La technologie des micro-ondes, bien connue pour ses applications culinaires, pourrait bientôt jouer un rôle crucial dans la lutte contre les mauvaises herbes, réduisant ainsi l’utilisation d’herbicides. Des chercheurs de la Station d’expérimentation agricole de l’Arkansas (AAES) explorent l’utilisation des micro-ondes à 915 MHz pour neutraliser les graines de mauvaises herbes enfouies dans le sol.
Une nouvelle approche pour la gestion des mauvaises herbes
Les scientifiques et ingénieurs de l’AAES étudient l’utilisation des micro-ondes à 915 MHz pour neutraliser diverses graines de mauvaises herbes.
Selon Nilda Burgos, professeure de physiologie des mauvaises herbes et de biologie moléculaire, «même si nous pouvons réduire la banque de graines de seulement 50 %, ce serait considérable car la diminution de la densité des mauvaises herbes augmenterait grandement l’efficacité des herbicides et réduirait finalement leur utilisation».
Les études ont montré que la combustion est très efficace pour détruire les graines de mauvaises herbes, mais la fumée qui en résulte pose des problèmes de qualité de l’air et de visibilité sur les routes. Les broyeurs de graines de mauvaises herbes sont également efficaces, mais ils n’agissent pas sur les graines déjà tombées ou enfouies dans le sol. En revanche, la fréquence des micro-ondes utilisée dans cette étude, bien inférieure à celle d’un four à micro-ondes domestique, peut pénétrer sous la surface du sol pour atteindre les graines de mauvaises herbes.
Études préliminaires et résultats prometteurs
Les études préliminaires sur les micro-ondes à 915 MHz pour contrôler le riz sauvage ont été menées par Kaushik Luthra, chercheur postdoctoral en sciences alimentaires, et Griffiths Atungulu, professeur associé et ingénieur agricole. Atungulu, co-chercheur principal de la nouvelle étude, a commencé à s’intéresser à la technologie des micro-ondes il y a quelques années à la demande de Chris Isbell, agriculteur de l’Arkansas, qui cherchait des solutions non chimiques aux mauvaises herbes problématiques.
Les micro-ondes à basse fréquence de 915 MHz interagissent avec les molécules d’eau à l’intérieur et à la surface des graines de mauvaises herbes, mais pénètrent plus profondément dans le sol que les micro-ondes à haute fréquence. «Les molécules d’eau essaient constamment de s’aligner avec le changement de polarité des micro-ondes, créant une résistance et de la chaleur», explique Kaushik Luthra. «La température augmente et l’embryon de la graine est détruit.»
Impact sur les cultures et les microbes bénéfiques
Les études préliminaires utilisant des micro-ondes à basse fréquence ont inactivé les graines de riz sauvage à une profondeur de 3,5 pouces et les ont rendues principalement inactives à une profondeur de 6 pouces. Les microbes bénéfiques se sont rapidement rétablis après le traitement, un élément crucial qui a incité à poursuivre les études avec le bras de recherche de la Division de l’Agriculture du Système de l’Université de l’Arkansas. Les microbes bénéfiques, y compris les champignons, aident les plantes à absorber les nutriments et à dégrader les herbicides dans le sol.
Bien que la nouvelle étude se concentre sur les mauvaises herbes courantes dans les champs de coton, les 10 mauvaises herbes étudiées sont également courantes dans d’autres grandes cultures de base. Amaranthus palmeri, communément appelé amarante de Palmer, sera l’une des graines de mauvaises herbes testées contre les micro-ondes. Selon le Département de l’Agriculture des États-Unis, cette amarante prolifique peut entraîner des pertes de rendement allant jusqu’à 91 % dans le maïs et 79 % dans le soja en concurrençant la culture.
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Approche en trois volets
En plus de la technologie des micro-ondes, l’étude de deux ans évaluera l’effet d’un régulateur de croissance des plantes pour aider l’activité des herbicides à réduire la fertilité des mauvaises herbes et la germination des graines. Les chercheurs examineront également les adjuvants du sol, qui sont des additifs pouvant théoriquement prolonger la longévité des herbicides pré-émergents. L’étude évaluera l’effet des adjuvants du sol sur l’activité résiduelle des herbicides sur les cultures plantées à l’automne.
Les micro-ondes dans l’agriculture
Le Rice Processing Program a développé une technologie de micro-ondes pour le séchage rapide du riz et a mené une étude pour évaluer l’effet de la fréquence des micro-ondes à 915 MHz sur le riz sauvage. Burgos a déclaré que l’étude actuelle recherchera l’étendue de l’application des micro-ondes.
Griffiths Atungulu a choisi la fréquence de 915 MHz en raison de sa capacité à pénétrer plus profondément dans le sol et à appliquer la chaleur de manière plus uniforme, ou volumétriquement, par rapport à la fréquence de 2 450 MHz utilisée dans les fours à micro-ondes domestiques. Lors de la recherche de micro-ondes pour sécher le riz sans compromettre l’intégrité structurelle des grains, il a adopté la fréquence de 915 MHz utilisée par les micro-ondes industriels pour décongeler la viande congelée.
Avec la possibilité d’ajuster la fréquence, les 2 chercheurs prévoient d’étudier comment différentes fréquences affectent les graines de mauvaises herbes dans divers sols et profondeurs de sol.
Perspectives d’avenir
Les sols propices à la culture du riz ont une couche d’argile dure pour faciliter la rétention d’eau et l’inondation. Cependant, le coton «n’aime pas les pieds mouillés», a indiqué Nilda Burgos, donc les sols idéaux pour le coton ont moins d’argile et sont bien drainés. La recherche vise à comprendre comment l’énergie des micro-ondes se comporte dans les propriétés contrastées du sol, a t-elle ajouté.
Les scientifiques envisagent d’utiliser l’arbre de prise de force d’un tracteur comme source d’énergie pour un outil à micro-ondes destiné à tuer les graines de mauvaises herbes. Les études précédentes nécessitaient 30 kilowatts de puissance du système de micro-ondes à 915 MHz pour atteindre une inactivation maximale des graines. Un moteur de 50 chevaux peut générer 25 kilowatts de puissance. Les agriculteurs de cultures en rangées ont généralement des tracteurs avec des moteurs plus grands, de 85 à 410 chevaux. Griffiths Atungulu cherche maintenant des fonds pour construire un prototype.
Légende illustration : Nilda Burgos, professeur de physiologie des mauvaises herbes et de biologie moléculaire à la station d’expérimentation agricole de l’Arkansas, est l’investigatrice principale d’une étude portant sur la technologie des micro-ondes pour inactiver les graines de mauvaises herbes en tant que traitement de désherbage non chimique à large spectre. Crédit : U of A System Division of Agriculture photo
