FR3118395A1

FR3118395A1 - Procédé d’augmentation du rendement de végétaux par biostimulation, notamment de grandes cultures

Info

Publication number: FR3118395A1
Application number: FR2011604A
Authority: FR
Inventors: Patrick GELIOT; MAIGNAN Victor
Original assignee: Valorisation Des Innovations En Agrofournitures Vegetales Par Abreviation Via Vegetale
Current assignee: Valorisation Des Innovations En Agrofournitures Vegetales Par Abreviation Via Vegetale
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2040-11-12
Also published as: FR3118395B1; EP4243593A1; WO2022101587A1

Abstract

L’invention présente un procédé d’augmentation de la productivité de végétaux par apport d’une solution comportant un agent actif caractérisé en ce que ladite solution est une solution liquide pulvérisable ne contenant pas d’agent azoté minéral, obtenue par dilution dudit agent actif constitué par : un agent de biostimulationun agent de pénétration foliaire et en ce que l’application est réalisée par pulvérisation de ladite solution liquide sur les végétaux dans une période limitée après le stade BBCH principal 2 correspondant au développement végétatif et avant le stade BBCH principal 9 correspondant au début de la sénescence sans fertilisant azoté pendant la période comprise entre ces deux stades BBCH.

Description

Procédé d’augmentation du rendement de végétaux par biostimulation, notamment de grandes cultures

Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine de la biostimulation végétale des grandes cultures afin d’augmenter l'efficacité de l'utilisation des engrais azotés, et ainsi d’améliorer à la fois le rendement et la qualité des produits de récolte, notamment les cultures céréalières, le colza, et plus particulièrement le blé panifiable ou du maïs par voie de la mobilisation de l’azote des racines et de la paille vers le grain.

L’augmentation des rendements est un enjeu majeur depuis plusieurs décennies pour les programmes de recherche (sélection variétale et pratiques agronomiques notamment). Ainsi, depuis la fin de la seconde guerre mondiale, d’énormes progrès ont été réalisés sur la génétique, l’agronomie, la mécanisation et l’utilisation d’intrants tels que les fertilisants et les produits phytosanitaires. L’intensification des modes de production a permis d’augmenter les rendements de manière remarquable en France passant d’environ 20 quintaux/hectare (q/ha) en 1945 à 70 q/ha durant les années 1990 pour le blé. Cette période correspond à la « révolution verte » qui a permis à la France et à l’Europe de devenir autosuffisante. Les rendements des grandes cultures semblent désormais se stabiliser même si les recherches visent toujours à les déplafonner.

En plus de la stagnation des rendements du blé tendre, la concentration en protéines des grains tend à diminuer depuis la « révolution verte ». En effet, il existe une forte corrélation négative entre le rendement et la teneur en protéines des blés. Ainsi, les forts rendements obtenus au cours du 20ème siècle ont eu pour conséquence une diminution de la qualité des grains récoltés. Or, la concentration en protéines des grains est un critère qualitatif majeur du blé tendre du fait de sa forte influence sur les caractéristiques boulangères de la farine. En outre, la composition du grain en protéines notamment en protéines de réserve (molécules riches en azote et en soufre) qui sont responsables des propriétés rhéologiques de la farine, influence fortement la qualité d’utilisation du grain.

La fertilisation azotée joue un rôle essentiel sur la croissance des végétaux et le rendement des cultures. Elle contribue à augmenter la croissance végétale ainsi que la production agricole, tout en ayant un impact sur la qualité des produits récoltés.

Les engrais chimiques, en particulier l'azote (N), sont l'un des principaux intrants pour augmenter le rendement, mais aussi l'un des intrants les plus coûteux en termes d'économie et d'environnement. De nombreuses cultures nécessitent des quantités élevées de cet élément pour maximiser le rendement.

Néanmoins, l’utilisation des engrais azotés par les plantes peut être considérée comme relativement inefficace au vu des quantités apportées. Généralement, la plante absorbe seulement 50% de l’azote appliqué. La cause principale de cette faible efficacité d’utilisation de l’azote est liée aux pertes importantes d’azote ammoniacal par volatilisation et/ou d’azote nitrique par lixiviation lors de précipitations élevées. Les conséquences liées à ces pertes peuvent avoir un impact à deux niveaux : tout d’abord économique puisqu’une faible valorisation constitue une perte financière non négligeable pour l’exploitant agricole et enfin environnemental, avec des impacts néfastes sur l’environnement direct (émission de gaz azotés contribuant à augmenter l’effet de serre, pollution des aquifères) ou indirect (coût énergétique de fabrication des engrais).

Dans ce contexte, l’optimisation de la nutrition azotée des grandes cultures tel que le blé est essentielle afin de déplafonner les rendements et d’améliorer la qualité des grains tout en réduisant l’impact des fertilisants sur l’environnement. L’une des voies possibles est l’ajout d’additifs aux engrais azotés qui permettait d’apporter la bonne forme d’azote, à la bonne dose, au bon moment et au bon endroit. Une telle solution a été proposée dans le brevet EP0784040B1 de la demanderesse.

Parallèlement, cette voie est de plus en plus contestée car la fertilisation azotée est impliquée dans de nombreux risques environnementaux et sanitaires. Les principaux impacts environnementaux de l’azote résident dans la contamination des ressources en eaux de surface et souterraines et les émissions de gaz à effet de serre. Sur la santé humaine, les effets dépendent de l'accumulation de nitrate dans les tissus végétaux ; lorsque le nitrate est réduit en nitrite dans le corps humain, il peut provoquer une méthémoglobinémie, qui est dangereuse pour les enfants. Le nitrite peut également réagir avec plusieurs composés chimiques (amines et amides), produisant des composés N-nitreux, connus comme probablement cancérigènes pour l'homme.

Une des voies nouvelles explorée consiste à augmenter la capacité de la plante à assimiler l’azote en agissant directement sur le métabolisme de la plante.

Etat de la technique

On connaît dans l’état de la technique le brevet EP3066925B1 décrivant une composition concentrée destinée à un usage agricole, pour stimuler le métabolisme azoté des plantes cultivées, comprenant :
- un composé choisi dans le groupe comprenant l'acide glutamique, un de ses hydrates, un de ses énantiomères, un de ses sels, et leurs combinaisons ;
- de l'algue du genre Laminaria,
ladite algue du genre Laminaria et ledit composé étant présents respectivement dans un ratio massique compris entre 11,25 :1 et 45 :1.

Le brevet américain US6331505B1 propose des méthodes de traitement d'une plante consistant à traiter la plante ou une graine avec une composition contenant de l'acide glutamique et soit de l'acide glycolique soit de l'acide polyglycolique, des sels des composés précités ou des combinaisons de ceux-ci, et facultativement un sel de calcium. Les méthodes et les compositions de la présente invention sont avantageuses pour augmenter la productivité de plantes, notamment pour aider des plantes à résister aux effets d'une large variété de stress de plantes. Des méthodes de stimulation de la croissance microbienne avec les compositions de la présente invention sont également prévues.
Solution apportée par l’invention
Afin d’améliorer le rendement des végétaux, et notamment des plantes céréalières par une amélioration de la capacité métabolique de la plante, l’invention concerne selon son acception la plus générale un procédé d’augmentation de la productivité de végétaux par apport d’une solution comportant un agent actif caractérisé en ce que ladite solution est une solution liquide pulvérisable ne contenant pas d’agent azoté minéral, obtenue par dilution dudit agent actif constitué par :

un agent de biostimulation
un agent de pénétration foliaire

et en ce que l’application est réalisée par pulvérisation de ladite solution liquide sur les végétaux dans une période limitée après le stade BBCH principal 2 correspondant au développement végétatif et avant le stade BBCH principal 9 correspondant au début de la sénescence sans fertilisant azoté pendant la période comprise entre ces deux stades BBCH.

De manière surprenante, l’application à un stade particulier du développement de la plante, augmente significativement la productivité, sans ajout d’azote, contrairement aux solutions de l’art antérieur où l’utilisation d’agent de biostimulation était combinée avec un apport azoté.

Avantageusement, ledit agent actif est constitué ou comprend de la Glutacétine®.

De préférence, ladite solution liquide est pulvérisée à raison de 0,5 à 5 kg d’agent actif par Hectare.

Avantageusement, ledit agent actif est préparé sous forme de prémix par dilution de 0,5 à 5 kilogrammes d’agent actif sec dans 1 à 10 litres d’eau. Ce mode de préparation facilite l’utilisation par l’agriculteur, en permettant le versement dans une citerne à partir d’un bidon, à hauteur d’un prémix liquide contenant 0,5 à 5 kg de principe actif dans une citerne de 50 à 200 litres.

L’invention concerne aussi un agent actif d’amélioration du rendement de végétaux pour la mise en œuvre du procédé susvisée caractérisée en ce qu’il est constitué par :

un agent de biostimulation
un agent de pénétration foliaire

et en ce qu’elle est préconisée pour une application sans apport azoté, par pulvérisation sur les végétaux, notamment les céréales, dans une période limitée après le stade BBCH principal 2 correspondant au développement végétatif et avant le stade BBCH principal 9 correspondant au début de la sénescence et de préférence au stade BBCH 2 à BBCH 7.

Avantageusement, l’agent actif est préparé sous forme de prémix liquide par dilution de 0,5 à 5 kilogrammes dudit dans 1 à 10 litres d’eau sans ajout d’agent azoté minéral.
De préférence ledit agent de stimulation est constitué par de l’acide glutamique et/ou d’un lactame d’acide glutamique.

Avantageusement, ledit agent de stimulation contient du molybdène.

Selon une variante, ledit agent actif contient en outre un agent de protection, par exemple un agent phytopathogène.
Description détaillée d’exemples non limitatifs de l’invention

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à des exemples non limitatifs de mise en œuvre.
Contexte de l’invention

Le but de l’invention est de proposer une solution permettant d’obtenir des rendements élevés pour les grandes cultures en réduisant ou un supprimant les apports azotés, par une méthode efficace permettant d’activer le métabolisme azoté, notamment du blé tendre, plutôt que d’augmenter les doses d’engrais azoté.

L’azote uréique est assimilé principalement par les racines en très petites quantités. Pour être assimilé les enzymes du sol hydrolysent l'azote uréique en ammonium, processus qui peut durer entre une journée et une semaine, en fonction de la température et l'humidité du sol.

Pour éviter de faire pénétrer des ajouts azotés par les feuilles, le procédé selon l’invention consiste à augmenter le métabolisme de la plante pour améliorer sa capacité à absorber et transporter le nitrate par un apport par la voie foliaire d’un agent de biostimulation.
Principe actif

Un exemple de principe actif est la Glutacétine® adjuvant commercialisé sous la marque BALSAMO.

De façon plus générale, la solution pulvérisable est une solution comportant deux agents actifs :

un agent de biostimulation
un agent de pénétration foliaire

L'agent de pénétration dans la partie aérienne des plantes peut être un agent mouillant, tensio-actif aussi désigné "surfactant", ou pénétrant, avec ou sans composante à rôle phytoeffecteur comme : les acides minéraux et leurs dérivés, des polymères solubles comme les éthers d'alkylarylpolyglycol, les alkylphenols, les carbomethylcellulose, les polyamides, les dérivés de l'éthylène quel que soit leur degré d'oxydation ou d'éthoxylation et de polymérisation, les dérivés du glycol. Il peut s'agir aussi de dérivés des savons et saponines, de dérivés d'algues, de dérivés du soja, de dérivés du pin ou d'autres végétaux, ou encore des huiles minérales ou organiques, méthylées ou non, polyéthylées ou non, paraffiniques ou non, des terpènes, des cétones comme la méthyléthylcétone, des amines comme les alkarylamines, des amides, des thiols, des alcools comme l'isopropanol, ou encore des acides organiques (acide humique, acide propionique, acide pyrrolidone carboxylique, acide butirique, acide citrique, acide propionique, acide acétique, etc...) et leurs dérivés (sulfonés, esterifiés, sels, quel que soit leur degré d'hydratation, etc...), ou autres substances usuelles dans le domaine de la formulation phytosanitaire incluant les formes anioniques, cationiques et non ioniques, hydrophobes ou hydrophiles de ces substances ou de leurs dérivés. Ces agents de pénétration assurent une meilleure répartition sur le feuillage et/ou favorisent le franchissement de la barrière cuticulaire stomatique ou extra stomatique, par exemple :

par une solubilisation partielle de celle-ci, et/ou
par une humectation du milieu cuticulaire améliorant ainsi sa fluidité, et/ou
par une diminution du caractère hydrophobe de la cuticule, et/ou
par une modification des polarités de certains composants de cette barrière et/ou de la bouillie de pulvérisation.

A titre d'agent de pénétration, on préfère ceux choisi dans le groupe comprenant : les dérivés des algues, les terpènes, des éthers d'alkylarylpolyglycol, les huiles méthylées ou polyméthylées, les acides citrique, pyrrolidone carboxylique, propionique et leurs dérivés, ou un mélange de ceux-ci.

L'agent de biostimulation est constitué par un élément nutritif, un complexe chimique minéral ou organique, un micro-organisme, influençant l'activité des enzymes nitrates réductases et/ou influant sur la chaîne biochimique d'assimilation de l'azote.

A titre d'exemples non limitatifs de tels agents de métabolisation, on peut citer :

des éléments minéraux, comme le calcium, le soufre, le potassium, etc ...,
des oligoéléments, comme le molybdène, le magnésium, le cuivre, le manganèse, le fer, le zinc, le bore, le chlore, le silicium, le sodium, le cobalt, l'iode, le sélénium, etc ...,
des acides minéraux, comme l'acide sulfurique, nitrique, etc ...,
des acides organiques, comme les acides lactique, acétique, cétoniques, citrique, malique, glycolique, tartrique, aspartique, glutamique, etc ...,
des acides aminés, comme le tryptophane, la lysine, la méthionine, l'alanine, la valine, la leucine, la tyrosine, la phénylalanine, la glutamine, la proline, la glycine, la serine, la prolamine, etc ...,
les dérivés fonctionnels des acides précédents,
des enzymes, comme une nitrate réductase, aspartate kinase, glutamine synthétase, etc ...
des micro-organismes, comme des bactéries,
des molécules organiques complexes telles que la caséine, les bétaïnes, des phytohormones, etc ...

Parmi ces agents de métabolisation, on préfère ceux choisis dans le groupe comprenant : le calcium, le magnésium, le molybdène, les bétaïnes, les acides acétique, citrique, glycolique, glutamique, aspartique, la proline, et leurs dérivés, ou un mélange de ceux-ci.

Selon une forme de réalisation toute particulière et préférée de l'invention, l'agent de métabolisation et l'agent de pénétration sont un seul et unique agent associé à l'agent de protection dans la composition de l'invention. A titre d'exemple d'une telle formulation on peut citer une crème d'algue ou d'autres végétaux, des acides tels que l'acide pyrrolidone carboxylique, l'acide citrique, l'acide acétique, les acides aminés, des métabolites naturels ou de synthèse, etc...

La solution peut comprendre divers agents de formulation, additifs ou véhicules généralement utilisés dans le domaine des engrais ou des spécialités phytosanitaires, comme le glycol et ses dérivés, des supports inertes, des diluants, des dissolvants, des liants des complexants, conservateurs, anti-évaporants, des anti-moussants, des colorants, des tampons acides ou alcalins, des alourdisseurs, des agents de stabilisation, des agents de protection tels que gélose, gélatine, gomme, mucilage, matières pectiniques, empois divers, glucose, lactose, saccharose, maltose, acides humiques et dérivés, silice, amines colloïdales, algines et alginates, polyéthylène-glycol incluant les molécules connues sous le terme anglais "safener". L'invention envisage toutes molécules destinées à contribuer à une détoxification par la plante de matières actives, notamment de type herbicide.
Dispositif expérimental

En 2018-2019, des essais ont été conduits sur différentes variétés de blé d'hiver (Triticum aestivumL., cv. Libravo et Sacremento) semées sur deux sites différents en Normandie, France (49.512660, 0.409829 ; Seine-Maritime, et 49.26491, -0.87763 ; Calvados, respectivement). La taille des parcelles était de 24 m² (12 mx 2 m) et trois répétitions (parcelles) ont été utilisées par traitement sur chaque site. Les parcelles ont été randomisées en trois blocs principaux. Des applications systématiques de traitements phytopharmaceutiques ont été effectuées. Les conditions météorologiques (température moyenne et précipitations totales) étaient de 11,9 à 12,4°C et de 599 à 612 mm. Les cultures précédentes (lin en Seine-Maritime, betterave dans le Calvados) et les propriétés du sol étaient très différentes dans chaque site (limon profond et limon argileux, respectivement).

Sur chaque site, toutes les parcelles ont été fertilisées avec 30 kg de S ha^-1au stade du tallage (BBCH 29). La fertilisation azotée visait à reproduire les pratiques agricoles et a été calculée selon la méthode (dite « Méthode du Bilan ») décrite par le comité français COMIFER. Cette méthode mesure la quantité de N minéral dans le sol en février pour estimer l'approvisionnement total en N du sol. Avec l'estimation des besoins totaux des plantes, la méthode permet d'appliquer une dose d'azote proche de la demande de la culture (152 et 210 kgN ha^-1dans le Calvados et la Seine-Maritime, respectivement). L'urée granulé à 46% a été utilisé dans ces expérimentations pour fertiliser le blé. La première fertilisation a été appliquée au tallage (BBCH 21, 61 et 100 kgN ha^-1, respectivement), la seconde à montaison (BBCH 31, 31 et 50 kgN ha^-1, respectivement) et le reste au stade dernière feuille étalée (BBCH 39, 60 kgN ha^-1sur les deux sites). Pour la dernière application d'azote, les nouveaux indicateurs d'exigence d'azote (coefficient "bq") pour cultiver chaque variété de blé avec un double objectif de rendement optimal et de teneur en protéines des grains en ligne avec les exigences du marché ont été suivis. Pour le traitement biostimulant, la formulation Glutacétine® a été pulvérisée le même jour que la dernière application de N (BBCH 39) pour maximiser l'absorption d’N dans les plantes. 5 L ha^-1de Glutacétine® ont été mélangés avec de l'eau pour la pulvérisation. Le nombre d'épis par mètre carré a été compté sur chaque parcelle des deux sites puis les grains ont été collectés à l'aide d'une moissonneuse.

Après la récolte du blé d'hiver, le nombre de grains par épi a été mesuré, le rendement a ensuite été calculé avec une humidité standard (15%) et l’efficience d'utilisation de l'azote (EUA) selon Moll et al. (1982) en utilisant l’équation suivante : EUA (kg kg^-1) = Rendement en grains (kg ha^-1) / Apport d'azote (kg ha^-1).
Résultats

L’application de Glutacétine® seule en foliaire a une dose de 5 L ha^-1a permis d’augmenter le rendement 9 quintaux ha^-1en Seine-Maritime et de 3.4 quintaux ha^-1dans le Calvados. L’analyse de la variance (ANOVA) révèle un effet significatif de la Glutacétine® sur le rendement (p < 0.05) avec une amélioration moyenne de 6.2 quintaux ha^-1. Ceci est principalement dû à un effet du biostimulant sur le nombre de grains par épi qui est supérieur au témoin dans les deux situations expérimentales. En moyenne, la Glutacétine® augmente ce paramètre de 11.4%, ce qui est légèrement significatif par rapport au témoin (p < 0.06).

Enfin, l’amélioration du rendement a permis d’accroitre l’EUA de 4.2 et 2.2 kg kg^-1en Seine-Maritime et dans le Calvados, respectivement, soit une amélioration moyenne significativement supérieure au témoin (p < 0.05) de 4.6% alors même que l’effet site est très important pour ce paramètre (p < 0.01).

La Glutacétine® permet donc d’augmenter significativement le rendement et l’EUA lorsqu’elle est appliquée seule en foliaire au stade dernière feuille étalée à raison de 5 L ha^-1.

Claims

Procédé d’augmentation de la productivité de végétaux par apport d’une solution comportant un agent actif caractérisé en ce que ladite solution est une solution liquide pulvérisable ne contenant pas d’agent azoté minéral, obtenue par dilution dudit agent actif constitué par :
a) un agent de biostimulation
b) un agent de pénétration foliaire
et en ce que l’application est réalisée par pulvérisation de ladite solution liquide sur les végétaux dans une période limitée après le stade BBCH principal 2 correspondant au développement végétatif et avant le stade BBCH principal 9 correspondant au début de la sénescence sans fertilisant azoté pendant la période comprise entre ces deux stades BBCH.
Procédé d’augmentation de la productivité de végétaux selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit agent actif est de la Glutacétine®.
Procédé d’augmentation de la productivité de végétaux selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite solution liquide est pulvérisée à raison de 0,5 à 5 kg d’agent actif par Hectare.
Procédé d’augmentation de la productivité de végétaux selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit agent actif est préparé sous forme de prémix par dilution de 0,5 à 5 kilogrammes d’agent actif sec dans 1 à 10 litres d’eau.
Agent actif d’amélioration du rendement de végétaux pour la mise en œuvre du procédé objet de la revendication 1 caractérisé en ce qu’il est constitué par :
a) un agent de biostimulation
b) un agent de pénétration foliaire
et en ce qu’elle est préconisée pour une application sans apport azoté, par pulvérisation sur les végétaux, notamment les céréales, dans une période limitée après le stade BBCH principal 2 correspondant au développement végétatif et avant le stade BBCH principal 9 correspondant au début de la sénescence.
Agent actif d’amélioration du rendement de végétaux selon la revendication précédente caractérisée en ce qu’il est préparé sous forme liquide par dilution de 0,5 à 5 kilogrammes dudit dans 1 à 10 litres d’eau sans ajout d’agent azoté minéral.
Agent actif d’amélioration du rendement de végétaux selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que ledit agent de stimulation est constitué par de l’acide glutamique et/ou d’un lactame d’acide glutamique.
Agent actif d’amélioration du rendement de végétaux selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que ledit agent de stimulation contient du molybdène.
Agent actif d’amélioration du rendement de végétaux selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit agent actif contient en outre un agent de protection.