Cover Crops and Wheat Middlings Alter Soil-Plant Nutrient Dynamics Following Anaerobic Soil Disinfestation in an Organic Tomato System

Dans le monde de l'agriculture, le sol n'est pas simplement de la terre ; c'est un moteur vivant et respirant qui nourrit les cultures. Pour les producteurs biologiques, qui ne peuvent pas utiliser de produits chimiques de synthèse pour tuer les nuisibles, maintenir la santé de ce moteur est un défi constant. Ils sont confrontés à un double dilemme : les maladies du sol et les mauvaises herbes peuvent dévaster une récolte, tandis que l'acte même de tenter de soigner le sol peut parfois épuiser les nutriments dont les plantes ont besoin pour croître. Un outil prometteur a émergé pour résoudre ce problème : une technique appelée désinfestation anaérobie du sol. Imaginez un lit de jardin qui est inondé d'eau, recouvert d'une bâche épaisse et étanche, et mélangé à de la matière végétale fraîche. Cette installation coupe l'apport d'oxygène au sol. Sans oxygène, les minuscules organismes vivant dans la terre changent de comportement. Ils commencent à fermenter la matière végétale, créant un environnement chimique toxique pour les champignons nocifs, les nématodes et les mauvaises herbes, stérilisant ainsi efficacement le sol sans produits chimiques agressifs. Cependant, ce processus est un équilibre délicat. Si le sol devient trop acide ou s'il manque le bon type de nourriture pour les microbes, le traitement pourrait échouer ou, pire encore, laisser le sol trop pauvre pour soutenir la culture suivante. La question pour les scientifiques et les agriculteurs est de savoir comment nourrir ce moteur microbien avec juste la bonne quantité de nourriture pour tuer les mauvais insectes tout en laissant suffisamment de nutriments pour les légumes.

Des chercheurs de l'Université de l'État de Pennsylvanie et du Département de l'Agriculture des États-Unis se sont donné pour mission de trouver la recette parfaite pour ce processus dans une ferme de tomates biologiques. Ils voulaient voir si différents types de cultures de couverture hivernales — des plantes cultivées spécifiquement pour protéger et nourrir le sol pendant la saison creuse — pourraient servir de carburant pour ce traitement. Ils ont testé trois approches spécifiques : planter une graminée appelée triticale, planter une légumineuse fixatrice d'azote appelée trèfle incarnat, et planter un mélange des deux. Ils ont également testé ce qui se passait lorsqu'ils ajoutaient des sons de blé, un sous-produit courant de la transformation du blé, à ces parcelles. Cet ajout était destiné à fournir une poussée d'énergie rapide aux microbes. L'équipe a surveillé de près le sol sur deux saisons de croissance, observant comment les niveaux d'oxygène chutaient, comment les nutriments changeaient et comment les plants de tomates qui suivaient réagissaient. Ils cherchaient une méthode qui non seulement éliminerait les nuisibles, mais laisserait aussi le sol plus riche et plus productif qu'auparavant.

L'expérience a commencé au printemps, juste avant la plantation des tomates. Les chercheurs ont pris leurs cultures de couverture choisies, les ont hachées et les ont labourées dans le sol. Ils ont ensuite ajouté les sons de blé à certaines parcelles et ont tout recouvert d'un film plastique noir imperméable. Ils ont inondé les lits avec de l'eau via des lignes de goutte-à-goutte situées sous le plastique. En quelques jours, les capteurs enfouis dans le sol ont raconté une histoire claire. Les niveaux d'oxygène ont chuté radicalement, atteignant un point où le sol est devenu complètement anaérobie, ou dépourvu d'oxygène. Les parcelles ayant reçu les sons de blé sont restées dans cet état sans oxygène plus longtemps et plus intensément que les autres. Les sons de blé ont agi comme un carburant à haut indice d'octane, maintenant la fermentation microbienne avec force. Les différentes cultures de couverture se sont également comportées différemment. La graminée, le triticale, a produit une couche épaisse et dense de matière végétale qui était excellente pour étouffer les mauvaises herbes avant même le début du traitement. Le trèfle incarnat, étant une légumineuse, était riche en azote mais produisait moins de poids total. Le mélange des deux offrait un terrain d'entente, combinant le pouvoir d'étouffement des mauvaises herbes de la graminée avec la qualité riche en nutriments de la légumineuse.

Au fil des semaines, les changements chimiques dans le sol sont devenus encore plus distincts. Le traitement a provoqué une augmentation temporaire de l'ammonium, une forme d'azote que les plantes peuvent utiliser, suivie d'une conversion en nitrate une fois le plastique retiré et l'air revenu dans le sol. Les parcelles avec les sons de blé ont montré l'augmentation la plus spectaculaire de ces nutriments, augmentant l'azote disponible de plus de la moitié par rapport aux parcelles sans ajout. Le type de culture de couverture a également laissé sa marque. Les parcelles de trèfle incarnat ont maintenu des niveaux d'azote disponible plus élevés tout au long de la saison, probablement parce que la légumineuse s'est décomposée rapidement et a libéré ses nutrimts stockés. Les parcelles de triticale, avec leur haute teneur en carbone, ont retenu les nutriments un peu plus longtemps, créant une libération plus lente. Le mélange des deux a fourni un profil équilibré, garantissant que les nutriments soient disponibles sans être perdus trop rapidement. Tout au long de ce processus, le pH du sol est resté stable, et la conductivité électrique, une mesure des sels dissous, a augmenté dans les parcelles traitées, indiquant un environnement de sol riche et actif.

Lorsque les tomates ont enfin été plantées, les résultats de ces traitements de sol sont devenus visibles dans les plantes elles-mêmes. Les tomates cultivées dans les parcelles ayant reçu les sons de blé étaient nettement plus grandes et plus vigoureuses. Leurs feuilles et leurs tiges étaient plus lourdes, et elles ont accumulé beaucoup plus d'azote, de phosphore et de potassium que les plantes des parcelles témoins non traitées. Les cultures de couverture ont également joué un rôle. Les tomates faisant suite au trèfle incarnat et au mélange graminée-légumineuse ont mieux poussé que celles faisant suite à la graminée seule ou à un sol nu. Le mélange, en particulier, semblait offrir le meilleur des deux mondes. Il combinait la forte suppression des mauvaises herbes de la graminée avec l'apport nutritionnel de la légumineuse, et lorsqu'il était associé aux sons de blé, il créait un environnement de sol qui était à la fois biologiquement actif et riche en nutriments. Les parcelles témoins non traitées, qui n'avaient reçu aucun traitement spécial, ont été les plus en difficulté, avec des plantes plus petites et contenant nettement moins de nutriments.

L'étude a conclu que la stratégie la plus efficace pour la culture de tomates biologiques n'était pas un seul ingrédient, mais une combinaison de ceux-ci. L'utilisation d'un mélange de cultures de couverture de graminées et de légumineuses, complété par des sons de blé, offrait l'approche la plus équilibrée. Cette combinaison garantissait que le sol reste sans oxygène assez longtemps pour tuer les nuisibles, tout en construisant simultanément un réservoir de nutriments pour la culture. Les sons de blé ont agi comme un catalyseur, intensifiant l'activité biologique et garantissant que les nutriments libérés par les cultures de couverture soient pleinement disponibles pour les plantes. Cette approche offre aux agriculteurs un moyen de gérer simultanément la santé du sol et le contrôle des nuisibles, transformant le sol en un système auto-suffisant qui soutient des rendements élevés sans dépendre d'apports chimiques externes. La recherche suggère qu'en choisissant soigneusement ce qui entre dans le sol avant la plantation, les agriculteurs peuvent exploiter les processus biologiques naturels pour créer une fondation fertile et exempte de maladies pour leurs cultures.