Comprendre les biostimulants : renforcer naturellement la résilience des cultures

Les biostimulants sont des produits qui améliorent les processus naturels des plantes, tels que l'absorption des nutriments et la tolérance au stress, indépendamment des nutriments qu'ils contiennent. Pour les exploitants agricoles, les agronomes et les équipes chargées du développement durable, ils offrent un moyen de maintenir les performances des cultures face à la chaleur, à la sécheresse ou à la salinité, selon le produit, la culture et les conditions de croissance. 

Cet article aborde la définition des biostimulants, leurs principales catégories assorties d'exemples, les mécanismes sous-jacents à la résilience des cultures, les limites qui conditionnent les résultats, ainsi que le rôle des données de terrain pour les appliquer avec précision. 

Que sont les biostimulants et comment fonctionnent-ils ? 

Un biostimulant est une substance ou un micro-organisme appliqué aux végétaux ou à la rhizosphère (la zone étroite du sol directement influencée par les racines et leurs sécrétions) afin de stimuler les processus physiologiques naturels. Le règlement de l'Union européenne sur les fertilisants définit un biostimulant des végétaux par sa fonction (1). Il stimule les processus de nutrition des plantes indépendamment de la teneur en éléments nutritifs propre au produit, dans le but d'améliorer un ou plusieurs des aspects suivants : 

• L'efficacité d'utilisation des nutriments 

• La tolérance au stress abiotique (facteurs de stress non vivants tels que la sécheresse, la chaleur, le froid et la salinité)

• Les caractéristiques qualitatives de la culture 

• La disponibilité des nutriments confinés dans le sol ou la rhizosphère 

Cette définition fonctionnelle distingue les biostimulants végétaux des intrants conventionnels. Un engrais fournit des éléments nutritifs, tandis qu'un biostimulant influe sur l'efficacité avec laquelle la plante les acquiert, les transporte et les métabolise. Elle les sépare également des produits de protection des cultures, dans la mesure où les biostimulants n'ont pas pour vocation d'agir directement contre les bioagresseurs ou les maladies. 

Les mécanismes varient selon les produits. Certains composés agissent comme des molécules de signalisation qui modifient l'architecture racinaire. D'autres influencent l'activité enzymatique ou les réponses antioxydantes au sein des tissus végétaux. Les produits microbiens colonisent les racines et le sol environnant, où ils peuvent améliorer la mobilisation des nutriments. Les recherches sur les modes d'action spécifiques se poursuivent, et les résultats dépendent du produit, de la culture et des conditions de culture. 

Pourquoi les biostimulants suscitent-ils un tel intérêt dans l'agriculture moderne ? 

L'intérêt porté aux biostimulants répond à plusieurs contraintes qui pèsent sur les systèmes de production. Les producteurs et les entreprises agroalimentaires s'efforcent de préserver le rendement et la qualité tout en réduisant l'empreinte environnementale des intrants. 

Les principaux facteurs déterminants incluent : 

• La variabilité climatique : Des précipitations irrégulières et des températures extrêmes peuvent accroître la fréquence des épisodes de stress abiotique lors des stades critiques de développement.

• Les objectifs d'efficience des intrants : L'amélioration de l'efficacité d'utilisation des éléments nutritifs contribue à réduire les pertes par lessivage et ruissellement. 

• Les engagements des filières en matière de durabilité : Les entreprises de grande consommation et les acheteurs du secteur agroalimentaire formulent des exigences en faveur d'un approvisionnement régénératif et à moindre impact. 

• Les priorités de santé des sols : La productivité à long terme dépend d'un sol biologiquement actif et bien structuré ; les produits microbiens et humiques sont ainsi évalués en tant que composantes des programmes de santé des sols. 

Les biostimulants s'inscrivent dans ces priorités en complément d'une agronomie rigoureuse. Ils ne remplacent pas les programmes de fertilisation, d'irrigation ou de protection des cultures. Ils s'y intègrent pour renforcer la manière dont les cultures y répondent. 

Quels sont les principaux types de biostimulants utilisés en agriculture ? 

La littérature scientifique classe les biostimulants selon leur origine et leur composition. Dans une revue largement citée parue dans Scientia Horticulturae, plusieurs types de biostimulants sont identifiés et peuvent être regroupés en deux grandes catégories : non microbiens et microbiens (2). 

Biostimulants non microbiens 

• Substances humiques et fulviques : Composés organiques extraits de matières organiques humifiées telles que la léonardite, la tourbe ou le compost. Ils sont associés à un meilleur développement racinaire et à une disponibilité accrue des nutriments dans la rhizosphère. 

• Hydrolysats de protéines et acides aminés : Produits obtenus par dégradation de protéines végétales ou animales. Ils sont appliqués pour soutenir le métabolisme de l'azote et la réponse au stress.

• Extraits d'algues : Issus de macroalgues marines. Ils contiennent des polysaccharides ainsi que des composés régulateurs de la croissance végétale, et sont utilisés sur un large éventail de cultures. 

• Chitosane et biopolymères apparentés : Dérivés de la chitine. Ils sont étudiés pour leur influence sur les mécanismes de défense des plantes. 

• Composés inorganiques : Éléments bénéfiques tels que le silicium, qui peuvent favoriser la tolérance à certains stress chez certaines cultures. 

Biostimulants microbiens 

• Champignons bénéfiques : Les champignons mycorhiziens établissent des associations avec les racines et étendent la zone racinaire effective, ce qui favorise l'absorption d'eau et de phosphore. La plupart des grandes cultures hébergent des mycorhizes, bien que certaines familles végétales, notamment les brassicacées, soient généralement non mycorhiziennes. 

• Bactéries bénéfiques : Les rhizobactéries favorisant la croissance des plantes, notamment les souches fixatrices d'azote et solubilisatrices de phosphate, colonisent les racines et influencent la disponibilité des nutriments. La fixation de l'azote contribue principalement chez les légumineuses grâce à la symbiose rhizobienne. Le bénéfice chez les cultures non légumineuses est généralement plus modeste et varie selon la souche et les conditions. 

Le terme d'engrais biostimulants est utilisé commercialement pour désigner des produits associant une source nutritive conventionnelle à l'une de ces catégories. Selon la définition de l'UE, l'effet revendiqué de la composante biostimulante doit être indépendant des nutriments contenus dans le mélange, et un produit dont l'effet découle de sa teneur en éléments nutritifs est réglementé en tant qu'engrais.

Comment les biostimulants améliorent-ils la résilience et la tolérance au stress des cultures ? 

La résilience des cultures désigne la capacité d'une plante à maintenir sa croissance et la formation de son rendement en situation de stress. Les biostimulants y contribuent par plusieurs voies physiologiques, et l'ampleur de chaque effet varie selon le produit, la dose, le calendrier d'application et la culture. 

Réponse au stress abiotique 

La sécheresse, la chaleur et la salinité déclenchent un stress oxydatif au sein des cellules végétales. Certains biostimulants, notamment certains extraits d'algues et formulations d'acides aminés, sont associés à une activité antioxydante accrue et à un ajustement osmotique. Ces réponses peuvent réduire les dommages cellulaires durant les phases critiques d'exposition au stress, telles que la floraison ou le remplissage des grains chez les céréales. 

Développement du système racinaire 

Un système racinaire plus développé et plus actif améliore l'accès à l'eau et aux nutriments, en particulier dans les sols dont l'humidité ou la fertilité est limitée. Les substances humiques, les champignons mycorhiziens et certaines rhizobactéries sont associés à la croissance et au fonctionnement des racines. Un système racinaire plus robuste peut également amortir l'impact de courtes interruptions dans l'approvisionnement en eau. 

Acquisition et efficience des nutriments 

Les biostimulants peuvent améliorer l'absorption et l'assimilation des nutriments déjà présents dans le sol. Les bactéries solubilisatrices de phosphate, par exemple, agissent sur les fractions phosphorées peu solubles du sol. Une plus grande efficacité d'utilisation des nutriments soutient la formation du rendement tout en limitant les excédents d'éléments nutritifs susceptibles d'être perdus dans l'environnement. 

Qualité des cultures 

Plusieurs biostimulants sont évalués pour leurs effets sur des critères qualitatifs tels que l'accumulation de sucre, la coloration et la durée de conservation, des paramètres clés pour les entreprises agroalimentaires qui définissent des exigences strictes dans leurs contrats d'approvisionnement. 

Quelles sont les limites et les précautions lors de l'utilisation des biostimulants ? 

Une application raisonnée repose d'abord sur des attentes réalistes. Les résultats au champ varient, et plusieurs facteurs déterminent si un produit génère un retour mesurable. 

• Réponses variables : Les résultats dépendent de l'espèce cultivée, de la variété, du type de sol, du climat et des conditions de stress rencontrées. Un produit performant dans un environnement donné peut s'avérer inopérant dans un autre. 

• Positionnement et dosage : L'application au bon stade végétatif est essentielle. Les biostimulants ciblant la tolérance au stress, par exemple, s'appliquent généralement de manière préventive, en amont ou dès l'apparition d'un stress anticipé, plutôt qu'après la survenue des dégâts. 

• Qualité du produit et validation scientifique : La composition et les allégations d'efficacité diffèrent grandement d'un produit à l'autre. Il convient d'examiner les données d'essais indépendants, les validations régionales et la conformité réglementaire avant toute adoption. Les cadres réglementaires diffèrent selon les pays et évoluent ; les exigences locales doivent donc être vérifiées.

• Biologie du sol et compatibilité : Les produits microbiens nécessitent des organismes viables, des conditions de sol appropriées et une bonne compatibilité avec les autres produits agrochimiques dans la cuve de mélange ou dans le programme de traitement. La colonisation mycorhizienne a tendance à diminuer dans les sols présentant une très forte disponibilité en phosphore, et certains fongicides ou de mauvaises conditions de stockage peuvent réduire la viabilité microbienne. 

• Fondements agronomiques : Les biostimulants ne peuvent compenser une carence nutritionnelle, un compactage, un mauvais drainage ou une irrigation inadaptée. La gestion de base du sol et de l'eau conditionne le niveau de bénéfice qu'un biostimulant peut apporter. 

Comment l'agriculture guidée par les données soutient l'application efficace des biostimulants 

Une part importante de la variabilité des résultats découle des différences entre produits, cultures et conditions de croissance ; un suivi rigoureux permet d'éclairer ces variations. Lorsque les paramètres du sol, l'état hydrique et le niveau de stress de la culture ne sont pas quantifiés, il devient difficile de déterminer où l'intervention d'un biostimulant est requise et s'il a fonctionné. L'infrastructure de données répond à cet enjeu en trois étapes : 

• Ciblage : L'analyse numérique du sol fournit des données sur le statut nutritif, le pH et la matière organique qui aident à caractériser la variabilité du sol, indiquant ainsi les zones où les interventions biologiques ou d'efficience nutritive apportent la plus grande valeur. 

• Positionnement temporel : Le suivi de l'irrigation et de la météo signale l'approche des périodes de stress, permettant de planifier les interventions avant leur survenue. 

• Validation : La comparaison de bandes témoins traitées et non traitées répétées, confrontée aux données de rendement, de sol et d'état de la culture, fournit des preuves propres à l'exploitation, évitant de se reposer sur des allégations génériques. 

Le cadre d'analyse numérique du sol et d'irrigation de précision de Doktar soutient chacune de ces étapes en reliant les données de sol, d'eau et de culture au sein d'une couche décisionnelle unique. 

Foire aux questions sur les biostimulants 

Les biostimulants sont-ils comparables aux engrais ? 

Non. Les engrais fournissent les éléments nutritifs dont la culture a besoin pour son développement. Les biostimulants influencent les processus physiologiques de la plante, tels que l'assimilation des nutriments, la réponse au stress et le développement racinaire ; selon la définition de l'UE, leur effet est indépendant de leur teneur en éléments nutritifs. En pratique, les deux sont fréquemment appliqués conjointement, et certains produits associent ces deux fonctionnalités. 

Les biostimulants fonctionnent-ils sur tous les types de cultures ? 

Les biostimulants ont été évalués sur les grandes cultures, les cultures maraîchères, les arbres fruitiers et la vigne, mais les réponses ne sont pas uniformes. L'efficacité dépend de la catégorie de produit, de l'espèce cultivée, du stade de croissance et des conditions environnementales. Les préparations mycorhiziennes, par exemple, présentent peu d'intérêt pour les cultures naturellement non mycorhiziennes telles que les brassicacées. Les données d'essais spécifiques à la région pour la culture ciblée constituent le repère le plus fiable pour orienter le choix. 

Comment les agriculteurs peuvent-ils mesurer l'efficacité des biostimulants ? 

L'efficacité s'évalue au mieux par le biais d'une comparaison contrôlée. Une approche pragmatique consiste à : 

• Laisser des bandes de référence non traitées, répétées et réparties de manière aléatoire au sein d'une même parcelle.

• Conserver la même variété, la même date de semis et le même itinéraire technique sur les bandes traitées et non traitées.

• Enregistrer les conditions de sol, les apports d'eau et la météo pour les deux zones. 

• Comparer le rendement, les critères qualitatifs et les indicateurs d'état de la culture à la récolte, tout en suivant les indicateurs en cours de saison tels que la vigueur foliaire ou la teneur en éléments nutritifs des tissus. 

• Réitérer la comparaison sur plusieurs campagnes afin d'intégrer la variabilité interannuelle. 

Les biostimulants renforcent la résilience des cultures lorsqu'ils sont adaptés à la bonne culture, au type de stress rencontré et au stade de développement adéquat. Leur valeur repose sur des éléments concrets : anticiper le stress, observer la réponse de la culture et déterminer si l'application a généré un retour mesurable. L'observation continue du développement des cultures transforme ces interrogations en un suivi factuel et quantifié, bien au-delà d'un simple indicateur de fin de saison. 

Doktar rend cette approche possible grâce à sa caméra de phénologie des cultures. PhenoCam capture des images en accéléré haute résolution à intervalles réguliers et émet des alertes lorsque le développement s'écarte des schémas de croissance attendus. Appliqué aux essais de biostimulants, cet outil permet de comparer les zones traitées et non traitées à chaque stade de croissance, afin que les décisions relatives au produit, au calendrier et au dosage reposent sur des preuves observées au champ. Pour optimiser le retour sur investissement de vos biostimulants et sécuriser une production résiliente et mesurable, découvrez les solutions de Doktar. 

Référence(s) : 

(1) Parlement européen & Conseil de l'Union européenne. (2019). Règlement (UE) 2019/1009 du Parlement européen et du Conseil du 5 juin 2019 établissant les règles relatives à la mise à disposition sur le marché des fertilisants UE, modifiant les règlements (CE) no 1069/2009 et (CE) no 1107/2009 et abrogeant le règlement (CE) no 2003/2003. Journal officiel de l'Union européenne, L 170, 1-114. https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2019/1009/oj/eng 

(2) du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation.  Scientia Horticulturae, 196, 3-14. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.021