Brevet FR2556930A1 — publié le 19850628

NOUVEAU MILIEU DE CULTURE POUR PLANTES La présente invention a trait à un nouveau milieu de culture pour plantes plus particulièrement destiné à la cultu- re hors-sol ainsi qu'à la culture "in vitro". La culture hors-sole et plus précisément la culture sur supports inorganiques,est couramment pratiquée maintenant à partir d'un très grand nombre de matériaux ou substrats cons- titués de ou à partir de: matières plastiques, tourbe blonde ou brune, sables, argiles expansées, vermiculite, perlite, pouz- zolanes, composts d'ordures ménagères, boues résiduaires, fu- miers de tous types, écorces, sciures, copeaux, graviers, goé- mons, etc... Ces divers types de substrat doivent présenter des qualités physiques bien précises ainsi que certaines proprié- tés chimiques et biologiques. Le volume de substrat étant réduit, la densité des racines est importante et le système racinaire occupe parfois jusqu'à 10 % du volume total. Le support de culture doit per- mettre le fonctionnement de ce système et notamment l'absorp- tion par celui-ci de l'eau et de l'oxygène. Ces circulations nécessaires de l'air et de l'eau ne peuvent s'effectuer qu'en présence d'une bonne stabilité structurale. Le substrat doit posséder des qualités d'imputrescibilité, de résistance à l'action du temps et de l'eau et donc de tenue mécanique à l'état humide. Le substrat doit posséder une certaine porosité, et en particulier la macroporosité est importante pour une bvn- ne circulation de l'air et une diffusion aisée de la solution fertilisante ou nutritive. On considère à ce propos qu'un vo- -2- lumne lacunaire idéal serait de l'ordre de 60 à 70 % du volu- me du substrat. Cela détermine une granulométrie appropriée qui se situe entre 2 et 6 mm pour les matériaux compacts et 2 à 15 mm pour les matériaux poreux. On évite ainsi, d'une part, une certaine asphyxie racinaire, et, d'autre part, une aération trop importante facilitant le dessèchement. La capacité de rétention en eau du substrat doit, en effet,être bonne pour maintenir une certaine humidité et éviter les irrigations trop fréquentes. En ce qui concerne les propriétés chimiques deman- dées à ces types de substrat il faut noter une capacité d'&- change des bases élevée afin de limiter le lessivage et sur- tout un certain pouvoir tampon destiné à diminuer les varia- tions de salinité dans le milieu. Par ailleurs, le pH doit être compatible avec la croissance des végétaux et, à cet égard, un pH acide est net- tement préférable, l'optimum se situant entre 5,5 et 6,2. Quant à la richesse éventuelle en éléments minéraux et en oligo-éléments elle n'est pas importante dans la me- sure o on la corrige facilement par une fumure de fond et/ ou l'utilisation ultérieure de solutions nutritives. Enfin, le support de culture ne doit pas présenter de phytotoxicité. En dernier lieu, au plan des propriétés biologiques le substrat doit être exempt de tout parasite végétal et,lors- qu'il est composé de produits organiques (tourbes, écorces, copeaux), posséder une constitution qui ne favorise pas le développement des micro-organismes. En outre, il est intéressant, en cours de culture, que le substrat offre une résistance à la colonisation en surface par les algues ou les moisissures. Enfin, le substrat doit être pauvre en graines ad- ventices ou, mieux, exempt de ces dernières. A la suite des nombreuses tentatives qui ont été fai- tes sur toutes sortes de types de substrat pour cultures hors- -sol il s'est révélé qu'aucun substrat utilisé ou expérimenté jusqu'à maintenant ne présentait dans son état propre la struc- ture physique optimale requise ni, la plupart du -3 - -:mps, les propriétés chimiques et biologiques souhaitées. Si ces propriétés chimisces et biologiques peuvent être relativement facilement conférées au matériau du subs- trat,par amendement ou apport par voie liquide, par contre, pour donner a ce matériau les propriétés physiques requi.3s, il faut lui faire subir divers traitements, selon le type de matériau, en vue de lui conférer les caractéristiques struc- turelles nécessaires. La présente invention permet de pallier ces divers inconvénients et d'éliminer ces diverses contraintes en pro- posant un nouveau matériau propre à constituera même à l'état brut, un substrat idéal non seulement pour la culture hors- sol mais également pour la culture "in vitro", malgré les exi- gences et contraintes beaucoup plus sévères que l'on rencon- tre dans ce type de culture, comme on le verra plus loin dans la description qui va suivre de l'objet de l'invention. L'invention a pour objet un nouveau milieu de Cul- ture pour plantes caractérise en ce qu'il est constitué de fibres de bois formées de filaments ou fibrilles individuels ou agglomérés en bûchettes facilement délitables, de quelques centièmes de millimètres de diamètre, de longueur comprise entre environ 1 mm et environ 5 mm, lesdites fibres étant uti- lisées telles quelles, à l'état brut et sans aucun traitement complémentaire, sous forme d'amas de fibres enchevêtrées de densité de l'ordre de 0,02 à 0,20 environ pour un taux d'hu- midité d'environ 50 %. Un tel milieu se révèle, de manière tout à fait inattendue et surprenante, être un support de culture répon- dant parfaitement aux diverses conditions exigées d'un subs- trat pour culture hors-sol et rappelées plus haut. Tous les substrats connus à ce jour à base de bois sous une forme ou une autre (écorces broyées, compostées ou non, copeaux, sciures, flocons de fibres de bois, fibres de cellulose naturelle, pulpe de bois, etc...), n'ont jamais pu être utilisées tels quels et ont dut a des degrés divers, être traités chimiquement ou physiquement en vue d'avoir une struc- ture propre a remplir les conditions rappelées ci-dessus a savoir: capacité de rétention en air et en eau élevée; -4 - stabilité structurale inaltérable $ - capacité d'échange de bases (T) élevée - pouvoir tampon élevé; - répartition: volume lacunaire total 75 % pour un volume solide de 25 %. En outre, ces divers substrats doivent être traités pour avoir les propriétés chimiques et biologiques requises en particulier le pH approprié, l'absence de phytotoxicité, la résistance au développement des micro-organismes. Le matériau selon l'invention présente à l'état brut toutes ces propriétés réunies mais qui n'ont jamais été mises en évidence auparavant, ces propriétés résultant d'une part, de la nature physique et chimique desdites fibres et, d'au- tre part de la nature des traitements physiques et chimiques subis par le matériau de départ au cours de la fabrication de ces fibres. Les fibres selon l'invention sont réalisées par dé- fibrage de bois de résineux ou de feuillus. Avantageusement, pour des raisons techniques et de cot de revient, on utilise la technique de défibrage telle que mise en oeuvre dans le processus de fabrication des pan- neaux de fibres de bois agglomérées. Ce processus, qui est parfaitement connu, consiste à hacher en copeaux de quelques centimètres carrés des déchets par exemple de pin maritime (déchets constitués notamment par des dosses ou des délignures écorcées). Après éliminatlon des fines par soufflerie ces copeaux sont ensuite préchauffés et cuits à la vapeur durant 3 à 5 minutes environ. Ensuite, on procède à un défibrage des copeaux (ren- dus très friables par la cuisson) dans un défibreur constitué par exemple d'un disque stator et d'un disque rotor tournant à grande vitesse et alimenté en eau sous pression. Le mélange eau-fibre provenant du défibreur est égoutté, ce qui permet d'obtenir dss fibres de bois qui se- ront ensuite, dans le processus normal de fabrication des pan- neaux de fibres,soumisàcompression et chauffage après raffinage. Ces fibres de bois telles qu'elles sortent de l'é- gouttage conviennent parfaitement à l'application selon l'in- vention comme substrat de culture, sans aucun traitement com- plémentaire ou préparatoire. Ces fibres se présentent sous forme de filaments ou fibrilles individuels ou agglomérés en bûchettes aisément dé- litables, de diamètre de l'ordre de quelques centièmes de mil- limètres et de longueur de l'ordre du millimètre environ pour le bois de fuillus, jusqu'à 5 mm environ pour le bois de ré- sineux. Les filaments de résineux sont plus flexibles et peuvent donc être plus longues que celles de feuillus. Toutes les parties de feuillus ou résineux peuvent être utilisées pour la fabrication des fibres, cependant cer- taines écorces, telles que celles de résineux,ne sont prati- quement pas utilisables, car à cause de leur friabilité il y aura au cours de la fabrication des fibres énormément de poussièreset peu de fibres, ce qui donne un rendement faible inintéressant. Les fibres ainsi obtenues par défibrage (suivant la technique utilisée dans les panneaux de fibres agglomérées ou une autre technique) comprennent environ 99 % dé matières organiques (surtout de la cellulose et de la lignine en quan- tité sensiblement égale, mais aussi des tanin, pectine, ami- don, résines, etc...), et des sels minéraux. Des analyses de ces fibres ont donné un pH de 5,4, une salinité totale de 0,22 et des teneurs en éléments solu- bles à l'eau tout à fait comparables à celles obtenues avec les tourbes blondes non fertilisées ni chaulées.. Par ailleurs, à titre de comparaison on a indiqué dans le tableau cidessous les capacités de rétention en eau des fibres conformes à l'invention, d'une part, et de subs- trats voisins constitués par des écorces compostées (ou broyées) et de la tourbe blonde (fine ou grossière). Dans les tests illustrés par ce tableau on a me- suré la quantité maximale d'eau que peut retenir un substrat placé dans les conditions d'après rempotage. On obtient ainsi la quantité d'eau contenue par un pot après arrosage et écoulement de l'eau non retenue (per- colation). - 6 - :: Capacité de rétention en eau:: Matériau. Densité sche *:: par litre de: en % dema-:: :: substrat: tière sèche :: :: 820: 0,104 : : Fibre.................: +795: 790:,10: ::......77:0,9: *: -770: : 0,098 Ecorces copostées: 730: 0,23 : +745: 325: '0,23: :broyées pour mêmire: 760: : 0,23 : : 'Tourbe blonde:::.: :. fine......... 800 a 900: 700 à 1.500: 0,06 A 0,12:..DTD: :: ::: :. grossière......: 700 à 800: 600 à 1.000: 0,06 à 0,12 D'après le tableau ci-dessus on constate que la fi- brea une capacité de rétention en eau identique à celle d'une tourbe blonde moyenne, c'est-à-dire de la plupart des tourbes que l'on rencontre. Il en est de même pour la densité sèche, laquelle, dans le tableau cidessusest exprimée en poids de matière sèche par unité de volume pour un taux d'humidité de 50 % en- viron. Cette mesure de la capacité maximale de rétention en eau n'est toutefois pas suffisante pour connaître la manière dont devront être opérés les arrosages des substrats. Il con- viendra donc de déterminer la force de rétention en eau, ce qui s'opère par la mesure de la quantité d'eau retenue à dif- férentes forces de succion. En ce qui-concerne la perméabilité des substrats étudiés dans le tableau ci-dessus, celle-ci a été obtenue par percolation après tassements standards. Les résultats exprimée en cm3 d'eau par tube de percolation sont regroupés dans le tableau ci-après: 7- Perméabilité :Materiau Pe Observations :: (cm d"ea): i.bre................ 5é00 ' levée Ecorces compostées.. : broyées pour mémoire,.: 77 correcte t Tourbe Blonde -:. fine......... 20 faible :. grossière.. 200 à 300 bonne O constate cue. pe_.abilié de la fibre est eg- celier te. E.n conclusion, la fibrl selon i 'inention est très permab!le et possede une capacité de rétention- en eau três a-bisfaisante. Il est à sg.rale. galxrtent aie cettez fibre fst.cenmouillable à. souhai.t et ne présen ipas de limite de nouillabiiité contrairement à la courbe. Le matériau selon! invention s est ré,éIê Atre de xmeni re particulièrement surprenante et efficace un substzra eal, -utilisé à l'éta_ brut, pour les culturs in vitro, Ces cultures consistent à reproduiremiame végétal en un noz4bre d'exempla_.res tres imoe parta p.t d'un ê.C-P. t"ssu la qristCme, qui et un -tissu végétal jeune en cours de multiplication rapi!de. Les:-éri.stêmes occupent l.es '. ttî.sc9 de i5 'a. elante - extrémité de la -,. r-eion subterinale de la hC:OC )oiurg eors. Lou- el_ u e. o!&di 'aues aun structu= res presau 'embtyonrnairesz eai-ei -s -i.t f'e iormati3on-sv n:,:iiires et scondal res i -v-eta- Une autre - il's rairce coniste Socdrer pss-'rs t $n' tg t? 'i 3].'aes et L - 1.c ula, ârge3 'en f,'aisant --sr so:it lc. 'ho3rgor0t t-' r..l^a i.....es axillai- -r' - dt erl 4'i'onn'_ anlL 1ç r'!-geta par.i esntre-no33ud0 - in dis tingue_ r. 'as p,3rincipales qui s e dérou= lentr en miiieu stérile La. reire comprend une ou -plusieurs -8- séquences de 4 à 6 semaines en milieu gélosé: c'est la pha- se de multiplication. La seconde dure 3 à 5 semaimes en mi- lieu gélosé: c'est la phase d'enracinement. On a utilisé à titre d'essai le milieu selon lin- vention lors du passage au milieu d'enracinement. Diverses espèces végétales ont été exprientes, à savoir: le pommier, la vigne, le rosier, l'oeillet, le ta- bac et le dahlia. Après quatre semaines passées en milieu glosé en phase de multiplication les végétaux sont jusqu'à aintenat transplantés en milieu gélosé pour la phase d'e r-alement ce- qui ne va pas sans problèmes (sortie de tubes, domaes au système racinaire de par la mise à nu des racines, du fait de la nécessité d'éliminer la gélose). La fibre selon l'invention parait avantageuseoent, et de manière inattendue, tout à fait adaptée à la comnfection de ces milieux de culture, c'est-à-dire apte à étre substi- tuée aux milieux gélosés traditionnels. Il s'est xréélé, ea effet, que non seulement le végétal présente un état sanitai- re excellent et un très bon développement du système racinai- remais ilsuffit, pour assurer la croissance du véetal, de le déposer dans un contenant plus grand sans avoir c détacher le système racinaire du milieu dans lequel il s'est dwelcqp- pé contrairement à la technique habituelle. L'utilisation du milieu de culture selon "'invention comme milieu d'enracinement permet de supprimer la lpériode d'adaptation du végétal passant du milieu stérile au milieu naturel et qui dure une dizaine de jours avec des conditiuns d'ambiance tout à fait particulières concernant la teméra- ture, l'hygrométrie et la luminosité,ainsi que la protection des végétaux. En effet, au lieu du transfert tradiatonnel du végétal depuis son milieu gélosé d'enracinement dans m mi- lieu naturel, le passage d'un milieu d'enracinement conforme à l'invention au milieu naturel se fera sans aucum problème car le végétal sera placé dans son nouvel envirnmm2e-ent sans avoir à enlever du système racinaire le milieu "emra=iemnt dans lequel il s'est développé. D'autre part, la réussite obtenue dans tous les es- sais réalisés jusqu'à maintenant est totale en ce sens qu'aau- -9- cun cas de mortalité n'a été constaté,ce qui est tout à fait exceptionnel. Le milieu selon l'invention présente aussi l'avan- tage substantiel d'être nettement moins coteux que-la gélose et beaucoup plus commode d'emploi. Il est à noter que jusqu'à maintenant jamais aucun des divers substrats connus (par exemple tourbe, vermiculite, perlite, etc...) n'a pu être utilisé comme milieu de culture in vitro pour le développement en phase d'enracinemert. En particulier, à titre d'exemple, la tourbe blonde qui paraI- trait la mieux appropriée se révèle difficilement mouilla- ble quand on rajoute le milieu et, non désinfectée suffisamment à 110 C, n'a jamais pu faire l'objet d'une utilisation en mi- lieu enracinement. La tourbe blonde est utilisée simplement en support à la sortie du milieu enracinement, c'est-à-dire dans les conditions ordinaires d'un support de culture. Les fibres utilisées comme milieu de culture in vi- tro ont une densité sèche (à un taux d'humidité de 50 % envi- ron) de l'ordre de 0,10 à 0,20. Le substrat selon l'invention peut être utilisé tel quel à l'état brut, mais il peut aussi l'être en mélange avec divers matériaux de charge, du gravier par exemple de diamè- tre moyen de l'ordre de 4 à 6 mm et en proportion (en volume). variant entre environ 75% et 50 %. Avec un tel support on a expérimenté en bouturage classique diverses espèces végétales telles que le pommier, la vigne et le rosier. Des boutures ont été élevées en pots et l'état phy- siologique des plantes s'est révélé remarquable, notamment l'intensité chlorophylliène (forte densité des chloroplastes) qui, de manière tout à fait inattendue, est très supérieure à ce que l'on constate ordinairement. Le développement du sys- tème racinaire a été excellent. Cette très forte intensité chlorophylliène et ce très bon développement du système racinaire doivent être at- tribués vraisemblablement, soit à une meilleui aération des racines due à la perméabilité du substrat de l'invention, soit à l'action de substances spécifiques à la fibre constituti- - 10 - ve dudit substrat, ou encore à l'action combinée aération- substances. On rappellera à ce propos que les tourbes ne sont pas satisfaisantes sur ce point car elles constituent un mi- lieu asphyxiant du fait de leurs fibres trop courtes. Par ailleurs, un tel support nécessite une alimen- tation légèrement plus fréquente que celle requise pour des supports classiques du type tourbe par exemple. La charge peut aussi être, à titre d'exemple, des écorces broyées,notamment de résineux. Le substrat peut ainsi comporter (en volume) entre % et 50'% de fibres et entre 95 % et 50 % d'écorces en gra- nules. Avantageusement les écorces en granules sont un mélan- ge d'éléments fins (quelques dixièmes de mm) en proportion (en volume) d'environ 1/4, d'éléments moyens (entre 1 et 5 mm) en proportion d'environ 1/2 et d'éléments grossiers (supé- rieurs à 5 mm) en proportion d'environ 1/4. En floriculture par exemple le mélange aura de pré- férence entre 15 et 20 % de fibres contre 10 à. 15 % pour la culture en pépinière. * Le milieu de culture selon l'invention présente donc des qualités et propriétés remarquables tant au point de vue physique qu'aux points de vue chimique et physiologi- que, faisant de lui un substrat idéal utilisable tel quel l'état brut ou en mélange avec divers matériaux de charge, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des additions de subs- tances organiques et/ou synthétiques. D'une manière générale,le milieu de culture (seul ou avec une charge) selon l'invention ne présente aucune phy- tutoxicité. On sait que celle-ci peut provenir de différen- tes causes telles que le pH, la présence de substances ini- tiales ou de décomposition inhibant le développement des plan- tes et la captation d'éléments minéraux dont la plante à be- soin. Cette phytotoxicité se rencontre dans la plupart des substrats ou milieux de culture efficacement. Aucune de ces causes ne se rencontre dans le mi- lieu de culture conforme à l'invention. - il - Les éventuels éléments phytotoxiques (terpènes et acides résiniques notamment) des bois de pins (dans le cas o lo'es fibres seraient fabriquées à partir d'essences rési- neuses) sont éliminés soit au cours du traitement d'obten- tioLn des fibres, soit avant ce traitement par décomposition- oxydation au cours du stockage préalable des copeaux ou d!igniures servant de matière première. Des expériences ont montré une absence totale de ubsnces phytotoxiques lors de l'arrosage répété de plan- 0 tes a. l'aide d'un jus de marinade concentré de fibres selon l'iinvention, sans aucun dommage pour les plantes. Le milieu de l'invention est parfaitement compati- :i. avec les solutions nutritives adaptées aux diverses plan- tes sans aucune réaction susceptible de nuire à la conser- vation et à la croissance des plantes. En outre, un tel milieu est d'un coût de revient tos;t Particulièrement économique en comparaison avec ceux des sopports de culture hors-sol actuellement utilisés et notaeient la vermiculite et la perlite. 2 U Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples de réalisation donnés ci-dessus,mais en couvre au contraire toutes les variantes sans sortir pour,autant du cacrIE de l'invention. C'est ainsi que le milieu de culture se ol'invention peut également être utîisable en compost o en amendement par exemple par incorporation dans le sol na-urel seul ou en mélange avec d'autres matériaux. O O - 12 - REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Nouveau milieu de culture pour plantes caracté- risé en ce qu'il est constitué de fibres de bois formées de filaments ou fibrilles individuels ou agglomérés en bfchet- tes facilement délitables, de quelques centièmes de millimè- tres de diamètre, de longueur comprise entre environ 1 mm et environ 5 mm, lesdites fibres étant utilisées telles quelles, à l'état brut et sans aucun traitement complémentaire, sous forme d'amas de fibres enchevêtrées de densité de l'ordre de 0,02 à 0,20 environ pour un taux d'humidité d'environ 50 %. 2. Milieu de culture suivant la revendication 1 ca- ractérisé en ce que lesdites fibres proviennent du défibrage de copeaux de bois d'essence quelconque et comportent environ 99 % de substances organiques, dont environ 45 % de cellulose et 45 % de lignine, le reste étant des sels minéraux. 3. Milieu de culture suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les fibres sont utilisées en mélange avec un matériau complémentaire de charge. 4. Milieu de culture suivant la revendication 3 ca- ractérisé en ce que le matériau de charge est du gravier de diamètre moyen de l'ordre de 4 à 6 mm et en proportion en vo- lume de l'ordre de 50 à 75 %. 5. Application du milieu de culture suivant la re- vendication 1 ou 2 à la culture in vitro en phase enracine- ment, les fibres étant utilisées à l'état brut sans aucun apport complémentaire à des fins d'amélioration des quali- tés ou propriétés physique, chimique ou physiologique. 6. Milieu de culture suivant la revendication 3 ca- ractérisé en ce que le matériau de charge est constitué par des écorces broyées,notamment de résineux,en proportion en volume de 50 à 95 %. 7. Milieu de culture suivant la revendication 6 ca- ractérisé en ce que les écorces broyées sont constituées dien- viron 1/4 en volume de granules fins de quelques dixièmes de mnm, 1/2 de granules moyens d'environ 1 à 5 mm, et 1/4.de granules grossiers supérieurs à 5 mm. O o -o