Merci de ton inscription à ce module AgroLeague, premier volet d'un parcours global de formation sur la nutrition végétale. Il explique les mécanismes nécessaires pour avoir des cultures et un sol en bonne santé, et in-fine, obtenir un gain quantitatif et qualitatif de la récolte.

La plante est le premier pilier d’un sol vivant. Une plante saine est moins susceptible aux maladies / ravageurs, a des rendements supérieurs et une meilleure qualité des graines / fruits. Elle conduit plus de sucres dans la rhizosphère, stimule plus la vie microbienne, ce qui participe au stockage du carbone et améliore la santé du sol.

Ce module, axé sur la santé de la plante, vise à fournir les bases agronomiques pour aller vers une amélioration de la performance du système sol-plante.

Ce que tu vas voir dans ce module:

• Le fonctionnement de la pyramide de santé de la plante ;
• Comment améliorer la photosynthèse et la synthèse des protéines via la nutrition végétale ;
• Le lien entre les lipides, les métabolites secondaires et le système immunitaire de la plante.

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La pyramide de santé selon John Kempf

‍Le cercle vertueux du système sol - plante

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Pour se développer, une plante a besoin d’eau, de lumière, d’oxygène, de carbone et d’éléments nutritifs. Elle trouve ces éléments dans son environnement. Une nutrition optimale permet un fonctionnement plus évolué de la plante. Comme tout être vivant, la santé de la plante peut s'améliorer si les conditions du milieu s'améliorent.

La progression vers une meilleure santé rétablie les capacités naturelles et biologiques du système sol-plante. Pendant ce processus, la plante montre une immunité grandissante envers les pathogènes du sol et aériens, une meilleure résistance face aux insectes, une production supérieure de lipides menant à des membranes cellulaires plus fortes et des fruits plus savoureux avec une plus longue durée de vie.

Comme l'homme, une plante saine signifie non-malade et moins sensible aux ravageurs ou pathogènes. C'est le graal de l'agriculteur !

Les 4 niveaux de la pyramide de santé du végétal

La pyramide de santé de la plante vise à imager les 4 grandes étapes pour obtenir une plante saine et un fonctionnement plus évolué de la plante et du système sol - plante.

Niveaux 1 et 2 :

• Atteignables en jouant essentiellement sur l'équilibre nutritionnel de la plante, surtout lorsqu’il est possible d’utiliser des applications foliaires de compléments nutritifs.
• Rapidité d'action : court terme (quelques mois).
• Influence de l'agriculteur sur la plante essentiellement.

Niveaux 3 et 4 :

• Plus difficiles à atteindre car le sol doit être en bonne santé et capable de fournir à la plante la majorité des éléments nutritifs dont elle a besoin.
• Sans le processus digestif microbien, les plantes n’auront jamais le surplus d’énergie nécessaire pour atteindre des niveaux élevés de production de lipides et stocker de l’énergie.
• Rapidité d'action : long terme (quelques années).
• Influence de l'agriculteur sur le sol.

Influence de l'agriculteur sur la plante

Niveau 1 : obtenir une photosynthèse efficace & complète ?

Lever les facteurs limitants

5 facteurs sont essentiels et peuvent limiter la photosynthèse :

facteurs sont essentiels et peuvent limiter la photosynthèse :

• Le dioxyde de carbone
• L'eau
• La lumière et la température
• Le manganèse et le fer
• Les autres éléments (N, P, Mg, Zn)

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Facteurs sur lesquels on a une influence indirecte

• Le CO2

La plante tire une part du CO2 dont elle a besoin pour la photosynthèse du sol. Mettre en place des pratiques visant à augmenter l'activité biologique du sol permet d'élever la respiration microbienne et donc la part de CO2 disponible pour les cultures.

Le premier élément à prendre en compte est la structure du sol. Dans un sol non structuré (tassé, présence d'une croûte de battance), les gaz ne peuvent pas circuler et la plante ne peut pas récupérer le CO2 dont elle a besoin.

Le deuxième élément est de travailler dans une démarche de sol vivant : réduction du travail du sol, couverture du sol avec présence de racines vivantes, restitutions de matière organique.

Les amendements et les engrais activent et orientent la flore microbienne du sol dans l’optique d’offrir aux plantes les éléments nutritifs dont elles ont besoin.

• L'eau

En tant qu'agriculteurs, nous n'avons pas la main sur les précipitations mais sur la capacité du sol à infiltrer et stocker l'eau. Les pratiques d'agriculture de conservation permettent d'augmenter la capacité de la réserve utile, de l'ordre de +10 à +15% sur les horizons de surface comparés à des systèmes plus conventionnels.

On constate dans les systèmes d'AC une stabilité beaucoup plus forte à la fois de la densité et de la conductivité à la fois à l’échelle d'une saison culturale et à l'échelle interannuelle. Ces pratiques favorisent la capacité d’infiltration de l’eau et connectivité du réseau poral. La mise en place de couverts végétaux limite l’évaporation, favorise l’infiltration et limite le ruissellement.

⚠️ En outre, la nutrition azotée a également une influence sur l'eau : la transformation de l’azote sous forme nitrate par la plante lui demande de l’énergie et de l’eau (en moyenne 4 molécules d’eau pour 1 molécule de nitrate).

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• Le soleil et la température

Une plante saine produit des lipides qui protègent la feuille des rayons du soleil (par exemple, c'est le principe des plantes "grasses"). Cet aspect sera développé dans la deuxième partie de cette formation : niveau 3 de la pyramide de santé.

Des facteurs sur lesquels on a une influence directe

Manganèse & Fer : minéraux indispensables à la photosynthèse :

• Fe : essentiel pour aider à capter la lumière.
• Mn : essentiel dans l'hydrolyse de l'eau (séparation H₂O en H et O₂).

Les autres éléments :

• N & Mg : contenus dans les molécules de chlorophylle.
• Zn : augmente la largeur des feuilles
• P : stocke l'énergie produit par la photosynthèse.

Résultats d'une photosynthèse totale

• Les plantes nécessitent des taux suffisants de magnésium, fer, manganèse, azote et phosphore pour atteindre ce niveau de santé.
• Le taux de photosynthèse augmente de 150 à 600% : impact positif sur le rendement.
• Le profil glucidique de la sève change (grande proportion de glucides complexes faible taux de sucres non-réducteurs) : meilleure résistance face aux insectes suceurs.
• Les plantes développent une résistance face aux champignons pathogènes du sol (Verticilium, Fusarium, Rhizoctonia, etc.).

Niveau 2 : la synthèse des protéines

Transformer les nitrates et l'ammonium

Une plante en bonne santé transforme tous les nitrates et l’ammonium en acide aminés puis en protéines à la fin de chaque journée de végétation. L'objectif est d'avoir un taux de nitrate et d'ammonium dans la sève proche de 0.

💡 Cela est très important pour l'immunité de la plante contre des insectes piqueurs-suceurs et larves (insectes au système digestif simple) qui dépendent pour leur alimentation des acides aminés libres et des nitrates dans la sève. L'ammonium est également un amplificateur des infra rouges, que les insectes peuvent détecter plus facilement.

Les taux de nitrates et d'ammonium peuvent se vérifier grâce aux analyses de sève.

Comment la plante transforme l'azote en protéines ?

Pour que la plante puisse transformer tous les nitrates et l'ammonium en protéines complètes, elle a besoin principalement de 6 éléments minéraux clés.

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Influence de l'agriculture sur le sol

Niveau 3 : comment se forment les lipides ?

Les lipides rentrent dans la composition des membranes cellulaires, ils sont donc toujours présents dans le végétal. Lorsqu'une plante atteint le niveau 3 de la pyramide de santé du végétal de John Kempf (lié au niveau d'activité biologique du sol), il lui est possible de stocker le surplus d'énergie sous forme de lipides :

• Les métabolites microbiens sont des acides aminés et acides organiques (ex : acide citrique), ceux-ci sont chélatés avec d’autres minéraux dans la solution du sol ;
• La plante absorbe la majorité des nutriments sous forme de métabolites microbiens ;
• Les molécules chélatées sont plus efficientes pour le métabolisme de la plante, ce qui engendre une économie d’énergie ;
• Cette énergie est stockée sous forme de lipides.
• Les cires et huiles présentes sur la surface de la feuille servent de barrière de protection pour éviter que les enzymes des pathogènes ne fonctionnent ;
• Résistance accrue aux pathogènes aériens bactériens et fongiques tels que le mildiou ou la rouille.

Niveau 4 : la formation des métabolites secondaires

La synthèse des métabolismes secondaires va de paire avec la synthèse des lipides

Les métabolismes secondaires sont de plusieurs types : phénols (ex : tanins, lignines, flavonoïdes), terpènes (ex : sesquiterpènes), etc.

Ils possèdent plusieurs rôles dans la plante :

• Amélioration de la résistance de la plante via la résistance systémique induite (ISR) et la résistance systémique acquise (SAR);
• Goût et qualité;
• Résistance contre les insectes;
• Molécules messagères (communication avec la vie microbienne).

Réponses immunitaires de la plante

Activation des deux voies immunitaires qui vont améliorer la résistance des cultures aux pathogènes :

• Résistance systémique induite (ISR) : réponse immunitaire activée par la vie microbienne de la rhizosphère ou par des molécules émises par d'autre plantes.
• Résistance systémique acquise (SAR) : réponse immunitaire généralisée induite par une infection ou agression localisée par un agent pathogène.

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Lien pratique avec le terrain

Je souhaite améliorer la photosynthèse de mon blé. Que puis-je mettre en place ?

💡 La première chose à faire est de s'assurer que les minéraux essentiels pour la photosynthèse ne soient pas en carence. Les analyses de sève constituent un bon outil de pilotage agronomique pour mesurer l'état nutritionnel d’une culture à un instant T. Ces analyses permettent de détecter les carences et les excès trois semaines avant d’observer les premiers symptômes.

En blé, la première analyse est réalisée au moment du tallage, à la reprise de végétation puis au stade épi 1 cm. Suite aux résultats des analyses de sève, des applications foliaires aux stades clés (tallage, épis 1cm, dernière feuille étalée) sont recommandées.

Il est également important d'avoir une bonne structure du sol : éviter toute sorte de compaction (surface et en sous-sol) car cela peut diminuer l'échange des gaz, l'infiltration de l'eau et l'activité microbienne.

La nutrition azotée est également un facteur clé. Un excès de nitrates dans la plante peut potentiellement augmenter le stress hydrique de la plante et diminuer la capacité de la photosynthèse : les formes urée / organique sont à favoriser.

3 points clé à retenir

• Point 1 : une photosynthèse efficace est la base d'un système agricole performant.
• Point 2 : les niveaux 1 et 2 sont atteignables à court terme en levant les facteurs limitants et en atteignant l’équilibre nutritionnel.
• Point 3 : les niveaux 2 et 3 nécessitent une approche plus générale et permettent d’avoir des cultures plus résistantes face aux attaques de ravageurs.

Sources bibliographiques

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• Mineral nutrition of higher plants
• The optimal CO2 concentrations for the growth of three perennial grass species Yunpu Zheng,Fei Li,Lihua Hao,Arshad Ali Shedayi,Lili Guo,Chao Ma,Bingru Huang &Ming Xu, https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-018-1243-3
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• https://fifthseasongardening.com/regulating-carbon-dioxide
• Rhizophagy Cycle: An Oxidative Process in Plants for Nutrient Extraction from Symbiotic Microbes James F. White Kathryn L. Kingsley Satish K. Verma Kurt P. Kowalski, https://www.mdpi.com/2076-2607/6/3/95/htm
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