Cette étude a évalué les effets de la fertilisation organique et des applications de biostimulants sur le fenouil en conditions de plein champ en Égypte. Les rendements les plus élevés ont été obtenus avec 600 L ha⁻1 de thé de compost combiné à Azolla ou Spirulina. Ce traitement a amélioré le rendement et la qualité de l'huile essentielle de fenouil.
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Article de recherche
Fertilisation organique et biostimulants améliorent la croissance, le rendement et la production d'huiles essentielles dans le fenouil (Foeniculum vulgare) : une étude sur le terrain
Dans cet article
Résumé
Résumé
La présente étude a été menée sur deux saisons consécutives (2023/24 et 2024/25) à la ferme expérimentale de la station de recherche horticole d'El-Qassassin, gouvernorat d'Ismailia, en Égypte, afin d'évaluer la réponse des plants de fenouil (Foeniculum vulgare Mill.) à la fertilisation organique et aux applications de biostimulants. L'expérience a suivi un dispositif en parcelles divisées dans lequel trois niveaux d'infusion de compost (360, 480 et 600 L ha⁻1) ont été attribués aux grandes parcelles, tandis que cinq traitements par biostimulants (témoin, extraits d'Azolla, de Spirulina, de Nostoc et de Chlorella) ont été répartis dans les sous-parcelles, donnant lieu à 15 combinaisons de traitement. Les paramètres de croissance végétative, les composantes du rendement, la teneur en huile essentielle (HE), ainsi que le rendement en huile par plante et par hectare ont été évalués. Des niveaux plus élevés d'infusion de compost, particulièrement 600 L ha⁻1 (Ct3), combinés aux biostimulants Azolla (F2) ou Spirulina (F3), ont systématiquement conduit à une augmentation du rendement en huile par plante et par hectare, la combinaison Ct3 × F3 atteignant les rendements maximaux (55,58 kg ha⁻1 lors de la première saison et 58,85 kg ha⁻1 lors de la deuxième saison). L'analyse en composantes principales a confirmé ces résultats, indiquant que l'amélioration du rendement était associée à des augmentations coordonnées des caractéristiques liées à l'huile, plutôt qu'à un seul facteur contributif. Ces résultats montrent que le traitement Ct3 combiné à F2 ou F3 s'est avéré le plus efficace pour améliorer le rendement et la qualité de l'huile dans des conditions de plein champ.
Introduction
Le fenouil (F. vulgare Mill.) est une plante médicinale et aromatique largement cultivée, appréciée pour ses graines et son huile essentielle, qui possèdent des propriétés pharmacologiques, antibactériennes, anti-inflammatoires et antioxydantes1,2,3,4,5. La demande croissante de produits dérivés du fenouil dans les industries pharmaceutique, nutraceutique et alimentaire exerce une pression sur les systèmes de production afin d'améliorer le rendement et la qualité de l'huile tout en minimisant l'impact environnemental.
La culture conventionnelle du fenouil dépend fortement des engrais minéraux pour atteindre une productivité élevée. Toutefois, l'utilisation excessive d'intrants synthétiques a été associée à des préoccupations concernant la durabilité à long terme, notamment une activité microbienne réduite et une dégradation du sol5. Ces défis ont suscité un intérêt croissant pour les stratégies de fertilisation biologique, en particulier les amendements à base de compost, qui améliorent la structure du sol, l'activité biologique et la disponibilité des nutriments6.
Le thé de compost, un extrait aqueux aéré de compost mûr, s'est imposé comme un amendement organique prometteur en raison de sa teneur en nutriments solubles, en acides organiques et en micro-organismes bénéfiques7. L'application de thé de compost par le biais de systèmes d'irrigation s'est révélée efficace pour stimuler la croissance des plantes et l'absorption des nutriments, tout en réduisant la dépendance aux engrais chimiques8. Parallèlement, les plantes aquatiques et les microalgues telles que Azolla, Spirulina, Nostoc et Chlorella ont retenu l'attention comme biostimulants en raison de leur teneur élevée en acides aminés, en phytohormones, en vitamines et en minéraux7,9,10. L'application foliaire de ces extraits a été signalée pour améliorer la croissance, l'accumulation de biomasse et le rendement de diverses cultures horticoles8,11,12.
Malgré des preuves croissantes soutenant les bienfaits individuels du thé de compost et des biostimulateurs, leur application combinée en conditions de terrain reste insuffisamment explorée, notamment chez les cultures médicinales telles que le fenouil. La plupart des études antérieures se sont concentrées sur des apports isolés ou sur des environnements contrôlés, laissant incertains leurs effets interactifs sur la croissance végétative, les composantes du rendement et la production d'huiles essentielles dans les systèmes de culture commerciaux.
Pour combler cette lacune, la présente étude a évalué les effets combinés de quatre extraits distincts de biostimulants et de trois niveaux d'application de thé de compost sur la croissance, le rendement et la production d'huiles essentielles du fenouil en conditions de plein champ avec irrigation goutte à goutte. Cette étude propose une approche clairement définie, basée sur le terrain, pour intégrer l'application de thé de compost dans le sol avec des biostimulants foliaires, et fournit des informations sur des stratégies durables de gestion de la nutrition applicables aux régions arides et semi-arides.
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Protocole
Cette étude a porté uniquement sur des matériaux végétaux et n'a pas inclus d'expériences impliquant des êtres humains ou des animaux. Par conséquent, aucune approbation éthique n'était requise. Les outils de recherche utilisés dans ce protocole sont répertoriés dans le Tableau des matériaux.
1. Site expérimental
L'expérience a été menée au cours des saisons 2023/24 et 2024/25 à la ferme expérimentale de la station de recherche horticole d'El-Qassassin, gouvernorat d'Ismailia, en Égypte (30°53′ N, 31°56′ E), afin d'évaluer la réponse des plants de fenouil (F. vulgare Mill.) à la fertilisation organique et aux applications de biostimulants. Les conditions climatiques durant la période de croissance (novembre à avril) ont été enregistrées par la station météorologique d'Ismailia. Les températures moyennes minimales et maximales de l'air ont varié respectivement entre 12 et 18 °C et entre 22 et 30 °C, tandis que l'humidité relative s'est située entre 50 % et 65 %. Aucun événement météorologique extrême n'a été enregistré durant les périodes expérimentales (Figure 1).
Figure 1 : Représentation schématique du dispositif expérimental en parcelles divisées, montrant les niveaux de thé de compost attribués aux grandes parcelles et les traitements aux biostimulants répartis dans les sous-parcelles sur trois répétitions. Ct.1, Ct.2 et Ct.3 représentent respectivement 360, 480 et 600 litres par hectare (ha) appliqués au sol, tandis que F.1, F.2, F.3, F.4 et F.5, pulvérisés foliairement, représentent 2 cm³/L d'eau pour chacun des extraits Témoin, Azolla, Spirulina, Nostoc et Chlorella, respectivement. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
2. Matériel végétal
Les graines de fenouil ont été obtenues auprès du Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, Centre de recherche agricole, Dokki, Gizeh, Égypte. Les graines ont été semées dans des lits de pépinière au cours de la première semaine de novembre, puis les semis ont été éclaircis à une plante par butte après leur installation.
3. Échantillonnage et analyse du sol
Avant la préparation du sol, des échantillons composites de sol (profondeur de 0–30 cm) ont été prélevés, séchés à l'air, tamisés à l'aide d'un tamis de 2 mm et analysés pour leurs propriétés physiques et chimiques selon des protocoles standard13,14 (Tableau 1).
| Distribution de la taille des particules (%) | Classe texturale | *O.M. (%) | |||||||
| Sable grossier | Sable fin | Silt | Argile | Sandy | 0.48 | ||||
| 80.65 | 14.06 | 3.8 | 1.49 | ||||||
| pH | EC dS/m | SP % | Cations (meq/l) | Anions (meq/l) | |||||
| Ca++ | Mg++ | Na+ | K+ | HCO3- | Cl- | SO4 | |||
| 8 | 0.79 | 28 | 4 | 2.68 | 1.79 | 0.61 | 1.4 | 4.38 | 2.98 |
| *MO (%) : matière organique | |||||||||
Tableau 1 : Propriétés physiques et chimiques du sol expérimental. Les caractéristiques comprennent la distribution de la taille des particules, la classe texturale, la teneur en matière organique, le pH, la conductivité électrique, le pourcentage de saturation, ainsi que les cations et anions majeurs.
4. Disposition expérimentale
L'expérience a suivi un plan en parcelles divisées de type bloc aléatoire complet avec trois répétitions. Les niveaux de thé de compost ont été attribués aux grandes parcelles, et les traitements biostimulants aux sous-parcelles (Figure 2). Chaque parcelle mesurait 8,4 m2 et contenait 24 plantes disposées en trois rangées (de 4 m de longueur), avec 70 cm entre les rangées et 50 cm entre les plantes au sein des rangées.
L'irrigation goutte à goutte a été appliquée à l'aide d'émetteurs délivrant 4 L h⁻1 par butte pendant 1 h toutes les deux jours. Afin d'éviter toute interférence entre les traitements, une crête entre les parcelles a été laissée non plantée comme zone tampon.
Toutes les parcelles ont reçu 24 t ha⁻1 de compost lors de la préparation du sol, deux semaines avant la plantation. Les engrais minéraux ont été appliqués à 50 % de la dose recommandée (DR) : 360 kg ha⁻1 de sulfate d'ammonium (20,6 % N), 240 kg ha⁻1 de superphosphate binaire (15,5 % P₂O₅) et 120 kg ha⁻1 de sulfate de potassium (48 % K₂O). Les engrais azotés et potassiques ont été appliqués en trois doses égales à des intervalles de 15 jours, tandis que l'engrais phosphoré a été appliqué en une seule dose de fond. Les pratiques agronomiques courantes ont été suivies tout au long de la période de croissance.
Figure 2: Rendement en huile par hectare (kg ha⁻¹) et son augmentation relative par rapport au traitement témoin (T1 : Ct1 × F1) au cours de la première (S1) et de la deuxième (S2) saison. Ct1 représente le niveau le plus faible d'infusion de compost (360 L ha⁻¹), et F1 représente le témoin non pulvérisé. Les traitements sont définis comme suit : T1 (Ct1 × F1), T2 (Ct1 × F2), T3 (Ct1 × F3), T4 (Ct1 × F4), T5 (Ct1 × F5), T6 (Ct2 × F1), T7 (Ct2 × F2), T8 (Ct2 × F3), T9 (Ct2 × F4), T10 (Ct2 × F5), T11 (Ct3 × F1), T12 (Ct3 × F2), T13 (Ct3 × F3), T14 (Ct3 × F4) et T15 (Ct3 × F5). Les barres d'erreur représentent les erreurs standards de la moyenne (SEM). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
5. Traitements au thé de compost
Du compost végétal mature a été extrait de manière aérobie dans de l'eau douce pendant 24 à 48 heures. Le thé de compost obtenu présentait une conductivité électrique de 1,2 à 1,6 dS m⁻1 et un pH légèrement alcalin (7,5–8,0). Le thé de compost a été appliqué via irrigation goutte à goutte à des débits de 360, 480 ou 600 L ha⁻1 pendant une période de 16 semaines, à partir d'un mois après le semis.
6. Préparation et application du biostimulant
La biomasse fraîche d'Azolla caroliniana, de Spirulina platensis, de Nostoc muscorum et de Chlorella vulgaris a été homogénéisée dans de l'eau distillée selon un rapport de 1:10 (p/v), filtrée et diluée jusqu'à une concentration finale de 2 cm3 L⁻1 (environ 1200 L ha⁻1). Les extraits ont été préparés fraîchement avant leur application et appliqués sous forme de pulvérisations foliaires trois fois durant la saison de croissance (30, 60 et 90 jours après la plantation), à l'aide d'un pulvérisateur manuel, jusqu'à ruissellement.
7. Données enregistrées
Paramètres de croissance végétative
Six plantes choisies aléatoirement dans chaque unité expérimentale ont été récoltées 65 jours après la plantation. La hauteur des plantes (cm) a été mesurée depuis la base jusqu'au sommet de la tige principale. Le poids frais total de la plante (g) et le poids sec (g) ont été enregistrés, le poids sec étant déterminé après séchage des échantillons en étuve à 70 °C pendant 48 h jusqu'à obtention d'un poids constant. Le nombre de branches par plante a été calculé comme la moyenne du nombre de branches observé sur les plantes échantillonnées.
Extraction de l'huile essentielle (HE)
L'huile essentielle a été extraite à partir de 40 g de fruits récoltés par hydrodistillation pendant 3 h, selon la méthode décrite par Miller15. L'huile extraite a été laissée au repos sans agitation afin de garantir une séparation complète16.
Dosage de la teneur et du rendement en huiles essentielles
La teneur en huile essentielle (% p/p) a été calculée comme suit :
Où :
WEO = masse de l'huile essentielle extraite (g)
Wéchantillon = masse sèche de l'échantillon végétal soumis à l'hydrodistillation (g)
Le rendement en huile essentielle par plante a été calculé comme suit :
Où :
DWplant = poids sec de la plante entière par individu (g)
EO content = pourcentage d'huile essentielle sur la base du poids sec (% p/p)
Remarque : La densité de l'huile essentielle a été supposée d'environ 1 g cm⁻3, permettant ainsi la conversion des grammes en centimètres cubes.
Le rendement en huiles essentielles par hectare a été calculé comme suit :
Où :
rendement en HEpar plante - 1 = rendement en huile essentielle par plante (cm3)
Nplantes = nombre de plantes par hectare
1000 = facteur de conversion des cm3 en L
Remarque : Tous les calculs de rendement en huile étaient basés sur la matière sèche afin d'éviter les variations liées à la teneur en humidité des plantes.
Attribut de rendement
Le nombre d'ombelles par plante a été enregistré au stade de maturation des fruits en comptant toutes les ombelles sur chaque plante.
8. Analyse statistique
Pour chaque caractère et chaque saison, les observations au niveau des répétitions ont été testées pour la normalité à l'aide du test de Shapiro–Wilk. Aucun écart significatif par rapport à la normalité n'ayant été observé (p > 0,05), une analyse paramétrique a été appliquée. Les données ont été analysées par analyse de la variance (ANOVA) pour un dispositif en parcelles divisées à l'aide du logiciel Statistix 8.1 (Analytical Software, 2008), et les moyennes des traitements ont été comparées à l'aide du test de la différence significative minimale (LSD)17.
Une analyse en composantes principales (ACP) a été réalisée comme outil multivarié afin de résumer les relations entre les caractères mesurés. Les valeurs propres ont été utilisées pour déterminer la contribution relative de chaque composante, et la visualisation sous forme de biplot a permis de comparer les traitements et les associations entre caractères18.
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Résultats
Les tests de Shapiro–Wilk ont indiqué que les distributions de toutes les variables mesurées ne s'écartaient pas de manière significative de la normalité au cours des deux saisons (p > 0,05). Une analyse de la variance a révélé que l'interaction entre le niveau d'infusion de compost (Ct) et le traitement foliaire au biostimulant (F) affectait de manière significative les caractéristiques de croissance végétative, le nombre d'ombelles et les caractéristiques liées à l'huile (pourcentage d'huile, rendement en huile par ...
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Discussion
La présente étude démontre qu'une augmentation des niveaux d'infusion de compost améliore significativement la croissance du fenouil, les caractéristiques reproductives et la productivité en huile essentielle au cours de deux saisons de croissance, particulièrement lorsqu'elle est combinée à des biostimulants foliaires spécifiques.
Des concentrations plus élevées de thé de compost (Ct3) ont augmenté le nombre d'ombelles et le rendement en huile, ce qui est conforme aux résultats antérieurs ind...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier la Doyenneté des études supérieures et de la recherche scientifique de l'Université de Taïf pour le financement de ce travail.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Graines de fenouil (Foeniculum vulgare Mill.) | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Graines utilisées pour l'expérience sur le terrain |
| Compost d'origine végétale | Fournisseur commercial local / source de la ferme expérimentale | N/A | Utilisé pour la préparation de l'infusion de compost et comme amendement basal du sol |
| Infusion de compost | Préparée selon le protocole expérimental | N/A | Extrait aqueux aéré de compost mûr |
| Biomasse de Azolla caroliniana | Institut de recherche sur l'eau et l'environnement, Centre de recherche agricole, Gizeh, Égypte | N/A | Utilisée pour la préparation d'extraits foliaires |
| Biomasse de Spirulina platensis | Institut de recherche sur l'eau et l'environnement, Centre de recherche agricole, Gizeh, Égypte | N/A | Utilisée pour la préparation d'extraits foliaires |
| Biomasse de Nostoc muscorum | Institut de recherche sur l'eau et l'environnement, Centre de recherche agricole, Gizeh, Égypte | N/A | Utilisée pour la préparation d'extraits foliaires |
| Biomasse de Chlorella vulgaris | Institut de recherche sur l'eau et l'environnement, Centre de recherche agricole, Gizeh, Égypte | N/A | Utilisée pour la préparation d'extraits foliaires |
| Eau distillée | Institut de recherche sur l'eau et l'environnement, Centre de recherche agricole, Gizeh, Égypte | N/A | Utilisée pour la préparation des extraits |
| Sulfate d'ammonium (20,6 % N) | Ministère de l'Agriculture et de la Remise en valeur des terres, Égypte | N/A | Source d'engrais minéral |
| Superphosphate de calcium (15,5 % P2O5) | Ministère de l'Agriculture et de la Remise en valeur des terres, Égypte | N/A | Source d'engrais minéral |
| Sulfate de potassium (48 % K2O) | Ministère de l'Agriculture et de la Remise en valeur des terres, Égypte | N/A | Source d'engrais minéral |
| Émetteurs d'irrigation goutte à goutte (4 L h-1) | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Système d'irrigation |
| Pulvérisateur manuel | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Utilisé pour l'application foliaire |
| Étuve de séchage | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Étuve maintenue à 70 °C |
| Appareil de distillation hydrolique | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Utilisé pour l'extraction des huiles essentielles |
| Balance analytique | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Utilisée pour la pesée des échantillons |
| Tamis de 2 mm | Département de recherche sur les plantes médicinales et aromatiques, Institut de recherche en horticulture, ARC, Égypte | N/A | Utilisé pour la préparation du sol |
| Logiciel Statistix 8.1 | Analytical Software | Version 8.1 | Utilisé pour l'ANOVA et l'analyse statistique |
Références
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