Réguler les plantes en les touchant, une alternative inattendue

Quand des observations de terrain débouchent sur la thigmomorphogénèse, phénomène au nom compliqué mais au mécanisme naturel chez les plantes.

La réduction de l'usage des produits phytosanitaires est un objectif dont les causes ne sont plus à détailler. La recherche, les instituts techniques, conseillers techniques et producteurs s'y sont attelés, parfois depuis des décennies. Ainsi, en horticulture, les auxiliaires et micro-organismes entomopathogènes sont largement utilisés.

Mais il n'y avait pas grand-chose pour la régulation de croissance. Jusqu'à maintenant...

La régulation, parent pauvre de la PBI

La PBI fonctionne contre les ravageurs

Le plus souvent, le passage de la protection chimique à la lutte biologique ou à la protection biologique intégrée (PBI) était et est encore motivé par l'existence d'impasse chimique dans la lutte contre certains ravageurs.

Ces impasses sont soit biologiques (résistance ou forte tolérance des ravageurs aux pesticides) soit législatives (interdiction de produits vidant un usage ou n'y laissant que quelques produits peu efficaces).

Pour les productions ornementales sous serre, les deux types de produits phytosanitaires les plus utilisés sont les insecticides et les régulateurs de croissance. Or, les impasses n'existent pas concernant les régulateurs de croissance.

Pour la régulation, il y a la génétique ou l'alimentation... quoique

Les travaux concernant la mise au point d'alternatives à leur usage ont ainsi été tardifs et peu nombreux. Les solutions proposées sont souvent liées soit à la génétique (variétés naturellement compactes) soit à l'alimentation hydrique et nutritive des plantes (restriction hydrique, azotée, en phosphore...).

Ces dernières méthodes sont en général hautement techniques, nécessitent un matériel délicat et sont assez risquées car elles jouent sur des restrictions. Les carences ne sont pas loin... Or, une technique simple, économe et très peu voire pas risquée existe. Il s'agit de la thigmomorphogénèse.

La thigmomorphogénèse, présentation

La thigmo... quoi ? Définition

Ce nom quelque peu barbare signifie « formation de l'architecture des plantes par le toucher » (thigmo = toucher ; morpho = architecture, forme ; génèse = formation, construction). Concrètement, si l'on touche, si l'on stimule mécaniquement, et ceci périodiquement, l'apex d'une plante, alors elle ralentira fortement sa croissance en hauteur et se ramifiera.

Toucher régulièrement une plante revient à inhiber son apex. Résultat : la croissance est réduite, la ramification est améliorée.

Un mécanisme naturel et scientifiquement étudié

Dans la nature, ce phénomène permet aux plantes de ne pas trop dépasser la hauteur de leur voisine, de ne pas trop émerger de la canopée.

L'étiolement permet à une plante de « rattraper » la hauteur de ses voisines pour avoir plus de soleil mais aussi certainement pour exposer ses fleurs à la vue des pollinisateurs, ou au vent pour les plantes dont le pollen est transporté par ce dernier. Cela s'applique aussi bien aux arbres et arbustes qu'aux graminées et dicotylédones herbacées. Ensuite, une fois le « rattrapage » réalisé, la thigmomorphogénèse arrête cette croissance rapide.

En effet, si une plante était dépourvue de ce mécanisme d'arrêt de croissance, une fois arrivée à la hauteur de ses voisines, elle poursuivrait sa croissance. Cela l'exposerait d'autant plus aux vents violents et aux passages des animaux.

Le risque est alors que la tige soit cassée. Grâce au mécanisme de thigmomorphogénèse, la stimulation mécanique produite par le vent ou par le passage d'animaux sur les tiges un peu plus hautes que leurs voisines va fortement ralentir la croissance de leur apex et stimuler celle de ses ramifications. Ainsi, la tige risque moins d'être cassée.

Ce mécanisme a été largement étudié par les scientifiques dans les années 1980, essentiellement d'un point de vue physiologique. Ces travaux n'ont malheureusement pas abouti, ou à de rares exceptions, à des applications techniques.

Observations empiriques en vergers et pépinières, et sur chrysanthème et poinsettia

Par ailleurs, certaines observations empiriques ont été exploitées par des producteurs qui desserrent les liens des apex des arbres fruitiers tuteurés. Ceux-ci sont alors ballottés par les vents ce qui freine leur croissance, but recherché par l'arboriculteur.

Le démarrage de nos travaux s'est également appuyé sur une observation anecdotique de terrain. Pour la réalisation d'un essai de contrôle des ravageurs en culture de chrysanthème (résultats dans Phytoma n° 651), nous notions tous les quinze jours certaines plantes identifiées. Celles-ci, toujours les mêmes, étaient minutieusement auscultées, les feuilles étaient retournées, les tiges écartées...

Et, en fin d'essai, après trois mois de traitement, ces plantes étaient plus petites que leurs voisines et ceci nettement.

En 2013, nous avons observé le même phénomène sur des poinsettias ayant subi le même sort. Le phénomène est visible au premier coup d'œil (voir photo 1).

Témoignage de producteurs et d'un chercheur Inra

L'observation sur chrysanthème nous a incités à débuter des travaux en 2011. Les réunions préparatoires nous ont confortés et même totalement confortés dans l'intérêt d'un tel travail.

En effet, plusieurs producteurs nous ont rapporté des observations empiriques suggérant que réguler les plantes par le toucher pouvait être efficace.

Par ailleurs, Philippe Morel, de l'Inra d'Angers, nous a donné le nom du phénomène alors méconnu de nous. Il a fait plus, il nous a conseillés puisqu'il travaillait alors sur ce phénomène avec pour modèle le rosier.

Au passage, vive le lien recherche-terrain

Comme quoi, les observations de terrain, même a priori insignifiantes, ne sont pas à négliger et les relations fluides entre recherche et expérimentation sont indispensables au bon avancement des travaux réciproques : applications techniques pour le chercheur, connaissances de base permettant des travaux pertinents et des résultats rapides pour l'expérimentateur.

En 2011, un test réalisé sur hibiscus Matériel végétal et mécanique choisi

Après avoir visité la table de stimulation mécanique utilisée par l'Inra et pris conseil quant aux conditions de stimulation comme la fréquence de passage, nous avons démarré nos travaux en culture d'Hibiscus rosa-sinensis Porto rouge. En effet, c'est une variété difficile car se ramifiant peu et croissant rapidement. Le jeune plant n'a pas été pincé.

Nous avons modifié un chariot d'irrigation en installant des tuyaux d'irrigation en PVC sur des balançoires réglables en hauteur. Sur chaque bras du robot, nous avons installé quatre balançoires (voir photo 2).

La culture a débuté en mai et le premier passage du robot réalisé une semaine après, le temps que les boutures s'enracinent un peu.

Une série de trois passages, une à quatre fois par semaine

Ensuite, chaque jour de stimulation aux alentours de midi, nous avons stimulé trois fois de suite les plantes soit un aller-retour et un aller. Ce nombre de passages caractérise ce que l'on nomme l'intensité de stimulation.

Le nombre de stimulations par semaine, que nous nommerons fréquence de stimulation, dépendait de chaque balançoire. Une balançoire sur chaque bras était utilisée une fois par semaine, une deuxième paire deux fois par semaine, la troisième trois fois, et la dernière paire de balançoires était passée sur les plantes quatre fois par semaine.

Chaque semaine la hauteur des balançoires était réajustée afin de la réadapter à la hauteur des plantes pour que le tube de PVC stimule les premiers centimètres des apex des plantes les plus hautes (voir photo 3). C'est en effet à cet endroit que les tiges seraient les plus réceptives aux stimuli. Cet ajustement est contraignant et délicat mais nous verrons plus loin qu'une adaptation simple permet de supprimer ce travail.

Résultats visibles au bout de deux mois, notables au bout de trois

Après un mois de stimulation, les différences n'étaient pas encore visibles. Cependant, les plantes n'avaient alors que peu crû. Après deux mois de stimulation, les différences étaient assez bien marquées et après trois mois elles étaient nettes et très importantes (voir photo 4 et Figure 1).

Mieux, les plantes de la modalité la plus stimulée étaient plus petites d'environ 25 % par rapport au témoin. Ainsi, elles n'ont pas eu besoin d'application de régulation de croissance pour avoir leur taille commerciale. En revanche, les plantes non stimulées ou légèrement stimulées en auraient eu, elles, besoin.

Grâce à ces travaux, nous avons donc montré que la méthode peut être efficace, applicable en production et permettait, dans certains cas, de supprimer le recours aux régulateurs de croissance.

2012, la traîne s'impose face à la barre

Des tests complémentaires nécessaires

Encouragés par ces bons résultats, nous avons continué les travaux pour répondre à d'autres questions. Avant de les évoquer, attardons-nous sur l'importance de la hauteur de stimulation par rapport à la hauteur des plantes stimulées.

En 2012 et toujours sur hibiscus, découverte de l'importance de la localisation de stimulation

En 2012, nous avons réalisé un essai sur hibiscus comparable à celui de 2011 en modifiant les fréquences et intensités de stimulation. Le matériau de stimulation était, comme en 2011, un tube de PVC réglable en hauteur. Mais contrairement aux résultats de 2011, ceux de 2012 sont médiocres.

Certes les plantes stimulées étaient en général plus courtes que les plantes témoins, mais le classement des modalités par hauteur finale des plantes ne correspondait pas au classement des modalités par intensité de stimulation. Pourquoi ? Après mûres réflexions, la réponse semble tenir au réglage de la hauteur de stimulation. En 2012, nous avons réglé la barre de stimulation à la hauteur moyenne des plantes de la planche à stimuler alors qu'en 2011, elle était réglée au niveau des plantes les plus grandes. C'est bien cela qui semble avoir conduit aux résultats relativement médiocres de 2012.

En effet, si la barre est à la hauteur des plantes les plus hautes, celles-ci seront stimulées et les petites plantes ne le seront pas. Ainsi, les plantes hautes vont croître plus lentement que les petites. Ces dernières vont rattraper leurs grandes voisines.

Au fur et à mesure que la planche est stimulée, en ne stimulant toujours que les plus grandes plantes, la hauteur de l'ensemble des plantes va s'homogénéiser, s'harmoniser. De plus en plus de plantes, puis l'ensemble des plantes vont avoir la même hauteur et être stimulées donc régulées.

En fin de culture, l'homogénéité des productions est ainsi très importante, à en faire pâlir un producteur hollandais (la Figure 2 illustre le phénomène).

A contrario, si l'on règle la barre à la hauteur moyenne de la planche, les plantes les plus grandes ne sont pas ou peu stimulées car la barre est trop basse, sous la zone de la tige la plus réceptive. Elles continuent à croître rapidement. De plus, la stimulation exercée à un niveau où la tige est assez dure peut provoquer des cassures.

Les plantes de hauteur moyenne sont stimulées, donc leur croissance est ralentie au départ, mais comme la barre est rapidement remontée à cause de la croissance plus rapide des plantes les plus hautes, elles ne seront alors plus touchées par la barre. Tout ceci entraîne une stimulation intermittente, peu efficace et une hétérogénéité des productions élevée (voir Figure 3).

La hauteur de stimulation et la qualité du réglage sont donc un paramètre essentiel à la réussite de la méthode si on utilise une barre pour stimuler les plantes.

Une solution : stimuler par traîne

Heureusement un autre dispositif permet d'annuler cette contrainte. Il s'autorégule constamment à la hauteur optimale. Pour cela, il suffit d'installer une traîne sur la barre. Ce n'est plus la barre mais la traîne qui va stimuler les plantes. Sa longueur fera qu'elle s'adaptera automatiquement à la hauteur des plantes les plus hautes (voir Figure 4).

En début de culture, la barre soutenant la traîne sera mise à une hauteur supérieure à la hauteur finale désirée. La longueur de la traîne doit être suffisante pour toucher suffisamment les plantes en début de culture (au moins 30 à 50 cm de contact).

En fin de planche, il convient de laisser un espace libre, sans plante, qui permettra à la traîne de se retourner au moment où le chariot d'irrigation revient en arrière après avoir fait un aller. Au fur et à mesure de la croissance de la culture, la longueur de la traîne en contact avec les plantes augmentera, augmentant du même coup l'intensité de la stimulation.

Ainsi, la hauteur de stimulation s'adapte naturellement et constamment à la hauteur des plantes les plus hautes. Deux séries de deux âges différents sur une même planche seront stimulées également, alors que, sans traîne, seule la série la plus âgée, la plus haute, le serait.

Ce dispositif de stimulation utilisant une traîne permet de supprimer l'étape délicate et fastidieuse du réglage de la hauteur de stimulation. Ainsi, ce dispositif très simple et peu onéreux pourra permettre une utilisation aisée de la méthode de thigmomorphogénèse en entreprise.

Signalons une précaution à prendre : ne pas mettre d'étiquettes plus hautes que les plantes. Soit la traîne va les arracher, soit elles vont supprimer la stimulation mécanique pour les plantes proches...

2012 et 2013, tester l'heure, les matériaux, les productions

Rôle de l'heure de passage, testé sur basilic avec une traîne de papier

Par ailleurs, d'autres questions se posaient avant de transposer facilement la technique en production. Ces interrogations étaient les suivantes :

– L'heure de stimulation a-t-elle une influence sur l'efficacité ?

– Quels matériaux de stimulation utiliser ?

– Les autres productions sont-elles réceptives ?

Les essais conduits en 2012 et 2013 visaient à répondre à ces questions.

Tout d'abord, concernant l'heure de passage, nous avons réalisé des essais sur des semis de basilic. Les plantules ont été stimulées avec une traîne en papier soit le matin soit le soir. Les résultats ont été comparés à des plantules non stimulées disposées à côté des plaques stimulées.

Les différences de hauteur obtenues ne sont pas très importantes, probablement car la durée de stimulation a été courte. Mais ces résultats nous indiquent qu'une stimulation le matin serait plus efficace que le soir, en tout cas sur cette espèce. Les plantes semblent être plus réceptives au lever du soleil qu'au coucher (voir Figure 5).

Autre avantage d'un passage le matin : l'homogénéité est statistiquement plus importante dans ce cas. La réaction des plantes est plus homogène.

Quel matériau pour la traîne ?

Concernant les matériaux de stimulation, nous avons déjà vu que l'utilisation d'une traîne est bien plus pratique que celle d'une barre car elle permet de s'affranchir des délicats réglages hebdomadaires. Mais pour la traîne, quel matériau utiliser ?

Nous en avons testé plusieurs en station d'expérimentation : de la bâche plastifiée épaisse (480 g/m²), de la bâche plastique fine (100 μm, 100 g/m²) et du voile de forçage P30 (30 g/m²). Des producteurs ont testé d'autres matériaux comme la bâche de tunnel (200 μ, 150 g/m²) ou les balais de porte de serre (voir photos 5 à 7).

Quels que soient les matériaux, les résultats ont été bons. Cependant, les bâches plastiques d'au moins 200 μ sont les plus efficaces et les plus pratiques.

Le voile P30, assez rugueux, s'accroche un peu partout et surtout accroche fortement les feuilles des plantes, comme un Velcro. Cela risque de déraciner les jeunes plants ou d'endommager le feuillage des plantes plus âgées. Les balais de porte, testés en culture d'hortensia en vert ont permis d'économiser deux applications de régulateur sur cinq. Mais, comme pour les barres, ils doivent être réglés régulièrement.

Enfin, les plastiques fins, bien qu'efficaces, auront certainement une efficacité assez faible sur les plantes « coriaces » ou peu réceptives comme l'hibiscus et le rosier.

Résultats sur hibiscus, poinsettia, pelargonium et chrysanthème

Pour l'instant la technique de régulation des plantes par la thigmomorphogénèse a été utilisée sur Hibiscus rosa-sinensis et poinsettia en station et sur pelargonium et chrysanthème en production.

Dans tous les cas les résultats ont été bons avec une fréquence de passage de cinq stimulations par semaine.

Résumons les résultats actuels

Chariot, barre et traîne

Il est possible, facilement et à moindre coût, de réguler les plantes par thigmomorphogénèse pour le peu que la culture soit arrosée avec un chariot d'irrigation.

Sur celui-ci, on installe une barre réglable en hauteur qui soutient une traîne en plastique. Celle-ci stimulera mécaniquement les plantes en traînant sur leur apex lorsque le chariot avance.

Fréquence et intensité

La fréquence de stimulation la plus courante semble être de cinq passages par semaine avec comme intensité de stimulation un aller-retour. Elle donne de bons résultats sur les quatre espèces déjà citées.

Pour d'autres espèces, des essais préliminaires sont réalisables.

Si l'on veut réduire l'effet de la stimulation (espèces ou variétés ayant moins besoin de régulation et/ou plus fragiles face aux sollicitations mécaniques), je conseillerais de réduire l'intensité, c'est-à-dire le nombre d'allers par jour, plutôt que la fréquence, le nombre de passages par semaine. Ainsi, pour des cultures ne nécessitant que peu de régulateur de croissance, nous passerions cinq fois par semaine, un aller par jour.

Pour des cultures plus coriaces, moins réceptives, nous passerions également cinq fois par semaine mais à raison de deux allers-retours par jour.

Une technique simple, économique, essayée sur quelques espèces

Cette technique simple et quasi gratuite (récupération des vieilles bâches de tunnel) s'est montrée très efficace pour maîtriser la croissance des plantes en production tout en permettant d'améliorer l'homogénéité des productions, ceci sur les espèces sur laquelle nous avons pu la tester. Sur ces espèces, elle devrait donc s'imposer rapidement dans les entreprises ! Il sera intéressant de la tester sur d'autres productions afin d'évaluer les adaptations nécessaires.