Une racine de soja avec des nodules, Ces nodules abritent des bactéries qui « réparent, " ou extrait, l'azote de l'atmosphère pour l'usage de la plante. Crédit :Luiz G. Moretti.
Le soja est riche en protéines, ce qui est excellent pour les humains et les animaux qui le mangent. Mais cette teneur élevée en protéines a un coût.
Pour fabriquer des protéines, les plants de soja ont besoin de beaucoup d'azote. Les plantes obtiennent une partie de l'azote dont elles ont besoin en travaillant avec des bactéries spécialisées dans le sol. Ces bactéries vivent dans les nodules des racines. Ils extraient l'azote de l'atmosphère et le convertissent en une forme que les plantes peuvent utiliser.
Mais ce processus - la fixation biologique de l'azote - peut ne pas fournir tout l'azote dont les cultures de soja ont besoin. Les agriculteurs peuvent également avoir à appliquer des engrais azotés.
Une nouvelle étude, cependant, montre qu'il est possible d'augmenter le nombre de nodules racinaires du soja - et les bactéries qui y vivent - pour augmenter les rendements des cultures. Cela pourrait éliminer le besoin d'appliquer des engrais azotés supplémentaires.
"Cela ouvre la possibilité d'atteindre des rendements plus élevés de soja basés exclusivement sur la fixation biologique, " dit Mariangela Hungria, chercheur à l'Embrapa Soja, Brésil.
Hongrie, auteur principal de l'étude, et ses collègues ont enrobé les graines de soja avec la bactérie (la méthode habituelle utilisée par les producteurs). Ils ont fourni des bactéries supplémentaires en les pulvérisant sur les plantes au cours d'autres stades de croissance. Les plants de soja qui ont reçu l'inoculation par pulvérisation supplémentaire ont développé plus de nodules racinaires. Et plus de nodules ont conduit à des rendements plus élevés.
L'inoculation - l'ajout de bactéries utiles aux graines de soja - se produit généralement au moment du semis. Cependant, dans cette étude, des cultures de soja à divers stades de croissance ont également été inoculées en pulvérisant des bactéries sur les plantes. Crédit :Luiz G. Moretti.
En réalité, l'ajout de bactéries aux graines a augmenté les rendements de 27 % et 28 %. La pulvérisation de bactéries sur les champs de soja pendant la croissance a encore augmenté les rendements.
L'augmentation des nodules racinaires après une inoculation supplémentaire par pulvérisation a surpris Hungria et ses collègues. Des recherches antérieures ont indiqué que chaque nodule rend plus difficile pour les plants de soja le développement des suivants. Mais dans cette étude, les plants de soja ont pu former de nouveaux nodules lorsque les chercheurs ont fourni plus de bactéries.
« Découvrir que les nodules ne sont pas réglementés aussi strictement qu'on le pensait auparavant est une découverte importante, " dit Hungria. " La limitation se produit particulièrement au début de la croissance du soja lorsque les premiers nodules apparaissent. " Après cette étape initiale, une croissance plus nodulaire est possible.
Plus de fixation biologique de l'azote, et moins d'azote grâce aux engrais, peut également augmenter la durabilité. D'abord, il réduit les émissions de carbone. Les engrais azotés sont généralement produits à partir de combustibles fossiles. "Pour chaque livre d'engrais azoté fabriqué, au moins 10 livres de dioxyde de carbone peuvent être libérées, ", déclare la Hongrie.
La deuxième amélioration de la durabilité se situe sur le terrain. L'excès d'engrais azoté du champ peut s'écouler dans les plans d'eau. Trop dans un écosystème aquatique peut provoquer des proliférations d'algues. Ceux-ci épuisent l'eau en oxygène et conduisent à des "zones mortes" dépourvues de vie. Fixation biologique à l'aide de bactéries, cependant, signifie que plus d'azote est utilisé par la culture.
Les bactéries à l'intérieur des nodules racinaires ont besoin d'oxygène pour survivre. Une couleur rose ou rouge à l'intérieur d'un nodule indique que l'approvisionnement en oxygène est robuste et que les bactéries prospèrent. Crédit :Mariangela Hungria.
Une utilisation moindre d'engrais a également un impact économique. Les coûts des engrais azotés peuvent s'accumuler rapidement, tant pour les agriculteurs que pour les pays. Le Brésil importe environ 70 % des engrais azotés utilisés dans le pays.
Plusieurs exploitations agricoles au Brésil ont commencé à utiliser la stratégie de l'étude en octobre 2016 (la récolte d'été au Brésil). Les premiers résultats sont prometteurs, dit la Hongrie. Les rendements de soja plus élevés observés dans l'étude sont maintenus à ces plus grandes échelles.
Hungria pense que ces résultats s'étendront également au-delà du Brésil. "Mais ils doivent être vérifiés car le patrimoine génétique du soja est différent dans chaque pays, " dit-elle. Des collaborations avec la Kansas State University, vérifier si les résultats peuvent être étendus aux États-Unis, viennent de commencer.
La recherche sur les bactéries et la fixation de l'azote n'est peut-être qu'un début. "Je pense que les micro-organismes peuvent être les 'stars' d'une nouvelle ère de l'agriculture, dans laquelle nous considérons non seulement la sécurité alimentaire mais aussi la durabilité, " elle dit.
