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Face à des conditions environnementales défavorables, les biostimulants sont présentés comme une option pour améliorer le développement général des légumes. Dans le cas des biostimulants tels que les hydrolysats de protéines, les extraits d'algues et le chitosane, l'application foliaire est une alternative efficace, puisque physiologiquement la feuille est la principale usine de photosynthèse.
Des températures extrêmes, aux rayonnements ultraviolets excessifs, aux problèmes physiologiques d'une certaine culture dus au stress, aux problèmes d'eau et de sol. Les limitations, notamment environnementales, sont de plus en plus fréquentes dans le secteur agricole. Pour faire face à ces conditions défavorables, différents experts recommandent d'opter pour un programme qui intègre l'utilisation de biostimulants tels que les hydrolysats de protéines et les extraits d'algues, qui nécessitent des applications foliaires.
Mais qu'est-ce qui distingue les biostimulants des engrais ? Bien que la définition des biostimulants évolue encore, en grande partie en raison de la diversité des composés qui entrent dans cette catégorie, la définition la plus acceptée est celle du chercheur Dr Du Jardin, qui souligne qu'un biostimulant est toute substance ou micro-organisme qui, lorsqu'il est appliqué aux plantes, il est capable d'améliorer leur efficacité dans l'absorption et l'assimilation des nutriments, d'optimiser la tolérance aux stress biotiques ou abiotiques, ou d'améliorer certaines de leurs caractéristiques agronomiques, quelle que soit la teneur en nutriments de la substance. Par extension, les produits commerciaux qui contiennent des mélanges de ces substances ou micro-organismes sont également considérés comme un biostimulant.
Fabriqué à partir d'extraits d'algues, d'hormones végétales, d'acides aminés, d'enzymes et de vitamines ; les biostimulants sont des substances qui favorisent la croissance et le développement des cultures agricoles, les rendant également plus résistantes aux attaques et aux dommages causés par les parasites et les maladies, entre autres avantages. C'est un secteur en pleine expansion à travers le monde, où des ventes d'environ 2 milliards de dollars US sont attendues d'ici 2022.
Au sein des biostimulants, on distingue deux grandes lignes : les inducteurs de résistance systémique acquise (SAR), tels que les phosphites de potassium et les acides aminés, et les inhibiteurs de stress, tels que les extraits d'algues. Dans le détail, il existe six catégories qui sont considérées comme ayant des propriétés biostimulantes. Ce sont des substances humiques, des hydrolysats de protéines, des extraits d'algues, de chitosane, de trichoderma et de rhizobactéries, ces dernières favorisent la croissance des plantes.
Substances humiques : Les substances humiques (SH) - qui sont obtenues à partir de gisements de léonardite, de lignite, de tourbe ou de ressources renouvelables telles que le compost et le lombricompost - se caractérisent par un impact positif sur la fertilité des sols et sur les processus physiologiques de la plante. Ils peuvent favoriser la croissance des plantes grâce à l'induction du métabolisme de l'azote (N) et du carbone. Les enzymes nitrate-réductase, glutamate-déshydrogénase et glutamine-synthétase sont associées aux voies d'assimilation de N et sont stimulées par différents SH, selon un schéma qui dépend des doses.
Les SH contribuent également à l'amélioration de l'émission racinaire, à l'augmentation de l'activité des transporteurs de nutriments dans la membrane racinaire, et à la réduction de la teneur totale en glucides ainsi qu'en sucres, grâce à l'utilisation de glucides pour maintenir la croissance et améliorent le métabolisme de N. En plus de leurs effets significatifs sur le métabolisme primaire et l'extraction des nutriments, les SH jouent un rôle très important dans le métabolisme secondaire, en améliorant l'expression d'enzymes (exemple : phénylalanine ammonium lyase) qui participent à la biosynthèse des composés phénoliques.
D'autre part, puisque leurs charges négatives sont supérieures à celles générées dans les minéraux et représentent plus de 90 % de la capacité d'échange cationique des sols, la rétention des cations ajoutés avec les engrais est favorisée, réduisant ainsi les pertes dues à la lixiviation. De plus, ils peuvent améliorer l'activité des enzymes antioxydantes (par exemple, la peroxydase) et favoriser l'accumulation d'antioxydants qui réduisent les dommages oxydatifs dans les tissus végétaux soumis à des conditions de stress biotique et abiotique. Les SH peuvent être appliqués à la structure sol/substrat sous forme sèche ou plus communément sous forme liquide (solutions d'acide humique et fulvique) via le système d'irrigation.
Hydrolysats : les hydrolysats de protéines sont définis comme un mélange de polypeptides, d'oligopeptides et d'acides aminés fabriqués à partir de sources de protéines par hydrolyse partielle. Généralement, les effets positifs des hydrolysats de protéines pour tolérer le stress abiotique sont attribués à une meilleure croissance du système racinaire, un rapport racine/pousse plus élevé, un meilleur état nutritionnel, une plus grande stabilité des membranes cellulaires, une accumulation d'osmolytes (par exemple, la proline) et d'antioxydants, et l'activation de systèmes enzymatiques qui participent à la prévention du stress oxydatif et à la modification de l'état hormonal. Asimismo, los hidrolizados de proteína pueden potenciar el metabolismo secundario aumentando no solo la tolerancia a estrés abiótico, sino también la resistencia del cultivo a patógenos como el mildiú en vides, como resultado de la acumulación de resveratrol (la principal fitoalexina de las vides) en les feuilles.
Les hydrolysats de protéines augmentent la qualité des fruits et légumes en augmentant la photosynthèse, la biosynthèse des protéines et l'activation du métabolisme secondaire dans les cellules. Par exemple, dans les fruits de poivriers traités avec des hydrolysats de protéines d'origine végétale, une plus grande accumulation de sucres et d'antioxydants (caroténoïdes, polyphénols) a été obtenue. Les hydrolysats de protéines peuvent également réduire la teneur en facteurs antinutritionnels, comme les nitrates dans les légumes à feuilles, et contribuer à augmenter d'autres attributs de qualité dans les fruits, puisque les acides aminés sont les précurseurs de la biosynthèse des composés responsables de l'arôme (comme l'alanine, l'isoleucine). , la leucine et la valine), la couleur (par exemple, la phénylalanine est le précurseur de la biosynthèse des anthocyanes) et la saveur (certains précurseurs sont l'arginine, l'alanine, la glycine et la proline).
D'un point de vue pratique, des applications fréquentes d'hydrolysats de protéines à faibles doses sont préférables à des applications occasionnelles, mais à fortes doses. Les traitements à l'hydrolysat de protéines près du moment de la transplantation favorisent la croissance rapide des racines et l'établissement des plantes, tandis que les applications foliaires et racinaires pendant la période de croissance favorisent la croissance des plantes en améliorant la photosynthèse, l'extraction et l'assimilation des nutriments
Extraits d'algues : Ils sont obtenus à partir de macroalgues, qui sont classées en trois groupes selon leur pigmentation : Phéophytes ou algues brunes, Rodophytes ou algues rouges, et Chlorophytes ou algues vertes. Les différents extraits de macroalgues brunes contiennent une grande variété de composés organiques et inorganiques. Les extraits d'algues, en particulier les brunes (par exemple, Ascophyllum nodosum) contiennent des macro et microéléments tels que N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Na et S. En plus de la teneur en minéraux, ils contiennent des quantités de composés organiques qui comprennent des osmolytes comme la bétaïne, qui ont un rôle très important dans l'augmentation de la résistance des plantes au stress. Les extraits d'algues contiennent également des métabolites secondaires bioactifs (par exemple des phénols), des vitamines et des précurseurs de vitamines, ainsi que des phytohormones telles que les auxines, les cytokinines, les gibbérellines, l'acide abscissique et les brassinostéroïdes. Les algues - en particulier les algues rouges et brunes - sont une source de polysaccharides, des complexes qui ne sont pas présents dans les plantes terrestres.
Les extraits d'algues liquides sont normalement appliqués par voie foliaire, tandis que les formulations en poudre sont appliquées sur le sol ou le substrat, généralement mélangées à d'autres nutriments pour améliorer l'efficacité de l'extraction des nutriments. Les applications foliaires d'extraits d'algues génèrent les meilleurs résultats lorsque les traitements sont répétés pendant les périodes de croissance intensive des cultures, de floraison et de nouaison et surtout dans des conditions de stress.
L'un des principaux avantages de l'application d'extraits d'algues est la tolérance accrue des plantes aux stress abiotiques, tels que la sécheresse, la salinité et les températures extrêmes. Ceci est dû à l'augmentation du rapport racine/pousse, un meilleur contrôle de la transpiration, un état nutritionnel amélioré, une régulation hormonale efficace, une formation réduite d'espèces réactives de l'oxygène, un système de défense antioxydant accru, et une accumulation de métabolites de résistance au stress tels que les osmolytes et les phénols . L'application d'extraits d'algues peut également contribuer à la croissance des plantes, améliorer la floraison, le rendement et la qualité des fruits même en l'absence de conditions de stress.
Chitosan : C'est une forme désacétylée de chitine, un biopolymère naturel, un composant des parois cellulaires des champignons et des exosquelettes de crustacés et d'insectes, produit par hydrolyse et modification chimique. Les exosquelettes de crustacés (comme les crabes ou les crevettes) qui sont obtenus en tant que déchets de l'industrie alimentaire, sont la matière première la plus courante pour produire le chitosane. La chitine et le chitosane peuvent être collectivement appelés chitooligosaccharides. La chitine diffère du chitosane en ce qu'elle a un rapport plus élevé de N-acétyl-D glucosamine à D-glucosamine dans la chaîne polymère, typiquement 95 % de N-acétyl-D glucosamine et 5 % de D-glucosamine.
L'activité antimicrobienne du chitosan peut inhiber plusieurs agents pathogènes des plantes, notamment Sclerotinia sclerotiorum, Phytium aphanidermatum, Botrytis cinerea, Phytophtora capsici, Alternaria alternata, Cladosporium cladosporiodes, Epicoccum purpurascens et Fusarium avenaceum. En plus de l'induction des défenses des plantes, il a été démontré que le chitosane a une activité biostimulante dans de nombreuses cultures. Par exemple, son application a augmenté la croissance des légumes, la simulation du processus de floraison des plantes ornementales et l'émission de racines et le nombre d'entre-nœuds dans les arbres fruitiers.
De même, l'application de chitosane peut induire une résistance aux stress abiotiques, notamment le stress causé par les sels, la sécheresse et la température. Et cela s'explique par son impact sur la transpiration des cultures, les gènes de défense et la séquestration des radicaux libres. D'autre part, les réponses agronomiques aux applications de chitosane ont montré que chaque culture répond différemment à sa composition chimique, au moment de l'application et à la dose. Des applications foliaires fréquentes sont le moyen le plus efficace d'administrer du chitosane pendant le cycle de croissance.
Trichoderma : Trichoderma spp. est un genre de champignons saprophytes qui appartient à la classe des champignons qui favorisent le développement des plantes et qui compte actuellement environ 200 espèces. Les Trichoderma les plus utilisés en lutte biologique sont T. harzianum, T. asperellum, T. hamatum, T. parareesei, T. atro-viride, T. virens et T. viride. Cependant, certaines de ces races ont une action biostimulante prédominante qui les transforme en outils adaptés pour être utilisés en agriculture. Il existe plusieurs articles scientifiques qui rapportent l'efficacité de Trichoderma spp. comme biostimulants, car leur application dans les graines et le sol favorise la solubilité des macro et microéléments, ainsi que l'extraction des nutriments par le système racinaire et la translocation vers les pousses. Ces propriétés biostimulantes peuvent être attribuées à la modulation de l'architecture racinaire ou à l'exsudation de composés pour améliorer la disponibilité des nutriments tels que les acides organiques et les sidérophores.
Des formulations solides et liquides contenant des conidies de Trichoderma peuvent être utilisées comme inoculants. Les impacts biostimulants les plus importants en termes de développement racinaire et d'extraction des nutriments peuvent être obtenus avec l'application de l'inoculum au stade initial du cycle de culture (enrobage des semences, plantules et transplantations). Cependant, les effets biostimulants des traitements Trichoderma dépendent également des espèces et/ou des génotypes, car les races diffèrent dans leur capacité à coloniser les racines des plantes. Les avantages maximaux des trichodermes sont obtenus en adoptant des pratiques de gestion appropriées telles que la réduction de l'application d'engrais ou de la fumigation du sol et l'utilisation d'engrais organiques. En général, l'utilisation de souches de Trichoderma à action biostimulante peut aider à augmenter l'efficacité d'utilisation des engrais et la tolérance aux stress biotiques et abiotiques.
Rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) : les PGPR regroupent trois catégories de bactéries : celles qui vivent autour des racines, les bactéries endophytes qui vivent à l'intérieur des racines et celles qui colonisent la surface des racines. Les rhizobactéries qui favorisent la croissance des plantes existent dans un certain nombre de familles, y compris les races qui appartiennent aux genres suivants : Robacterium, Alcaligens, Artho-bacter, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Comamonas, Pantoea, Pseudomonas, Rhizobium, Serratia et Variovorax. Les PGPR agissent comme des biostimulants en utilisant différents mécanismes qui incluent des changements dans le contenu hormonal, la production de composés organiques volatils, l'amélioration de la disponibilité des nutriments et l'amélioration de la tolérance au stress abiotique.
Le PGPR peut également augmenter la tolérance des plantes aux stress abiotiques, en particulier à la sécheresse, à la salinité et aux excès d'éléments toxiques. Cependant, pour maximiser les effets biostimulants de ces micro-organismes du sol, une sélection rigoureuse des souches de PGPR et le mode d'inoculation sont nécessaires. Pour sélectionner le PGPR approprié, il est important de considérer les caractéristiques du sol et les exigences de chaque culture, puis d'identifier les types de bactéries (par exemple, pour la production d'auxine, la solubilisation du P, la fixation de N2).
Il existe plusieurs méthodes d'inoculation, notamment l'immersion des racines des plantes dans la suspension bactérienne ou le mouillage des graines avec une culture bactérienne avant le semis. Cependant, les méthodes d'inoculation décrites précédemment ne sont ni pratiques ni réalisables d'un point de vue commercial, car elles impliquent des milieux frais provenant de bactéries qui ont une courte durée de conservation. Par conséquent, des techniques telles que l'encapsulation, qui consiste à bloquer les cellules bactériennes avec un polymère (par exemple, l'alginate de calcium) sont cruciales pour étendre l'utilisation des PGPR en agriculture. L'utilisation de bactéries encapsulées devrait augmenter à l'avenir car elle permet de prolonger la durée de conservation des bactéries.
AVANTAGES DE LA FERTILISATION FOLIAIRE
Lorsqu'un verger s'est implanté dans des conditions pédologiques ou climatiques limitatives, la fertilisation foliaire apparaît comme la pratique la plus appropriée pour apporter des éléments nutritifs aux plantes, ce qui offre certains avantages, puisque de cette manière les éléments nutritifs sont appliqués directement sur le feuillage, permettant de corriger ou rapidement prévenir les carences nutritionnelles. Il contribue également à réduire les pertes de nutriments dues au lessivage ou à l'immobilisation dans le sol.
La fertilisation foliaire est un outil important pour la gestion durable et productive des cultures. Tant que la solution nutritive appliquée sur le feuillage d'une culture est mise à profit, ce qui comprend : l'adsorption à la surface de la feuille, la pénétration cuticulaire, l'adsorption et l'absorption dans les compartiments cellulaires métaboliquement actifs de la feuille, et enfin le déplacement et l'utilisation des nutriments absorbés par la plante. Dans la fertilisation foliaire, le taux d'absorption d'engrais est affecté par un certain nombre de facteurs, tels que les conditions environnementales, le type d'engrais et, bien sûr, la culture.
L'exigence fondamentale pour un spray nutritif foliaire efficace est que l'ingrédient actif pénètre la surface de la plante afin qu'il puisse devenir métaboliquement actif dans les cellules cibles où les nutriments sont nécessaires. Un produit appliqué foliaire peut traverser la surface de la feuille à travers la cuticule en soi, le long des fissures ou des imperfections de la cuticule, ou à travers des structures épidermiques modifiées telles que les stomates et les poils. La cuticule est une barrière efficace contre la perte d'eau et pourtant, en même temps, elle est tout aussi efficace contre l'absorption des produits issus des applications foliaires. La présence de fissures cuticulaires ou l'apparition de structures épidermiques modifiées peuvent contribuer de manière significative à augmenter le taux d'absorption des applications foliaires de nutriments.
La facilité avec laquelle une solution nutritive peut pénétrer à l'intérieur de la plante dépendra des caractéristiques de la surface de la plante, qui peuvent varier selon l'organe, l'espèce, la variété et les conditions de croissance, et des propriétés de la formulation appliquée par pulvérisation foliaire. . Le micro et nano relief associé à la structure des cellules épidermiques et des cires épicuticulaires déposées à la surface, ainsi que la composition chimique de ces cires, détermineront la polarité et l'hydrophobie de la surface de chaque plante particulière.
LA NUTRITION MINERALE DE LA PLANTE
La plante se nourrit de sels minéraux qui existent dans la solution du sol sous forme d’ions et qui pénètrent dans les racines. Les symbioses formées entre des bactéries de la rhizosphère ou des champignons mycorhiziens et les racines, favorisent l’absorption des éléments nutritifs. Toutefois, les éléments minéraux n’intéressent pas les plantes au même degré : Le Carbone, l’Oxygène, l’Hydrogène constituent environ 95 % de la matière sèche ; ils se trouvent en abondance dans l’air et dans l’eau, il n’y a pas lieu de nous en préoccuper. L’Azote et le Potassium sont deux éléments fertilisants majeurs. Le Phosphore peut poser problème en cas de blocage. Le Soufre, le Magnésium, le Calcium, sont trois éléments secondaires mais indispensables. Le Silicium, longtemps ignoré, augmente la rigidité des tissus et la résistance aux stress. Les Oligo-éléments agissent à très faibles doses sur les métabolismes profonds : Bore, Fer, Manganèse, Cuivre, Zinc, Molybdène, etc. Tous ne jouent pas le même rôle dans la nutrition végétale et certains ont un rôle multiple : Les uns, comme N, P, S, ont un rôle plastique. Ce sont les constituants de base des protéines et autres substances fondamentales de la constitution des végétaux. Certains jouent un rôle essentiel dans le transfert de l’énergie (P) ou dans le transport de la synthèse de substances diverses comme les sucres (K, Mg, Ca) ou encore dans la perméabilité cellulaire. D’autres, notamment les Oligo-éléments, possèdent un rôle de catalyseur lors de la synthèse des substances organiques. D’autres enfin, maintiennent dans la plante l’équilibre cations-anions (Ca, K, Mg).
