Culture sur caisson à brouillard
Michel Lamond et Jacques Lafrenière
Introduction
La culture sur caisson à brouillard (aussi appelée culture aéroponique) est un procédé cultural qui consiste à faire pousser des plantes sur une enceinte opaque contenant un nuage de très fines gouttelettes de solution minérale en guise de substrat pour le développement des racines.
Du fait que l’approvisionnement en eau et en éléments minéraux des plantes cultivées sur caisson à brouillard provient uniquement de la nébulisation d’une solution minérale, on serait tenté de penser qu’il s’agit d’une simple variante de la culture hydroponique. Il existe toutefois une différence essentielle entre ces deux types de culture. En culture hydroponique les racines sont entièrement recouvertes de liquide qui limite leurs échanges gazeux avec le milieu ambiant alors que dans un brouillard de fines gouttelettes elles sont aussi en contact avec des espaces gazeux comme dans un sol meuble bien drainé.
Cette différence n’a pas d’effet apparent sur la croissance et le développement des parties aériennes. Elle confère cependant aux racines des plantes cultivées sous brouillard un développement et une structure anatomique presqu’identiques à celui des plantes cultivées sur sol meuble, ce qui n’est pas le cas des racines qui se développent dans un milieu liquide.
Nous présentons ici les caissons à brouillard qui ont été utilisés au Laboratoire de phytomorphogénèse expérimentale (associé au CNRS) de l’université de Clermont à Clermont-Ferrand (France) de 1970 à 1980 car c’est dans ce laboratoire que ce type de dispositif de culture a le plus évolué.
Caissons à brouillard en usage à Clermont-Ferrand
A – Caisson à brouillard généré par un système pompe-jets brumisateurs (Fig. 1)
Ce dispositif a été utilisé par Champagnat & coll. (1974) pour faire une étude préliminaire de la réaction du pivot des semis de chêne pédonculé à la suite d’une décapitation. Il a été décrit en détail par Lamond. (1975).
Il s’agit d’un dispositif volumineux monté sur roue. Il est constitué d’une grande cuve subdivisée en quatre compartiments égaux. Le dessus de ceux-ci est percé de petites perforations permettant d’introduire le pivot des semis étudiés. Chaque compartiment contient deux jets brumisateurs alimentés par une pompe à pression puisant une solution minérale diluée dans un bassin situé sous les cuves. Le fonctionnement de la pompe est asservi à un couple de relais électromécaniques temporisés. Un groupe frigorifique, relié à un serpentin immergé dans le réservoir d’alimentation, permet de refroidir au besoin la solution minérale pulvérisée sur les racines.
B – Caissons à brouillard généré par un nébuliseur « Defensor 505 » (Fig. 2)
Ces caissons ont été conçus et mis au point par l’équipe du laboratoire de Clermont-Ferrand. Ils diffèrent considérablement du caisson précédent. Le brouillard nourrissant les racines est généré par un nébuliseur centrifuge, le « Defensor 505 ». Celui-ci est localisé au fond du caisson dans une nappe de solution minérale. La cadence de nébulisation est contrôlée à l’aide d’un petit circuit électronique à basse tension et le dessus de chaque caisson est constitué de rampes amovibles percé de d’orifices de 20 mm de diamètre afin de pouvoir observer ou manipuler le système racinaire sans perturber les autres plantes en culture.
Trois modèles de ce type de caissons ont été utilisés. Le premier a été fabriqué à trois exemplaires dans les ateliers du laboratoire. Ses caractéristiques ainsi que celles du circuit cadenceur utilisé pour ajuster la cadence de nébulisation sont décrits en détail dans l’article de Lamond (1975).
Le deuxième modèle (Fig. 3) a été usiné en quatre exemplaires par une entreprise parisienne spécialisée dans l’usinage des feuilles de PVC. De dimensions légèrement inférieures à celles du modèle précédent, ces caissons ont été dotés d’un système de maintien du niveau de solution minérale. Ils ont été installés par paire sur des charpentes faites de cornières métalliques assemblées avec des boulons et des écrous. Ces charpentes comprenaient un cadre pour soutenir les caissons à 15 cm du sol et une tablette servant de support au réservoir externe de solution minérale.
Les deux exemplaires du troisième modèle (Fig. 4) ont été construits et installés par la firme clermontoise responsable de l’entretien des chambres climatisées du laboratoire. La cuve de ces caissons est constituée de deux parois séparées l’une de l’autre par 5 cm d’isolant thermique. Un serpentin en cuivre fixé à la face externe de la paroi interne permet de réfrigérer le brouillard en contact avec les racines, ce qui permet d’étudier l’influence d’une température plus froide du substrat sur la croissance et le développement des parties aériennes et souterraines des semis.
C – Caisson à brouillard généré par deux nébuliseurs « Defensor 3001S »
Ce caisson a été construit dans une cage d’escalier du laboratoire. Il s’agit d’un caisson en polycarbonate de 3 m de hauteur inséré dans une enveloppe faite de panneaux de particules agglomérées assemblés dans une charpente de cornières métalliques. Des portes coulissantes aménagées dans la paroi arrière de la caisse permettaient d’observer les racines. La porte localisée à la base de l’enveloppe donnait accès aux nébuliseurs et à la solution minérale. Elle permettait aussi d’accéder aux racines par une porte coulissante aménagée dans la paroi du caisson en polycarbonate. Un plafond lumineux, en forme de demi-cylindre, apporte un complément d’éclairage à la partie aérienne des plantes en culture.
Ce dispositif a permis de suivre, à deux reprises, la croissance de de 30 semis de chêne pédonculé pendant près de cinq mois, c’est-à-dire jusqu’à ce que la longueur du pivot des plants les plus vigoureux atteigne un peu plus de 2,5 m.
Avantages de l’utilisation des caissons à brouillard
A – Avantages pour la recherche fondamentale
Les caissons à brouillard constituent l’un des meilleurs dispositifs pour l’étude de la croissance et du développement du système racinaire des jeunes plantes issues de la germination de semences. Ils permettent d’observer et même d’intervenir mécaniquement pour modifier la structure du système racinaire de semis ou de boutures avec un minimum de perturbation des conditions physico-chimiques du milieu dans lequel il se développe.
Les racines qui poussent et se ramifient dans un brouillard ont une morphologie et une anatomie identiques à celles que l’on retrouve sur les plans cultivés en sol meuble. Les caissons à brouillard conviennent donc très bien pour des études portant sur l’histogénèse des méristèmes qui donne naissance aux racines secondaires ainsi que sur celles de tous les autres tissus que l’on retrouve dans les racines. Ils peuvent aussi être utilisés efficacement pour étudier la formation de mycorhizes (Mousain, D & M. Lamond (1978).
B – Avantages potentiels en production végétale
On parle d’avantages potentiels car, à notre connaissance, les caissons à brouillard n’ont pas encore été utilisés en production végétale. À notre avis ils pourraient cependant être utilisés efficacement pour la production de boutures de tige ainsi que pour la mycorhization de jeunes semis avant leur empotage. Ceci permettrait de sélectionner les sujets les plus vigoureux ou les plus mycorhizés avant leur empotage ou leur plantation en pépinière.
Des études préliminaires effectuées à Clermont-Ferrand ont montré que l’inoculation des racines de semis de chêne pédonculé et de noisetier cultivés en caisson à brouillard, avec une culture pure de mycélium de truffe provoque la formation de mycorhizes typiques de ce champignon. Ces plants ont non seulement conservé leurs mycorhizes après empotage en contenant mais ils ont produit des truffes six ans après leur plantation en pleine terre.
Les caissons à brouillard pourraient aussi être utilisés pour améliorer la structure du système racinaire des semis de chêne et des autres essences ligneuses à système racinaire pivotant. Lamond & coll. (1983) ont montré qu’il est possible de produire des plants de chêne pédonculé avec un système racinaire nettement plus ramifié en décapitant le pivot des jeunes semis et empêchant la formation de pivots de remplacement par plâtrage de l’extrémité distale résiduelle de cette racine. Ceci permettrait la production de plants mieux adaptés au reboisement aux endroits à sol peu profond.
Bibliographie
Champagnat & coll. (1974). Corrélations entre le pivot et ses ramifications dans le système racinaire de jeunes chênes cultivés sous un brouillard nutritif. Rev. Cytol. Biol. Veg., 37, 407- 418
Lamond, M. (1975). Dispositif de culture de plantes entières en caissons, sous brouillard nutritif en usage à Clermont-Ferrand. C. R. des séminaires du groupe d’étude des racines, Ed. A. Riedacker & J. Gagnaire-Michard, CEA – Grenoble – France, Tome 2, 6 – 33.
Lamond & coll. (1983). Influence d’un blocage de l’apex du pivot d’un semis de chêne, sur la morphogénèse de son système racinaire. Ann. Sci. For., 40 (3), 227 – 256.
Mousain, D & M. Lamond (1978). Influence de la concentration en phosphate de la solution nutritive sur la mycorhization du Pinus pinaster par Pisolithus tinctorius et l’Hebeloma cylindrosporum. C.R. du symposium sur la physiologie des racines et symbioses : Ed. A. Riedacker & J. Gagnaire-Michard, CEA – Grenoble – France, 473 – 475.
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