Une nouvelle avancée technologique permet de produire un riz bon marché, propre et sain.

Figure (a) : Le riz fertilisé avec du nano-sélénium (RF+Se ENMS) présente une meilleure qualité que le riz fertilisé avec une quantité moindre d’engrais (RF) ou que le riz cultivé de manière conventionnelle (CK). Figure (b) : Expérimentation en plein champ visant à évaluer les émissions de gaz à effet de serre du riz supplémenté en nano-sélénium.

Remédier aux limites de la révolution verte

L'une des principales raisons du succès de la « Révolution verte » au milieu du siècle dernier réside dans l'invention des engrais synthétiques riches en azote, qui ont permis aux agriculteurs d'accroître considérablement les rendements agricoles. Toutefois, ces engrais présentaient des inconvénients, notamment des coûts de production élevés, d'importantes émissions de dioxyde de carbone (CO2) lors de leur fabrication et un lessivage important de l'azote.

La plupart des cultures n'absorbent que 40 à 60 % de l'azote qu'elles reçoivent ; c'est ce qu'on appelle l'efficacité d'utilisation de l'azote (EUA). Chez le riz, l'EUA peut chuter jusqu'à 30 %, ce qui signifie que 70 % des engrais utilisés par les agriculteurs se retrouvent dans les rivières, les lacs et la mer. Ce phénomène contribue à l'eutrophisation, pollue les cours d'eau et les lacs et engendre divers autres problèmes environnementaux, tout en représentant un gaspillage considérable des sommes investies dans les engrais.

Lorsque l'azote pénètre dans le sol, il interagit avec de nombreuses réactions chimiques complexes et activités microbiennes. Ces processus produisent en fin de compte d'importantes quantités de puissants gaz à effet de serre tels que le méthane (CH4), l'ammoniac (NH3) et le protoxyde d'azote (NO). La production d'engrais azotés est par ailleurs énergivore, contribuant ainsi à l'augmentation des émissions mondiales.

Efficacité sur le terrain

Dans une étude publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS), une équipe de scientifiques de l'Université du Massachusetts-Amherst (États-Unis) et de l'Université de Jiangnan (Chine) a montré que l'application de particules de sélénium de taille nanométrique (nano-sélénium) peut réduire la quantité d'engrais nécessaire à la culture du riz tout en maintenant le rendement, en améliorant la teneur en nutriments, la diversité microbienne du sol et en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.

Les auteurs ont également démontré pour la première fois l'efficacité de ces traitements à base de sélénium en conditions réelles. Ils ont constaté que l'application d'engrais nano-sélénium sur les feuilles et les tiges des plants de riz permettait de réduire l'impact environnemental négatif de la fertilisation azotée jusqu'à 41 % et d'accroître les bénéfices économiques de 38,2 % par tonne de riz, comparativement aux méthodes conventionnelles.

« Nous avons légèrement pulvérisé la solution de nano-sélénium sur les rizières en croissance. Ce contact direct permet aux plants de riz d'absorber le sélénium beaucoup plus efficacement qu'avec un apport d'engrais au sol », explique le professeur Chuanxi Wang, co-auteur de l'étude.

Le sélénium augmente la photosynthèse chez les plantes de plus de 40 %. Cette photosynthèse accrue permet aux plantes d'absorber davantage de CO₂, qu'elles transforment ensuite en glucides. Ces glucides se diffusent dans le sol et favorisent la croissance des racines. Des racines plus grandes et plus saines libèrent davantage de composés organiques, nourrissant ainsi les bactéries bénéfiques présentes dans le sol. Ces bactéries vivent alors en symbiose avec les racines du riz pour absorber plus d'azote et d'ammoniac du sol, ce qui augmente l'efficacité d'utilisation de l'azote (EUA) de 30 % à 48,3 %, tout en réduisant la quantité d'oxydes d'azote et d'ammoniac rejetée dans l'atmosphère d'environ 19 à 46 %.

Grâce à un apport accru en nutriments, les plants de riz seront plus productifs. Plus précisément, les grains de riz seront plus nutritifs : leur teneur en protéines, en plusieurs acides aminés essentiels et en sélénium augmentera. Surtout, l’équipe de recherche a constaté que l’application de nano-sélénium permet aux agriculteurs de réduire leurs besoins en engrais azotés de 30 %.

La riziculture est actuellement le moyen de subsistance de plus de 3,5 milliards de personnes, soit plus de 43 % de la population mondiale. De nouvelles techniques agricoles promettent de résoudre trois problèmes majeurs : la croissance démographique mondiale, le changement climatique et l’augmentation des coûts économiques et environnementaux.

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