Réponses des communautés microbiennes actives du sol à un apport de biostimulant et comparaison avec l’effet héritage des plantes



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Article dans Scientific Reports

Eve Hellequin, Cécile Monard, Marion Chorin, Nathalie Le bris, Virginie Daburon, Françoise Binet (Université de Rennes 1, CNRS, ECOBIO) et Olivier Klarzynski (BIO3G) publient en août 2020 un article dans la revue Scientific Reports sur les réponses des communautés microbiennes actives du sol à un apport de biostimulant et la comparaison avec l’effet héritage des plantes. Cette étude est la première à démontrer un effet positif et tardif d'un biostimulant sur les microorganismes actifs du sol. L'étude fournit également de nouvelles informations sur les réponses des microorganismes actifs du sol à un biostimulant du sol pouvant être utiles dans l’accompagnement de la transition de l’agriculture vers des pratiques agroécologiques.


 

L’agriculture est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui prennent en compte la biodiversité du sol et les processus écologiques. En guise d’alternative aux intrants chimiques, l’utilisation de biostimulants agricoles vise à améliorer indirectement la croissance des plantes et l’absorption des nutriments en stimulant par exemple des microorganismes bénéfiques. Contrairement aux engrais qui alimentent directement les plantes, les biostimulants du sol visent à stimuler les processus naturels tels que ceux qui sont médiés par les microorganismes. Bien que l’effet des biostimulants dédiés aux plantes soit bien documenté, il existe un manque de connaissance concernant les effets et le mode d’action de ceux qui agissent sur le fonctionnement biologique du sol.



Eve Hellequin Fig2 BiodivSol

 

Plusieurs catégories de biostimulants sont décrites selon leur matière première : les acides humiques et fulviques, les hydrolysats de protéines d'origine animale ou végétale, les composés contenant de l'azote ou des acides aminés, des extraits d'algues, de plantes (graines, feuilles, racines, exsudats de racines) ou encore de fruits, de la chitine et chitosane et enfin des inoculants microbiens.

Dans cette étude les chercheuses d'ECOBIO et leur colègue de la société BIO3G se sont intéressés à un biostimulant destinés au sol à base d’extrait d’algues brunes et d’acides aminés. Le biostimulant est appliqué directement sur les résidus de culture afin d’améliorer la décomposition de la litière et la minéralisation par les microorganismes saprophytes du sol et donc la libération de nutriments. Ainsi, la fertilité du sol est préservée voire même augmentée. Les biostimulants du sol peuvent agir indirectement sur les microorganismes en induisant par exemple des changements dans les propriétés physico-chimiques du sol. De la même manière, en sécrétant des exsudats de racinaires, les plantes peuvent aussi modifier les propriétés du sol et donc indirectement les communautés microbiennes. Les propriétés du sol étant plastiques, ces modifications induites par les plantes peuvent persister après leur disparition ou leur récolte (« effet héritage des plantes »). Afin d’évaluer les effets du biostimulant sur les microorganismes du sol, ils ont été comparés à ceux induits par l’effet héritage des plantes qui sont des régulateurs naturels des communautés microbiennes du sol.

 

Eve Hellequin Fig3 Algues Photos

 


Pour cela, une expérimentation en deux temps a été mise en place.  Une première phase ou le sol était nu ou planté par deux plantes phylogénétiquement différentes (une Brassicaceae, Arabidopsis thaliana et une Poaceae, Triticum  aestivum). Une seconde phase d’incubation afin de suivre la minéralisation du carbone organique du sol et de la litière provenant de T. aestivum en présence ou non de biostimulant. Les objectifs étaient de  i) déterminer les effets du biostimulant au cours du temps sur les bactéries et champignons actifs du sol et les conséquences sur la minéralisation du carbone organique et la libération de nutriments dans les sols nus, et ii) évaluer les effets du biostimulant sur les microorganismes actifs du sol par rapport à l’effet héritage dans les sols plantés.

 

Cette étude a permis de mettre en évidence que le biostimulant avait un effet tardif sur les microorganismes du sol et activait des bactéries promotrices de la croissance des plantes et des bactéries et champignons saprophytes après 49 jours d’incubations (Figure 2). Cependant, ces changements dans l’abondance des microorganismes décomposeurs actifs n’étaient pas associés à un taux de minéralisation plus élevé du carbone organique provenant du sol et/ou de la litière du sol (Figure 1). Nous avons également évalué un effet du biostimulant équivalent voire supérieur à celui de l’effet héritage des plantes A. thaliana ou T. aestivum. Par exemple, en fin d’incubation, en présence ou non de litière, le biostimulant augmentait de manière plus importante la richesse des champignons actifs.

Jusqu'à présent, cette étude est la première à démontrer un effet positif et tardif d'un biostimulant sur les microorganismes actifs du sol. Cette étude fournit de nouvelles informations sur les réponses des microorganismes actifs du sol à un biostimulant du sol pouvant être utiles dans l’accompagnement de la transition de l’agriculture vers des pratiques agroécologiques.

 


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Figure 1 : Cinétiques cumulées et journalières des émissions de C-CO2 et teneur en nutriments (NO3-, NH4+, PO43-) dans les sols nus avec ou sans litière et/ou biostimulant.

 

 

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Figure 2 : Composition des communautés bactériennes et fongiques actifs, richesse et diversité de Shannon dans les sols nus avec ou sans litière et/ou biostimulant.




Référence
Hellequin, E., Monard, C., Chorin, M. et al. Responses of active soil microorganisms facing to a soil biostimulant input compared to plant legacy effects. Sci Rep 10, 13727 (2020). doi.org/10.1038/s41598-020-7069




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Eve Hellequin (Université de Rennes 1, ECOBIO ; UMR METIS, Sorbonne Université) / @