Les bactéries à la rescousse
Cela dit, parmi les nutriments essentiels aux végétaux, il y a le phosphore, primordial pour le processus de photosynthèse. Présent dans le sol, mais peu soluble sous sa forme naturelle, il est difficile d’accès pour les plantes, ce qui est moins commode dans le cas de cultures à grande échelle. Pour maximiser les productions, on utilise donc du phosphore transformé en industrie à grands coups d’acide sulfurique, d’énergie, d’eau et d’argent. Malgré cela, une fois ajouté au sol, ce phosphore obtenu chimiquement réagit avec le calcium et l’aluminium présents dans la terre. Résultat, il devient inutilisable par les plantes dans un taux de 90%. Les surplus s’accumulent et peuvent se retrouver dans les cours d’eau où ils favorisent, notamment, la prolifération d’algues.

Or, en poussant plus loin leur compréhension de la symbiose entre les champignons mycorhiziens et les racines des plantes, une équipe de chercheurs, dont font partie J.- André Fortin et Hani Antoun, professeur au Département des sols et de génie agroalimentaire², a détecté une particularité qui pourrait bien contribuer à résoudre ce problème.

Bonifier les sols
En fait, les scientifiques ont découvert un troisième partenaire au couple champignons-racines. «Les racines des plantes ont besoin des champignons mycorhiziens pour obtenir de nombreux nutriments, mais on a remarqué que ces champignons sont incapables de soutirer le phosphore du sol», explique M. Antoun. Par contre, des bactéries qui vivent sur la surface des mycorhizes sécrètent des acides organiques qui rendent le phosphore du sol plus soluble donc plus disponible aux plantes. L’idée s’est imposée d’elle-même: pourquoi ne pas ajouter des bactéries aux champs, comme on le fait déjà avec les mycorhizes?

Hani Antoun

Les chercheurs pensent qu’en développant des biofertilisants à partir de cette association tripartite, on pourra diminuer considérablement l’ajout de phosphore industriel en culture. Dans les terres pauvres en phosphore, on pourra troquer le phosphore chimique contre de la roche phosphatée finement moulue –l’apatite– et l’accompagner de ces nouveaux biofertilisants. «On amène ainsi l’usine à la plante, illustre Hani Antoun. Les bactéries vont dissoudre l’apatite et rendre le phosphore disponible». L’apatite a longtemps été considérée comme une mauvaise source de phosphore pour les plantes parce qu’elle est difficile à solubiliser. Mais en l’associant aux mycorhizes et aux bonnes bactéries, les chercheurs pensent qu’on peut obtenir les mêmes rendements agricoles qu’avec les engrais industriels.

Plus encore, signale le professeur Antoun, miser sur le développement de biofertilisants basés sur ce ménage à trois aidera les plantes à se nourrir du phosphore non assimilable déjà accumulé dans les sols. Une bonne nouvelle pour les cours d’eau et pour l’environnement.

Un autre produit bénéfique pour les sols, mais d’une tout autre provenance, se trouve également sous la loupe des chercheurs. Le biocharbon est un type de charbon issu de la combustion chimique de la biomasse forestière ou agricole dans un environnement où l’oxygène est limité ou absent. «On s’y intéresse pour ses capacités à améliorer les propriétés du sol, notamment la rétention de l’eau, à favoriser une meilleure production agricole et à fixer une partie du gaz carbonique dans la terre», précise M. Antoun. Selon lui, le biocharbon deviendra un amendement de sol à la mode dans les prochaines années.

Contrôler la soif des plantes
À propos de l’eau, la gestion de sa consommation représente un des grands défis d’avenir des agriculteurs. «Actuellement, l’agriculture utilise 70% de l’eau douce consommée sur la planète. Si on ne fait rien, avec nos besoins alimentaires grandissants, cette proportion grimpera entre 93 et 95% d’ici 2050», révèle Jean Caron, professeur au Département des sols et de génie agroalimentaire³.

Jean Caron

Avec son collègue Charles Goulet, professeur au Département de phytologie⁴, le chercheur a analysé une piste intéressante pour une irrigation efficace et soucieuse de l’environnement: le bon voisinage des espèces végétales. «Lorsqu’on fait pousser des plants qui aiment l’eau avec d’autres qui préfèrent un sol plus sec, aucun d’eux n’est satisfait de l’arrosage, précise Jean Caron. Les végétaux ne s’acclimatent pas vraiment à une situation trop humide ou trop sèche, et leur croissance en souffre.»

Le chercheur fait le parallèle avec les êtres humains. Dans un même appartement, il est presque impossible de faire cohabiter une personne qui apprécie une pièce chauffée à 25 °C avec une autre qui préfère un thermostat à 18 °C. Charles Goulet a démontré qu’il existe des associations efficaces qui permettent d’économiser eau et argent tout en ayant une plus grande productivité. Par exemple, en pépinière, les hémérocalles ne devraient pas côtoyer les sédums, car ils ont des besoins en eau très différents. Les calamagrostis poussent très bien aux côtés des physocarpes alors qu’avec du cèdre, ils souffrent.

Charles Goulet

Parmi les autres stratégies d’avenir pour préserver l’eau, Jean Caron mentionne l’étude des aquaporines. Ce sont des protéines qui maintiennent, en quelque sorte, l’humidité dans les cellules des végétaux. En comprenant comment elles opèrent, le chercheur pense qu’il sera peut-être possible un jour de créer des plantes avec une génétique moins gourmande en eau. Du maïs encore plus tolérant à la sécheresse serait bienvenu dans le centre des États-Unis où les sources d’eau souterraine s’épuisent lentement.

Les armes cachées des végétaux
Comme l’être humain, les plantes ont développé des moyens de défense pour assurer leur croissance et leur survie. Par exemple, elles produisent des molécules qui attirent les pollinisateurs et qui repoussent les insectes nuisibles.

Grâce à la génomique (l’étude du génome, incluant les gènes), il est aujourd’hui possible d’identifier rapidement ces armes secrètes pour pouvoir ensuite les exploiter. «On croisera une variété de tomate résistante au froid et à la sécheresse avec une tomate savoureuse pour créer un nouveau cultivar savoureux et résistant au froid et à la sécheresse», illustre Charles Goulet. Les molécules de défense naturelle des plantes peuvent également être valorisées pour faire chuter l’utilisation de produits chimiques et préserver l’environnement. «On les reproduit pour confectionner une sorte de vaccin, appelé “biostimulant” ou “stimulateur de défenses”, qui va stimuler le système immunitaire des plantes pour qu’elles deviennent résistantes à des maladies ou à des insectes pathogènes», signale Richard Bélanger, professeur au Département de phytologie⁵.  

Comme le rappelle le chercheur, l’homme a toujours exploité les propriétés des plantes pour ses besoins. Ce qui est différent aujourd’hui, c’est qu’on peut faire le tout plus rapidement, de façon précise et avec de nouveaux objectifs. C’est ainsi qu’il sonde le code génétique du soya pour adapter cette culture, normalement mieux servie par des climats plus doux, aux conditions climatiques et agricoles canadiennes.

Richard Bélanger

Richard Bélanger fait partie du projet SoyaGen qui a identifié une douzaine de gènes favorisant la résistance à des agents pathogènes. Ces gènes deviendront des marqueurs qui permettront aux producteurs de cibler rapidement les variétés de soya à croiser.

Bref, selon plusieurs scientifiques, l’agriculture du futur exploitera des effets pesticides et fertilisants indirects en stimulant les propriétés de défense et de résistance naturelles des plantes, et non en continuant de lâcher d’énormes quantités de produits toxiques dans l’environnement. Heureusement pour nous, «les plantes ont un grand potentiel qu’on commence tout juste à découvrir», fait valoir Charles Goulet.