La salinisation des sols diminue le potentiel de production agricole jusqu'à 46 millions d'hectares par an (FAO).
Dans cet article, nous analyserons plus en détail :
- Qu'est-ce que la salinisation des sols
- L'impact de la salinisation des sols
- Que pouvons-nous faire pour améliorer nos sols
De nos jours, les principales limitations à la productivité des cultures à l'échelle mondiale sont :
- le changement climatique
- les pressions environnementales
- les pratiques agricoles intensives
- les schémas de précipitation modifiés
- l'utilisation suboptimale des engrais
- la diminution des ressources en eau
- la baisse de la fertilité des sols
Parmi les différents facteurs de stress environnementaux (abiotiques), la salinité des sols émerge comme une conséquence notable du changement climatique, impactant environ 20% des terres cultivées et 33% des zones agricoles irriguées.
Qu'est-ce que la salinisation des sols ?
La salinisation des sols, associée aux préoccupations liées à la contamination de l'eau et de l' environnementale, est apparue comme une menace considérable pour la sécurité alimentaire mondiale et la durabilité des systèmes agricoles au cours des dernières années. Le stress salin résulte de l'accumulation excessive de sels minéraux solubles dans le sol, ayant des implications profondes sur la fertilité du sol, sa stabilité structurelle, sa biodiversité et, par conséquent, le rendement des cultures.
La salinité des sols, caractérisée par la présence de sels minéraux solubles dans le sol (mesurés en volume ou en poids), ainsi que la sodicité (la concentration des ions Na+), peuvent avoir des effets néfastes sur l'absorption des nutriments par les plantes et sur diverses propriétés physico-chimiques du sol, y compris son pH.
Chez les plantes, des niveaux élevés de salinité limitent la croissance des systèmes racinaires et des pousses, principalement en limitant la disponibilité en eau et l'absorption des micronutriments, entraînant des dommages cellulaires et des altérations de plusieurs processus physiologiques.
L'impact de la salinisation des sols sur la culture - Comment les plantes cultivées sont-elles affectées par des niveaux élevés de salinité du sol ?
Les conséquences de la salinisation du sol sont observables sur le terrain, souvent visibles à travers une croissance inégale des cultures et le développement de dépôts de sels blancs à la surface du sol. Les problèmes de salinité légèrs se caractérisent par une teinte bleu-vert des plantes en croissance. Dans les zones salines où poussent des cultures céréalières ou fourragères, des zones stériles et des plantes rabougries peuvent apparaître. L'étendue et la prévalence des zones stériles (parties du champ sans végétation) peuvent indiquer la concentration de sel dans le sol. Dans les cas où les niveaux de salinité ne sont pas suffisamment élevés pour causer des zones stériles, une vigueur végétative irrégulière peut se manifester dans l'apparence des cultures.
Une salinité modérée, surtout lorsqu'elle est uniformément répartie dans le champ, peut souvent passer inaperçue, car elle n'entraîne pas de dommages évidents au-delà d'une croissance inhibée. Les feuilles des plantes poussant dans des sols sujets à la salinité ont tendance à être plus petites et présentent une coloration bleu-vert plus foncée par rapport aux feuilles normales. Les plantes dans les sols affectés par le sel ressemblent souvent à celles souffrant de stress hydrique (sécheresse). Des toxicités spécifiques aux éléments, telles que des brûlures marginales ou apicales des feuilles, affectent généralement exclusivement les plantes ligneuses. En même temps, les espèces non ligneuses peuvent accumuler des niveaux similaires ou supérieurs de ces éléments dans leurs feuilles sans montrer de dommages apparents.
Comment gérer la salinité des sols ?
Il est possible de traiter la salinité des sols sans nécessiter de longues périodes et d'importants investissements financiers. Les solutions potentielles comprennent :
- l'amélioration de l'efficacité des systèmes d'irrigation
- la capture et le traitement des eaux de drainage salées
- l'établissement d'installations de désalinisation
- l'augmentation des taux de recharge des eaux souterraines
- la mise en place de paillis ou de cultures de couverture pour conserver les ressources en eau dans la culture des cultures (pratique prometteuse)
Bien que le déplacement massif du sol soit une alternative coûteuse et exigeante en main-d'œuvre, elle reste une option viable.
Une approche plus avancée implique le développement de cultures améliorées génétiquement et d'autres variétés tolérantes au sel. Cependant, cette voie de recherche est actuellement caractérisée par sa complexité et sa controverse, ce qui limite la disponibilité de telles cultures en quantités substantielles.
Que pouvons-nous faire pour améliorer notre sol ?
Microbes associés aux plantes : une solution prometteuse
Face à ces défis, l'utilisation de certains micro-organismes habitant la rhizosphère des plantes ou résidant dans les racines des plantes halophytes, qui possèdent également des attributs de promotion de la croissance des plantes, apparaît comme une stratégie prometteuse pour améliorer l'adaptabilité des plantes aux conditions de stress induites par la salinité.
Ces micro-organismes bénéfiques associés aux plantes jouent un rôle crucial dans l'atténuation du stress salin en produisant :
- des osmoprotecteurs
- des antioxydants
- des enzymes ACC déaminase
- des hormones
- des exopolysaccharides
- des acides organiques
- de l'oxyde nitrique
- des sidérophores
En même temps, ils peuvent favoriser une disponibilité accrue des nutriments. L'inoculation ultérieure des plantes cultivées avec de telles bactéries bénéfiques associées aux plantes tolérantes au sel (PGPB) a montré qu'elle améliorait la croissance des plantes et les rendements des cultures dans les sols salins.
Image 2: Penicillium favorise la croissance des plantes, améliore la tolérance au stress salin et réduit les apports d'engrais chimiques.
Les biofertilisants, offrant des avantages tels qu'une fertilité accrue du sol, une disponibilité améliorée des nutriments, une protection contre les pathogènes telluriques, une tolérance accrue au stress biotique et abiotique, et une réduction de la pollution environnementale par rapport aux engrais chimiques, présentent une approche durable pour l'amélioration des sols.
Penicillium, un champignon du sol connu pour ses effets bénéfiques sur la santé du sol, notamment en ce qui concerne l'atténuation de la salinité des sols en agriculture, mérite une attention particulière.
Penicillium présente les mécanismes suivants pour lutter contre la salinité des sols :
- Tolérance au sel : Penicillium peut prospérer dans des conditions de forte salinité, en faisant un candidat approprié pour relever les défis liés à la salinité.
- Exclusion du sel : Ce champignon possède la capacité de réduire l'absorption de sels, y compris le sodium et le chlorure, par les racines des plantes, atténuant ainsi les effets néfastes de la salinité sur la croissance des plantes.
- Disponibilité accrue des nutriments : La salinité des sols entraîne souvent des déséquilibres et une disponibilité réduite des nutriments essentiels à la croissance des plantes. Penicillium peut solubiliser et mobiliser les nutriments dans le sol, les rendant plus accessibles aux plantes et améliorant les carences en nutriments causées par le stress salin.
- Croissance des plantes améliorée : En atténuant les impacts néfastes de la salinité des sols, Penicillium favorise une meilleure croissance et développement des plantes, améliorant les processus physiologiques globaux des plantes et conduisant à des rendements accrus, une tolérance accrue au stress et une utilisation plus efficace des ressources. L'interaction entre les micro-organismes bénéfiques pour les plantes et les plantes hôtes offre de multiples avantages, notamment une tolérance accrue au stress, des modifications racinaires, l'amélioration des caractéristiques de qualité du sol, une meilleure absorption des nutriments et la suppression des agents pathogènes.
Image 4: Évaluation de la capacité de l'A3 CFF (Penicillium) à atténuer le stress salin lorsqu'ajouté à une dilution de 1:50 dans NS (témoin).
Explication de l'image :
(A) morphologie des plantes photographiée après 1 mois de traitement,
(B) Longueur des pousses,
(C) Longueur des racines,
(D) Surface foliaire,
(E) Poids sec des pousses,
(F) Poids sec des racines des plants de tabac cultivés dans NS (témoin),
dans NS avec Penicillium (A3CFF),
avec NaCl (250 mM),
avec 250 mM de NaCl et Penicillium (A3CFF + 250 mM).
Les différentes lettres sur les barres représentent les valeurs significatives selon le test de Duncan (p < 0,05).
Il est important de noter que l'efficacité du Penicillium dans la lutte contre la salinité du sol peut varier en fonction des conditions spécifiques du sol et de l'environnement. Par conséquent, il est conseillé de consulter des experts en agriculture pour obtenir des conseils sur son application et sa pertinence pour un système agricole particulier.
Des solutions durables telles que les microbes agricoles dans la gestion intégrée de la fertilité du sol, la protection naturelle des plantes et les biofertilisants constituent un outil puissant pour une agriculture naturelle et durable, garantissant un rendement de qualité et la santé de tous les acteurs impliqués dans une chaîne alimentaire plus sûre.
Les références
Main contents : Vassileva M, Martos V, Del Moral LFG, Vassilev N. Effect of the Mode of Fermentation on the Behavior of Penicillium bilaiae in Conditions of Abiotic Stress. Microorganisms. 2023 Apr 19;11(4):1064. doi: 10.3390/microorganisms11041064. PMID: 37110487; PMCID: PMC10143995.
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More on soil salinity https://www.fao.org/global-soil-partnership/areas-of-work/soil-salinity/en/