Les interactions entre plantes peuvent avoir un effet positif sur les systèmes de culture

Les interactions entre plantes peuvent contribuer à leur résilience et à sécuriser les rendements. L’importance de ces interactions dans l’agriculture fait l’objet de débats, notamment parce que leurs mécanismes restent en grande partie méconnus. La présente étude fait le point sur l’état actuel des connaissances.

L’association de différentes plantes cultivées est commune à de nombreux systèmes agricoles. Cette pratique permet de réduire les ravageurs, d’accroître la résilience et, dans le meilleur des cas, d’augmenter le rendement. À l’heure actuelle, les associations rentables de plantes sont déterminées dans le cadre d’essais en champ, car les bases scientifiques ne suffisent pas pour prédire pourquoi, par exemple, une variété de blé fonctionne bien avec une variété de pois, mais pas avec une autre. Il y a un grand intérêt à pouvoir prédire les effets des interactions entre plantes, afin de favoriser leur résilience dans les cultures.

Les cultures mixtes et les rotations de cultures donnent satisfaction depuis des millénaires. Le succès de ces systèmes repose sur le fait que les plantes se complètent en termes d’utilisation de la lumière, de l’eau et des éléments nutritifs. On observe toutefois qu’il n’est pas possible de combiner n’importe quelles variétés, car les interactions moléculaires entre les plantes jouent également un rôle. Une meilleure compréhension de ces interactions permettra de développer de nouvelles stratégies pour une agriculture durable, renforçant ainsi la résilience de ces systèmes de production.

La présente étude fait le point sur l’état actuel des connaissances sur les mécanismes moléculaires.

Comment les plantes communiquent-elles entre elles de manière optimale? – Opportunités pour des systèmes de culture durables

Les plantes libèrent dans le sol des exsudats racinaires (métabolites tels que sucres et acides aminés) qui constituent une source de nourriture et des signaux pour les organismes vivant dans le sol, tels que les bactéries et les champignons. Ceux-ci peuvent à leur tour influencer positivement ou négativement la croissance d’autres plantes.

Les cultures mixtes renforcent la productivité et la résilience

La diversité spatiale que procurent les cultures mixtes peut améliorer les rendements et la qualité des récoltes, augmenter la teneur en éléments nutritifs et renforcer la résilience face au stress et aux pertes de récolte. Une combinaison fréquemment mise en place est celle de légumineuses (p. ex. pois ou soja) associées aux céréales (p. ex. maïs ou blé). On a pu démontrer que les profils d’exsudats des deux partenaires changent de manière significative en culture mixte. Les modifications des exsudats de céréales entraînent une fixation accrue de l’azote par les légumineuses, avec pour corollaire une augmentation de la teneur en éléments nutritifs dans les céréales. En principe, les microbiomes des cultures mixtes sont plus diversifiés. Les champignons mycorhiziens peuvent avoir des effets positifs sur les plantes et sont, selon les essais, plus ou moins abondants dans les cultures mixtes. Cependant, l’abondance des mycorhizes a été corrélée aux acides organiques exsudés par les plantes, ce qui suggère une possible influence des exsudats sur leur présence. De manière générale, de nombreux métabolites et microbes jouant un rôle central dans certaines cultures mixtes ont été identifiés. Cependant, aucune tendance générale nette ne se dessine pour le moment.

Rotation des cultures: un principe éprouvé pour une agriculture durable

La rotation des cultures est une méthode éprouvée permettant d’alterner différentes cultures sur une même parcelle au fil des saisons ou des années. La culture répétée sur une même parcelle d’une même plante peut entraîner des baisses de rendement résultant de divers phénomènes: la culture de légumineuses en continu réduit ainsi la biomasse microbienne, de même que sa diversité et son activité, et favorise l’accumulation d’autotoxines. L’alternance des cultures permet au contraire de maintenir à un faible niveau la présence d’organismes nuisibles dans le sol. En ce qui concerne les maladies, la présence d’autres micro-organismes occupant les niches des agents pathogènes inhibe leur activité de manière spécifique. La rotation des cultures, la diversité et la composition des microbiomes ont été identifiées comme des facteurs clés réduisant la sensibilité aux maladies, notamment pour le blé et la pomme de terre. Les premiers métabolites qui attirent les micro-organismes suppressifs des maladies ont été identifiés dans des études. Cependant, nous restons encore largement dans l’ignorance des mécanismes responsables de l’accumulation de métabolites et de micro-organismes dans le sol, ainsi que de leur influence sur la sensibilité des cultures.