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Synergism between phosphate fertilization and phosphate-solubilizing microorganisms enhances phosphorus use efficiency in a soybean–maize succession

Cette étude démontre que l'inoculation de systèmes de succession soja-maïs dans des oxisols tropicaux du Cerrado avec des micro-organismes solubilisateurs de phosphate (*Bacillus subtilis* et *Priestia megaterium*) améliore de manière synergique la disponibilité du phosphore dans le sol, la nutrition végétale et le rendement des cultures lorsqu'elle est combinée à une fertilisation au phosphate monoammonique, améliorant ainsi l'efficacité globale de l'utilisation du phosphore.

Auteurs originaux : Thays Mendonça Oliveira, Veridiana Cardozo Gonçalves Cantão, Jessyca Adriana Gomes Florêncio Silva, Ricardo Castro Dias, Juliana Silva Rodrigues Cabral, Wanessa Thais Ferreira Duarte, Sudip Sarkar, An

Publié 2026-07-09

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CC BY 4.0

Auteurs originaux : Thays Mendonça Oliveira, Veridiana Cardozo Gonçalves Cantão, Jessyca Adriana Gomes Florêncio Silva, Ricardo Castro Dias, Juliana Silva Rodrigues Cabral, Wanessa Thais Ferreira Duarte, Sudip Sarkar, Antônio Jussiê Silva Solino

Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète

La vue d'ensemble : Déverrouiller un coffre au trésor

Imaginez que le sol d'un agriculteur est comme un immense coffre au trésor rempli d'or (le phosphore), essentiel pour que les plantes grandissent de manière vigoureuse et forte. Cependant, dans les sols tropicaux (comme le Cerrado au Brésil), cet or est enfermé à l'intérieur d'une boîte très robuste et rouillée. Les plantes ne peuvent pas l'atteindre par elles-mêmes.

Traditionnellement, les agriculteurs tentent de briser la boîte en y jetant de grandes quantités d'engrais chimique (la « clé »). Mais cela coûte cher, et souvent, le sol verrouille à nouveau le nouvel or, gaspillant ainsi l'argent et polluant l'environnement.

Cette étude a posé une question simple : Et si nous engagions une équipe de petits serruriers spécialisés (des micro-organismes) pour nous aider à ouvrir la boîte, afin de ne pas avoir besoin de jeter autant de clés chimiques ?

L'expérience : Les « serruriers » et les « clés »

Les chercheurs ont mis en place une expérience sur le terrain avec deux cultures populaires : le soja (une légumineuse) et le maïs. Ils ont testé différentes combinaisons de :

Clés chimiques : Différentes quantités d'engrais phosphaté (phosphate monoammonique).
Petits serruriers : Deux types spécifiques de bactéries (Bacillus subtilis et Priestia megaterium) connues pour leur capacité à dissoudre le phosphore emprisonné.
Le témoin : Un groupe sans engrais et sans bactéries (le groupe « ne rien faire »).

Ils voulaient voir si les bactéries pouvaient aider les plantes à obtenir plus de nutriments, à mieux pousser et à produire plus de nourriture, surtout en utilisant moins d'engrais.

Qu'est-il arrivé au soja ? (L'« Eddy le Stable »)

Considérez la culture de soja comme un conducteur très efficace et prudent.

Le résultat : Même sans ajouter d'engrais chimique supplémentaire, le soja s'est bien débrouillé grâce à la présence des « petits serruriers ». En fait, les bactéries ont aidé les plantes à saisir davantage de l'or naturel déjà présent dans le sol.
Le rendement : La quantité de soja récoltée n'a pas beaucoup changé, qu'ils utilisent les bactéries, l'engrais ou les deux. Pourquoi ? Parce que le sol contenait déjà assez d'or pour nourrir les plantes ; les plantes n'avaient pas assez « faim » pour en avoir besoin davantage.
La leçon : Les bactéries ont agi comme un assistant utile, s'assurant que les plantes obtiennent exactement ce dont elles ont besoin du sol sans avoir besoin d'un énorme coup de pouce chimique.

Qu'est-il arrivé au maïs ? (La « poussée de croissance »)

Maintenant, imaginez la culture de maïs comme un adolescent en pleine poussée de croissance. Il a besoin de beaucoup d'énergie et de nutriments pour devenir grand et produire des épis de maïs lourds.

Le résultat : Le maïs a adoré la combinaison des « petits serruriers » et de l'engrais chimique. À mesure que les chercheurs ajoutaient de l'engrais, le rendement du maïs augmentait selon une ligne droite et prévisible.
La synergie : Les bactéries n'ont pas seulement aidé un peu ; elles ont rendu l'engrais bien plus efficace. C'est comme donner à l'adolescent un repas de haute qualité (l'engrais) et un entraîneur personnel (les bactéries) pour l'aider à absorber les nutriments. Le résultat fut une production de maïs nettement plus importante.

Qu'en est-il de la santé du sol ?

Les chercheurs ont également regardé sous le capot du sol pour voir comment le « moteur » fonctionnait.

La bonne nouvelle : Les bactéries ont rendu le sol plus actif. Plus précisément, elles ont augmenté l'activité d'une enzyme appelée β-glucosidase. Considérez cette enzyme comme le « système digestif » du sol. Lorsqu'elle est active, cela signifie que les microbes du sol mangent et recyclent joyeusement la matière organique, maintenant le sol sain et vivant.
La nouvelle neutre : D'autres enzymes du sol (les « outils spécialisés » pour décomposer des minéraux spécifiques) n'ont pas beaucoup changé. C'est en réalité normal ; lorsqu'il y a beaucoup de nourriture (phosphore) disponible, les microbes du sol n'ont pas besoin de travailler aussi dur pour la trouver, ils cessent donc de produire ces outils spécifiques.

L'essentiel à retenir

Cette étude montre que l'utilisation de ces « petits serruriers » spécifiques (bactéries) aux côtés de l'engrais est une stratégie gagnante, mais qu'elle fonctionne différemment selon les cultures :

Pour le soja, les bactéries ont aidé les plantes à accéder efficacement aux nutriments naturels du sol, les maintenant en bonne santé sans avoir besoin de produits chimiques supplémentaires.
Pour le maïs, les bactéries ont agi comme un multiplicateur de force, aidant les plantes à transformer l'engrais en une récolte bien plus grande.

En bref : En associant les petits travailleurs de la nature à l'engrais traditionnel, les agriculteurs peuvent obtenir de meilleurs résultats pour leurs cultures et utiliser leurs ressources plus judicieusement, particulièrement dans les sols tropicaux difficiles.

Résumé technique : Synergie entre la fertilisation phosphatée et les micro-organismes solubilisateurs de phosphate dans une succession soja–maïs

Énoncé du problème
Le phosphore (P) est un macronutriment critique pour la croissance des cultures, pourtant son efficacité dans les sols tropicaux, particulièrement les Oxisols hautement altérés du biome du Cerrado, reste faible en raison d'une forte fixation par les oxydes de fer et d'aluminium. Cette limitation nécessite des taux élevés de fertilisation phosphatée, ce qui augmente les coûts de production et pose des risques environnementaux tels que l'eutrophisation. Bien que les micro-organismes solubilisateurs de phosphate (MSP) offrent un mécanisme biologique pour mobiliser le P insoluble, il existe un manque de données de terrain concernant leurs effets synergiques avec les engrais minéraux dans les systèmes intégrés de succession soja–maïs. Cette étude comble la lacune des connaissances concernant l'effet de la combinaison de l'inoculation de MSP et de différents taux de monoammonium phosphate (MAP) sur la disponibilité du P dans le sol, l'activité biochimique, la physiologie végétale et le rendement dans des conditions tropicales.

Méthodologie
La recherche a été menée sous forme d'expérience de terrain à Montividiu, Goiás, Brésil, au cours de la saison de croissance 2023/2024 sur un Oxisol du Cerrado présentant un niveau initial de P disponible de 25 mg dm⁻³. L'étude a utilisé un dispositif en blocs complets randomisés (RCBD) avec quatre réplications. Les traitements consistaient en cinq taux de P₂O₅ (0, 19,5, 39,0, 58,5 et 78,0 kg ha⁻¹) appliqués sous forme de MAP, combinés ou non à l'inoculation de deux souches spécifiques de MSP : Bacillus subtilis (CNPMS B2084) et Priestia megaterium (CNPMS B119). Un témoin absolu (sans P, sans MSP) a été inclus.

L'expérience a évalué une succession soja–maïs. Le soja (Glycine max, cv. Soy Combate IPRO) a été semé en octobre 2023, suivi du maïs (Zea mays, hybride MG597) en mars 2024. Les mesures clés comprenaient :

Traits agronomiques : Nombre de gousses, nombre de grains par gousse, rendement en grains et poids de mille grains.
État nutritionnel : Concentrations de P dans les feuilles et les grains.
Paramètres physiologiques : Transitoires de fluorescence de la chlorophylle a (protocole O–J–I–P) pour évaluer la performance du photosystème II (PSII), incluant les taux de fermeture des centres réactionnels, les rendements quantiques et les probabilités de transport d'électrons.
Attributs biochimiques du sol : P disponible dans le sol (Mehlich-1), activités enzymatiques ( $\beta$ -glucosidase, arylsulfatase, phosphatases acide et alcaline) et protéine de sol liée à la glomaline facilement extractible (EE-GRSP).

Les données ont été analysées par ANOVA et modèles de régression polynomiale, les comparaisons étant effectuées par rapport au témoin absolu à l'aide de tests de la plus petite différence significative (LSD).

Résultats clés
L'étude a révélé des réponses distinctes entre les deux cultures et des changements biochimiques spécifiques :

Réponse du soja : L'inoculation avec des MSP a augmenté la disponibilité du P dans le sol et la concentration de P dans les feuilles par rapport au témoin, même sans ajout de P minéral. Cependant, le rendement en grains n'a pas été significativement affecté par les traitements, avec une moyenne de 4 199 kg ha⁻¹ pour les traitements P + MSP. Le nombre de gousses par plante dans les traitements recevant $\ge$ 19,5 kg ha⁻¹ de P₂O₅ était en fait inférieur au témoin absolu. La concentration de P foliaire a diminué de manière quadratique avec l'augmentation des taux de P, tandis que la concentration de P dans les grains a augmenté de manière linéaire. Les paramètres photochimiques du PSII sont restés stables dans tous les traitements.
Réponse du maïs : Le maïs a montré une réponse plus forte aux traitements combinés. Le rendement en grains a augmenté linéairement avec les taux de P₂O₅ sous inoculation MSP, les doses $\ge$ 26 kg ha⁻¹ de P₂O₅ entraînant des rendements supérieurs à 3,5 Mg ha⁻¹ contre 3,2 Mg ha⁻¹ pour le témoin. La concentration de P foliaire a montré une réponse quadratique, culminant à 41,5 kg ha⁻¹ de P₂O₅.
Biochimie du sol : L'activité de la $\beta$ -glucosidase a augmenté linéairement avec l'application de P₂O₅ + MSP dans les deux cultures, indiquant une stimulation du cycle du carbone microbien. À l'inverse, l'activité de l'arylsulfatase est restée stable. Les activités de la phosphatase acide et alcaline ont été généralement non affectées ou ont diminué en présence de P + MSP, suggérant une régulation à la baisse de la synthèse enzymatique lorsque le P inorganique est disponible. Le contenu en glomaline est resté stable à travers les traitements.

Contributions clés et importance
L'article démontre que l'application synergique de Bacillus subtilis et de Priestia megaterium avec des engrais phosphatés minéraux améliore l'efficacité de l'utilisation du phosphore dans les systèmes de succession soja–maïs tropicaux, bien que l'ampleur du bénéfice dépende de la culture.

Dynamiques spécifiques aux cultures : L'étude souligne que les cultures C₄ (maïs) présentent une réponse de rendement linéaire au traitement combiné, probablement en raison d'une capacité photosynthétique et d'une demande en nutriments plus élevées, tandis que les cultures C₃ (soja) ont maintenu des rendements stables tout en montrant une meilleure efficacité de l'absorption des nutriments sans pénalité de rendement.
Mécanisme d'action : Les résultats confirment que l'inoculation par MSP mobilise efficacement le P natif ou fixé du sol, comme en témoigne l'augmentation du P foliaire chez le soja sans engrais minéral. L'augmentation linéaire de l'activité de la $\beta$ -glucosidase suggère que le traitement combiné stimule un métabolisme microbien et un renouvellement de la matière organique plus larges.
Stabilité physiologique : La stabilité des paramètres photochimiques du PSII à travers tous les traitements indique que les taux de P appliqués et l'inoculation MSP n'ont pas induit de stress photosynthétique, maintenant la santé physiologique des plantes.
Gestion durable : Les auteurs concluent que l'inoculation par MSP est une stratégie efficace pour améliorer l'efficacité de l'utilisation du P. Les résultats suggèrent que ces micro-organismes peuvent compléter la fertilisation minérale, permettant potentiellement de réduire la dépendance aux doses élevées de P dans les systèmes de culture tropicaux sans compromettre la performance agronomique, contribuant ainsi à une gestion plus durable des nutriments.

L'article présente modestement ces découvertes comme une avancée dans la compréhension des interactions biotiques-abiotiques en conditions de plein champ, notant que des évaluations à long terme et des analyses coûts-avantages sont nécessaires pour une adoption à grande échelle.