L'effet de l'utilisation du thé de compost sur la diversité et la structure bactérienne du sol et les rendements de soja dans les champs

Abstract

La fertilité de terres agricoles dépend en large partie du recyclage des nutriments dans le sol. Généralement, ce recyclage est effectué en grande partie par les communautés bactériennes du sol. On assume donc souvent que la diversité bactérienne du sol peut constituer un indicateur de sa santé/fertilité. Cependant, certaines pratiques agricoles conventionnelles nuisent à la diversité bactérienne du sol. Parmi ces pratiques, le labourage et les applications d’intrants chimiques tels que les pesticides, les antibiotiques et les engrais influencent négativement la diversité microbienne. Par conséquent, des recherches actives sont menées pour développer des façons de rétablir la diversité microbienne dans les sols en agriculture conventionnelle. Plusieurs alternatives biologiques ont été développées au fil des ans, aboutissant à des produits commerciaux en tant que des biostimulants incluant des substances d’origines biologiques, des microorganismes ou la combinaison des deux. Entre autres, le thé de compost a été développé et suggéré comme étant un produit riche en microorganismes bénéfiques, ayant les capacités d’améliorer les cultures et la durabilité des systèmes agricoles biologiques. Cependant, sa performance et son application à grande échelle dans les systèmes de production conventionnelle demeurent peu étudiées. L’objectif de ce mémoire et d’évaluer l'effet du thé de compost sur l'abondance, la diversité et la structure des communautés bactériennes du sol et les rendements, dans un essai en champs de la production du soja dans un système conventionnel de monoculture. Dans un champ d’environ trois hectares est subdivisé en six blocs, chacun contenait deux parcelles: l'une a été traitée par le thé de compost frais et l'autre a été utilisé comme témoin avec thé de compost stérilisé à la chaleur pour tuer les microorganismes. Notre hypothèse est que le thé de compost frais améliore la croissance du soja et son rendement avec l’apport de microorganismes bénéfiques et l’enrichissement des communautés bactériennes des sols. Le séquençage à haut débit de l’ADN ribosomique 16S bactérien extrait de différents échantillons (thé de compost, sol traité et sol témoin), associé aux analyses bio-informatiques et statistiques, a démontré que le traitement du thé de compost frais n'a pas influencé de manière significative les communautés bactériennes, ni par des changements dans la diversité alpha, ni dans la structure de la communauté de celles-ci. De plus, les résultats des analyses de croissance des plantes et de rendement ont eu aucun effet significatif du thé de compost frais sur la biomasse végétative des plantes ou le poids des graines de soja. Nos résultats de recherche indiquent que le thé de compost frais utilisé dans notre expérience n’a pas modifié les communautés bactériennes des sols traités et n’a pas influencé la croissance des plantes ni le rendement en grain. Notre hypothèse n’est pas supportée par ces résultats qui suggèrent que les bénéfices relatifs à l’application du thé de compost frais ne sont pas dus aux microorganismes vivants mais plutôt à un apport potentiel des nutriments. L’absence d'effets positifs dans notre étude pourrait être attribué spécifiquement à notre conception expérimentale, au thé de compost utilisé, ou à la dose ou la fréquence d'application de celui-ci. D’autres expériences sont nécessaires afin de tirer des conclusions robustes quant à l’effet et la performance du thé de compost sur des cultures conventionnelles.

The fertility of agricultural lands largely depends on the recycling of nutrients in the soil. Usually, this recycling is carried out largely by bacterial communities in the soil, that their diversity is an important indicator of the health and fertility of agricultural soils. However, some agricultural practices, especially in conventional production systems, harm the essential functions of these soil bacterial communities. Among these practices, tillage and the applications of chemical inputs such as pesticides, antibiotics and fertilizers negatively influence the diversity and structures of microbial communities. As a result, the abundance and diversity of these beneficial microorganisms and the potential services they provide decrease in these soils. Several biological alternatives have been developed over the years, resulting in commercial products as biostimulants including substances of biological origin, microorganisms or a combination of the two. Among others, compost tea has been developed and suggested as a product rich in beneficial microorganisms, with the capacity to improve crops and the sustainability of organic farming systems. However, its performance and large-scale application in conventional production systems remains little studied. The objective of this master’s thesis is to assess the effect of fresh compost tea on the abundance, diversity and structure of soil bacterial communities and yields, in a field trial of soybean production in a conventional system of monoculture. In a field of about three hectares is subdivided into six blocks, each one contained two plots: one was treated with fresh compost tea and the other was used as a control with heat sterilized compost tea to kill microorganisms. Our hypothesis is that fresh compost tea improves soybean growth and yield with the addition of beneficial microorganisms and the enrichment of bacterial communities in soils. High throughput sequencing of bacterial 16S ribosomal DNA extracted from different samples (compost tea, treated soil and control soil), combined with bioinformatics and statistical analyzes, demonstrated that processing of compost tea did not significantly influenced bacterial communities, neither by changes in alpha diversity nor in their community structure. In addition, the results of plant growth and yield analyzes had no significant effect of fresh compost tea on plant vegetative biomass or soybean weight. Our research results indicate that the fresh compost tea used in our experiment did not change the bacterial population in the treated soils and it did not show a significant effect on either plant growth or yield. Our hypothesis is not supported by these results which suggest that the relative benefits of the application of compost tea are not due to living microorganisms but rather to a potential supply of nutrients. The lack of positive effects in our study could be attributed specifically to our experimental design, the compost tea used, or the dose or frequency of its application. More experiments are needed in order to draw robust conclusions about the effect and performance of compost tea on conventional crops.