pour produire des antioxydants et des molécules de défense coûteuses sur le plan énergétique.
Il est essentiel de noter que le soin des plantes malades ne signifie pas nécessairement une guérison totale, car il est souvent difficile de se débarrasser complètement des virus ou des pathogènes. Cependant, il est possible d'accompagner une plante dans sa lutte contre la maladie en lui fournissant les éléments nutritionnels qui font défaut. Cela peut aider la plante à activer les nombreuses réactions métaboliques nécessaires pour se défendre et se rétablir autant que possible.
L'apport d'oligo-éléments essentiels, tels que le zinc, le cuivre, le manganèse et le fer, peut renforcer la capacité de la plante à synthétiser des antioxydants qui l'aideront à contrer les dommages oxydatifs causés par les infections virales ou les pathogènes. De plus, ces éléments nutritifs sont impliqués dans de nombreuses réactions métaboliques vitales pour la santé de la plante.
Diversité variétale et sensibilité aux déficiences
La diversité variétale des plantes joue un rôle essentiel dans leur sensibilité aux déficiences nutritionnelles. Souvent, lors de la sélection de plantes pour leur résistance à certaines maladies, on constate qu'elles ont également une meilleure capacité à extraire des minéraux du sol grâce à leurs exsudats racinaires. En nourrissant activement la microbiologie du sol, ces plantes ont accès à des nutriments essentiels. Cependant, toutes les variétés de plantes ou les porte-greffes ne présentent pas la même efficacité dans ce domaine. Cela se traduit parfois par des différences marquées de tolérance à certaines carences, telles que la chlorose ferrique chez certains porte-greffes.
D'un autre côté, il est important de noter que certaines variétés ou porte-greffes peuvent présenter des faiblesses en termes de récupération de certains nutriments, comme c'est le cas du porte-greffe SO4 en viticulture, qui peut avoir des difficultés à absorber le magnésium. Cela illustre que chaque matériel végétal ne peut pas exceller dans tous les domaines, et la sélection de variétés doit prendre en compte ces spécificités.
Avoir une perspective nutritionnelle est essentiel pour prévenir les déséquilibres dans les cultures. Cependant, il reste encore beaucoup de travail à faire dans ce domaine. Malheureusement, la recherche en génétique végétale a souvent été axée sur des critères tels que les rendements, la conservation des cultures pour le transport ou la résistance aux maladies. La capacité des plantes à extraire et à utiliser efficacement les nutriments n'est pas toujours une priorité pour les fabricants de semences car ils doivent faire des compromis et adapter leurs semences pour des sols très généralisés, et non pour les spécificités de chaque sol qui est unique en termes de minéralogie, de microbiologie, de profondeur et de contexte climatique. Lors de l’achat de semences, il est important de noter que certaines proviennent même de cultures hors-sol, comme c'est le cas pour certains légumes et clones. Cette approche peut être contre-productive d'un point de vue agronomique, car elle ne tient pas compte des interactions complexes entre les plantes, les sols et la microbiologie.
Les carences cachées
Les carences cachées ou "hidden hunger" en anglais constituent un problème insidieux dans la nutrition des plantes. La plupart du temps, les plantes ne manifestent pas immédiatement les signes visuels classiques de carence, tels que la chlorose (perte de couleur verte) ou des changements de couleur du feuillage. Si la carence est visible à l’œil nu, il s'agit déjà d'une carence avancée qui a un impact significatif sur la croissance et les rendements de la culture. Le stade avant la carence est le stade déficience (non visible à l’œil nu).
La prévention des carences est cruciale, car une fois que les symptômes sont visibles, il est souvent difficile de rétablir complètement la plante et de récupérer les pertes de rendement. La détection précoce des carences est donc essentielle pour maintenir la santé des cultures et optimiser les rendements. Pour cela, il existe des méthodes de diagnostic avancées pour détecter les carences bien avant qu'elles ne deviennent visibles à l'œil nu. L'analyse de la sève de la plante est l'une de ces méthodes. Elle permet de mesurer les concentrations de nutriments dans la plante en temps réel, offrant ainsi un aperçu précieux de son état nutritionnel. En surveillant régulièrement la composition de la sève, les agriculteurs peuvent identifier les déséquilibres nutritionnels à un stade précoce.
Prévenir les carences est souvent plus efficace que les traiter une fois qu'elles se sont installées. Cela peut être réalisé en ajustant la fertilisation en fonction des besoins spécifiques de la culture et en utilisant des pratiques agricoles durables pour maintenir la santé du sol. L'équilibre nutritionnel est essentiel pour une croissance saine des plantes, et des programmes de fertilisation équilibrés sont essentiels pour y parvenir.
D'autres analyses sont également très intéressantes :
- L'analyse de la matière sèche dispose d'un référentiel très robuste, offrant un aperçu des nutriments qui se sont accumulés dans les feuilles.
- L'analyse des rameaux, largement utilisée en arboriculture, permet de déterminer les réserves disponibles pour le démarrage de la culture et de planifier un programme nutritionnel avant même l'apparition des feuilles.
Ajuster son plan de fertilisation et réduire ses intrants
L'ajustement précis du plan de fertilisation est une démarche cruciale pour garantir des rendements optimaux et préserver l'environnement. Il est difficile de déterminer la quantité exacte d'engrais nécessaire à une culture, car cela ne se fait pas à vue d'œil. Malgré les progrès dans les calculs de fertilisation en France, il est essentiel de demander l'avis des cultures elles-mêmes.
Les méthodes traditionnelles de calcul, comme la méthode du bilan pour déterminer les apports en azote, sont utiles, mais elles ne tiennent pas toujours compte des besoins réels des cultures. Suivre la nutrition des cultures au travers d’analyses de sol et de sève permet de comprendre si les calculs ont été précis et si les apports en nutriments ont été adaptés. De nos jours, il est préférable d'appliquer légèrement moins d'azote au départ et de corriger si nécessaire plutôt que d'en appliquer trop. Une fertilisation de précision, basée sur les besoins réels des cultures, est essentielle pour améliorer la rentabilité économique et minimiser les impacts environnementaux.
Il est important de souligner que chaque kilogramme de fertilisant appliqué inutilement a un coût économique et environnemental. Cela peut affecter négativement son bilan carbone, à moins que ces intrants ne soient pleinement valorisés par la culture. Il est donc important de trouver le juste équilibre entre la fourniture de nutriments essentiels aux plantes et l'évitement de la surfertilisation. La méthode la plus simple et précise aujourd’hui est de réaliser un "Haney Test" avant l’implantation de la culture et de la suivre au travers d'analyses de sève pour vérifier les équilibres et apporter des corrections si nécessaire.
Le goût et la richesse nutritionnelle des productions
Le goût et la richesse nutritionnelle des productions agricoles sont intimement liés à la gestion de la fertilisation et de la nutrition des cultures. Les pratiques agricoles qui visent à optimiser la nutrition peuvent avoir un impact significatif sur la qualité gustative et nutritionnelle des produits récoltés.
Équilibre nutritionnel pour une meilleure qualité gustative
L'équilibre des nutriments dans le sol et la plante peut influencer la saveur et la qualité gustative des produits agricoles. Des carences ou des excès de certains minéraux peuvent altérer le goût des fruits, légumes et autres produits. Par exemple, une carence en potassium peut affecter la saveur sucrée des fruits, tandis qu'une carence en calcium peut entraîner des problèmes de texture. En surveillant de près la nutrition des cultures, les agriculteurs peuvent ajuster les apports en nutriments pour obtenir des produits de meilleure qualité gustative. C’est d’ailleurs en partie ce qui donne l’effet terroir, car certains sols étant plus adaptés à certaines génétiques de plantes, vont révéler les saveurs des fruits et légumes.
Impact sur la richesse nutritionnelle
Les nutriments essentiels que les plantes absorbent du sol sont également essentiels pour la nutrition humaine. Un niveau de nutrition adéquat peut augmenter la teneur en nutriments, tels que les vitamines, les minéraux et les protéines. Toute carence en minéraux se retrouvera inévitablement dans les productions.
Prévention des carences nutritionnelles chez les consommateurs
Une nutrition végétale adéquate peut également contribuer à prévenir les carences nutritionnelles chez les consommateurs. En fournissant des produits agricoles plus riches en nutriments essentiels, on aide les gens à maintenir une alimentation équilibrée. Cela peut avoir un impact significatif sur la santé publique en réduisant les taux de carences en micronutriments. Pour information 2 milliards de personnes sont atteintes de déficience en zinc, majoritairement dans les pays en voie de développement. On estime aussi que 10 à 20% de la population mondiale est déficiente en magnésium.
Valorisation de la production locale
Lorsque les produits agricoles affichent une qualité gustative et nutritionnelle supérieure, cela peut dynamiser l'économie locale. Les agriculteurs ont la possibilité de mettre en avant leurs produits comme étant de grande qualité, ce qui peut entraîner une augmentation des ventes sur les marchés locaux et régionaux.
Il existe des entreprises qui réalisent des analyses de teneurs en minéraux. Par exemple, Symbiotik Agroecologie propose des analyses sur 30 éléments pour moins de 50 euros .
Autonomie en protéines pour les éleveurs
Les nutriments sont essentiels pour la fabrication des protéines et la stabilité de l'ADN. Ils sont comme les "partenaires de croissance" des plantes, veillant à ce qu'elles restent en bonne santé et qu'elles se développent correctement. Très souvent nous constatons des teneurs en MAT (Matières Azotées Totales) supérieures quand une nutrition adéquate est mise en place.
Le magnésium, le molybdène, le bore, le cobalt et le soufre sont tous essentiels pour la production de protéines chez les légumineuses en facilitant la fixation de l'azote atmosphérique, un processus clé dans la synthèse des protéines. Une carence en l'un de ces éléments peut compromettre la capacité des légumineuses à produire des protéines. Ce sont donc des éléments cruciaux pour la valeur nutritionnelle de ces cultures. Des légumineuses en bonne santé permettront aux éleveurs d'atteindre l'autonomie en protéines.
Amélioration de l’activité biologique
Les racines des plantes sécrètent des composés organiques, appelés exsudats racinaires. La nutrition des plantes a un impact sur la production de ces exsudats racinaires, en particulier par la disponibilité des nutriments, et sur l'activation de la microbiologie du sol. Les plantes ajustent la composition de leurs exsudats en fonction de leurs besoins nutritionnels, attirant ainsi différents micro-organismes bénéfiques du sol.
Cette interaction entre les plantes, les exsudats racinaires et la microbiologie du sol favorise une meilleure absorption des nutriments, renforce la santé des plantes et contribue à la fertilité du sol. Une nutrition équilibrée est donc essentielle pour optimiser ces processus.
A l’inverse, un excès de certains minéraux dans le sol peut être nocif au bon développement de certains micro-organismes. Les cas les plus connus sont :
- L’excès de phosphore disponible dans les sols provoque la chute des populations de mycorhizes.
- L’excès de cuivre diminue la diversité de la faune microbienne.
- L’excès d’azote inorganique fait chuter les populations de bactéries libres fixatrices d’azote atmosphérique.
L’équilibre des cations sur la CEC (Capacité d'Echange Cationique) influence l’activité biologique. Un sol équilibré en calcium, magnésium, potassium et sodium sera propice à une bonne activité biologique car elle a besoin d’eau et d’air pour se développer. Trop de magnésium rendra le sol hydromorphe et compact, tandis qu'un excès de calcium le rendra sec et trop aéré. L'équilibre idéal pour une analyse de type Albrecht est de 68% de calcium et 12% de magnésium pour un sol agricole moyen. Pour les sols sableux, on préférera un ratio de 60% de calcium et 20% de magnésium et 80%/10% pour les sols calcaires.
Efficacité des produits de protection des plantes
L'efficacité des produits de protection des plantes est souvent étroitement liée à la nutrition des cultures. Bien souvent, les problèmes sanitaires que rencontrent les plantes sont en réalité des déséquilibres nutritionnels sous-jacents. L'utilisation de produits de protection des plantes, qu'ils soient autorisés en agriculture biologique ou conventionnelle, sans tenir compte de l'état nutritionnel de la culture, ne résout souvent pas le problème à sa source. En fait, cela peut même aggraver la situation en induisant des blocages sur l’assimilation des minéraux essentiels par les plantes, car ces produits provoquent généralement un certain stress chez les cultures.
Pour comprendre cela en détail, il est essentiel de noter que des plantes correctement nourries sont plus résistantes aux attaques de ravageurs et de maladies. Lorsqu'une plante reçoit les nutriments dont elle a besoin de manière équilibrée, elle peut renforcer ses mécanismes de défense naturelle. En revanche, une plante carencée ou mal équilibrée sur le plan nutritionnel est plus vulnérable.
Les produits de protection des plantes ont généralement pour objectif de lutter contre les ravageurs ou les pathogènes directement. Cependant, leur utilisation intensive peut perturber l'équilibre biologique du sol et de la plante elle-même. Par exemple, l'utilisation excessive de certains pesticides peut tuer non seulement les ravageurs ciblés, mais aussi des organismes bénéfiques du sol.
Pour résoudre efficacement les problèmes sanitaires des cultures, il est donc important d'adopter une approche holistique qui intègre à la fois la nutrition des plantes et la protection des cultures si besoin. Cela implique de surveiller attentivement les niveaux de nutriments dans le sol et les plantes, de corriger les carences nutritionnelles si nécessaire, et d'appliquer des produits de protection de manière raisonnée.
Conversion d’une agriculture conventionnelle vers une agriculture agroécologique
Une transition vers une agriculture agroécologique requiert une approche nutritionnelle soigneusement pensée pour éviter les échecs malheureusement trop fréquents. Elle permet de résoudre des problèmes sanitaires, de restaurer la santé des sols et de garantir des rendements plus stables. Cette approche est la pierre angulaire pour accéder à des niveaux de fertilité supérieurs et à une agriculture plus durable en sécurisant les rendements.
Par exemple, dans les systèmes sans travail du sol les pertes de rendements peuvent être importantes car les cultures profitent bien moins de la minéralisation de la matière organique, d’où l’importance de revoir son programme de nutrition avec ce type de pratique.
Qualité des semences
Les carences minérales dans une culture se reflètent inévitablement dans les fruits ou les graines. Les cultures qui ont bénéficié d'apports en rééquilibrage sont plus riches en minéraux que les plantes non traitées.
Il est fort probable que le succès ne soit pas garanti d'emblée si les semences présentent les mêmes carences que le sol sur lesquelles elles ont été produites. Pour anticiper ce problème, une analyse des semences associée à un enrobage nutritif de précision semble être la meilleure approche. De plus, la fertilisation localisée a fait ses preuves en termes d'efficacité et constitue également une option à considérer.
Cet article a été rédigé grâce à l'aimable contribution de Benjamin Pierru de Symbiotik Agroécologie.
Annexes
- ↑ James Moran, Casey McGrath. Comparison of methods for mapping rhizosphere processes in the context of their surrounding root and soil environments. 23 Novembre 2021. https://doi.org/10.2144/btn-2021-0021
