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.
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.
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.
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 plante et rendement en huile par hectare) au cours des deux saisons de croissance.
Réponse en rendement par rapport au traitement témoin
Lors de la première saison (Figure 2), le rendement en huile par hectare (Oy ha⁻1) a augmenté progressivement avec le niveau croissant de thé de compost. Tous les traitements Ct3 (600 L ha⁻1) ont produit des rendements en huile supérieurs à celui du témoin (T1 : Ct1 × F1, 360 L ha⁻1 sans pulvérisation foliaire). Le rendement en huile le plus élevé (55,58 kg ha⁻1) a été obtenu avec le traitement combinant Ct3 et Spirulina à 2 cm3 L⁻1 (T13), dépassant significativement le témoin et tous les traitements Ct1, avec une différence supérieure à la valeur LSD (2,93 kg ha⁻1). Par rapport au témoin, ce traitement a montré une augmentation marquée du rendement en huile par hectare (Figure 3).
Figure 3 : Analyse en composantes principales sous forme de biplot pour les quinze traitements en interaction, basée sur les quatre caractères végétatifs, le nombre d'ombelles par plante et les trois caractères liés à l'huile, en utilisant les deux premières composantes ; chaque point représente un traitement. La position à l'intérieur du graphique indique le degré de similitude ou de différence entre les traitements selon les facteurs d'entrée (8 caractéristiques de croissance et d'huile) ; plus les points sont proches, plus les traitements sont similaires, et plus ils sont éloignés, plus ils sont distincts. PH : hauteur de la plante (cm), NB : nombre de branches/plante, HFW : masse fraîche totale de la plante (g), HDW : masse sèche totale de la plante (g), O% : teneur en huile essentielle, Oy/p : rendement en huile par plante (cm3), Oy/ha : rendement en huile par hectare (L) et NU : nombre d'ombelles/plante 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). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Des tendances similaires ont été observées pour le rendement en huile par plante et le nombre d'ombelles, indiquant que les traitements produisant un rendement en huile plus élevé par hectare étaient également associés à une production reproductive plus importante et à une accumulation accrue de biomasse. Ces relations sont présentées comme des associations statistiques entre les caractères mesurés, sans inférer de mécanismes causaux.
Au cours de la deuxième saison, le traitement Ct3 × F3 (T13) a de nouveau produit le rendement en huile le plus élevé par hectare (58,85 kg ha⁻1), dépassant significativement le témoin et la plupart des traitements Ct2 (LSD = 3,17 kg ha⁻1). Le classement des traitements par rapport au témoin était largement cohérent d'une saison à l'autre, indiquant des effets reproductibles des traitements dans les conditions environnementales testées.
Analyse en composantes principales (PCA)
L'analyse en composantes principales a été appliquée comme outil exploratoire afin de résumer les relations multivariées entre les huit caractères mesurés dans les 15 traitements. Les deux premières composantes principales expliquent 98,4 % de la variance totale, la CP₁ représentant 96,5 % et la CP₂ 1,9 % (Tableau 2 ; Figure 4). La prédominance de la CP₁ reflète une forte covariance entre les caractères liés à la croissance et au rendement dans le jeu de données, plutôt que des processus biologiques sous-jacents distincts.
| Paramètre | CP1 | CP2 | CP3 | CP4 |
| NU | 0.3516 | 0.3064 | -0.3732 | 0.772 |
| O% | 0.349 | -0.6068 | -0.1873 | -0.0634 |
| Oy/p | 0.3591 | -0.11 | -0.0028 | -0.0974 |
| Oy/ha | 0.3583 | -0.1579 | -0.1046 | -0.2021 |
| PH | 0.3476 | 0.5757 | 0.3834 | -0.3296 |
| BN | 0.3495 | -0.26 | 0.7504 | 0.3693 |
| PMF | 0.3551 | 0.3138 | -0.1821 | -0.1535 |
| PMS | 0.358 | -0.0575 | -0.2675 | -0.2847 |
| Valeur propre | 7.7201 | 0.1518 | 0.0721 | 0.0346 |
| % de variance | 96,5 | 1,9 | 0,9 | 0,43 |
| Cumulatif (%) | 96,5 | 98,4 | 99,3 | 99,73 |
| PH : hauteur de la plante (cm), BN : nombre de branches/plante, PMF : masse fraîche totale de la plante (g), PMS : masse sèche totale de la plante (g), O% : teneur en huile essentielle, Oy/p : rendement en huile par plante (cm³), Oy/ha : rendement en huile par hectare (L) et NU : nombre d'ombelles/plante | ||||
Tableau 2 : Valeurs propres, vecteurs propres, pourcentage de variance et variance cumulée des quatre premières composantes principales basés sur huit caractères liés à la croissance et à la production d'huile, pour 15 combinaisons de traitements. Les abréviations des caractères sont les suivantes : PH (hauteur de la plante, cm), NB (nombre de branches par plante), HFW (masse fraîche de la plante, g), HDW (masse sèche de la plante, g), O% (teneur en huile essentielle), Oy/p (rendement en huile par plante, cm3), Oy/ha (rendement en huile par hectare, L) et NU (nombre d'ombelles par plante).
Figure 4 : Graphique des chargements du vecteur propre pour les 8 caractères étudiés soumis aux 15 traitements combinés : les barres de CP₁ utilisent l'axe gauche ; CP₂, CP₃, CP₄ utilisent des formes et des couleurs de points distinctes sur l'axe droit. PH : hauteur de la plante (cm), NB : nombre de branches/plante, HFW : poids frais total de la plante (g), HDW : poids sec total de la plante (g), O% : teneur en huile essentielle, Oy/p : rendement en huile par plante (cm3), Oy/ha : rendement en huile par hectare (L) et NU : nombre d'ombelles/plante. Les barres d'erreur représentent les erreurs types de la moyenne (ETM). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Tous les caractères présentaient de fortes charges positives similaires sur la CP₁, notamment le nombre d'ombelles, le pourcentage d'huile, le rendement en huile par plante, le rendement en huile par hectare, la hauteur de la plante, le nombre de branches, le poids frais de la plante et le poids sec de la plante (Tableau 2 ; Figure 5). Par conséquent, la CP₁ peut être interprétée comme un gradient général de productivité résumant la variation des caractères liés à la biomasse et au rendement en huile entre les traitements. La CP₂ expliquait seulement une faible proportion de la variance et apportait une discrimination supplémentaire limitée entre les traitements.
Figure 5 : Graphique des scores de l'ACP illustrant la répartition des 15 combinaisons de traitements en fonction des caractères mesurés. 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.
Scores de l'ACP et comparaison avec le témoin
Les traitements présentant des scores PC₁ fortement positifs (notamment T13, T12, T15 et T14) ont également montré les augmentations en pourcentage les plus élevées par rapport au témoin (T1) pour la plupart des caractères (Figure 5 et Figure 6). Par exemple, T13 a présenté une augmentation de 94,44 % du nombre d'ombelles et de 98,18 % du rendement en huile par hectare par rapport au témoin.
Figure 6 : Augmentations relatives en pourcentage des caractères mesurés par rapport au traitement témoin (T1 : Ct1 × F1). 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). Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Les traitements ayant des scores PC₁ intermédiaires (par exemple, T8 et T10) ont montré des améliorations modérées par rapport au témoin, tandis que les traitements ayant des scores PC₁ négatifs, y compris le témoin et d'autres combinaisons Ct1, ont présenté des changements relatifs minimes. Ces profils indiquent que les scores PC₁ étaient étroitement associés aux réponses aux traitements ajustées par rapport à la ligne de base, confirmant ainsi les résultats de l'ANOVA univariée. Toutefois, l'ACP a été utilisée uniquement pour la réduction des données et la visualisation des profils multivariés, et ne remplace pas les tests statistiques inférentiels.
Associations entre caractères dans le biplot ACP
Le biplot de l'ACP (Figure 4) illustre des associations étroites entre le rendement en huile par plante, le rendement en huile par hectare et le poids sec des parties aériennes, reflétant de fortes corrélations entre ces variables. La hauteur de la plante, le poids frais des parties aériennes et le nombre d'ombelles présentaient également des orientations vectorielles similaires, indiquant une variation coordonnée entre ces caractères au sein du jeu de données. Le nombre de branches montrait une séparation partielle par rapport aux autres composantes du rendement, suggérant des associations plus faibles dans les conditions expérimentales actuelles. Ces relations décrivent uniquement des corrélations observées et n'impliquent pas de liens mécanistiques.
Les traitements (T12–T15) ayant reçu du thé de compost à raison de 600 L ha⁻1 combiné à des biostimulants foliaires ont montré une performance multivariée supérieure pour les caractéristiques de croissance et de teneur en huile. En revanche, les traitements (T7–T11) ont présenté des valeurs relativement plus faibles pour la plupart des paramètres évalués. Les traitements situés en direction opposée à la plupart des vecteurs, comme Ct1 (360 L ha⁻1) sans pulvérisation foliaire ou combiné à Nostoc, étaient associés à des valeurs plus faibles pour la plupart des caractères mesurés.
Dans l'ensemble, l'ACP a fourni un résumé multivarié concis qui complète l'ANOVA en illustrant en quoi les traitements différaient du témoin selon plusieurs caractères simultanément. La cohérence entre les profils de l'ACP et les résultats univariés ajustés au niveau de base soutient la robustesse des effets des traitements, sans étendre l'interprétation au-delà des variables mesurées.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Les données brutes de cet article sont disponibles dans les fichiers supplémentaires.
Tableau supplémentaire 1 : Données expérimentales brutes des résultats. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
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 indiquant que les amendements liquides organiques améliorent la vigueur des plantes et la disponibilité des nutriments, améliorant ainsi la performance reproductive6,11. Des améliorations similaires du rendement et de la teneur en huiles essentielles ont été observées chez le fenouil et d'autres espèces de la famille des Apiaceae après l'application d'extraits de compost ou de bioengrais, suggérant que ces réponses reflètent des améliorations générales des conditions de croissance des plantes plutôt que des effets spécifiques à une culture8,19.
Les performances améliorées observées avec l'application combinée de thé de compost et d'Azolla (F2) ou de Spirulina (F3) sont conformes aux études antérieures indiquant que les extraits d'algues et de cyanobactéries favorisent l'accumulation de biomasse, la floraison et la production de métabolites secondaires11,20. La réponse plus marquée observée dans la présente étude, particulièrement pour le rendement en huile par hectare, pourrait être attribuée à la stratégie combinée d'application au sol et foliaire, plutôt qu'à l'utilisation d'intrants individuels.
Les augmentations simultanées du rendement en huile, du nombre d'ombelles et de la croissance végétative indiquent que l'amélioration du rendement résulte d'améliorations coordonnées de plusieurs caractères plutôt que d'un facteur unique. Ce schéma correspond à des recherches antérieures suggérant que les amendements organiques peuvent accroître la capacité photosynthétique, l'activité racinaire et l'efficacité d'utilisation des nutriments, favorisant ainsi l'accumulation de biomasse et le développement reproducteur6,8.
Bien que des paramètres physiologiques et biochimiques tels que les taux d'absorption des nutriments, les niveaux d'hormones endogènes et l'activité microbienne n'aient pas été mesurés dans cette étude, des recherches antérieures fournissent des explications plausibles aux réponses observées. On sait que l'infusion de compost fournit des nutriments facilement disponibles et des composés biologiquement actifs, tandis que les biostimulants à base d'algues et de cyanobactéries ont été associés à une activité métabolique accrue et à une meilleure tolérance au stress11,19. Ces interprétations s'appuient sur la littérature existante et ne représentent pas des mesures directes issues de la présente étude.
Les résultats de l'ACP indiquent que le rendement en huile par hectare et par plante étaient les principaux facteurs contribuant à la différenciation des traitements, confirmant les résultats de l'analyse univariée. Les traitements ayant reçu 600 L ha⁻1 de thé de compost combiné à des biostimulants foliaires occupaient systématiquement des positions favorables le long de l'axe principal de productivité. Des applications similaires de l'ACP dans des études agronomiques ont montré que les caractères liés au rendement ont souvent une forte contribution à la première composante principale, reflétant des réponses intégrées de la plante plutôt que des effets indépendants20.
L'ACP a été utilisée dans cette étude comme un outil exploratoire pour décrire les associations entre les variables mesurées, sans permettre d'inférer une causalité. L'alignement entre les scores de l'ACP et les améliorations relatives par rapport au témoin renforce la confiance dans les effets observés des traitements, tout en restant dans les limites des données mesurées.
Les résultats indiquent que la combinaison d'infusion de compost avec des biostimulants foliaires sélectionnés peut constituer une approche agronomique efficace pour améliorer la croissance du fenouil et la production d'huiles essentielles en conditions de plein champ. Toutefois, l'absence de mesures directes de l'activité microbienne, de la régulation hormonale et des dynamiques nutritives limite l'interprétation mécanistique. Des études futures intégrant des analyses physiologiques, biochimiques et biologiques du sol permettraient une compréhension plus complète des processus sous-jacents à ces réponses.
Dans l'ensemble, cette étude contribue à la compréhension des interactions entre le thé de compost et les biostimulateurs sur la croissance du fenouil et le rendement en huile essentielle, en combinant une analyse statistique univariée à une analyse multivariée de motifs et en inscrivant les résultats dans le contexte plus large de la littérature scientifique.
Conclusion
L'application de thé de compost à raison de 600 L ha⁻1 pendant 16 semaines, combinée à une application foliaire d'extrait de Spirulina à 2 cm3 L⁻1, a permis d'obtenir le rendement en fenouil et la production d'huiles essentielles les plus élevés dans les conditions de cette étude. L'extrait d'Azolla a montré des effets comparables et pourrait constituer un biostimulant alternatif. De futures recherches devraient évaluer la possibilité de réduire les apports en engrais minéraux tout en maintenant un taux d'application de compost de référence de 24 t ha⁻1. Il est recommandé de normaliser les propriétés du thé de compost, notamment le pH, la conductivité électrique et la composition en nutriments, afin d'assurer une cohérence entre les différentes applications. Le suivi de la croissance végétative, de la teneur en huiles essentielles et du rendement, appuyé par une analyse multivariée telle que l'ACP, pourrait améliorer l'évaluation des réponses aux traitements en conditions de terrain.
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.
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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