Les microorganismes biostimulants en culture hors-sol : utilisation d’un bioréacteur pour amélioration des cultures de tomates

Innovation en biostimulation pour les cultures hors sol

Lors d’une intervention organisée dans le cadre du SIVAL 2024 par le CTIFL, le sujet des microorganismes biostimulants en culture hors-sol a été exploré, notamment pour les cultures de tomates. La production française de tomates en dehors du sol représente 80 % de l’ensemble, les plantes étant généralement cultivées sur de la laine de roche, un substrat inerte et aseptisé. Contrairement au sol naturel, ce substrat stérilisé par traitement aux UV manque de diversité microbienne. Ce déficit entrave les interactions naturelles qui soutiennent la nutrition et la croissance des plantes. Pour combler ce vide, des chercheurs ont expérimenté des solutions visant à intégrer des micro-organismes biostimulants directement dans cet environnement aseptisé. Ces biostimulants, tels que des bactéries et des champignons, requièrent un habitat fonctionnel pour se développer. Une collaboration avec une entreprise spécialisée a permis la mise en place d’un dispositif de biostimulation in situ dénommé biogénérateur.

Le biogénérateur utilise une méthode similaire à celle de l’aquaponie, mais sans les poissons. Le système contient une cuve remplie de supports en plastique, appelés curlers, sur lesquels les bactéries peuvent se fixer. Une source d’azote organique, comme l’urée, favorise le développement bactérien. Les bactéries générées dans la cuve sont ensuite introduites dans le système de fertirrigation pour nourrir et biostimuler les tomates. Cette approche a été testée pendant trois ans afin de comparer son efficacité avec des systèmes traditionnels de production hors sol, qui utilisent uniquement de l’eau fertirrigée sans biostimulants. Les premières analyses montrent un rendement accru de 5 à 8 %, associé à une amélioration de l’état sanitaire des racines des tomates.

Résultats des essais sur les performances et la santé des cultures

Les performances du biogénérateur ont été évaluées sur différents indicateurs : productivité, qualité des fruits et état sanitaire des racines. Concernant la productivité, les essais effectués de 2021 à 2023 indiquent une hausse de rendement systématique dans le système biogénérateur. Par exemple, un mètre carré de culture génère un chiffre d’affaires moyen de 76 euros avec le biogénérateur, contre 72 euros avec le système classique. Dans des conditions de culture stressantes, le gain est encore plus significatif, atteignant jusqu’à 83 euros par mètre carré. Cette augmentation, bien que modérée à l’échelle du mètre carré, devient très impactante sur de grandes surfaces, typiques des serres hors sol.

En termes de santé, les racines issues du système biogénérateur sont plus denses, saines et de couleur blanche, contrairement aux racines brunes observées avec le système témoin, souvent affectées par des agents pathogènes comme le Pythium. Ces résultats relèvent de l’action positive des bactéries sélectionnées dans le biogénérateur, capables de promouvoir la santé et la résilience des plantes.

Le séquençage de l’ADN bactérien a permis d’identifier plusieurs types de microorganismes fonctionnant dans le cycle de l’azote ou agissant en tant qu’agents de biocontrôle, comme les pseudomonas et streptomyces. Ces bactéries, sélectivement enrichies dans les curlers du biogénérateur, ont démontré des activités favorables, notamment en matière de fertilité des substrats et de protection contre des pathogènes.

Microorganismes biostimulants en culture hors-sol : perspectives pour d’autres cultures

Les analyses enzymatiques et génétiques ont également précisé les rôles des bactéries dans la biostimulation. Elles permettent d’améliorer la nutrition des plantes via des activités telles que la solubilisation du fer ou la production de sidérophores. D’autres actions incluent la synthèse d’hormones végétales favorisant l’élongation et la ramification des racines. Les tests montrent que les bactéries des curlers possèdent plus souvent des fonctions cumulatives biostimulantes par rapport aux bactéries issues des racines des systèmes témoins.

Alors que les essais ont confirmé l’efficacité du biogénérateur dans des serres expérimentales couvrant 1 000 m², les prochaines étapes viseront son application à grande échelle, pour des exploitations commerciales sur plusieurs hectares. Des ajustements restent nécessaires pour adapter la taille et la structure des biogénérateurs à ce nouveau cadre. Par ailleurs, bien que développée pour les cultures hors sol de tomates, cette technologie présente un potentiel pour d’autres productions végétales, comme les concombres. Des études supplémentaires débuteront prochainement, afin de tester la transposabilité de cette innovation à différentes cultures.