Dans la première partie de cette série, nous avons expliqué comment la vie microbienne se développe dans la laine de roche et partagé les dernières connaissances sur les différentes fonctions des microorganismes " bons, mauvais et laids ". Il est clair qu'il est bénéfique de gérer activement le microbiome de manière contrôlée pour contribuer à une plante plus forte, plus saine, plus résiliente et plus productive. Mais comment les producteurs peuvent-ils influencer l'équilibre microbien dans la zone racinaire ? Et quels sont les avantages de la laine de roche dans ce contexte ? Lisez la suite pour le savoir.
« Une plus grande attention portée au microbiome favorise la transition vers une culture résiliente, alors que les homologations des produits phytosanitaires traditionnels se font plus rares pour des utilisations de niche telles que l'horticulture sous serre. À plus long terme, cela pourrait être la clé pour obtenir des rendements encore plus élevés et des cycles de culture plus courts. »
Figure 1. Analyse en composantes principales (ACP) de la structure de la communauté bactérienne dans la laine de roche et le coco avec ajout de biochar ou de substrat de champignon épuisé (SMS) pendant la culture de concombres. Les résultats ont été obtenus dans le cadre d'un projet PPS Rootzone soutenu financièrement par Dutch Topsector Starting Materials & Horticulture, Club of 100 of Wageningen UR Serre Horticulture & Flowers Bulbs and Foundation Knowledge in greenhouse (KIJK).
Le microbiome de la zone racinaire évolue au fil du temps dans les supports de culture biologiques et non biologiques tels que la laine de roche, selon Marta Streminska, chercheuse en écologie microbienne basée à l'Université & Recherche de Wageningen, Business Unit Horticulture en Serre et Bulbes à fleurs (WUR) à Bleiswijk, aux Pays-Bas : "La plante elle-même pilote activement ce phénomène dans une certaine mesure en produisant différents exsudats racinaires pour attirer les microbes les plus bénéfiques à différents moments du cycle de culture (Partie 1 : Une introduction au microbiome de la zone racinaire). Beaucoup de gens ne réalisent pas que les exsudats racinaires ne sont pas simplement un déchet de la photosynthèse. Au contraire, la plante envoie intentionnellement 20 à 30 % des produits de la photosynthèse vers ses racines afin de nourrir les microbes." Ainsi, dans les faits, la plante joue un rôle actif dans le façonnement de son propre microbiome de la zone racinaire.
Influencer les facteurs abiotiques
Cependant, il serait clairement bénéfique que les producteurs puissent donner un coup de pouce à la plante en étant en mesure de contrôler le microbiome. Ils peuvent notamment le faire en influençant les différents facteurs abiotiques - tels que la température, le pH, les niveaux d'oxygène et de teneur en eau - qui peuvent directement affecter la composition et les fonctions du microbiome de la zone racinaire. "Différents microbes préfèrent différentes températures, mais heureusement, beaucoup se développent très rapidement à 20 à 30 ⁰C, qui sont des températures courantes dans les serres de haute technologie. Les champignons influencent également le pH du système en dégradant la matière organique complexe. C'est pourquoi, dans la nature, les sols à forte teneur en carbone, comme les sols forestiers, ont très souvent un pH faible", explique Marta.
"Par ailleurs, les bactéries peuvent se développer dans différentes gammes de pH, certains groupes spécifiques préférant des niveaux de pH de 7 ou 8. Mais en règle générale, comme pour les plantes, la stabilité est essentielle à la bonne santé du microbiome de la zone racinaire. Évitez les fluctuations importantes d'humidité ou de température qui peuvent causer du stress", souligne-t-elle.
Avantages de la laine de roche
La laine de roche offre plusieurs avantages clés dans ce contexte. Tout d'abord, c'est un substrat très maitrisable, qui permet aux producteurs de gérer et de contrôler avec précision les principaux facteurs abiotiques affectant le microbiome dans la zone racinaire, tels que la teneur en eau, la CE et le pH.
"En outre, contrairement aux substrats organiques tels que la terre ou le coco, la laine de roche ne contient pas naturellement beaucoup de matières organiques complexes telles que la cellulose et la lignine. Comme nous l'avons mentionné, les champignons préfèrent cette matière, car ils produisent des enzymes extracellulaires qui décomposent ces composés complexes. En fait, dans les supports de culture de la laine de roche, les populations fongiques sont souvent dépassées par les populations bactériennes, car ces dernières se nourrissent de composés moins complexes tels que le glucose et les acides organiques qui sont excrétés par les racines des plantes". explique Marta.
"De plus, contrairement à la terre et à la tourbe, ou au coco, la laine de roche n'a pas d'histoire ; elle est propre après fabrication et ne contient pas de microbes laissés par l'activité de la culture précédente. La laine de roche nous permet donc de prendre un bon départ. Mais bien sûr, il faut prendre les bonnes mesures pour s'assurer que le système reste exempt de mauvais microbes, en utilisant des plantes saines et une solution nutritive exempte de pathogènes. N'oubliez pas que si vous voulez gérer activement le microbiome, vous devez commencer dès que vous mettez des graines dans le cube de laine de roche ; n'attendez pas la moitié du cycle de culture", conseille-t-elle.
L'importance de l'oxygène
Les facteurs les plus importants affectant la croissance microbienne sont la disponibilité de carbone organique et d'oxygène, explique-t-elle. "Toutefois, il est important de comprendre que les microbes ne dépendent pas toujours de l'oxygène pour respirer : ils peuvent également utiliser des nitrates ou des sulfates. Par conséquent, s'il y a trop d'eau dans le substrat, les microbes utiliseront rapidement l'oxygène restant et se transformeront en nitrates ou en sulfates. La disponibilité des nutriments pour les plantes s'en trouve alors réduite. C'est pourquoi il est important pour les producteurs de maintenir des niveaux d'oxygène suffisants dans la zone racinaire en évitant l'arrosage excessif, non seulement pour les racines des plantes, mais aussi pour les microbes." Cependant, il est important de comprendre que la respiration anaérobie ne commence pas tant que les niveaux d'oxygène dans la zone racinaire ne sont pas tombés bien en dessous de 1 mg O2/l. Les microbes ne passent à la respiration anaérobie que lorsqu'ils n'ont pas d'autre choix. La respiration avec de l'oxygène est toujours celle qui fournit le plus d'énergie", ajoute Marta.
C'est un autre domaine dans lequel le support de culture en laine de roche peut être avantageux, car il permet un contrôle optimal de la teneur en eau (WC%) dans la zone racine. De plus, la laine de roche est conçue pour distribuer l'eau et donc l'oxygène uniformément dans tout le volume du support de culture. "C'est important, car la recherche a montré que si la rhizosphère, la zone située à environ 2 mm des racines, contient le plus grand nombre de microbes, la diversité microbienne peut être en réalité plus élevée au-delà de cette zone et les plantes sélectionneront des microorganismes spécialisés de toute la zone racinaire pour coloniser leurs racines. Pour une culture saine, il est donc nécessaire de maintenir actifs tous les bons microbes de l'ensemble de la zone racinaire, et pas seulement ceux qui sont les plus proches des racines", déclare Marta.
Peut-on ajouter des microbes bénéfiques ?
Au-delà du pilotage abiotique, est-il possible d'influencer positivement le microbiome en ajoutant des mélanges de microbes bénéfiques à l'eau d'alimentation ? "Certains producteurs le font déjà et il existe divers produits probiotiques sur le marché, mais leur efficacité est variable", répond Marta. "Les produits doivent être compatibles à la fois avec vos espèces de plantes et votre système. Dans certains cas, les Bacillus ou les Trichoderma restent à l'état de spores au lieu d'être actifs dans le système. Les microbes ajoutés doivent d'abord s'établir dans le système de culture. Parfois, ils n'y parviennent pas parce qu'il n'y a pas assez de nourriture à leur disposition. Par ailleurs, certains microbes ne peuvent pas survivre dans certains systèmes de culture, car ils perdent la concurrence des microorganismes déjà présents dans le système", poursuit-elle.
Des probiotiques pour les plantes
"C'est pourquoi nous étudions maintenant les moyens d'influencer positivement le microbiome naturel. Car si les microbes sont déjà présents, nous savons au moins qu'ils peuvent survivre dans le système. Donc, si nous pouvons donner aux bons microbes quelque chose de plus pour se nourrir, semblable à la façon dont les prébiotiques fonctionnent chez les humains, nous pouvons encourager la dominance des microbes bénéfiques dans la Zone racinaire", ajoute Marta. "Ensuite, en maintenant des conditions stables dans la zone racinaire, les exsudats racinaires peuvent faire leur travail."
Tout est question d'équilibre
Malgré une recherche fondamentale considérable sur les microbiomes du sol au cours des dernières décennies et une forte progression de la recherche sur les microbiomes dans les substrats hors culture au cours des cinq ou six dernières années, il reste encore beaucoup à apprendre sur le monde complexe du microbiome de la zone racine. "Cependant, il est désormais clair qu'une plante ne peut pas fonctionner sans microbes, et se contenter de tout désinfecter n'est pas la bonne solution, car cela tue les bons comme les mauvais. De plus, l'efficacité des différentes méthodes de désinfection est très variable", précise la chercheuse en écologie microbienne. "L'objectif est plutôt de favoriser la suppression des maladies dans la rhizosphère et dans la zone racinaire élargie. Tout est une question d'équilibre ; les 'mauvais' microbes dans le microbiome de la Zone racinaire ne sont pas un problème, tant que le système est suffisamment stable pour que les 'bons' microbes et les propres réponses de la plante empêchent les maladies de s'enraciner."
Par conséquent, une plus grande attention portée au microbiome soutient le passage à une culture résiliente, en particulier compte tenu de l'élimination progressive en cours des produits phytopharmaceutiques à base de produits chimiques en Europe et ailleurs. Cela correspond bien à l'Agriculture en environnement contrôlé, en particulier en combinaison avec la laine de roche. En tant que support de culture exempt de pathogènes, les produits Grodan ne se contentent pas d'assurer un démarrage propre et cohérent de la culture, ils aident également le producteur à gérer activement un microbiome sain et équilibré en conduisant les facteurs abiotiques tels que la teneur en eau, le pH et les niveaux d'oxygène.
Potentiel de rendement plus élevé et de culture plus rapide
"Dans la recherche fondamentale, on a déjà constaté que certains microbes peuvent déclencher la production d'hormones végétales conduisant à une croissance des plantes plus générative. En d'autres termes, à plus long terme, les microbes pourraient détenir la clé du pilotage des cultures vers des rendements encore plus élevés et des cycles de culture plus rapides. En mettant davantage l'accent sur le microbiome de la zone racinaire, il est possible d'améliorer la productivité des pratiques horticoles à l'avenir", conclut Marta.
