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Mieux utiliser le phosphore en agriculture
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Mieux utiliser le phosphore en agriculture

Découvrez comment les inoculants mycorhiziens AGTIV® aident les plants à obtenir des rendements plus élevés en améliorant l'absorption du phosphore. 

Comment mieux utiliser le phosphore en agriculture ?

Le phosphore est un nutriment essentiel pour la croissance et le métabolisme de la plante. C’est pourquoi il est important de fournir suffisamment de phosphore aux cultures pour atteindre les rendements visés. Les producteurs investissent beaucoup sur les engrais et respectent les 4B (bon produit, bon taux, bon moment, bon endroit) en espérant que leurs cultures les utilisent de la manière la plus efficace possible.

Cependant, la faible disponibilité, la mobilité ainsi que les ruissellements du phosphore, rendent la gestion de ce nutriment complexe. Des chercheurs à travers le monde travaillent actuellement à comprendre comment les cultures peuvent accéder plus facilement au P des engrais et aux composés organiques de P dans les sols agricoles.

Une solution est d’ores et déjà disponible avec l’application d’inoculants mycorhiziens dans les sols, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de l’utilisation du phosphore. Vous trouverez plus d’explications dans cet article.

Pourquoi le phosphore est-il un nutriment important ?

Le phosphore (P) est l’un des nutriments essentiels à la croissance de la plante, ayant un impact important sur le métabolisme de la plante et la photosynthèse, et représentant à peu près 0,2 % de la masse sèche des plantes. La rareté du phosphore, comme celle de toutes les ressources végétales selon la loi de Liebig du minimum, pourrait conduire à différents problèmes, comme un rendement plus faible par exemple, même si d’autres nutriments sont disponibles. Autrement dit, vous avez besoin du phosphore pour faire pousser des plantes.

Les cultures agricoles ont le même besoin en phosphore, notamment aux premiers stades de croissance. « La culture du pois, par exemple, a un cycle de seulement 60 jours, et nous avons besoin que le plant soit en santé pendant ces 60 jours, et AGTIV® aide très souvent à améliorer l'absorption de nutriments et la santé des plants qui produisent plus de pois » selon Brad Fife, producteur de pois en Ontario.

Un autre exemple : les pommes de terre ont un rendement plus faible lors de la récolte quand ces dernières sont soumises à des carences en phosphore, avec des tubercules plus petits, une teneur en matière sèche plus faible et une plus grande vulnérabilité face aux maladies.

« La culture de la pomme de terre exige des niveaux élevés de phosphore en raison de ses racines peu profondes, de sa faible densité racinaire, d’un nombre limité de poils racinaires ainsi que par la forte demande de phosphore dans les pousses. Le phosphore est l’un des nutriments majeurs essentiels limitant la croissance de la pomme de terre, après le nitrogène et le potassium, dans les sols »1

Quant à elles, les légumineuses utilisent le phosphore pour promouvoir le développement de leur système racinaire et des jeunes plants. Cela a un impact sur le développement des nodules et joue un rôle important dans le processus de fixation du nitrogène.2

Pourquoi l’accès au phosphore est-il limité ?

Autant ce nutriment est-il nécessaire, autant il reste l’un des plus difficiles à obtenir. Pourquoi ? Parce que dans le sol, il peut être présent en quantité relativement importante, mais une grande partie est peu disponible en raison de la très faible solubilité du phosphate et de sa très faible mobilité.

Le phosphore, dans les sols minéraux, devient rapidement indisponible car il se lie aux particules du sol par un processus de sorption. Il est immobilisé en matière organique ou il forme des composés inorganiques insolubles via AI, Fe ou Ca; donc transformé en un état qui le rend inexploitable par les plantes. De plus, la teneur en P dans la solution du sol est très faible en raison de sa faible solubilité dans l’eau, de sa faible mobilité et de son épuisement rapide dû à l’absorption par les plantes dans la zone racinaire. Le pH optimal du sol cultivé favorisant la disponibilité du phosphore se situe entre 6 et 7. À un niveau plus élevé, le phosphore a tendance à se précipiter avec le calcium. À un niveau inférieur, le phosphore a tendance à se lier avec AI et Fe. Les mycorhizes permettront à la plante d’y avoir accès. Nous vous en dirons un peu plus à ce sujet plus loin dans l’article.

En outre, la concentration en P dans les cellules des racines est 1000 fois plus élevée que dans la solution du sol; l’absorption du phosphore n’est donc pas un processus passif. Beaucoup d’énergie est nécessaire pour transférer le phosphore du sol dans la plante. Et cela à condition que le phosphore soit disponible !

Quel est donc le processus réel d’absorption du phosphore par les plantes ? Et comment pouvons-nous aider les plantes à atteindre et absorber plus de phosphore quand elles en ont besoin le plus ?

Examinons de plus près le processus biologique utilisé par les plantes pour absorber le phosphore par la « voie directe » pour ensuite observer comment les mycorhizes (champignons mycorhiziens arbusculaires ou CMA) peuvent aider lors du processus d’absorption du phosphore par la « voie mycorhizienne ».

Comment le phosphore est-il absorbé par les plantes ?

Le phosphore absorbé par les plantes, par la voie directe, implique différentes régions des racines et des transporteurs de phosphore. La voie directe est plus efficace derrière l’apex (l’extrémité) de la racine, où l’épiderme racinaire, armé de transporteur à haute affinité de P, croît dans un sol non appauvri.

Ensuite, l’absorption directe décline en raison de l’activité réduite des transporteurs de P dans l’épiderme, la réduction du nombre de poils racinaires et l’épuisement de P dans la rhizosphère. L’épuisement se produit parce que l’absorption du phosphore est plus rapide que sa diffusion dans le sol environnant, signifiant que le phosphore n’est pas suffisamment mobile et rapide pour atteindre les plantes à distance.

Mieux utiliser le phosphore avec les mycorhizes

Les plantes ont majoritairement accès au phosphore inorganique près des racines et dépensent beaucoup d’énergie en se rapprochant du phosphore disponible (mais non mobile). Les microbes du sol aident les plantes dans la solubilisation du phosphore organique dans la solution racinaire, mais le processus reste limité à la zone à proximité des racines. En effet, les microbes ont tendance à se rassembler le long des racines pour se nourrir du carbone exsudé par celles-ci.

Si seulement les plantes avaient une façon d’atteindre davantage le phosphore et d’avoir une meilleure collaboration de la part des microbes du sol…

Les champignons mycorhiziens augmenteront l’efficacité de l’utilisation du phosphore en :

  • Accédant à un plus grand volume de sol, éloigné des racines;
  • Mettant en œuvre une voie plus efficace d’absorption du phosphore;
  • Solubilisant les composés de P, le rendant disponible pour les plantes.

Comment les mycorhizes aident-elles les plantes dans l’absorption des nutriments ?

Quand une plante est colonisée par des champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA), ces derniers établissent leur propre voie d’absorption, la voie mycorhizienne. Le rôle d’absorption du phosphore et de transfert à la plante est ce qui a permis aux CMA de maintenir leur rôle si important dans l’évolution des plantes. La voie mycorhizienne entrera en jeu et contribuera rapidement jusqu’à hauteur de 80 % de l’absorption du phosphore pour la plante.

Atteindre le sol plus loin

Les hyphes mycorhiziens ont un diamètre bien inférieur à celui des racines, leur permettant d’accéder aux pores du sol les plus étroits, en augmentant ainsi le volume de sol exploré. Les hyphes explorent le sol beaucoup plus loin que les racines, en accédant au sol en dehors de la zone d’appauvrissement.

Absorption efficace

Les hyphes mycorhiziens peuvent non seulement accéder aux nutriments et à l’eau plus loin que les racines, mais le processus d’absorption est aussi plus efficace. En effet, les hyphes sont constitués de chitine, plus perméable à l’eau et aux nutriments que la cellulose racinaire, ce qui rend le processus moins énergivore.

Le phosphore est absorbé par les hyphes à travers des transporteurs de P à plusieurs centimètres des racines et transféré rapidement dans des structures intracellulaires (arbuscules ou manchons) dans les cellules corticales de la racine). Les transporteurs de P, induits dans les cellules colonisées, transfèrent le phosphore des structures fongiques intracellulaires aux cellules corticales de la plante. En d’autres mots, la plante n’a pas à travailler pour faire entrer le P dans ses racines puisque les CMA (les mycorhizes) font le travail.

Solubilité du phosphore

Il est connu que les champignons mycorhiziens améliorent la solubilité du phosphore dans le sol en relâchant des enzymes (comme de l’acide organique ou de la phosphatase) qui brisent les composés de phosphore insolubles et améliorent l’établissement de bactéries, dont plusieurs qui sécrètent des enzymes de solubilisation des phosphates.

L’activité des microbes du sol libère les formes immobiles de P dans la solution du sol, qui est ensuite rendu disponible aux plantes ou aux CMA. Les bactéries solubilisatrices du phosphore inorganique (BSP) sont présentes dans la plupart des sols et solubilisent le P en sécrétant des phosphatases, en abaissant le pH du sol et/ou en chélatant le phosphate des sols minéraux, tel que le fer et l’aluminium dans les sols acides et le calcium dans les sols alcalins.

Les CMA et les BSP interagissent en synergie, car les bactéries se développent à proximité immédiate des hyphes et coopèrent avec les CMA en fournissant les minéraux inorganiques (par exemple, le phosphate) libérés de la matière organique en décomposition en échange du carbone exsudé par les hyphes.

En conclusion, les inoculants mycorhiziens AGTIV® aident les plants à obtenir de meilleurs rendements en augmentant l’absorption du phosphore et nombreux autres avantages documentés.

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Sources :

1 Jasim et al., Potato Phosphorus Response in Soils with High Value of Phosphorus, 2020, Agriculture, 10, 264. – Traduction libre
2 Barker, B., Phosphorus management for pulses, Saskatchewan Pulses Growers, https://saskpulse.com/files/general/160401_Phosphorus_management_for_pulses2.pdf – Traduction libre

Autres sources :

  • University of Nebraska-Lincoln, https://cropwatch.unl.edu/potato/peg_phosphorus
  • Smith et al. Phosphate transport in plants. Plant and Soil 248, 71–83 (2003).
  • Ullrich, A. & Novacky, J. Extra- and Intracellular pH and Membrane Potential Changes Induced by K+, Cl−, H2PO4−, and NO3− Uptake and Fusicoccin in Root Hairs of Limnobium stoloniferum. Plant Physiology Dec 1990, 94 (4) 1561-1567
  • Sondergaard et al. Alexander Schulz, Michael G. Palmgren. Energization of Transport Processes in Plants. Roles of the Plasma Membrane H+-ATPase. Plant Physiology Sep 2004, 136 (1) 2475-2482.
  • Malhotra et al. Phosphorus Nutrition: Plant Growth in Response to Deficiency and Excess. In: Hasanuzzaman et al. Plant Nutrients and Abiotic Stress Tolerance. Springer, Singapore. (2018).
  • Browne et al. Superior inorganic phosphate solubilization is linked to phylogeny within the Pseudomonas fluorescens complex, Applied Soil Ecology, Volume 43, Issue 1, 2009, Pages 131-138.