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BIOSTIMULANTS VÉGÉTAUX ET ATTÉNUATION DES ÉMISSIONS DE GAZ À EFFET DE SERRE DANS LA PRODUCTION VÉGÉTALE

Par : Andrea Colantoni* & Sara Rajabi Hamedani
Département des sciences agricoles et forestières, Université de Tuscia, Italie
*email : colantoni@unitus.it

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Les biostimulants présentent un potentiel exceptionnel pour le développement durable du secteur agricole en raison de leur capacité à gérer la productivité et à accroître l'efficacité de l'utilisation des nutriments dans les productions végétales. Les avantages environnementaux dérivés de l'application des produits biostimulants peuvent constituer un avantage complémentaire pour l'expansion de la politique de développement des biostimulants et renforcer leur approbation par les industries agrochimiques et les agriculteurs.

Parmi les différents indices environnementaux, l'empreinte carbone est un indicateur controversé non seulement pour les entreprises qui s'occupent de la chaîne de production, mais aussi pour les décideurs politiques. L'expression "empreinte carbone d'un produit" désigne les émissions de gaz à effet de serre d'un produit tout au long de son cycle de vie - de l'extraction des matières premières à la phase de production, en passant par la distribution, l'utilisation par le consommateur et l'élimination/recyclage. Elle englobe les gaz à effet de serre que sont le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O), ainsi que des familles de gaz comprenant les hydrofluorocarbones (HFC) et les perfluorocarbones (PFC).

Dans le chapitre 11 du livre publié "Biostimolanti per un'agricoltura sostenibile" Colantoni et Rajabihamedani (2019) ont rapporté sur la performance environnementale des biostimulants microbiens et non-microbiens sur les systèmes de production de pastèque et de maïs dans des conditions optimales et stressantes. L'impact environnemental global de la chaîne de production végétale, en suivant une perspective du berceau à la porte (phases de culture de la plante jusqu'à la récolte), et en considérant à la fois les émissions directes des différentes phases du processus et les émissions indirectes associées à la production de matières premières comme intrants sont évaluées. Différentes manières de gérer les chaînes de production pour une tonne de pastèque et de maïs sont comparées afin d'identifier la manière la plus durable d'un point de vue environnemental.

Dans l'étude référencée, l'essai au champ sur la pastèque (Kalinova et al., 2014) implique la comparaison de quatre traitements expérimentaux : (T1) irrigation standard sans inoculation avec les champignons mycorhiziens à arbuscules ; (M1) irrigation standard et inoculation avec les champignons mycorhiziens à arbuscules ; (T2) irrigation réduite sans inoculation avec les champignons mycorhiziens à arbuscules ; (M2) irrigation réduite et inoculation avec les champignons mycorhiziens à arbuscules. Les champignons mycorhiziens à arbuscules Glomus clarum avaient été préalablement multipliés sur du maïs cultivé en serre pendant 8 semaines sur un substrat composé de perlite et de vermiculite. Les racines de maïs colonisées par Glomus clarum sont appliquées comme inoculation de plantules de pastèque. Les volumes d'irrigation saisonniers sont de 7010m3 ha-1 pour les traitements d'irrigation standard (T1 etM1) et de 5670m3 ha-1 pour les traitements soumis au stress hydrique (T2 etM2).

L'essai en champ sur le maïs (Kaya et al., 2003) comprend diverses combinaisons d'engrais de sol et d'applications foliaires de biostimulant et d'engrais contenant des micronutriments. le traitementC1 applique une quantité de macronutriments par hectare égale à 300 kg de N, 150 kg de P et 150 kg de K ; le traitementB2 applique une quantité de macronutriments par hectare égale à 200 kg de N, 150 kg de P et 150 kg de K et une application foliaire de biostimulant à base d'huiles végétales et d'extraits d'algues à une dose de 5 L ha-1 mélangée à un engrais contenant 300 g de Mn, 200 g de Zn et 84 g de Cu par litre de produit et le traitementC2 applique une quantité de macronutriments par hectare égale à 200 kg de N, 150 kg de P et 150 kg de K. Dans les trois traitements, le traitement foliaire de biostimulant et d'engrais à base de micronutriments est effectué sur le stade végétatif de 4-6 feuilles.

Les résultats montrent que la mycorhization augmente le rendement des pastèques sous irrigation standard (M1=176.4 t/ha), suivi par les plantes non-mycorhizées sous irrigation standard (T1=139.8 t/ha), et les plantes mycorhizées sous irrigation réduite (M2=130.6 t/ha), et finalement par les plantes non-mycorhizées sous irrigation réduite (T2=88.0 t/ha). L'efficacité de l'utilisation de l'eau (mètres cubes d'eau d'irrigation pour produire 1 tonne de fruits de pastèque) est la plus élevée dans les plantes mycorhizées sous irrigation standard et réduite (M1 = 39.8m3 par 1 tonne de fruits ;M2 = 43.4m3 par 1 tonne de fruits) tandis que dans les plantes non-mycorhizées sous irrigation standard (T1) et réduite (T2) sont nécessaires 50.1 et 64.4m3 par 1 tonne de fruits, respectivement. De plus, la mycorhization réduit les émissions totales d'équivalent dioxyde de carbone par tonne de pastèque commercialisable récoltée, en correspondance avec les deux régimes d'irrigation. La figure 1 indique que l'effet de la mycorhization sur l'économie deCO2 concernant le témoin (T1, T2) est plus considérable dans les plantes soumises au stress hydrique (27%) par rapport à celles cultivées dans des conditions de disponibilité optimale de l'eau (19%). Les valeurs absolues les plus basses des émissions d'équivalentCO2 sont obtenues dans le traitement qui implique la mycorhization des plantes irriguées avec une irrigation standard (M1). La mycorhization réduit les émissions de tous les intrants utilisés en raison d'un effet sur l'augmentation de la production de pastèques commercialisables avec la même consommation d'intrants. Au contraire, le stress hydrique augmente les émissions d'équivalent dioxyde de carbone par tonne de pastèque commercialisable en raison d'une réduction de la production par rapport aux traitements d'irrigation standard.

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Figure 1 : Résultats comparatifs de l'empreinte carbone dans la production de pastèques.

Les résultats montrent que le traitement biostimulant plus les micronutriments augmente le rendement du maïs (B2 =10,3 t/ha) tandis que les plantes fertilisées avec la même quantité de NPK du traitementB2 donnent un rendement en grain de 8,98 t/ha (C2). Les plantes fertilisées avec le taux le plus élevé d'azote (300 kg/ha) sans application de biostimulant et de micronutriments donnent un rendement intermédiaire (C1=9,87 t/ha). L'efficacité de l'utilisation de l'azote est plus élevée dans les plantes traitées avec des biostimulants et des micronutriments (B2=19,4 kg de N pour produire 1 tonne de grains de maïs) par rapport aux plantes traitées avec des engrais minéraux sans biostimulants ni micronutriments (C1 = 30,4 kg de N pour produire 1 tonne de grains ;C2 = 22,3 kg de N pour produire 1 tonne de grains). Les résultats du calcul des gaz à effet de serre dans la production de maïs sous les traitements définis révèlent que l'apport foliaire de biostimulant et de micro-éléments (B2) réduit les émissions totales d'équivalent dioxyde de carbone par tonne de grain récolté par rapport au traitement qui fournit le même apport d'engrais, mais sans application foliaire de biostimulant et de micro-éléments (C2). La figure 2 montre que l'augmentation de l'apport d'engrais azoté (C1) augmente les émissions totales d'équivalent dioxyde de carbone par tonne de maïs récolté de 33% par rapport au traitement qui implique un apport d'azote plus faible avec un engrais à base de biostimulant et de micro-éléments (B2) ; cette augmentation est de 15% par rapport au traitement avec une réduction de la quantité d'azote et sans application d'engrais à base de biostimulant et de micro-éléments (C2).

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Figure 2 : Résultats comparatifs de l'empreinte carbone dans la production de maïs.

Les résultats confirment que l'application de biostimulants microbiens et non microbiens peut entraîner une réduction substantielle des émissions de gaz à effet de serre. Par conséquent, le fait de donner la priorité à l'application de biostimulants dans la gestion des exploitations agricoles permet aux agriculteurs d'atténuer les émissions de gaz à effet de serre correspondantes. Cette réalisation, indiquée par l'étiquette de l'empreinte carbone, est certainement un élément distinctif pour signifier l'amélioration de la qualité d'un produit. En effet, en ce qui concerne les stratégies de marketing existantes axées sur la protection de l'environnement qui affectent les consommations de produits compte tenu de l'impact environnemental associé aux produits, l'atténuation de l'empreinte carbone correspondant à un produit crée une opportunité commerciale considérable.

Références :
Colantoni A., Rajabihamedani S., 2019. Biostimolanti e sostenibilità ambientale delle colture. In : Colla G. & Rouphael Y., éditeurs. Biostimolanti per un'agricoltura sostenibile. 1ère édition, Vérone : L'informatore agrario ; p. 143-153.

Kalinova St., Kostadinova S., Hristoskov A., 2014. Efficacité de l'utilisation de l'azote et réponse du rendement du maïs au taux d'azote et à la fertilisation foliaire. Revue bulgare des sciences agricoles, 20 (1) : 178-181.

Kaya C., Higgs D., Kirnak H., Tas I., 2003. Mycorrhizal colonisation improves fruit yield and water use efficiency in watermelon (Citrullus lanatus Thunb.) grown under well-watered and water-stressed conditions Plant and Soil 253 : 287-292.