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Pour la durée de ce blog, équipons-nous d’une paire de lunettes scientifiques très performante. Il s’agit de lunettes redox conçues par l'agronome français Olivier Husson. Observons maintenant à l'aide de ces verres nos plantes et nos champs de très près...
Source: Verre de Terre Production
Le redox - base de tous les processus vitaux
...nous nous retrouvons immédiatement face à un petit circuit électrique - le circuit plante-sol. Nous voyons des électrons (e-) et des protons (H+) mobiles, non liés à des molécules, changeant sans cesse de domicile et transférant ainsi continuellement de l'énergie. Nous apprenons que ce transfert d'électrons est connu sous le nom de réaction d'oxydoréduction ou réaction redox; "red" signifiant réduction (absorption d'électrons) et "ox" oxydation (perte d'électrons). Nous constatons que le potentiel électrique résultant des mouvements d'électrons se nomme potentiel d'oxydoréduction Eh, ou potentiel redox, et est mesuré en millivolts mV. Finalement, nous notons que le transfert de protons nous informe sur la réaction acido-basique (acidification = absorption de protons, alcalinisation = libération de protons) et qu'il est communiqué à l'aide de la valeur pH.
Etant donné que l'oxydation a tendance à s'accompagner d'une baisse du pH en direction des acides et que la réduction entraîne habituellement une augmentation du pH en direction des bases, les valeurs Eh et pH sont toujours considérées ensemble. Et comme les électrons et protons mobiles font volontiers usage de leur liberté de mouvement, la valeur Eh/pH est une grandeur extrêmement variable.
Les lunettes redox nous permettent de comprendre que la réduction doit être vue comme un processus constructif qui mène à un gain d'énergie. L'oxydation, en revanche, est un processus de dégradation qui conduit à une perte d'énergie.
Les réactions redox sont indispensables au maintien de tous les processus biophysiques vitaux de chaque organisme vivant.
Chez la plante, les valeurs Eh/pH règlent l'absorption des nutriments, la production d'enzymes, la reproduction ainsi que toutes les interactions avec l'environnement, comme par exemple la gestion des parasites, de la sécheresse ou de la lumière. Ainsi, l'humification ou la photosynthèse sont classées parmi les processus réducteurs ; la minéralisation ou le vieillissement de la plante font partie des processus oxydatifs.
Grâce à nos verres très performants, nous découvrons à quel point les plantes sont soucieuses d'éviter des valeurs Eh/pH extrêmes ou très fluctuantes, tant autour d'elles qu'en elles-mêmes. Elles ont donc développé des mécanismes pour influencer les déséquilibres redox au niveau des racines et de leurs autres organes en fonction de leurs besoins, par exemple par le biais d'exsudats racinaires (influence directe), ou en mobilisant des micro-organismes spécifiques (influence indirecte).
Image: Simon Jöhr
Cette capacité d'adaptation a toutefois ses limites. Un sol compacté, pour ne citer qu’un seul exemple, est un cauchemar pour les plantes. Une forte averse ou une courte période de sécheresse suffit à ce que les valeurs dans la terre tassée chutent ou augmentent rapidement (quelques heures ou jours suffisent) pour atteindre des niveaux redox extrêmes. Dans ces circonstances de régime volatile, la plante ne parvient plus à effectuer les adaptations nécessaires et elle en souffre.
Ce que nous avons vu à travers nos lunettes nous permet de tirer une première conclusion et de donner le conseil pratique suivant : Notre tâche en tant qu'agriculteur ou jardinier consiste à veiller à ce que la plante s'accommode bien des fluctuations redox prédominantes ou - mieux encore - à créer dans nos sols les conditions adéquates afin que les fluctuations soient maintenues au minimum.
Redox et disponibilité de nutriments
En y regardant de plus près, nous constatons à l’aide de nos lunettes puissantes que la valeur Eh/pH régule la solubilité des nutriments et des métaux ainsi que la vitesse de minéralisation et d'humification. Dans les sols oxydés, la matière organique se minéralise très rapidement ; en revanche, dans les sols réduits, elle ne se dégrade pas ou peu. Inversement, la matière organique apportée au sol détermine également le Eh/pH.
En outre, nous notons que le Eh/pH du sol est un facteur d'influence important pour la présence de certains microorganismes et que ceux-ci dépendent de certaines valeurs redox. Or, les micro-organismes – tout comme les plantes, comme nous l’avons déjà constaté - sont capables de modifier le Eh/pH de leur environnement par le biais de leurs populations, p. ex. en formant des biofilms, et peuvent ainsi en partie créer eux-mêmes des milieux redox appropriés. Ici aussi, il y a donc des interdépendances et liens étroits. L'argile et le fer, en particulier, ainsi que le soufre, l'oxygène, l'hydrogène, le carbone, le nitrate et le phosphore influencent les valeurs redox, de même que, bien sûr, l'air et l'eau.
En résumé, nous pouvons donc retenir que le milieu Eh/pH dominant agit sur la matière organique, les micro-organismes, les argiles, le fer, etc. et joue un rôle déterminant dans la disponibilité des nutriments. Inversement, la matière organique, les micro-organismes, les argiles, le fer et divers éléments chimiques ainsi que l'air et l'eau agissent sur les valeurs Eh/pH.
Comme nous l'avons déjà mentionné, les valeurs redox dans le sol sont très variables, aussi bien spatialement que temporellement. Les conditions idéales du sol se situent autour d'un Eh de 450mV et d'un pH neutre à légèrement acide de 6,5-6,8 ; les valeurs idéales dans la plante elle-même sont plus basses, avec un Eh d'environ 200-250mV et un pH de 6,4. Cette différence entre le sol et la plante fait fonctionner le petit circuit électrique observé au tout début munis de nos lunettes redox.
Nos lunettes nous permettent en outre la découverte d'un autre fait intéressant du monde redox : L'agrégat du sol – le grumeau- présente lui aussi entre son centre et son manteau extérieur des différences de courant relativement élevées pouvant atteindre les 200 mV. Ces différences permettent de tenir compte des préférences Eh des différents microbes et de maintenir les processus de nitrification/dénitrification bactérienne.
Nous apprenons finalement grâce à notre auxiliaire visuel que pour connaître l'état de notre champ, nous n'avons pas forcément besoin de mesurer les valeurs redox.
Nous pouvons reconnaître les processus de formation ou de dégradation d’un sol vivant indirectement à l'aide du test de la bêche. Ou par une appréciation visuelle de l’état de nos cultures - consulter à ce sujet par exemple le livre "Regenerative Landwirtschaft" de Dietmar Näser (disponible actuellement uniquement en allemand).
Redox et agents pathogènes
Grâce à nos lunettes, l'affaire est claire et prouvée : Divers organismes nuisibles ont des préférences différentes en ce qui concerne les valeurs redox de la sève de la plante.
Image: Présentation d’Olivier Husson
L'illustration ci-dessus présente ces préférences :
les champignons pathogènes (zones beiges) privilégient des conditions acides et oxydées ;
les bactéries pathogènes ainsi que les oomycètes (zones violette et bleue) ont des préférences pour des conditions alcalines à neutres et réduites (p. ex. rizières, humidité stagnante, lors de fortes pluies) ;
les virus (zone rose) favorisent les conditions alcalines et oxydées ;
les insectes (zone à l'intérieur de la ligne grise pointillée) aiment des conditions qui correspondent partiellement à celles des champignons et des virus.
Les flèches de la figure ci-dessus indiquent l'évolution des valeurs Eh/pH des jeunes plantes saines (base des flèches) vers les plantes adultes (pointe des flèches) en fonction des conditions du sol :
Flèches vertes (réduit et acide, RA) pour les sols bien structurés avec une biologie du sol bien développée. Les plantes évoluent bien et présentent une vitalité et une immunité élevées.
Flèches violettes (réduit et basique, RB) en cas de fortes pluies, de sols compacts saturés en eau. Les plantes se développent en dessous de leur potentiel, sont affaiblies et sensibles aux oomycètes et aux bactéries pathogènes.
Flèches rouges (oxydé et acide OA ou oxydé et basique OB) en cas de sols oxydés avec peu de matière organique ou de sols oxydés avec un rendement photosynthétique fortement réduit en raison de la toxicité, du stress hydrique, des températures extrêmes etc. Les plantes se développent en dessous de leur potentiel, sont affaiblies et vulnérables aux attaques de virus, de champignons et d'insectes.
Mais comment parvenons-nous à faire évoluer les plantes le long des flèches vertes?
Quelles sont les pratiques agricoles qui nous permettent d'améliorer les conditions physiques, chimiques et biologiques du sol, d'optimiser ainsi les valeurs Eh/pH du sol et de la plante et, par conséquent, d'agir à titre prophylactique contre les organismes indésirables?
Pilotage redox ciblé
Grâce à notre paire de lunettes, nous reconnaissons que la photosynthèse (c'est-à-dire un sol constamment recouvert de plantes vertes), une irrigation adéquate, une bonne structure du sol, du paillis, un niveau élevé de matière organique dans le sol, une activité biologique variée, des pulvérisations foliaires de thé de compost, de la poudre d'algues, de l'argile ainsi qu'un paramagnétisme élevé - obtenu par exemple en favorisant les bactéries productrices de magnétite ou en utilisant du charbon végétal "chargé" de nutriments - ont un effet réducteur et/ou tampon sur les valeurs Eh/ph.
Les pratiques et mesures qui viennent d’être listées sont d’ores et déjà bien établies dans les approches agricoles respectueuses de l’environnement telle que l'agriculture régénérative. Elles contribuent à développer un sol sain et augmentent l'énergie vitale des plantes.
En appliquant systématiquement ces pratiques, nous pouvons réussir à faire entrer nos plantes dans l'ellipse verte (voir illustration ci-dessus) et à les y maintenir.
Il est intéressant de noter que la réaction de défense d'une plante saine et vigoureuse en cas d'attaque de parasites vise entre autres cette même zone : dès que la plante est attaquée, elle réduit ses tissus et se projette dans la zone verte. Elle atteint ainsi un état d'immunité accrue.
Les pratiques réductrices, telles que celles mentionnées ci-dessus, aident donc la plante à booster sa propre immunité.
Il est aussi possible, contrairement à l'approche ci-dessus, de protéger la plante des attaques de parasites en la manœuvrant dans le champ rose fortement oxydé (en haut à droite du schéma). De ce faire, la plante semblera être en bonne santé, mais – les apparences trompent – ce faux-semblant de santé devra être maintenu artificiellement.
Le labourage, le sol nu, les incendies, le drainage, la sécheresse, les engrais minéraux (tous les "-ates" comme les sulfates, les nitrates, les phosphates.... ainsi que tous les "chlo" comme les chlorures) et la plupart des -cides (herbicides, fongicides etc.) ont un effet oxydant/dégradant. Il s’agit ici du type d'agriculture pratiqué aujourd'hui encore par la plupart des agriculteurs.
Toutefois, cette voie entraîne d'importants dommages collatéraux.
Dans cette approche, les agents pathogènes sont combattus par une oxydation excessive - avec des conséquences néfastes pour la santé des plantes et du sol, telles que l'absence de biologie du sol, le manque de structure du sol, la diminution de la capacité photosynthétique de la plante etc. Cette approche nuit au sol et diminue l'énergie vitale des plantes.
La plante règne en maîtresse !
A ce jour, le redox n'a pas reçu beaucoup d'attention de la part des agronomes. Olivier Husson, à qui nous devons nos lunettes, est convaincu que les agronomes se privent ainsi d'un facteur clé dans la compréhension des plantes et des sols.
Dans la pyramide de la santé des plantes de John Kempf, la base de la pyramide a tendance à être oxydée et alcaline et le sommet à être réduit et acide (voir le blog post une résistance totale grâce à des plantes saines). Pour les deux précurseurs de l'agriculture régénérative, John Kempf et Olivier Husson, il est évident : un sol sain dépend de plantes saines qui nourrissent les micro-organismes du sol. Ces micro-organismes construisent la structure du sol et nourrissent à leur tour les plantes. Et la boucle vertueuse est bouclée !
Voilà aussi pourquoi Oliver Husson est persuadé que la couverture permanente du sol par une grande variété de plantes vertes est le principe le plus important de toute agriculture agroécologique. La structure du sol qui en résulte est la clé d'un sol sain.
Ainsi, Husson promeut l'utilisation du Slake test, un test simple et rudimentaire qui permet d’évaluer la structure du sol. Selon lui, ce test est de loin le plus pertinent, car il révèle l’essentiel sur les agrégats, ces derniers étant le meilleur indicateur de la santé d’un sol.
Citons pour terminer le défunt Albert Szent-Györgyi. Ce biologiste hongrois est censé avoir prononcé la phrase suivante qui résume parfaitement ce blog:
la vie est un petit courant électrique entretenu par le soleil (et donc par la plante)….
Eh bien, nous pouvons à présent retirer nos lunettes de soleil, euh, redox.
Sources / links :
Version originale du blog
Dietmar Näser (2020): Regenerative Landwirtschaft, Ulmer Verlag
Formations
Understanding Redox Potential. Cours en ligne gratuit d’Olivier Husson, en anglais