Il existe une vieille histoire sur un scientifique qui défendait une théorie non prouvée sans le soutien de ses pairs. « Un collègue lui a demandé : « Qu’est-ce que ça fait de prendre des risques ?
Après que des études par les pairs aient finalement prouvé que la théorie était correcte, le scientifique a finalement répondu au courriel.
« Bondé », a-t-il écrit.
Microbes du courant principal
Cette histoire s’apparente à ce qui s’est passé dans l’espace des biostimulants agricoles. Historiquement, ces produits ont suscité des roulements d’yeux de la part de scientifiques sceptiques à l’égard des concoctions non testées de « bugs-in-a-jug » qui ont uniquement gonflé les profits des entreprises qui les vendent.
« La réalité est qu’un pourcentage énorme de ces [produits] a surpromis et n’a pas tenu ses promesses aux yeux du cultivateur », déclare Mike Miille, PDG de Joyn Bio, une coentreprise entre Ginkgo Bioworks et Leaps by Bayer qui teste des sources d’azote (N) d’origine biologique. « Cela laisse un mauvais goût dans la bouche des gens, et ces souvenirs ne disparaissent pas rapidement ».
Cela a changé en 2012, lorsque de grands acteurs sont entrés sur le marché. Bayer a acheté AgraQuest. BASF a acquis Becker Underwood. Syngenta a acheté Pasteuria Bioscience. D’autres ont suivi au cours des années suivantes.
« Dès que les entreprises sur lesquelles les cultivateurs s’étaient appuyés pour d’autres produits sont entrées dans le secteur, les agriculteurs se sont intéressés à cette technologie », explique M. Miille.
Le capital-risque alimente également les nouveaux venus dans ce domaine. Par exemple, Pivot Bio, qui vend des microbes visant à remplacer une partie de l’azote synthétique appliqué aux cultures, a conclu cet été un financement de série D de 430 millions de dollars de la part des investisseurs, ce qui porte le total des capitaux propres levés à plus de 600 millions de dollars.
Biostimulants
Qu’ils soient appelés biologiques, microbiens ou activateurs du microbiome, tous les produits tombent sous la bannière des biostimulants. Cet espace représente une valeur de marché de 1,5 milliard de dollars et un taux de croissance annuel de 15 %, indique Marcus Meadows-Smith, PDG de BioConsortia, une entreprise spécialisée dans les produits microbiens.
Historiquement, cette catégorie comprend de nombreux produits, dont les bactéries rhizobiennes bien connues qui complètent le soja pour fixer l’azote.
Le domaine s’élargit, avec des entreprises qui vendent des produits tels que des bactéries de la zone racinaire qui capturent l’azote atmosphérique, des composés censés rendre le phosphore plus disponible et des produits qui prétendent réduire le stress des plantes. Ces biostimulants sont ajoutés en traitement des semences, dans les sillons avec les engrais de démarrage, ou par des applications foliaires.
« Les facteurs de stress abiotiques tels que la chaleur, le froid et la sécheresse sont maintenant traités avec succès par les biostimulants », déclare Corey Huck, responsable des produits biologiques mondiaux chez Syngenta. « C’est similaire à la santé humaine où, plutôt que de se contenter de fabriquer des médicaments et des vaccins, les entreprises se concentrent également sur l’amélioration de la santé humaine, que ce soit par le biais de vitamines, de probiotiques ou d’un mode de vie plus sain. Il en va de même pour les plantes. »
La science qui sous-tend les biostimulants est aujourd’hui plus avancée, explique Carl Rosen, pédologue à l’université du Minnesota (U de M).
« Tout cela est stimulé par toutes les nouvelles technologies dont nous disposons pour analyser l’ADN et par une meilleure compréhension de la structure et de l’environnement de la communauté microbienne », dit-il.
Retour à la biologie
Lorsque Lance Dobson a obtenu son diplôme universitaire en 2011 pour exploiter une ferme avec son père, Mark, près de Lexington, dans le Missouri, il a intensifié la cartographie des champs et l’échantillonnage des sols de la ferme. Le duo a constaté que les champs présentant des niveaux élevés de phosphore (P) et de potassium (K) induits par les engrais commerciaux n’étaient souvent pas les plus productifs de leur exploitation. Au contraire, les rendements élevés se trouvaient dans les champs où le bétail avait pâturé ou dans les zones à forte teneur en matière organique qui n’avaient pas subi d’érosion.
Cela a incité les Dobson à utiliser Proven de Pivot Bio, un produit biologique qui, selon les responsables de l’entreprise, absorbe l’azote atmosphérique pour le maïs. Les Dobson disent que cela leur a permis d’économiser 25 livres par acre de N réel par rapport à l’application d’ammoniac anhydre à l’automne.
« Le fait de savoir que nous disposions de 25 livres supplémentaires par acre [grâce au produit microbien] nous a donné le courage de réduire l’azote initial [appliqué à l’automne] », déclare Lance Dobson. « Nous n’en sommes pas encore là [pour réduire davantage les applications commerciales d’azote], mais à l’avenir, nous prévoyons également d’incorporer des cultures de couverture et du bétail dans notre exploitation. Nous cherchons comment introduire plus de biologie dans notre exploitation. »
Défis
Les biostimulants ne sont pas aussi faciles à manipuler que la chimie de synthèse.
« Notre produit est un produit vivant, qui respire », explique Ernie Sanders, vice-président du développement des produits chez Pivot Bio. La lumière directe du soleil et les températures élevées peuvent avoir un impact négatif sur la viabilité du produit, ajoute-t-il.
La durée de conservation de la plupart des produits biostimulants est également limitée à un an.
« Nous travaillons à la mise au point de produits ayant une durée de conservation plus longue », déclare Jason Ward, responsable des opérations commerciales en Amérique du Nord pour Novozymes BioAg. Il n’en reste pas moins qu’il est difficile d’atteindre la durée de conservation de trois à cinq ans de certains produits chimiques synthétiques, ajoute-t-il.
Des questions de performance subsistent également. Certains biostimulants, tels que les inoculants rhizobiens pour le soja, ont fait leurs preuves et sont fondés sur des essais indépendants et impartiaux, explique Caley Gasch, pédologue à la North Dakota State University. Ces produits sont particulièrement efficaces lorsque les populations de rhizobiums ont été décimées, comme c’est le cas dans les cultures préventives, ajoute-t-elle.
Ce n’est pas le cas des autres produits, dit-elle. « En ce qui concerne les champignons mycorhiziens, les microbiens et les autres types de produits biostimulants, nous n’avons pas beaucoup de preuves cohérentes de l’efficacité de ces applications », déclare Mme Gasch. « Il est possible qu’elles permettent d’augmenter le rendement d’une année à l’autre dans un champ, mais il est difficile d’affirmer que ces traitements sont efficaces dans l’ensemble. L’une des raisons en est la diversité époustouflante des microbes bénéfiques présents naturellement dans nos sols. »
Les biostimulants introduits doivent également faire face à des microbes existants qui peuvent résister à leur arrivée.
« J’utilise l’analogie avec le fait de lâcher une troupe de scouts en Amazonie et de leur dire : Survivez », déclare Jodi DeJong-Hughes, éducatrice à l’Université du Maryland.
M. Gasch fait remarquer que les microbes indigènes colonisent et recolonisent toujours des zones de champs.
« Ce sont ceux qui sont les mieux adaptés aux conditions locales qui vont survivre et prospérer », dit-elle. « Si vous imaginez une bouillie de microbes étrangers déversée dans un sol rempli de microbes compétitifs, bien adaptés et en pleine forme, vous risquez de devoir vous battre. En ajoutant des microbes, vous ajoutez un peu de fertilité, mais les locaux vont finir par gagner. »
Meadows-Smith note que les microbes sont en concurrence pour l’espace et la nourriture.
« Nous cherchons à ce que les microbes colonisent la plante et obtiennent un avantage concurrentiel une fois qu’ils sont là », explique-t-il. Cela va évincer tous les autres microbes qui tentent de coloniser, ajoute-t-il.
Coûts et avantages
Les coûts des biostimulants varient, selon le type et les avantages vantés.
Le prix de détail suggéré par le fabricant (MSRP) pour le produit Proven de Proven Bio en 2021 était de 20 $ par acre, bien que des incitations l’aient ramené à 13 $ par acre, disent les responsables de la société. Le PDSF 2022 de NewLeaf Symbiotics est de 4,35 $ par acre de maïs et de soja pour ses produits Tarrasym à base microbienne. Le PDSF 2022 de Sound Agriculture pour son stimulateur microbien Source est de 14 $ par acre pour le maïs et de 10 $ par acre pour le soja.
Il y a plus à considérer que le coût du produit, dit Sanders.
Les responsables de Pivot Bio affirment que la flambée des prix des engrais dépasse l’équivalent de 52 cents la livre que les agriculteurs gagnent en économisant 25 livres par acre (d’azote commercial) grâce à l’utilisation de sa gamme de produits Proven.
Ces produits aident également les agriculteurs à mieux gérer les risques, explique Ryan Ridder, responsable des produits fongicides et biologiques chez Corteva Agriscience.
L’année prochaine, Corteva prévoit de commercialiser Utrisha N, un produit foliaire biologique qui fixe l’azote atmosphérique et le convertit en ammonium pour une utilisation dans le maïs et d’autres cultures. Cela peut contribuer à apaiser les inquiétudes concernant les pertes commerciales d’azote qui peuvent se produire par lixiviation ou volatilisation, dit Ridder.
« C’est un moyen de protéger votre investissement [dans les cultures] et d’améliorer votre maïs à la mi-saison avec de l’azote », ajoute-t-il.
Ces produits biologiques peuvent également aider les agriculteurs à faire face à la réglementation potentielle déclenchée par la lixiviation des nutriments dans les eaux souterraines ou dans les masses d’eau, dit Meadows-Smith.
« Aucun cultivateur ne souhaite que cela se produise, car c’est aussi de l’argent qui leur échappe », ajoute-t-il.
Que faire?
Faire le tri parmi tous ces produits s’apparente à saisir un saumon qui nage dans un cours d’eau rapide.
« L’évaluation de ces produits doit être basée sur plusieurs années et des études répétées », dit Rosen. « Il ne faut surtout pas se fier aux témoignages ».
Les biostimulants sont plus efficaces lorsqu’ils sont appliqués sur des cultures soumises à un stress, par exemple en cas de sécheresse ou de températures froides, indique Ward.
Les produits microbiens conviennent mieux aux rotations de cultures où les légumineuses, comme le soja, ont fait défaut, dit Ward.
« Si vous n’avez pas cultivé de légumineuses depuis longtemps dans une rotation, la population de types [microbiens] sauvages sera moindre « , ajoute-t-il.
Selon Jeff Divan, directeur de l’agronomie de Sound Agriculture, les agriculteurs doivent tenir compte des étapes à franchir pour remédier à un programme de fertilisation.
« Si vous faites déjà de grosses applications d’engrais qui vous amènent à une livre et demie d’azote par boisseau [de maïs], il y a d’autres possibilités de réduire cette quantité avant d’ajouter une sorte de microbe ou de biostumulant « , dit-il.
Pensez aussi à l’équipement : Les produits qui peuvent être ajoutés aux boîtes de semoir ou aux réservoirs de pulvérisation réduisent les coûts d’application.
» Si vous devez faire un passage supplémentaire ou ajouter beaucoup de matériel à vos machines pour le faire, les rendements commencent à diminuer « , dit Divan.
Déplacement futur
Sanders voit un changement se produire parmi les futurs intrants de cultures agricoles. « Ils ne seront pas à base de pétrole comme beaucoup de produits précédents », dit-il. « Nous ne sommes qu’à l’aube d’une nouvelle vague de produits biologiques. »
Selon M. Miille, les biostimulants ont atteint un nouveau niveau de crédibilité.
« Le défi que je vois, c’est qu’il n’y a toujours pas de blockbusters », dit-il. « Il n’y a toujours pas de gros produits [biostimulants] sur le marché à la même échelle qu’un fongicide à base de strobilurine ou un herbicide Roundup. »
Il ajoute qu’un facteur favorable aux biostimulants est qu’ils correspondent à l’évolution des goûts des consommateurs.
« À tort ou à raison, de nombreux consommateurs se demanderont s’il y a des résidus de pesticides dans leurs aliments. », explique M. Miille. « L’une des principales raisons pour lesquelles les consommateurs achètent des aliments biologiques est qu’ils pensent aux niveaux de pesticides et à leur impact sur la santé. Ceux d’entre nous qui travaillent sur le produit et l’aspect innovation ne peuvent pas perdre de vue ce que pense le consommateur. »
Produits à gogo
Les biostimulants comprennent les catégories suivantes :
Produits de fabrication et d’efficacité de l’azote.Pivot Bio s’appuie sur son produit Proven nitrogen (N) en lançant une nouvelle version 2022, Proven 40.
« Les bactéries appelées hétérotrophes peuvent prélever de l’azote dans l’air, fabriquer de l’ammoniac et se nourrir elles-mêmes », explique Ernie Sanders, vice-président du développement des produits chez Pivot Bio. Nous avons pensé : « Et si nous les reprogrammions pour qu’elles colonisent les racines du maïs afin que l’ammoniac qu’elles excrètent à l’extérieur des cellules puisse être absorbé [sous forme d’ammonium] par les plants de maïs ? C’est ce que nous avons fait, et vous avez toutes ces minuscules plantes Haber-Bosch [le processus industriel de production d’ammoniac] qui produisent de l’ammoniac et alimentent les plants de maïs en azote. »
L’édition de gènes permettra aux microbes de contrôler la quantité d’azote qu’ils fournissent à la plante cultivée, explique Marcus Meadows-Smith, PDG de BioConsortia, qui collabore avec Mosaic pour développer des microbes de fixation de l’azote. « Cela permet un placement précis de l’azote que de nombreux microbes peuvent faire, mais qu’ils ne font pas dans le maïs et le blé parce que cela demande beaucoup d’énergie », explique-t-il.
Stimulateurs microbiens.Sound Agriculture commercialise Source, une biochimie stable en rayon qui stimule les microbes du sol existants pour débloquer les nutriments non disponibles, indiquent les responsables de la société.
« Il réveille les microbes qui existent déjà dans le sol », explique Jeff Divan, directeur de l’agronomie pour Sound Agriculture. « Cette activité permet de solubiliser davantage de nutriments dans le sol et de les faire pénétrer dans la plante. »
M-trophs.Les méthylotrophes facultatifs (M-trophs) pigmentés de rose aident à stimuler la masse racinaire et à améliorer l’absorption des nutriments, explique Matt Helms, directeur commercial de NewLeaf Symbiotics. Les avantages comprennent une plus grande masse racinaire et une meilleure absorption des nutriments, dit-il.
« Cette année, nos produits [Terrasym] ont été appliqués en traitement des semences ou dans les sillons, mais nous prévoyons une application dans les bacs de plantation en 2022″, explique M. Helms. Ce sera beaucoup plus pratique pour les agriculteurs, car ils peuvent désormais le mélanger avec des semences et des lubrifiants tels que le talc et le graphite. »
Modificateurs du métabolisme des plantes.Par le biais de sa filiale Valagro, Syngenta vend YieldOn, un biostimulant pour le maïs et le soja dérivé de plantes et d’extraits d’algues. Selon les responsables de Syngenta, ce produit foliaire, qui peut être appliqué seul ou avec un fongicide, module le métabolisme cellulaire. Cela améliore le transport des sucres et des nutriments qui, au final, augmentent le rendement, ajoutent-ils.
Champignons mycorhiziens.« Le mycorhizien est la reine des produits biologiques », déclare Yossi Kofman, cofondateur et PDG de Groundwork BioAg. Les champignons mycorhiziens arbusculaires étendent la portée des racines en captant les nutriments auxquels les racines n’ont pas accès.
Il a toujours été difficile d’améliorer le processus naturel et d’ajouter des mycorhizes en grandes quantités dans le sol, explique M. Kofman. Cela a changé en 2015 avec un processus que Groundwork BioAg a développé pour commercialiser des inoculants mycorhiziens sous la marque Rootella.
Il est également possible de les superposer à des produits azotés bactériens, puisque les mycorhizes sont des microbes fongiques, dit-il. Cela laisse un potentiel pour les empilements microbiens, à l’instar de ceux des traits résistants aux insectes ou tolérants aux herbicides, ajoute-t-il.
Stimulateurs de phosphate. « Ils contribuent à rendre le phosphate plus soluble et plus accessible à la plante », explique Jason Ward, responsable des opérations commerciales en Amérique du Nord pour Novozymes BioAg. Son produit Tag Team fait équipe avec ce que les responsables de Novozymes disent être un microbe solubilisant le phosphate, Penicillium bilaie, avec des rhizobia fixateurs d’azote.
Biopesticides
Les produits biologiques visent à lutter contre les parasites tels que les insectes et les maladies, tout comme les produits chimiques synthétiques.
Leur utilisation est en pleine expansion, puisque le marché des biopesticides, qui représente 3,5 milliards de dollars, croît à un rythme annuel de 10 à 15 %, explique Marcus Meadows-Smith, PDG de BioConsortia, une entreprise spécialisée dans les produits microbiens.
Le coup contre les bio-pesticides : la lutte antiparasitaire est pâle par rapport aux produits chimiques synthétiques, tels que les insecticides et les fongicides.
« Les produits chimiques de synthèse établissent la norme en matière de contrôle [des parasites] », déclare Jason Ward, responsable des opérations commerciales en Amérique du Nord pour Novozymes BioAg. « C’est la norme que nous continuons à suivre quotidiennement. »
Pourtant, la chimie de synthèse a des inconvénients. Il lutte à l’échelle mondiale contre la résistance des mauvaises herbes, des insectes et des maladies, explique Mike Miille, PDG de Joyn Bio.
« Les producteurs peuvent alterner les bio-pesticides [avec la chimie] et réduire les problèmes de résistance », explique-t-il.
La structure du sol d’abord
Les agriculteurs qui veulent des populations microbiennes bénéfiques dans le sol peuvent les obtenir en construisant la structure du sol, explique Jodi DeJong-Hughes, professeur de vulgarisation à l’Université du Minnesota. Les étapes comprennent :
- Réduire le travail du sol en gardant plus de 40 % de couverture sur le sol.
- Diversifier les rotations des cultures.
- Planter des cultures de couverture.
- Appliquer des sources de carbone, telles que du fumier de bétail ou de l’engrais vert.
- Ajouter du bétail si possible.
« Il y a 9 milliards de microbes dans seulement 1 tasse de sol », dit-elle. « Il suffit de leur construire une maison. La création d’une structure dans votre sol crée de nombreux environnements permettant à une variété de microbes de prospérer. »