Une avancée prometteuse pour l’agriculture mondiale
Une recherche internationale menée en collaboration avec l’Université du Massachusetts Amherst a révélé une solution potentielle aux défis majeurs que connaît notre planète : une population en constante augmentation, les conséquences du changement climatique, et les pressions économiques et environnementales croissantes ayant un impact sur l’agriculture.
La culture du riz, qui nourrit plus de 3,5 milliards de personnes à travers le monde, engendre de lourds impacts environnementaux et financiers. De nouvelles découvertes réalisées par des scientifiques de l’UMass Amherst et de l’Université Jiangnan en Chine pourraient offrir une voie pour améliorer la situation.
Une méthode innovante
Les chercheurs ont démontré que l’utilisation de sélénium à l’échelle nanométrique permet de diminuer les besoins en engrais pour la culture du riz tout en conservant les rendements, améliorant la qualité nutritionnelle et augmentant la diversité microbienne du sol. Selon une étude parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, ces traitements sont efficaces en conditions réelles, hors des laboratoires contrôlés.
Note : Les plants de riz traités avec du sélénium et 30% moins d’engrais sont plus volumineux que ceux soumis à moins d’engrais standard.
Les limites de la révolution verte
« La révolution verte a considérablement boosté la production agricole dans la moitié du siècle dernier, mais elle montre aujourd’hui ses limites », explique Baoshan Xing, professeur éminent en chimie environnementale et des sols. « Il est essentiel de trouver des solutions durables pour respecter les attentes croissantes de nos sociétés. »
L’un des piliers de la révolution verte a été la création d’engrais synthétiques riches en azote, permettant aux agriculteurs d’accroître significativement leurs rendements. Cependant, ces engrais présentent des désavantages : leur production est coûteuse et émet du dioxyde de carbone, et une grande partie de l’azote appliqué s’échappe des sols.
Les défis de l’utilisation de l’azote
En général, les cultures n’absorbent que 40 à 60 % de l’azote qui leur est apporté, ce que l’on appelle l’efficacité d’utilisation de l’azote (EUA). Pour le riz, cette efficacité peut même tomber à 30 %. Ainsi, jusqu’à 70 % des engrais finissent dans les rivières, lacs et océans, provoquant des problèmes environnementaux tels que l’eutrophisation et les zones mortes.
Le rôle du sélénium à l’échelle nanométrique
Les chercheurs, menés par Chuanxi Wang et Zhenyu Wang, ont découvert que l’application de sélénium à l’échelle nanométrique, lorsqu’il est vaporisé directement sur les feuilles et les tiges du riz, pourrait réduire l’impact environnemental de l’utilisation des engrais azotés de 41 % et augmenter les bénéfices économiques de 38,2 % par tonne de riz en comparaison avec les pratiques conventionnelles.
« Nous avons utilisé un drone pour pulvériser légèrement du sélénium nanométrique sur les plants de riz », précise Wang. « Cette méthode permet un contact direct, rendant l’absorption beaucoup plus efficace qu’en l’appliquant simplement dans le sol. »
Comment le sélénium favorise la croissance
Le sélénium stimule la photosynthèse, qui a été augmentée de plus de 40 %. Une meilleure photosynthèse signifie que la plante absorbe davantage de CO₂, qu’elle transforme ensuite en hydrates de carbone. Ces nutriments parviennent aux racines, favorisant leur développement. Des racines plus saines libèrent des composés organiques bénéfique pour la microbiologie du sol, aidant ainsi à tirer davantage d’azote et d’ammonium du sol, ce qui améliore l’EUA du riz de 30 à 48,3 % tout en réduisant les émissions de protoxyde d’azote et d’ammoniac de 18,8 à 45,6 %.
Comparaison des rendements entre le riz cultivé selon les méthodes traditionnelles et celui traités avec du sélénium nanométrique et moins d’engrais.
Le riz produit grâce à ces méthodes non seulement a un rendement plus élevé, mais offre aussi un grain nutritif avec des niveaux accrus de protéines et d’acides aminés essentiels. De surcroît, les agriculteurs peuvent réduire leur application d’azote de 30 %, une avancée significative, car la culture du riz représente de 15 à 20 % de l’utilisation mondiale de l’azote.
Conclusion
Ces résultats ouvrent la voie à des solutions innovantes pour faire face aux problèmes actuels : une population croissante, les changements environnementaux et les coûts croissants de l’agriculture.
Références : “Nanotechnology-driven coordination of shoot–root systems enhances rice nitrogen use efficiency” par Chuanxi Wang et al. des Proceedings of the National Academy of Sciences.
Financements : Recherche soutenue par diverses fondations et programmes de recherche.
FAQ
Qu’est-ce que le sélénium et pourquoi est-il important ?
Le sélénium est un oligo-élément essentiel pour la santé humaine et végétale. Il joue un rôle crucial dans la protection cellulaire et le métabolisme.
Quels sont les risques associés aux engrais azotés ?
Les engrais azotés peuvent causer des problèmes environnementaux en favorisant l’eutrophisation et en libérant des gaz à effet de serre. Ils peuvent également nuire à la qualité de l’eau.
Comment fonctionne la photosynthèse dans ce contexte ?
La photosynthèse permet aux plantes de convertir le CO₂ en énergie, favorisant la croissance et l’absorption des nutriments et de l’eau.
Y a-t-il d’autres applications potentielles pour le sélénium ?
Oui, le sélénium pourrait être exploré dans d’autres cultures et dans des applications environnementales pour réduire les polluants.
Quels sont les avantages économiques pour les agriculteurs ?
En réduisant les besoins en engrais et en augmentant les rendements, cette méthode peut offrir une meilleure rentabilité tout en favorisant des pratiques agricoles plus durables.
