L'intérieur sombre du hangar agricole d'un producteur au crépuscule.

Que sont les biostimulants ?

Dernière mise à jour :

Les biostimulants des végétaux sont des substances ou des micro-organismes qui, appliqués sur les semences, les plantes ou la zone racinaire, stimulent des processus naturels améliorant l'absorption et l'efficacité des nutriments, la tolérance au stress abiotique, ainsi que la qualité et le rendement des cultures.1,5 Ils ne sont pas destinés à nourrir la plante comme le fait un engrais.5 Les principaux types sont les substances humiques, les extraits d'algues, les hydrolysats de protéines, le chitosane, le silicium, ainsi que les bactéries et champignons bénéfiques.1

Jeune plantule au système racinaire blanc, fin et ramifié, posée sur un sol sombre et humide à côté d'un brin d'algue brune.

Comment définit-on les biostimulants ?

La définition fait débat depuis des années, et les définitions publiées varient beaucoup.2,4 La plupart cherchent à distinguer les biostimulants des engrais d'un côté, et des pesticides et agents de biocontrôle de l'autre, ce qui est compliqué parce que certains produits agissent à la fois comme biostimulant et comme agent de biocontrôle.1

Aux États-Unis, le Farm Bill de 2018 a donné la première description légale : une substance ou un micro-organisme qui, appliqué sur les semences, les plantes ou la rhizosphère, stimule des processus naturels pour améliorer ou favoriser l'absorption des nutriments, l'efficacité des nutriments, la tolérance au stress abiotique, ou la qualité et le rendement des cultures.1,5 Dans l'Union européenne, le règlement (UE) 2019/1009 définit un biostimulant des végétaux comme un produit fertilisant qui stimule les processus de nutrition des végétaux indépendamment de sa teneur en nutriments, dans le seul but d'améliorer l'efficacité d'utilisation des nutriments, la tolérance au stress abiotique, les caractéristiques qualitatives ou la disponibilité des nutriments confinés dans le sol ou la rhizosphère.2 Une revue universitaire largement citée a proposé un troisième cadre : un produit formulé d'origine biologique qui améliore la productivité des plantes grâce aux propriétés émergentes de son mélange de constituants, et pas uniquement grâce à des nutriments, des régulateurs de croissance ou des composés protecteurs connus.4

Comparaison de trois définitions d'un biostimulant des végétaux. Sources :1,2,4,5
SourceIdée centraleCe qu'elle exclut ou souligne
Farm Bill de 2018 (États-Unis)Substance ou micro-organisme qui stimule des processus naturels dans les semences, les plantes ou la rhizosphèreEffets sur l'absorption et l'efficacité des nutriments, la tolérance au stress abiotique, la qualité et le rendement
Règlement (UE) 2019/1009Produit fertilisant qui stimule les processus de nutrition des végétauxAgit indépendamment de la teneur du produit en nutriments
Yakhin et ses collègues, revue de 2017Produit formulé d'origine biologiqueBénéfice qui n'est pas dû uniquement aux nutriments, aux régulateurs de croissance ou aux composés protecteurs

Quels sont les principaux types de biostimulants ?

Les ingrédients les plus prisés sont les substances humiques, les extraits d'algues, les bactéries bénéfiques et les champignons bénéfiques ; d'autres produits contiennent du chitosane, des hydrolysats de protéines ou des composés inorganiques tels que le silicium.1 Les produits à base d'acides détiennent la plus grande part du marché, suivis des produits à base d'algues.1 Les chercheurs les regroupent en biostimulants non microbiens et microbiens, et le règlement de l'UE cite les champignons mycorhiziens arbusculaires et les bactéries fixatrices d'azote des genres Rhizobium, Azotobacter et Azospirillum comme biostimulants microbiens.2

Principales catégories de biostimulants et effets rapportés. Sources :1,2
CatégorieDe quoi il s'agitEffets rapportés
Acides humiques et fulviquesComposants de la matière organique issus de la tourbe, de la léonardite, du compost ou du lombricompostAmélioration des propriétés du sol, de l'absorption des nutriments par les racines et de la croissance des racines latérales
Extraits d'alguesPrincipalement des algues brunes telles qu'Ascophyllum, Fucus et LaminariaPolysaccharides favorisant la croissance, élicitation des défenses, rétention d'eau
Hydrolysats de protéinesPeptides et acides aminés issus de protéines végétales ou animalesGermination, croissance et qualité, surtout en conditions de stress
ChitosaneChitine désacétylée issue de champignons, d'insectes et de crustacésInduit des réponses de défense chez la plante
SiliciumÉlément inorganique absorbé sous forme d'acide siliciqueTolérance au stress abiotique, feuilles plus résistantes
Bactéries bénéfiquesBacillus, Rhizobium, Pseudomonas, Azospirillum et autresFixation de l'azote, sidérophores, hormones végétales
Champignons bénéfiquesChampignons mycorhiziens arbusculaires et TrichodermaExploration racinaire plus étendue, absorption du phosphore et de l'eau, ramification des racines

Comment les biostimulants agissent-ils sur les plantes ?

Les effets rapportés comprennent une productivité accrue, une meilleure tolérance aux maladies et aux autres stress, une amélioration de l'absorption de l'eau et des nutriments et de leur efficacité d'utilisation, une meilleure architecture racinaire et une meilleure croissance des racines latérales, ainsi qu'une résistance systémique induite.1 Les biostimulants peuvent modifier le métabolisme primaire et secondaire des plantes.2 Les bases scientifiques sont bien documentées, mais les mécanismes exacts ne sont pas toujours compris.1 Pour cette raison, une revue a soutenu que la recherche devrait se concentrer sur la preuve d'efficacité et sur un mécanisme d'action général, plutôt que d'exiger un mode d'action unique et défini.4

Chaque catégorie agit différemment. Les substances humiques agissent par leur nature polyanionique, en augmentant la capacité d'échange cationique du sol et en interagissant avec les transporteurs membranaires des racines.1 Les polysaccharides d'algues, qui peuvent représenter 30 à 40 pour cent du poids sec de l'extrait, favorisent la croissance et suscitent des réponses de défense.1 Les champignons mycorhiziens arbusculaires prolongent le système racinaire au-delà de la zone d'appauvrissement en nutriments, ce qui améliore l'absorption du phosphore et de l'eau, tandis que les bactéries favorisant la croissance des plantes fixent l'azote, produisent des sidérophores chélateurs de fer et fabriquent des hormones telles que les auxines et les cytokinines.1

Un biostimulant est-il la même chose qu'un engrais ?

Non. Les biostimulants peuvent favoriser une meilleure efficacité d'utilisation de l'eau et des nutriments, mais ils ne sont pas destinés à apporter un bénéfice fertilisant significatif sur le plan nutritionnel.5 Plusieurs définitions le disent directement : la définition de l'UE exige une action indépendante de la teneur en nutriments, et la revue de 2017 exclut les bénéfices provenant uniquement de nutriments essentiels connus.2,4 Les produits vendus comme engrais biostimulants associent généralement les deux, et les biostimulants sont proposés sous de nombreuses formulations, y compris en mélange avec des engrais.1

La réglementation dépend de l'allégation. En 2019, les biostimulants étaient réglementés aux États-Unis au niveau des États, comme engrais, inoculants du sol ou amendements du sol.1 La loi fédérale sur les pesticides ne définit pas le terme, mais selon le projet de lignes directrices de l'EPA de 2020, un produit dont l'étiquette indique qu'il accélère ou retarde la croissance ou la maturation des plantes, ou modifie d'une autre manière leur comportement, par une action physiologique, est un régulateur végétal et relève du Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act.5 Les allégations telles que l'amélioration de l'absorption des nutriments, de l'efficacité d'utilisation des nutriments ou de la tolérance au stress abiotique sont généralement considérées comme non pesticides.5

Les biostimulants fonctionnent-ils vraiment en agriculture ?

Les données de terrain indiquent que c'est souvent le cas, avec de fortes variations.3 Une méta-analyse de 2022 portant sur 180 études et 1 087 comparaisons appariées en plein champ de biostimulants non microbiens a constaté une augmentation moyenne du rendement de 17,9 pour cent, allant de 8,6 pour cent pour le phosphite à 30,8 pour cent pour l'extrait de feuilles de moringa.3 Les acides humiques et fulviques, les hydrolysats de protéines, les extraits d'algues et le chitosane se situaient au milieu, entre 14,8 et 17,1 pour cent.3 L'application au sol a donné des gains supérieurs à ceux de l'application foliaire ou du traitement des semences, et les réponses étaient les plus fortes en climat aride, sur les cultures légumières et dans les sols pauvres en matière organique, salins, sableux, pauvres en nutriments ou au pH éloigné de la neutralité.3

Les auteurs préviennent que le biais de publication fait probablement de cette moyenne une surestimation de ce que donne l'usage commercial, en notant que les produits non commerciaux ont surpassé les produits commerciaux.3 Une méta-analyse distincte sur les inoculants microbiens a constaté des gains de rendement de 20,0 pour cent en climat sec, 14,9 pour cent en climat tropical, 10,0 pour cent en climat océanique et 8,5 pour cent en climat continental, les champignons mycorhiziens donnant les meilleurs résultats dans les sols pauvres en matière organique et au pH proche de la neutralité.6 Les spécialistes de la vulgarisation agricole ajoutent que les effets positifs sont surtout rapportés en laboratoire ou en serre, dans des conditions contrôlées, et sur des cultures spécifiques, les grandes cultures et les céréales étant les plus étudiées.1

Réponse moyenne du rendement dans deux méta-analyses au champ. Sources :3,6
Étude et groupeVariation moyenne du rendementLà où les résultats ont été les meilleurs
Biostimulants non microbiens, toutes catégories (2022)+17.9%Climats arides, cultures légumières, sols pauvres ou salins
Produits à base d'algues, de substances humiques, d'hydrolysats de protéines et de chitosane (2022)+14,8 % à +17,1 %Milieu de la fourchette des catégories
Phosphite (2022)+8.6%Plus petit jeu de données, trois études
Inoculants microbiens en climat sec (2018)+20.0%Climats secs et tropicaux
Inoculants microbiens en climat continental (2018)+8.5%Réponse la plus faible des groupes climatiques

Comment les producteurs doivent-ils choisir et utiliser les biostimulants ?

Adaptez le produit au problème. Dans les essais au champ, les bénéfices ont été les plus importants en conditions sous-optimales, surtout en cas d'eau limitée : un biostimulant a donc le plus de chances de produire une réponse du rendement là où le stress, un sol pauvre ou un faible taux de matière organique limite la culture.3 Les cultures réagissent différemment, et les formulations des produits, qui mélangent souvent plusieurs types de biostimulants ou ajoutent des nutriments, ainsi que les pratiques de gestion et l'environnement modifient tous le résultat.1

Lisez la liste des ingrédients et vérifiez la compatibilité avec votre conduite de culture avant d'acheter, et faites un essai à petite échelle avant un usage plus large.1 Les produits vivants demandent des précautions : les champignons mycorhiziens sont sensibles au travail du sol, aux périodes de jachère nue et aux niveaux élevés d'engrais et de fongicide.1 Respectez l'étiquette du produit pour les taux et le moment d'application, et lisez les allégations de l'étiquette en gardant à l'esprit les distinctions réglementaires ci-dessus.5

À retenir

  • Les biostimulants stimulent des processus naturels de la plante pour améliorer l'absorption et l'efficacité des nutriments, la tolérance au stress, ainsi que la qualité et le rendement.
  • Ce ne sont pas des engrais : leur bénéfice n'est pas censé provenir des nutriments qu'ils contiennent.
  • Les principaux types sont les substances humiques, les extraits d'algues, les hydrolysats de protéines, le chitosane, le silicium, ainsi que les bactéries et champignons bénéfiques.
  • Les méta-analyses au champ montrent des gains de rendement moyens d'environ 9 à 31 pour cent selon la catégorie, les plus importants en cas de sécheresse, dans les sols pauvres et sur les cultures légumières.
  • Les résultats varient selon la culture, le produit et les conditions : faites donc un essai à petite échelle et respectez l'étiquette du produit.

Références

  1. Plant Biostimulants: Definition and Overview of Categories and Effects (HS1330)UF/IFAS Extension, University of Florida (EDIS) · 2019 · University extension publication · DOI 10.32473/edis-hs1330-2019
  2. Editorial: Biostimulants in AgricultureFrontiers in Plant Science, 11:40 · 2020 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2020.00040
  3. A Meta-Analysis of Biostimulant Yield Effectiveness in Field TrialsFrontiers in Plant Science, 13:836702 · 2022 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2022.836702
  4. Biostimulants in Plant Science: A Global PerspectiveFrontiers in Plant Science, 7:2049 · 2017 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2016.02049
  5. Draft Guidance for Plant Regulator Products and Claims, Including Plant BiostimulantsU.S. Environmental Protection Agency, Office of Chemical Safety and Pollution Prevention · 2020 · Government guidance
  6. Improving Crop Yield and Nutrient Use Efficiency via Biofertilization: A Global Meta-analysisFrontiers in Plant Science, 8:2204 · 2018 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2017.02204

Questions fréquentes

Les biostimulants sont-ils réservés à la culture biologique ?

Non. Le secteur de l'agriculture biologique a été le principal moteur des biostimulants, mais la demande d'une production plus durable les rend de plus en plus prisés des agriculteurs conventionnels également.1 L'EPA note leur usage croissant dans la production durable et les programmes de protection intégrée des cultures.5

Les biostimulants peuvent-ils remplacer les engrais ?

Pas à eux seuls. Les définitions recueillies dans une revue de 2017 indiquent que les biostimulants ne peuvent pas se substituer aux engrais, au fumier ni aux autres sources de nutriments minéraux.4 Leur rôle est d'améliorer l'efficacité d'utilisation de l'eau et des nutriments.5

Quelle est la taille du marché des biostimulants ?

Le marché mondial était évalué à 2,19 milliards de dollars en 2018, l'Europe en détenant environ 40 pour cent.1 Le marché nord-américain devait, selon les estimations, atteindre 605,1 millions de dollars en 2019.1

Quand les biostimulants ont-ils été décrits pour la première fois ?

L'idée de stimulants biogéniques remonte à 1933, avec des travaux lancés en URSS selon lesquels des matières biologiques exposées à un stress pourraient influer sur les processus métaboliques chez l'être humain, les animaux et les plantes.4 Plus de 700 articles scientifiques sur les biostimulants des végétaux ont été publiés entre 2009 et 2019.2