Résumé
Les produits de bouse de vache fermentés sous terre dans des cornes de vache et couramment utilisés comme pulvérisation des champs (préparation 500) dans le système d’agriculture biodynamique, ont été caractérisés pour leur composition moléculaire par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire à l’état solide [RMN à polarisation croisée 13C (13C-CPMAS-RMN)], par chromatographie en phase gazeuse, thermochemolyse à l’hydroxyde de tétraméthylammonium et par spectrométrie de masse. La thermochemolyse et la spectroscopie RMN ont toutes deux révélé une structure moléculaire complexe, dont les composants prédominants sont des dérivés aromatiques de la lignine, des polysaccharides et des composés alkylés. Les spectres CPMAS-RMN de préparations biodynamiques ont montré une distribution du carbone avec un caractère globalement peu hydrophobe et une contribution significative des dérivés lignocellulosiques. Les résultats de la thermochemolyse ont confirmé la caractéristique mise en évidence par la spectroscopie RMN, révélant une composition moléculaire basée sur des composants alkyles d’origine végétale et microbienne et l’incorporation stable de dérivés de la lignine. La présence de composants biolabiles et de composés de lignine non décomposés dans la préparation 500 doit être attribuée à son processus de maturation particulièrement lent, par rapport aux procédures de compostage courantes. Nos résultats fournissent, pour la première fois, une caractérisation scientifique d’un produit essentiel dans l’agriculture biodynamique, et montrent que les préparations biodynamiques semblent être enrichies de composants biolabiles et, par conséquent, potentiellement propices à la stimulation de la croissance des plantes.
Conclusions
La caractérisation moléculaire détaillée de trois préparations différentes de BD 500 obtenues par spectres RMN à l’état solide et par thermochemolyse TMAH révèle une composition moléculaire complexe, permettant d’identifier un large éventail de structures moléculaires différentes. Les dérivés de la lignine, les polysaccharides végétaux et les composants lipidiques linéaires et cycliques d’origine végétale et microbienne ont été reconnus comme les principaux composants de la préparation biodynamique 500 obtenue à partir de bouse de vache. En particulier, l’identification de divers biomarqueurs de la lignine et des lipides par thermochemolyse peut devenir utile pour retracer l’origine des produits biodynamiques, estimer leur transformation dans le sol et relier leur structure à la bioactivité sur les plantes.
La spectroscopie RMN et la thermochemolyse indiquent toutes deux que les résidus lignocellulosiques sont incorporés dans une large mesure dans la préparation biodynamique 500, avec une quantité importante de molécules labiles légèrement décomposées. Parallèlement, la conservation sélective de molécules d’alkyle récalcitrantes dans la préparation 500 s’est également accompagnée d’une conservation de molécules d’alkyle moins stables et de biomarqueurs microbiens, de sorte que la récalcitrance biochimique de ce produit biodynamique peut être inférieure à celle que l’on observe habituellement dans un compost mature ayant subi une fermentation aérobie complète. Ces propriétés moléculaires suggèrent que la préparation 500 pourrait être plus biolabile dans le sol que le compost ordinaire et, en raison d’une forte teneur en dérivés aromatiques de la lignine, devenir potentiellement plus bioactive pour la croissance des plantes.
Malgré le scepticisme sur la raison d’être des préparations agricoles biodynamiques, ce système trouve de plus en plus d’applications pratiques, principalement en tant que technique complémentaire de l’agriculture biologique à petite échelle, avec une capacité reconnue à maintenir les rendements des cultures et à améliorer la santé des sols. Nos résultats sur la composition moléculaire de trois préparations différentes 500 fournissent non seulement la base scientifique d’une différenciation moléculaire entre ces préparations et d’autres matières compostées, mais suggèrent également que ces différences peuvent être la cause de la bioactivité observée de ce produit biodynamique.
Auteurs: Spaccini R., Mazzei P., Squartini A., Giannattasio M., Piccolo A.
Titre: Molecular Properties of a Fermented Manure Preparation Used as Field Spray, in Biodynamic Agriculture
Journal: Environmental Science and Pollution Research, 19, P4214-4225, 2012
Link original: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-012-1022-x
