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De temps à autre, une invention destinée à un usage particulier évolue en quelque chose de différent et ses retombées dépassent largement le but initial. Avant de devenir une invention médicale révolutionnaire pour réguler les battements cardiaques, le stimulateur cardiaque avait été développé comme un dispositif destiné à enregistrer des bruits du cœur rapides.
En 2011, les scientifiques d'Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) cherchaient des moyens de lutter contre les populations de pyrale du maïs, un ravageur courant des cultures de pommes de terre qui pondent leurs œufs dans les fanes après la récolte et qui arrivent à maturité l'année suivante. Pour s'attaquer au ravageur à sa source, ils ont mis au point un appareil appelé le broyeur de fanes de pommes de terre. Le nouvel appareil comprenait deux rouleaux métalliques, chacun fixé à un moteur, raccordé à un régulateur de vitesse alimenté à partir d'une génératrice de 10 HP. Il a été conçu pour se fixer à l'arrière d'une récolteuse de pommes de terre pour broyer les fanes à mesure que les pommes de terre sont récoltées, tuant ainsi les larves de la pyrale du maïs.
Le broyeur de fanes de pommes de terre a permis de réduire efficacement les populations de pyrale du maïs. Cependant, la pyrale du maïs mature a des ailes qui lui permettent de voler d'un champ de pommes de terre à l'autre. Afin de s'attaquer aux populations d'une région donnée, la majorité, sinon la totalité des agriculteurs devraient adopter ce nouvel équipement. Malheureusement, cette approche du « tout ou rien » a entraîné la disparition du broyeur de fanes de pommes de terre.
L'appareil est resté inactif pendant 10 ans jusqu'à ce qu'Andrew McKenzie-Gopsill, Ph. D., un chercheur d'AAC de Charlottetown, commence à travailler sur un nouveau concept en malherbologie appelé lutte contre les graines de mauvaises herbes.
« La lutte aux mauvaises herbes par la récolte des graines consiste à récolter ces graines et les retirer complètement du champ ou les détruire directement sur place, au lieu de les retourner au champ pour qu'elles deviennent des mauvaises herbes. »
– Andrew McKenzie-Gopsill, Ph. D., chercheur scientifique, Agriculture et Agroalimentaire Canada
Aller à contre courant
M. McKenzie-Gopsill a appris l'existence du « Harrington seed destructor » mis au point en Australie — un véhicule remorqué derrière une moissonneuse-batteuse qui détruit les graines de mauvaises herbes à mesure que les céréales sont récoltées. Pour intégrer le concept d'élimination des graines de mauvaises herbes dans le cadre des cultures horticoles, comme les pommes de terre qui sont récoltées différemment des céréales, le chercheur devait sortir des sentiers battus.
Lors d'une présentation à une université locale, M. McKenzie-Gopsill a été abordé par un collègue d'AAC qui a contribué à mettre au point le broyeur de fanes de pommes de terre. Ce collègue a suggéré d'utiliser l'appareil pour broyer les graines de mauvaises herbes afin de réduire les populations de mauvaises herbes plutôt que de l'utiliser pour broyer les fanes de pommes de terre comme il était prévu au départ. Intrigué, M. McKenzie-Gopsill a entrepris de mettre cette idée à l'épreuve.
Sans apporter de modifications au broyeur de fanes de pommes de terre, le chercheur a choisi de mettre à l'essai l'appareil dans le cadre d'une simulation de récolte de pommes de terre où l'on a prélevé la biomasse de pommes de terre du champ, après y avoir ajouté des graines de mauvaises herbes et où le tout a été soumis au broyeur de fanes. Il a ensuite placé les graines de mauvaises herbes broyées dans de la terre puis dans des boîtes de Petri pour observer leur croissance.
M. McKenzie-Gopsill a d'abord mis à l'essai l'appareil avec des graines de mauvaises herbes de chénopode blanc, car il s'agit de la mauvaise herbe la plus importante sur le plan économique dans la production de pommes de terre au Canada. Il a découvert que le broyeur de fanes était très efficace pour écraser les graines de chénopode blanc, ce qui les empêchait de germer et de devenir des mauvaises herbes adultes. Il a répété l'expérience avec d'autres espèces de mauvaises herbes qui nuisent aux cultures de pommes de terre et aucune d'elles n'a germé. Ces autres espèces comprenaient notamment l'amarante à racine rouge, le pied-de-coq, la sétaire glauque et le canola spontané.
M. McKenzie-Gopsill et son équipe ont été impressionnés par la capacité du broyeur à réduire la pression exercée par les mauvaises herbes. Dans une boîte de Petri dont les conditions sont contrôlées, la germination des graines, ou la capacité des graines de mauvaises herbes broyées à se transformer en mauvaises herbes, était réduite de 60 % à 95 %. La simulation de récolte a entraîné une réduction de 50 % de la germination du chénopode blanc et de l'amarante à racine rouge, tandis que celle des autres grandes espèces de graines de mauvaises herbes a été réduite de 50 % à 75 %. Par conséquent, le broyeur de fanes de pommes de terre pourrait aussi permettre de réduire la quantité d'herbicides que les agriculteurs utilisent.
« Nous avons adapté pour la première fois une méthode s'attaquant aux graines de mauvaises herbes dans le cadre d'une culture horticole comme la pomme de terre. Il s'agit d'une première étape palpitante et d'une possibilité de percée majeure pour la gestion des mauvaises herbes pour les agriculteurs. »
– Andrew McKenzie-Gopsill, Ph. D., chercheur scientifique, Agriculture et Agroalimentaire Canada
Une solution rentable est en cours d'élaboration
La conception simple et sur mesure du broyeur de fanes de pommes de terre le rend assez rentable pour les agriculteurs, et M. McKenzie-Gopsill estime que les coûts de fabrication sont bien en deçà de 10 000 $. Il explique que même si les agriculteurs peuvent fabriquer et utiliser ce broyeur dès maintenant, il a l'intention de continuer à le mettre à l'essai au courant de l'été pour observer comment celui-ci se comporte dans les conditions réelles sur le terrain. Il apportera ensuite des modifications à l'appareil pour en accroître l'efficacité dans le cadre de la réduction de la germination des graines de mauvaises herbes.
M. McKenzie-Gopsill souligne l'importance de sa découverte en comparant ses premiers résultats aux données publiées au cours des deux dernières années par des chercheurs américains. Ils ont réalisé des simulations avec l'amarante de Palmer, qui ressemble à l'amarante à racine rouge, axées sur le degré d'efficacité requis pour obtenir des effets à long terme. Ils ont estimé qu'il faudrait réduire de 20 % la germination des graines de mauvaises herbes pour stabiliser les populations de mauvaises herbes — la quantité de mauvaises herbes n'augmenterait ni ne diminuerait.
« Nos données montrent que, dans le contexte de la simulation de récolte, la réduction de la germination d'espèces qui ne sont pas aussi envahissantes que l'amarante de Palmer est beaucoup plus importante que 20 % », déclare le M. McKenzie-Gopsill.
Découvertes et avantages clés
- Les scientifiques d'AAC ont évalué l'efficacité d'un appareil existant, soit le broyeur de fanes de pommes de terre, sur la réduction du chénopode blanc, de l'amarante à racine rouge, du pied-de-coq, de la sétaire glauque et du canola spontané que l'on trouve dans les cultures de pommes de terre.
- Dans une boîte de Petri en conditions contrôlées, la germination des graines, ou la capacité des graines de mauvaises herbes broyées à se transformer en mauvaises herbes, était réduite de 60 % à 95 %. La simulation de récolte a entraîné une réduction de 50 % de la germination du chénopode blanc et de l'amarante à racine rouge, tandis que celle des autres grandes espèces de graines de mauvaises herbes a été réduite de 50 % à 75 %. Cet appareil pourrait aussi permettre de réduire la quantité d'herbicides que les agriculteurs utilisent.
- M. McKenzie-Gopsill explique que, bien que les agriculteurs puissent fabriquer et utiliser le broyeur dès maintenant, il a l'intention de continuer à le mettre à l'essai à l'été 2022 pour observer comment celui-ci se comporte dans les conditions réelles sur le terrain, puis d'apporter des modifications à l'appareil afin d'accroître son efficacité en ce qui a trait à la réduction des mauvaises herbes.
Galerie de photos
Andrew McKenzie-Gopsill, Ph. D., se tient debout à côté d'un broyeur de fanes de pommes de terre à la ferme expérimentale d'AAC à Harrington.
Graines de mauvaises herbes ayant subi un passage dans le broyeur de fanes de pommes de terre, plantées dans la terre et placées dans des boîtes de Petri pour déterminer la population de mauvaises herbes.