La riziculture est un poste important dans les émissions de gaz à effet de serre. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, le riz est presque toujours cultivé dans des rizières inondées, contribuant à 11 % de tout le méthane d'origine humaine dans l'atmosphère. Cela représente près de 40 millions de tonnes de méthane par an.
La source de ce méthane est produite par des bactéries qui se développent dans les rizières, mais les scientifiques ont découvert une étrange forme de vie électrique qui pourrait réduire considérablement les impacts environnementaux actuels. Cette forme de vie, connue sous le nom de bactérie câble, a été identifiée pour la première fois dans l'océan et s'est récemment révélée pousser naturellement dans les champs parmi les racines de riz en Asie et aux États-Unis. Les scientifiques tentent ensuite de déterminer quelles conditions favorisent les bactéries du câble, ce qui pourrait changer la donne pour réduire les émissions.
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Les bactéries des câbles, conductrices de l'électricité, freinent la production de méthane dans le sol. En 2020, des chercheurs ont découvert que les bactéries du câble réduisaient les émissions de méthane de 93 % dans les sols de laboratoire où le riz était cultivé. Les bactéries du câble ont bouleversé l'équilibre des pouvoirs dans la communauté des microbes du sol et les bactéries productrices de méthane ont été les grandes perdantes.
La production de méthane est inefficace pour les bactéries; s'il y a une alternative, ils la saisiront.
« La production de méthane est le dernier recours de la communauté microbienne. Quand [les microbes] ne peuvent rien faire d'autre, ils fabriquent du méthane », explique le microbiologiste Derek Lovley de l'UMass Amherst.
Amis bactériens avec des avantages
Les bactéries câble sont longues et fines, leur corps n'a qu'une seule cellule de large. Lorsqu'ils sont vus au microscope, ils brillent comme des cheveux fantomatiques qui coulent des racines de riz. Ils contrôlent le méthane en modifiant la chimie du sol. Les bactéries du câble augmentent les sulfates bénéfiques dans le sol et maintiennent ce niveau stable - aucune supplémentation en sulfate n'est nécessaire. Ils ne nuisent pas directement aux producteurs de méthane, mais ils créent des conditions qui les évincent.
Les microbes sont très compétitifs les uns avec les autres, et lorsqu'un type fleurit, d'autres meurent souvent. Si l'herbe de votre pelouse est en bonne santé, il est plus difficile pour les mauvaises herbes de s'installer que dans un sol nu - il en va de même pour les microbes. C'est pourquoi certaines personnes prennent des suppléments probiotiques pour garder leurs intestins en bonne santé. De même, lorsque les bactéries du câble se développent dans le sol, elles nourrissent les bactéries qui consomment des sulfates, excluant les concurrents qui autrement produiraient du méthane.
De plus, les bactéries du câble sont favorables au riz car elles éliminent les sulfures du sol. Vincent Scholz est un électromicrobiologiste à l'Université d'Aarhus au Danemark qui a participé aux deux études mentionnées ci-dessus. Alors que le sulfate est un nutriment végétal, dit Scholz, le sulfure est une toxine végétale et diminue les rendements en grains. Et c'est une voie à double sens :les plants de riz aident également les bactéries du câble en faisant passer l'oxygène dissous aux bactéries du câble à travers leurs structures racinaires.
Mais savoir comment les bactéries du câble opèrent leur magie n'est qu'une partie de la solution. Quelles conditions rendent une rizière prête à câbler ?
Mouillé ou sec ?
Les chercheurs étudient les conditions qui favorisent les bactéries du câble. Par exemple, les bactéries du câble font-elles mieux lorsque les rizières sont continuellement inondées (pratique courante aux États-Unis) ou lorsque les rizières sont drainées et inondées par intermittence ? De quelle quantité d'oxygène ont-ils besoin ?
La question des inondations intermittentes de paddy est sur la table depuis plusieurs années, pas seulement à cause des bactéries du câble. L'humidification et le séchage alternés ont réduit les émissions de méthane jusqu'à 90 % dans une étude de 2018. Une étude de 2020 a révélé que l'alternance d'humidification et de séchage réduisait les gaz à effet de serre nets, et pas seulement le méthane, d'environ 22 %. Si cet avantage pouvait être combiné à une population saine de bactéries du câble, cela rendrait le riz beaucoup plus respectueux du climat.
Scholz dit que la gestion de l'eau est cruciale. Les bactéries du câble sont pointilleuses sur l'exposition à l'oxygène. Ils sont stressés s'ils sont laissés à l'air libre mais ont besoin d'oxygène pour survivre. L'astuce consiste à trouver un juste milieu qui favorise les bactéries du câble et des rendements de riz robustes. Une étude plus approfondie de la gestion de l'eau est probablement la prochaine voie de recherche agricole sur les bactéries du câble.
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Une nouvelle étude chinoise démontre que les bactéries du câble se développent lorsque plus d'oxygène est disponible dans l'eau. Les bactéries du câble dans l'eau riche en oxygène étaient plus robustes, se reproduisaient plus rapidement et s'enfonçaient plus profondément dans le sol. Des études de terrain pourraient s'appuyer sur ce résultat prometteur pour tester l'ajout d'oxygène à l'eau des rizières. L'eau peut être oxygénée de manière rudimentaire, de sorte que la méthode n'a pas besoin d'être coûteuse. L'humidification et le séchage alternatifs peuvent également augmenter les niveaux d'oxygène dans le sol.
Une fois que les scientifiques auront déterminé les conditions idéales d'eau et d'oxygène, il devrait y avoir peu de défis techniques à l'utilisation des bactéries du câble pour réduire les émissions de méthane dans la riziculture. Les agriculteurs dont les rizières contenaient des bactéries natives du câble pourraient créer des conditions propices à la croissance de ces bactéries bénéfiques. Les agriculteurs sans bactéries de câble pourraient les semer dans le sol pendant la préparation du champ.
Scholz, qui a cultivé des bactéries du câble en Allemagne et au Danemark, dit qu'elles sont "très faciles" à cultiver. Son collègue, Lars Peter Nielsen, qui a découvert la bactérie du câble, ajoute qu'on peut faire pousser "un kilomètre de bactérie du câble dans un centimètre cube, et c'est beaucoup".
Nielsen met en garde contre le fait de devancer la recherche, cependant. Il reste encore beaucoup à apprendre sur les bactéries du câble. "Et", dit Nielsen, "nous sommes toujours sous le choc."
