La Silice (Si): Effets bénéfiques dans la culture

Après l’oxygène, la silice (Si) est le constituant majeur de la croûte terrestre. Virtuellement tous les tissus vivants  ̶  plantes, animaux, humains  ̶  en contiennent, dans des proportions plus ou moins importantes. Si le rôle biologique de la silice a fait l’objet d’un certain nombre d’études, la communauté scientifique commence à peine à décrypter son action.

La silice n’est pas à proprement parler considérée comme un nutriment végétal essentiel, c’est-à-dire sans lequel la plante ne pourrait mener à bien sa croissance. Il est vrai que les plantes sont capables de se développer sans silice, au même titre qu’un humain peut survivre sans exercice physique. Cependant, il existe une différence réelle entre survivre et connaître une croissance optimale. Il est aujourd’hui prouvé que pour son bon développement, la plante a un besoin constant en acide silicique monomère.

La silice est présente dans quasiment tous les types de sols (argile, sable), sous forme de dioxyde de silicium (SiO₂), dans des  concentrations allant de 50 à 70 %. Du fait de cette prévalence, la communauté scientifique s’est pendant longtemps très peu intéressée à ses effets. Grâce à la fois à des instruments nouveaux et à l’ambition de s’attaquer à la crise alimentaire à l’échelon planétaire, la silice est en train de s’installer sur le devant de la scène en matière de recherche scientifique végétale.

A plus d’un titre, la silice est bénéfique à la santé de la plante, aux rendements et à la qualité des  récoltes. Afin d’optimiser les résultats et de minimiser les problèmes, la silice doit être fournie à la plante tout au long de son cycle de croissance, du stade du semis/bouturage à la récolte. Fait essentiel bien que mal connu, la silice ne peut être absorbée par les plantes que sous forme d’acide silicique monomère. Une fois assimilée par la structure cellulaire de la plante, la silice biodisponible devient inutilisable pour les autres parties de la plante.

Dans le sol (argile, sable), par le biais d’un ensemble de réactions chimiques naturelles, les bactéries transforment le dioxyde de silicium (SiO₂) en acide silicique monomère (SiOH₄). L’acide silicique monomère est la seule forme biodisponible de silice. Lorsqu’un utilisateur fournit la silice sous d’autres formes, comme le silicate de potassium et le silicate de calcium, ces composants doivent au préalable avoir fait l’objet de cette transformation. En quantités importantes, la transformation de silice en acide silicique monomère est un processus complexe et très long.
Du fait de l’utilisation de pesticides et d’engrais chimiques à forte teneur en sels, la micro-vie présente dans les supports de culture est appauvrie. La biodisponibilité de l’acide silicique monomère est de ce fait très limitée, voire inexistante.

L’acide silicique monomère (à une seule molécule) est facilement assimilé par les racines (ou les feuilles) et rapidement transmis à l’ensemble de la plante par le xylème. Au cours du transport par le xylème, la plus grande partie de l’acide silicique monomère est polymérisé (chaînes moléculaires longues) puis déposé dans la cuticule externe de la paroi cellulaire de la plante. Ce dépôt de silice forme une structure rigide sur la paroi extérieure de la cellule. C’est grâce à cette couche de protection que la plante bénéficie du renforcement structurel que lui offre la silice et notamment d’une résistance accrue aux parasites. Une partie de l’acide silicique monomère absorbé demeure non-polymérisé et augmente la pression osmotique (de la sève) à l’intérieur du xylème, optimisant le transport et la distribution des autres nutriments au sein de la plante. Ceci facilite généralement l’absorption d’autres nutriments, ce qui permet d’obtenir à terme un produit fini qui présente une qualité élevée, une plus forte teneur en minéraux et une meilleure valeur nutritionnelle.

L’assimilation et le dépôt de l’acide silicique monomère varie considérablement d’une espèce à une autre. Dans les tissus végétaux d’espèces comme le riz, la canne à sucre et certaines herbes, sa concentration représente jusqu’à 10 % de la matière sèche de la plante. Inutile de préciser que 10 % de matière sèche en plus équivalent à 10 % de rendement supplémentaires, ce qui signifie 10 % de profit en plus.

La silice agit comme une barrière mécanique qui constitue une couche protectrice renforcée contre
les infections. Les dépôts de silice permettent des rendements accrus en matière sèche. (Yoshida S.,
1975 The physiology of silicon in Rice. Tech. Bull., Food Fert. Tech. Centr., Taiwan)

L’apport d’acide silicique monomère aux plantes présente également l’avantage de renforcer leur capacité à supporter le stress. Les études montrent que dans les cas où l’on provoque un stress induit par des températures allant jusqu’à 40° C, les plantes bénéficiant d’un apport de silice prospèrent alors que les plantes non traitées souffrent visiblement. De même, dans les cas de stress lié à l’exposition de la plante à la sécheresse et de stress dû à de fortes concentrations de sels dans le substrat (EC élevée), il est évident que les plantes traitées à la silice ont moins souffert que celles qui ne l’avaient pas été.

L’agriculture conventionnelle, qui se caractérise par l’usage de produits chimiques de synthèse, produit des plantes malades et des cultures pauvres, qui deviennent potentiellement la proie de parasites et de maladies opportunistes. A cela s’ajoutent les insectes, les champignons et les adventices qui, au fil du temps, développent des résistances aux insecticides, aux fongicides et aux herbicides. L’unique  contre-mesure mise en œuvre par l’agriculture conventionnelle consiste à continuer d’utiliser ces mêmes produits chimiques en augmentant les doses. Ce phénomène engendre un accroissement sans fin de la consommation de ces produits, qui laissent les cultivateurs sans solution face aux assauts de l’araignée rouge, des thrips, du mildiou, des pucerons et autres menaces.

Il existe une solution plus naturelle pour venir à bout du problème : la silice biodisponible. La couche de silice la plus épaisse est déposée juste sous la couche externe des cellules (l’épiderme), qui se trouve au contact direct de son environnement. Cette couche de protection est quasi-impénétrable pour les insectes ou les champignons.

Lorsque, par exemple, une plante subit des attaques fongiques et que sa paroi est partiellement attaquée, on observe la chose suivante : si elle est en quantité suffisante, la silice libre se concentre autour de la zone infestée et forme comme un rempart qui protège la plante en empêchant d’autres attaques. En seconde ligne de défense, la plante forme également une couche de protection minérale qui renforce sa structure et lui permet de résister aux offensives des parasites ou des champignons.

Faisant suite à une infection cryptogamique, la silice se dépose en concentrations élevées autour de la zone touchée.
Elle se dépose autour des spores de mildiou visibles sur des feuilles de concombre  (Laval University Canada, 2006)

Globalement, on peut conclure que les plantes ayant fréquemment bénéficié d’un apport conséquent en acide silicique monomère:

•          Présentent des branches plus grosses, plus fortes
•          Sont plus denses, avec des distances internodales réduites
•          Atteignent une valeur brix et une teneur minérale plus élevées
•          Produisent des fruits à plus forte valeur nutritionnelle, qui se conservent plus longtemps
•          Résistent quasi-systématiquement aux attaques des parasites et des champignons  
•          Sont plus résistantes à la chaleur
•          Sont plus résistantes à la sécheresse
•          Sont plus résistantes au stress causé par les fortes concentrations de sels dans le substrat (EC élevée)
•          Sont plus complètement et plus harmonieusement minéralisées, ce qui réduit le risque de carence
•          Offrent de meilleurs rendements

L’acide silicique monomère obtenu par transformation naturelle d’un silicate possède une durée de vie courte. En effet, du fait qu’il n’est pas stable, l’acide silicique monomère risque se retransformer en une forme de silicate non-assimilable par la plante. Il y a quelques années, Aptus a réussi à mettre au point les premières formules spécifiques permettant de produire une forme stable d’acide silicique monomère assimilable par la plante en quelques heures. Cette formule déposée est aujourd’hui commercialisée sous le nom de « Aptus Regulator ».

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