Nutrient Regime Restructures Root Fungal Communities in Hydroponic and Aquaponic Systems
Cette étude démontre que si l'origine et la supplémentation en nutriments restructurent de manière significative les communautés fongiques associées aux racines dans la culture hors sol, ces changements du microbiome ne compensent pas les limitations de rendement causées par de faibles charges nutritives dans les systèmes aquaponiques, indiquant que la stratégie d'apport en nutriments est le principal moteur de la structure du microbiome racinaire et de la performance des plantes.
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Dans la quête de la culture de nourriture sans sol, deux approches principales ont émergé : l'hydroponie, où les plantes boivent une solution minérale soigneusement dosée, et l'aquaponie, un système qui recycle l'eau des bassins de poissons pour nourrir les plantes. Les déjections des poissons fournissent des nutriments naturels, créant une boucle biologique vivante que beaucoup considèrent comme plus riche et plus bénéfique pour les plantes que les mélanges minéraux stériles utilisés en hydroponie. Un espoir clé derrière cette croyance est que le réseau complexe de vie microscopique dans l'eau aquaponique — bactéries et champignons qui aident à décomposer la nourriture et à libérer des nutriments — pourrait permettre aux plantes de prospérer même lorsque l'eau contient de plus faibles concentrations de nutriments dissous. Si cela est vrai, cela signifierait que les agriculteurs pourraient compter sur l'équipe de recyclage de la nature elle-même pour faire le gros du travail, réduisant potentiellement le besoin d'engrais artificiels tout en maintenant des rendements élevés.
Pour tester si cette richesse biologique se traduit réellement par de meilleures performances végétales, une équipe de chercheurs a mis en place une grande expérience en serre en France. Ils ont fait pousser des plants de tomates dans quatre conditions d'eau différentes pour voir comment les racines et les fruits réagiraient. Le premier groupe a reçu de l'eau pure sans aucun nutriment ajouté, servant de base de référence. Le deuxième groupe a reçu la solution minérale standard utilisée dans l'hydroponie de haute technologie. Le troisième groupe a reçu de l'eau provenant directement d'une ferme piscicole, contenant uniquement les déchets naturels des poissons. Le quatrième groupe a reçu cette même eau de poisson, mais avec du phosphore et du potassium supplémentaires ajoutés pour voir si la correction de lacunes nutritionnelles spécifiques aiderait. Les chercheurs ne se sont pas contentés d'observer la taille des tomates ; ils ont également prélevé des échantillons de racines de plantes pour compter les différents types de champignons microscopiques vivant là, et ont pressé le jus des feuilles pour mesurer précisément quels nutriments les plantes avaient absorbés.
Les résultats ont brossé un tableau clair de la manière dont ces systèmes fonctionnent réellement. Les plantes cultivées dans la solution hydroponique minérale standard ont produit le plus de fruits de loin, avec un rendement d'environ trois kilogrammes par plant. Les systèmes à base d'eau de poisson ont produit nettement moins, et l'ajout de nutriments supplémentaires à l'eau de poisson a aidé un peu, mais n'a pas permis de combler l'écart avec les plantes hydroponiques. Une différence majeure entre les systèmes était la conductivité électrique de l'eau, une mesure de la quantité de nutriments dissous présents. L'eau hydroponique était environ quatre à cinq fois plus riche en ions dissous que les systèmes d'eau de poisson. Malgré cette énorme différence dans la charge nutritionnelle de l'eau, les plantes des systèmes de poissons ont réussi à extraire suffisamment de nutriments dans leurs feuilles pour atteindre des concentrations qui semblaient très similaires à celles des plantes hydroponiques. Cela suggère que les plantes étaient efficaces pour saisir ce qui était disponible, mais que la quantité totale de nourriture livrée aux racines au fil du temps était simplement insuffisante pour soutenir le même niveau de production de fruits.
L'étude a également examiné de près les champignons microscopiques vivant sur les racines, ce qui constituait un point de curiosité majeur. Les chercheurs ont découvert que le type d'eau modifiait effectivement la communauté de champignons, mais pas de la manière espérée. Les systèmes d'eau de poisson n'ont pas automatiquement créé une communauté fongique plus diversifiée ou « meilleure » que l'eau minérale. En fait, le mélange spécifique de champignons changeait selon que l'eau provenait de poissons ou de minéraux, et selon que des nutriments supplémentaires étaient ajoutés, mais ces changements ne semblaient pas aider les plantes à surmonter les faibles niveaux de nutriments. Les communautés fongiques réagissaient fortement au type de nourriture fourni, mais ce remaniement biologique ne compensait pas la faible livraison globale de nutriments.
En fin de compte, l'étude suggère que bien que les systèmes aquaponiques créent un environnement biologique unique avec ses propres résidents fongiques distincts, cette complexité biologique ne peut pas compenser une pénurie de nutriments. Les plantes des systèmes de poissons étaient assez saines pour absorber les nutriments, mais elles ne pouvaient pas produire le même volume de fruits que l'eau minérale riche en nutriments. Les conclusions indiquent que pour que l'agriculture hors sol soit véritablement productive, l'accent doit rester mis sur l'assurance d'un approvisionnement constant et suffisant en nutriments aux racines, que cet approvisionnement provienne d'un bassin de poissons ou d'un mélangeur chimique. Les microbes vivants dans l'eau font partie du système, mais ils ne sont pas un substitut magique au besoin fondamental de nourriture.
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