Risques sanitaires en Culture Hors Sol

Les sols abritent une microflore abondante et diversifiée. Nombre de ces micro-organismes développe une activité pathogène à l’égard des plantes cultivées. La volonté de se débarrasser des contaminations en provenance du sol a fortement contribué au développement des cultures hors sol. Les résultats dans ce domaine n'ont pas été à la hauteur des espérances. Les cultures hors sol peuvent être infestées par des agents pathogènes. La diversité des espèces présentes est plus faible et les équilibres microbiens moins stables. Il existe donc un risque que certaines pathologies racinaires prennent de l'ampleur. On retrouve dans les effluents de culture les grandes catégories de micro-organismes : bactéries, champignons, algues, protozoaires, nématodes et virus transportés par leur vecteur. Ainsi, les cultures hors sol doivent faire face à la persistance de certains problèmes sanitaires, et à l'apparition de nouveaux risques.

Les solutions nutritives peuvent véhiculer les agents pathogènes plus facilement qu'en sol et généraliser leur dissémination. Les micro-organismes possédant des formes de développement adaptées à la vie aquatique sont particulièrement favorisés.
On retrouve des parasites du sol comme Fusarium oxysporum f. sp. Radicis lycopersici (FORL) dont l'implantation en hors sol semblait peu probable.
Certains espèces non pathogènes dans le sol posent de graves problèmes en hors sol (Phytophthora sur rosier). Ces parasites peuvent être très présents (105 propagules/g de matière sèche) et ne provoquer que des nécroses très réduites. Ils n’attaqueront que si le végétal est affaibli. Ce sont des parasites de faiblesse comme le Pythium.
Les systèmes de culture hors sol peuvent favoriser l'apport et la multiplication de parasites racinaires de type Pythiacées (Pythium, Phytophthora) ou d'Olpidium vecteur de virus en culture de laitue. Ces divers champignons sont bien adaptés à la vie aquatique. Ceci explique que l'incidence des Pythiacées en culture de tomate ou concombre hors sol soit bien plus importante qu'en sol.
Enfin, les systèmes intensifs peuvent être le siège de nouveaux problèmes parasitaires. Ainsi, Ralstonia solanacearum (anciennement Pseudomonas solanacearum) constitue depuis peu un risque grave, mais encore limité en culture de tomates hors sol.

Le tableau ci-dessus présente les principaux agents pathogènes des cultures hors sol. Toutefois, la conduite en culture hors sol n'explique pas tous les types de contamination. Des observations ont montré que la transmission des maladies pouvait se faire en suivant le sens de passage de la solution, mais aussi à contre courant. Un drainage séparé permet d'éviter le passage d'une solution provenant d'un pied sur un autre pied. Cette technique permet de limiter les contaminations.

Risques sanitaires en Système Recyclé

L'utilisation de systèmes recyclés accentue le risque de propagation rapide d'éventuels pathogènes par le biais de la circulation continuelle de la solution nutritive. Cependant, les expérimentations ne mettent pas en évidence d'attaque parasitaire spécifique au recyclage.

La désinfection des solutions nutritives est considérée comme nécessaire en système fermé. En effet, des essais comparatifs démontrent un risque phytosanitaire plus élevé pour les systèmes recyclés.

Equilibres Biologiques

Pour d'autres auteurs, la désinfection des solutions recyclées n'est pas obligatoire, les risques étant assez limités.

Les populations microbiennes présentes dans un substrat interagissent fortement entre elles. Il peut y avoir par exemple association bénéfique étroite entre micro-organismes (cas de la symbiose) ou au contraire compétition (quand le même élément est nécessaire à leur développement), parasitisme et même destruction par lyse ou prédation. Les procédés de désinfection totale détruisent tous les organismes contenus dans la solution traitée et sont dangereux car ils créent un vide biologique qui est propice à une réinfection foudroyante par quelques agents pathogènes. Certains pathologistes proposent l'introduction d'antagonistes pour éviter ces problèmes. La présence de micro-organismes non pathogènes peut limiter le développement de souches pathogènes. Ainsi l'inoculation de bactéries pourrait permettre de contrôler certaines souches fongiques. Concernant les champignons, l'antagonisme entre Trichoderma sp./Pythium sp. est étudié comme une alternative sérieuse à la désinfection. L'influence positive de certains micro-organismes sur le développement des plantes a déjà fait l'objet d'études sur la tomate.

D’autre part, l'infestation par l'eau d'arrosage d'une culture conduite en subirrigation, à partir de quelques plantes malades n'est ni systématique, ni facilement généralisé. Pour certains auteurs, suite à des essais de contamination ratés, l'application des mesures prophylactiques élémentaires est certainement plus efficace qu'une hypothétique désinfection des solutions recyclées en subirrigation.

Etat sanitaire des Solutions Nutritives

En culture hors sol, l'eau est la première source d'agents pathogènes. Une très grande diversité de qualité microbiologique est observée en fonction de son origine (eau de réseau, de forage, de pluie, de rivière). Le tableau ci-contre présente quelques valeurs de contamination. La solution nutritive en elle-même constitue un lieu privilégié de multiplication des agents pathogènes véhiculés par l'eau ou introduits par l'air, les matériels, les substrats ou l'homme.

Une étude de la cinétique de croissance réalisée sur tomate cultivée en système recyclé sur laine de roche est résumée dans le tableau suivant :

La population bactérienne atteint une densité plus élevée dans une solution nutritive au contact des plantes. Cette densité n’évolue plus, passée une durée de 20 heures.

Les agents pathogènes sont donc bien présents dans les solutions nutritives. Ils peuvent se manifester ou bien rester en état de latence. Afin de mieux saisir le risque de contamination, les microbiologistes font appel au potentiel infectieux.

Notion de Potentiel Infectieux

Il n’existe pas de relation directe entre densité de l'agent pathogène et évolution de la maladie. Différents facteurs biotiques et abiotiques sont à prendre en considération pour définir le potentiel infectieux.

• La densité du micro-organisme pathogène (virus, bactérie ou champignon).
• Son pouvoir pathogène (virulence et agressivité).
• La réceptivité de la plante.

Des modélisations Plante-Pathogène sont en cours de développement, pour évaluer les risques de contamination et tester les techniques de désinfection. L’objectif à plus ou moins long terme est de déclencher la désinfection si le potentiel d’infection dépasse un seuil critique.

Désinfection des Solutions Nutritives

Aucune technique de désinfection ne pourra faire face à la diversité des besoins. Ces derniers sont fonction de la surface de la serre, de la nature du substrat (organique ou inorganique), de la qualité de l'eau, de la nature de la culture... Cette variété explique le nombre important de techniques de désinfection.

Lutte Biologique

Il est difficile d'évaluer le risque réel de contamination de la culture. La désinfection constitue une sorte d'assurance contre ce risque. La prévision du risque à partir d'analyses biologiques régulières n'est pas envisageable. Le seuil de détection est trop haut avec les techniques classiques et la méthodologie moléculaire est trop onéreuse. De plus, les tests ne portent que sur des cibles bien précises. Différents points de vue s'opposent, d'un coté la désinfection permanente et continue, de l'autre le respect de l'équilibre entre les micro-organismes. Le respect de règles prophylactiques strictes permet de réduire l'importance des contaminations provenant du substrat, du sol, des semences et des insectes. L'eau est alors la seule source de contamination des cultures hors sol. En Europe, les principaux dégâts sont provoqués par les Pythiacées et les Fusarium.

La lutte biologique repose sur l’utilisation d’organismes vivants pour diminuer la population des pathogènes, de manière à réduire les dégâts dans les cultures. Champignons, nématodes, bactéries, insectes, tous les organismes sont potentiellement des prédateurs pour les parasites et les ravageurs. L’utilisation des principaux antagonistes (Fusarium oxysporum non pathogène [Fusaclean, NPP France], Pseudomonas fluorescens C7 [INRA Dijon], Streptomyces griseoviridis [Mycostop de Kemira Biotech] et Trichoderma harzianum [Laboratoires Prestabiol]) réduit l’activité du pathogène cible. Devant les résultats encourageants, les études se multiplient dans les centres d’expérimentation. L’efficacité doit être évaluée en fonction des pathogènes potentiels à détruire, de l'espèce cultivée, et de l'environnement sanitaire de la serre.

En système recyclé, le risque de contamination est surévalué pour la raison suivante : les essais de désinfection sont réalisés après une contamination artificielle massive. Les essais réalisés sans désinfection ne mettent pas en évidence un risque aussi élevé. La lutte biologique n’exclue pas le recours à la lutte chimique en cas d’accident. Mais l’application de cette dernière ne sera ni systématique ni continue. Son intensité sera liée au niveau de risque.

Le passage en hors sol n’a pas eu raison des problèmes sanitaires. La solution nutritive, recyclée ou non, est un vecteur qui peut disséminer les agents pathogènes. De nombreuses techniques de désinfection tentent de répondre à l’incroyable diversité des besoins. Dans un même temps, la communauté scientifique se divise sur la nécessité même de désinfecter. Quoi qu’il en soit, les adeptes du vide sanitaire et ceux des équilibres microbiologiques cherchent des outils pour mesurer le potentiel infectieux. Le contrôle sanitaire n’est pas un problème propre au recyclage.

Si les contaminations et la désinfection présentent un caractère aléatoire, il n’en est pas de même pour la nutrition hydrominérale. Le maintien d’un équilibre dans la solution nutritive est indispensable à la survie des plantes : cette difficulté fait du rééquilibrage hydrominéral le principal problème du recyclage des solutions nutritives en culture hors sol.