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Silphium perfoliatum

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Silphie perfoliée, Silphium perfolié, Silphe perfolié

Silphium perfoliatum
Description de cette image, également commentée ci-après
Capitule de Silphie perfoliée,
avec bourgeons à gauche.
Classification GCD
Règne Plantae
Sous-règne Viridiplantae
Infra-règne Streptophyta
Division Tracheophyta
Sous-division Spermatophytina
Classe Magnoliopsida
Super-ordre Asteranae
Ordre Asterales
Famille Compositae
Sous-famille Asteroideae
Tribu Heliantheae
Sous-tribu Engelmanniinae
Genre Silphium

Espèce

Silphium perfoliatum
L., 1759
Description de cette image, également commentée ci-après
Aire naturelle de répartition.
Apparence générale (plus de 2 mètres de haut).

Silphium perfoliatum, la Silphie perfoliée[1],[2],[3], le Silphium perfolié[4],[5] ou Silphe perfolié[5], est une espèce de plantes à fleurs herbacées, de la tribu des Heliantheae et de la famille des Astéracées. C'est une plante vivace à fleurs jaunes, pérenne pour 10 à 20 ans en monocultures et parfois bien plus en jardin. Elle est mellifère, fixe du carbone en C3 et est diploïde (n = 7). Indigène dans la moitié est de l'Amérique du Nord, mais absente du Québec et des Maritimes, elle avait des usages médicinaux chez les amérindiens du Nord. Elle a été introduite en Europe, dans les jardins, à partir du 18e siècle (il en existe aujourd'hui plusieurs variétés ornementales).
Elle a plus récemment été testée comme source de biomasse pour produire du biométhane, de manière plus écologique qu'avec le maïs. Elle est aussi utilisée comme fourrage (moins énergétique que le maïs, mais significativement riche en protéines : de 4,9 % à 15 % de la matière sèche) et peut être utilisée comme plante phytoépuratrice et pour le captage et séquestration du dioxyde de carbone via ses rhizomes.

Aux États-Unis, sur des sols ensoleillé mais frais, légèrement humide en été la silphie perfoliée peut être localement très envahissante. Là, sa productivité et sa taille (jusqu'à 2,75 m, produisant jusqu'à 1,5 kg de matière sèche par plant et jusqu'à 350 capitules par plante dès la seconde saison de croissance) en ont fait une candidate pour de nouvelles cultures énergétiques.

Parmi les risques et inconvénients de sa culture, figurent son coût d'installation, élevé ; et le fait que l'espèce est considérée comme potentiellement invasive (y compris dans son aire naturelle de répartition) ; et qu'il existe un insecte (nord américain) qui peut en ravager les monocultures.

Description

Bouquet de Silphium perfoliatum
Bouquet de Silphium perfoliatum.
Cette image donne une idée du volume et de la biomasse produits sur environ un mètre carré de jardin. La plante peut dépasser 2,75 m.

Taille de 90 cm à 2,75 m, fleur de 5 à 10 cm de diamètre. Capitules jaunes à disques plat entouré de ligules pétaloïdes, en bouquets lâches, au sommet d'une tige quadrangulaire; feuilles opposées, ovales, dentées, celles du haut engainant la tige. Son nom anglais (cup plant) évoque la « coupelle végétale » formées par les feuilles soudées autour de la tige, qui recueille de l'eau météoritique ou de rosée ou condensation du brouillard contre la tige[6].

Écologie et habitat

La silphie perfoliée est mellifère (ici une Abeille domestique butine le capitule d'une fleur).
graines de Silphium perfoliatum (Jardin botanique Henri Gaussen).
Cette coupelle ( « vasque » ou « godet foliaire ») (comme chez le Cabaret des oiseaux) recueille les eaux météoritiques (pluie, grêle, neige…), y compris un peu de rosée et d'eau de condensation du brouillard ou de fonte de givre… au mieux 0,3 % de la consommation annuelle d'eau de la plante, ou un peu moins de 2 % selon une autre source, mais cette réserve peut intéresser divers petits animaux.
Vue de l'apex et des boutons floraux (ici en Ontario).

Habitat naturel

Le Silphium perfoliatum autochtone vit aux latitudes tempérées de l'Amérique du Nord (Nord-Est des États-Unis et Sud-Est du Canada) dans des habitats plutôt ensoleillés et caractérisés par un air humide et un sol humide, profond et riche (glaiseux, sableux ou limoneux), pas trop acide, typiquement dans les vallées alluviales plutôt naturellement eutrophes, sur les berges de cours d'eau ou de lacs, et parfois sur les pentes ou fonds de ravins (Sokolov et Gritsak, 1972, Vacek et Řepka, 1992), ou encore dans les zones humides sablonneuses proches de la nappe, ou dans certaines plaines inondables près du lit de cours d'eau (Stanford, 1990), dans les prairies humides, dans les forêts ouvertes ou à leur proximité (Huxley et al., 1992 ; Kowalski et Kędzia, 2007). Elle tolère le gel (jusqu'à −40 °C pour une variété commercialisée) et quelques semaines de sécheresse[7]. C'est une plante essentiellement pérenne dont le rhizome vit au moins 15 ans (on en trouve des spécimens de plus de 50 ans dans certains jardins)[8].

Certaines de ses populations sauvages originelles sont menacées ou ont disparu, dont dans les prairies naturelles dégradées par le drainage, les incendies et la fragmentation écopaysagère. Ainsi, dans 54 vestiges de prairies suivies dans le Wisconsin par des études botaniques : 8 à 60 % des plantes autochtones ont disparu en 32 à 52 ans, notamment celles qui avaient besoin d'incendies périodiques, et celles qui sont vulnérables à la fragmentation écologique[9].

Écologie et agroécologie

Dans son environnement d'origine, où l'espèce a longuement co-évolué avec ses déprédateurs et leurs ennemis locaux, la Sylphie a les caractéristiques d'une espèce clé de voûte, source de services écosystémiques précieux[10], notamment car elle est hôte de plusieurs pollinisateurs indigènes nord-américains importants. Plus de 12 espèces d'abeilles, de mouches et de coléoptères indigènes sont fréquemment retrouvés dans les cultures de Silphium perfoliatum, et bien plus sur les populations vivant encore en milieu naturel[11]. Là, selon Julianna Tuell et al. en 2008, c'est la fleur la plus attractive pour le bourdon Bombus impatiens, et elle attire plus d'individus que d'autres plantes à fleurs. « Un très large éventail d'espèces d'insectes visitant ces fleurs »[12]. Ainsi, dans des restes de prairies sauvages étudiés dans l'Iowa où elles persistent localement sous forme de quelques « taches » dans le paysage, et sous forme de longues bandes linéaires plus ou moins épargnées le long d'axes de transport, la Silphie est considérée comme « plante à abeilles et à papillons » (et Davis et al., en 2008, notaient, sans pourvoir à ce jour l'expliquer, que pour les 20 zones reliques qu'ils ont étudié : ces plantes attiraient soient des abeilles, soit des papillons, mais jamais les deux ; un phénomène qu'il serait intéressant de comprendre pour à la fois mieux protéger les abeille et les papillons)[13]. Pour cette raison, dans un contexte de grave déclin de la diversité des pollinisateurs[14] et de leurs services écosystémiques[15], là où l'espèce ne risque pas de devenir envahissante, il été recommandée aux États-Unis d'en planter ou d'en laisser s'épanouir en lisière de champs pour attirer les abeilles pollinisatrices (Decourtye et al. 2010)[16]. Dans le cas où les champs voisins ne sont pas conduits en agriculture biologique, les buissons de Silphie peuvent cependant, comme pour le Buddleia, possiblement devenir des puits écologiques dangereux pour les populations locales d'insectes.

Fiedler et Landis (2007) ont aussi montré que les massifs de silphies sont — aux États-Unis — très attractifs pour divers arthropodes herbivores locaux. Ces derniers sont potentiellement déprédateurs, ils sont là contrôlées par un nombre encore plus élevé de leurs adversaires naturels. Selon ces auteurs, la Sylphie est même, là bas, la plante qui attire le plus de prédateurs ou parasites d'organismes déprédateurs autochtones[12].

Par contre, en Europe, et même en Allemagne, où l'espèces est cultivée depuis près de 20 ans, l'attrait de la Silphie pour les insectes dits nuisibles (pour l'agriculture) et/ou pour leurs prédateurs n'est pas encore prouvé.

Comme le Cabaret des oiseaux, le long de la tige les feuilles opposées sont soudées et forment de petits bassins retenant l'eau de pluie ou un peu de rosée ; une source d'eau utile à diverses espèces et qui contribue à entretenir une hygrométrie élevée dans les touffes de plantes. Dans l'aire naturelle de répartition de l'espèce, certains déprédateurs (hyménoptère, coléoptère… voir exemple plus bas) contribuent naturellement à en limiter le caractère envahissant[11].

Les touffes denses de Silphie perfoliée peuvent d'abriter une petite faune de vertébrés et d'invertébrés qui peine à trouver des habitats sûrs en milieu rural (petit gibier y compris), mais dans les monocultures 100 % du champ est généralement coupé, en fin de printemps puis en début d'automne, sans zone-refuge pour les animaux qui se trouvent alors vulnérables, brusquement exposés aux éléments et aux prédateurs, s'ils n'ont pas été tués ou blessés par les engins de récolte au moment de la coupe et de l'ensilage.

Un bilan agroécologique (agrobiodiversité aérienne et souterraine) des cultures mixtes de Silphie (Silphium perfoliatum L.) a été fait en Allemagne, car certaines analyses et modélisations[17] la font considérer comme, potentiellement, l'une des futures ressources pour la biométhanisation, mais on attend aussi de forte perturbation des régimes hydriques et, en 2007, l'Institut international de l'eau de Stockholm a alerté[18] sur les pénuries massives d'eau induites par les cultures énergétiques, de type maïs notamment[19].

Répartition

Bien que native d'Amérique du Nord, elle a le statut de plante invasive dans plusieurs États aux États-Unis[20],[21],[22]. Elle a été introduite en Europe comme plante décorative au 18e siècle[23].

Floraison

Juillet à septembre au Québec. La longue floraison et l'abondance de fleurs mellifères fournissent une riche source de nectar pour les abeilles domestiques ou sauvages.

Taxinomie

L'espèce a été formellement décrite en 1759 par le naturaliste suédois Carl von Linné, dans son ouvrage Systema naturae.

Deux variétés sont reconnues par la Global Compositae Database (22 avril 2024)[24] :

  • Silphium perfoliatum var. connatum (L.) Cronquist (synonymes : Silphium connatum L., Silphium perfoliatum subsp. connatum (L.) Cruden et Silphium scabrum Moench)
  • Silphium perfoliatum var. perfoliatum L.

Culture

Historique

Sa culture semble n'avoir débuté que dans les années 1950, en Russie, comme plante d'ensilage pour l'élevage[23].

Au moins 5 cultivars sont aujourd'hui mis sur le marché pour l'agriculture, dits Russie, Ukraine, Amérique du Nord, Allemagne et France. Le mode de récolte/ensilage est actuellement similaire à celui du maïs.

De 1974 à 1981, en France, L'INRA a étudié la productivité et quelques aspects d'intérêt alimentaire de cette plante. Mais elle était alors économiquement moins intéressante que la culture agroindustrielle de maïs d'ensilage qui commençait à se développer.

Dans les années 2010 et 2020, elle suscite un regain d'intérêt en raison de son intérêt pour la méthanisation, et de sa rusticité, se sa tolérance aux sols mal drainés et/ou inondés au printemps, alors que le maïs doit faire face à des manques d'eau, au développement de résistance au pesticides chez certains insectes déprédateurs et chez certaines mauvaises herbes » concurrentes[23] et pour d'éventuels autres usages[25]. Sur la base d'expérimentations, le Julius Kühn-Institut (Centre fédéral allemand de recherche sur les plantes cultivées) concluait cependant (en 2016) qu'en termes d'efficacité d'utilisation de l'eau, cette plante est aussi efficace que la luzerne, mais nettement moins que le maïs[6]. Alors que les feuilles bases du maïs restent photosynthétiquement actives jusqu'à la récolte, celles de la Sylphie tendent à mourir prématurément (ce qui peut être problématique pour une utilisation en fourrage animal), privées de lumière en raison de l'indice élevé de surface foliaire et de la densité du feuillage[6]. Normalement, les pousses secondaires n'apparaissent qu'en deuxième année, mais avec un semis précoce au au printemps et une pré-culture en serre et en condition optimales, puis plantation dans les meilleures conditions, la plante peut produire des pousses secondaires dès la première année[6].

En agriculture, cette plante - si elle ne développe pas de nouvelles tendances à l'invasivité - grâce à « son apport de grandes quantités de matière organique ainsi que le verdissement à long terme » peut contribuer à l'agrodiversité et à la protection des sols et de l'eau[6], mais selon Schoo & al (2017), l'eau reste un facteur limitant si l'on souhaite une productivité s'approchant de celle du maïs « des rendements en matière sèche de la Silphie perfoliée aussi élevés que ceux du maïs ne pourront être atteints que sur des sites bien approvisionnés en eau, que ce soit grâce à une grande réserve d'eau dans le sol, à un raccordement à la nappe phréatique, à de fortes précipitations ou à une irrigation supplémentaire »[26].

Expérimentation

Des monocultures de silphie, récoltée à la manière du maïs et parfois associée à du maïs ou du blé ou du seigle la première année, sont testées depuis quelques décennies dans le monde : en Amérique du Nord, en Amérique du sud (ans les climats tempérés du sud du Chili)[27] et en Europe[28], dont en Allemagne (environ 400 ha en Allemagne vers 2015)[6], puis en France, notamment en Nouvelle Aquitaine[23] et dans les départements de la Loire et du Rhône, y compris dans un but d'agriculture de conservation, et par agriculteurs possédant une unité de méthanisation[7], pour :

  • produire un fourrage de complément pour l'alimentation animale[29] : la silphie, présente une valeur protéique intéressante pour complémenter la ration (de 4,9 % à 15 % de la matière sèche[30], soit un taux supérieure à celui mesuré dans le maïs fourrager), mais avec un moindre apport en amidon (énergie). La silphie est comparable à un sorgho, mais en plus protéique selon Amédée Perrein (qui commercialise les semences de silphie destinée à l'agriculture)[7]. Plusieurs variétés, sélectionnées pour leur productivité en biomasse, sont testées et utilisées comme "nouveau fourrage"[31]. Elle peut être pâturée in situ, ou utilisée en ensilage ou en enrubannage[23].
  • produire des tiges ligno-cellulosiques sèches, déjà « largement utilisées comme combustible solide en Pologne »[32].
  • produire de la biomasse à méthaniser, soit directement, soit après une utilisation en plante séchée, comme paillage sous les animaux en stabulation, pour le paillage, et commencent à être exploitées comme culture énergétique, en Allemagne (essentiellement depuis le début des années 2000) et en Europe centrale. Comme le miscanthus, le switchgrass, la canne de Provence, cette plante a un potentiel méthanogène intéressant (300 voire 350 litres de gaz par kg de matière sèche (MS), soit en moyenne 4 000 m³ à 4 500 m³ de gaz/ ha selon un promoteur de cette culture en France, en 2021)[7]. Selon Gansberger en 2015, le rendement annuel en matière sèche est d'environ 15 t/ha et le potentiel de biométhane (en 35 jours) est d'environ 0,260 m3/Kg sur la base de la matière sèche organique (soit 20 % de moins que pour le maïs ensilé)[33]. Selon une étude plus récente, le rendement moyen en France serait plutôt de 13 tonnes de MS/ha, et son pouvoir méthanogène pourrait atteindre 300 m3 CH4/t MS, environ 15% inférieur à celui du maïs)[23].
    La Silphie perfoliée a donc un pouvoir méthanogène assez proche de celui du maïs (20 % de méthane en moins selon Gansberger en 2015[33], 15 % selon une étude plus récente en Nouvelle Aquitaine). Sa pérennité une fois bien installée renforce son intérêt agro-énergétique, d'autant qu'on lui reconnait aussi un intérêt agro-écologique[33] (voir plus bas).
    Pour rappel, en, France, pour éviter les dérives constatées dans d'autres pays (Allemagne notamment) en terme de détournement vers la méthanisation de volumes d'intérêt alimentaire, et en terme de facteurs de pression en faveur de changement d'usage des sols, les plantes pérennes sont classées dans la catégorie des « cultures principales », et elles sont plafonnées par la loi à 15 % dans les méthaniseurs[7].

Deux récoltes sont possibles dans l'année. Une double récolte permet à l'agriculteur de « sécuriser le stock alimentaire avant les grosses chaleurs »[7] - mais alors en perdant l'intérêt mellifère et de zone-refuge du champ - de la plante car la 1ère coupe est faite au stade bouton (quand la plante a la meilleure valeur nutritive) ou au moment des premières fleurs (vers le 15 juin)[7], c'est à dire en fin de période de reproduction et en période d'élevage des jeunes. La seconde coupe se fait vers le 15 septembre[7], ce qui prive à nouveau les petits animaux d'abris en saison de chasse et avant l'hiver. Cette culture est encore relativement confidentielle en France, mais elle est testée à un peu plus grande échelle depuis 2018.

Il apparait que le stade du semi est particulièrement délicat en raison d'une levée souvent difficile et hétérogène ou, la première année, les plants sont facilement concurrencés par des adventices (ex. : renouée persicaire, poacées et Panicum sp., renouée liseron, renouée des oiseaux, Rumex, Chardons, mourons, potentilles…). Pour espérer bien démarrer une monoculture, le sol doit être profond et légèrement humide au moment du semi avec un pH pas trop bas (c'est à dire pas trop acide) et la graine semée dans les 1,5 premiers centimètres d'un sol sol légèrement humide et à une température idéale de 14 °C ; avec de 3,6 à 4 kg de graines par hectare, soit environ 220 000 graines/ha[34].

Les essais faits en Aquitaine se sont faits avec 2 à 3 kg de graines par hectare (3 kg = environ 150 000 graines/ha, pouvant donner en cas de très bonne levée 120 000 pieds/ha)[34]; ils ont montré que la levée se fait souvent mal (et pas du tout si la graine est enfouie à plus de 2 cm). Dans cette région globalement dans 1/3 des cas ou des surfaces le semis était un succès, dans un 13 des cas, il était mitigé et dans 1/3 des cas, il a échoué ; un roulage avant semis, pour optimiser la profondeur de semis, puis un roulage post-semis sont « fortement conseillé afin d'optimiser la levée »[34]. Au vu des retours d'expérience, cette étude recommande des apports d'engrais NPK chaque année :

Apports d'engrais recommandés en kg/ha
Elément minéral N P K
Lors du semis 45 45 45
2ème année 140 à 200 80 à 100 170 à 200
3ème année et suivantes 100 à 150 50 à 70 100 à 150

Coûts

Selon une revue d'études (2015) faites par deux universitaires autrichiens du domaine des agrobiotechnologies, avec l'Agence autrichienne pour la santé et la sécurité alimentaire, sur ce potentiel pour la biométhanisation : « la production de silphium au cours de la première année demande beaucoup de travail et de frais (à ce jour, l'établissement des cultures est plus efficace si fait à partir de plants plutôt que semé directement, en raison de la mauvaise qualité des semences et du manque de technologie des semences. Les mesures de lutte contre les mauvaises herbes sont élevées l'année de l'établissement) » (Il faut 5 ans pour amortir les coûts initiaux de plantation)[35],[36]. Selon un vendeur français de semences de silphie perfoliée, il faut compter environ 2 000 euros/hectare (1 700 € de semences, 60 € d'engrais starter, 60 € de désherbants, 100 € pour une ETA)[7]. Mais ensuite « les besoins en entretien et les coûts de production sont faibles. Le silphium peut rivaliser avec d'autres cultures énergétiques en ce qui concerne le rendement en matière sèche »[33].

Intérêts agroenvironnementaux connexes

La culture de la silphie perfoliée, par rapport au maïs notamment, ne crée par de semelle de labour (et ses racines descendent plus profondément, jusqu'à près de 3m si le sol le permet et dans les meilleures conditions) ; elle peut contribuer à réduire les pollutions de nappe ou de surface par lixiviation et transferts verticaux ou horizontaux de nitrates, tout en diminuant le risque d'érosion et de dégradation des sols[23]. En outre, sur les pentes, cette culture n'a pas les inconvénients du maïs, souvent cultivé avec des pesticides et engrais, et qui est en hiver source d'érosion des sols et d'eutrophisation en aval[37].

En Allemagne, comme sous d'autres cultures pérennes, on a observés sous les plantations pérennes de Silphies perfoliées une diversification d'espèces de vers de terre ( Lumbricus terrestris, Lumbricus castaneus, Lumbricus rubellus, Aporrectodea caliginosa, Aporrectodea rosea, Aporrectodea longa, Allolobophora chlorotica,Octolasion cyaneum, Octolasion lacteum) et parmi ces 9 espèces, 4 espèces n'apparaissent qu'au fur et à mesure du vieillissement de la parcelle[19]. Alors qu'il y avait dans les parcelles jeunes peu de vers de terre (comme sous le maïs : biomasse de 30 ± 8 g/m² avec une cinquantaine de vers par m2), le nombre de vers de terre augmente ensuite (51 individus par m²), ainsi que leur biomasse (passée de 93 à 352 g par m2 sur certaines parcelles, soit + 324%). La diversité des vers de terre progresse avec les ans : un Octolasion n'est apparu qu'après 3 ans pour se faire ensuite plus commun, puis une nouvelle espèce de lombric est apparu après 5 ans, et il continuait à augmenter sa population 8 ans après. Cependant la variété des espèces reste inférieure à celle d'une prairie naturelle. Dans les parcelles suivies en Allemagne, globalement durant les 9 premières années, la biomasse et l'activité des vers de terre augmentait à un rythme proche de celui de la diversification en espèce[19]. Des évolutions similaires sont constatées pour les collemboles, mais si la biomasse de nématodes se développe bien, sans aucun travail du sol, avec une croissance de la communauté des nématodes fongivores montrant que le canal de la décomposition fongique croît. Cependant dans les 9 premières années après la plantation, les chercheurs n'observaient toujours pas de diversification, ce qui fait conclure au bilan agroécologique de 2016 : qu'« il est clair que les silphias restent des communautés arables typiques même après 8 ans »[19].

La longue période de floraison de cette plante mellifère, et l' effet "couvre-sol" de ses cultures ont aussi un intérêt agroécologique ; pour les pollinisateurs, et contre l'érosion des sols[33].

Risques phytosanitaires et/ou d'invasivité

Eucosma giganteana,
Papillon naturellement associé à la Silphie dans l'aire naturelle de répartition de cette plante (moitié Est des Etats-Unis). Il est devenu le principal déprédateur des monoculture de silphies dans ce pays, où il cause des pertes de rendement dépassant souvent les 50 %.
larves du coléoptère Antistrophus jeanae se nourrissant de l'intérieur de la moelle d'une tige de Silphie perfoliée.

En Amérique du nord, dans son aire naturelle de répartition, S.perfoliatum est hôte de plusieurs espèces d'insectes dits ravageurs, étudiés et suivis depuis 2004 dans le Dakota du Sud et le Wisconsin :

  • L'Eucosme géant (Eucosma giganteana) est le plus spectaculaire en termes de dégâts. Aux Ètats-Unis, dans les cultures de S perfoliatum les larves de cet insecte affectent considérablement la croissance de la plante[38],[39]. Sa larve est la principale cause connue des dommages dans les cultures de Silphie perfoliée en Amérique[11]. On en retrouve dans toutes les situations (agronomiques et sauvages)[11]. cet insecte a toujours une incidence minime sur les populations sauvages, où l'on note que les plantes "attaquées" par la chenilles se remettent nettement mieux dans les sites semi-humides que dans les sites secs[11].
    Au début des années 2000 dans le Dakota du Sud et le Wisconsin, toutes les cultures âgées de deux ans ou plus étaient infestées, avec des dégâts maximaux en début d'été. Ils sont du aux chenilles qui, aux trois premiers stades larvaires mangent les méristèmes apicaux (y compris ceux des bourgeons floraux). On y trouve généralement 35 à 60 chenilles par méristème, qui tuent généralement l'apex, ce qui bloque la croissance en hauteur de la tige, avec une perte florale de 100 % dans la plupart des peuplements entre fin juin et fin juillet. Dans ces cas, la production de biomasse et alors divisée par deux. Certaines tiges reproduiront des inflorescences (latérales) en août. Elles n'arriveront à maturité que chez 5 à 10 % des plantes (voire jamais) dans les sites secs (dits xériques), alors que dans les sites encore modérément humide (dits mésiques), la plante produira de nombreuses excroissances latérales compensant la tête de la plante endommagée[11].
    Fin juillet-début août, la chenille quitte le haut de la plante où elle s'est alimentée pour descendre le long de la tige, pour s'enterre à moins de 1,5 cm dans le sol au niveau du rhizome où elle passera l'hiver en s'en nourrissant. C'est au début du printemps suivant, qu'elle se construira un cocon à l'intérieur du rhizome, qui donnera naissance à un imago plutôt dans la seconde quinzaine de juin. Cet insecte n'avait pas de parasites connus (en 2012), mais on observait un taux de mortalité des larves très important (≥98 % par plante)[11]. Selon Jhonson (2012), « les conditions agronomiques de monoculture entraîneront une perte de près de 100 % des récoltes de semences, et une perte de 50 à 60 % de la biomasse récoltée »[11].
  • Dans les mêmes régions (Dakota du Sud, Wisconsinn) vit aussi une petite guêpe productrice de galles (du genre Antistrophus (Hymenoptera : Cynipidae) qui se nourrit de la moelle de la tige de S. perfoliatum. Ces guêpes sont parasitées par d'autres guêpes (plusieurs espèces du genre Tetrastichus) dans une proportion encore mal évaluée.
  • Un coléoptère du genre Mordelistena (Mordelistena aethiops), de la famille des Mordellidae, qui semble plutôt commun dans le sud du Wisconsin, et qui creuse des tunnels dans la moelle de la tige, où il peut être à l'origine d'une pourriture du pied[11].

Aux États-Unis sont aussi été signalés des dommages par des rouilles qui attaquent les tiges et des feuilles (Puccinia silphii), et par arthropodes (pucerons, pyrales). On observe aussi des dégâts légers faits par le dindon sauvage (Meleagris gallopavo L.) ; ou encore par le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus), chaque année en début de saison[40].
Lors d'une étude (2008) faite à l'Université des sciences de la vie de Poznań, cette espèce (usage décoratif urbain) a été retrouvée infestées de pucerons (Aphis fabae')[41].

Les auteurs du bilan agroécologique allemand de 2016 (Chap. 1.1.2.6, p. 59) attirent l'attention sur les densités de population « extrêmement accrues » d'espèces d'Helicotylenchus, sans pertes évidentes de rendement… alors que ces nématodes sont connus comme phytoparasites. De même, « il est également frappant de constater que les espèces de la famille des ravageurs Pratylenchidae n'apparaissent que dans les cultures de maïs »[19].

On sait que tous les ravageurs sont favorisés par les monocultures. Boe en 2019 a montré aux États-Unis qu'en mélangeant plusieurs des espèces (dont la Silphie) cibles de ces ravageurs dans une même culture, chacune est moins attaquée par ces déprédateurs grâce à un taux d'infestation réduit pour chaque espèce. Et dans ce contexte, les abeilles pollinisatrices indigènes disposeraient en outre de plus de ressources florales (et extra-florale) ; et le milieu abrite alors globalement plus d'auxiliaires des cultures (prédateurs, et hyperparasites qui parasitent des espèces nuisibles pour l'agriculture). Les retours d'expériences soutiennent l'hypothèse des modèles de stabilité des communautés écologiques où des combinaisons complexes de plantes abritent une plus grande diversité d'insectes et une perte proportionnellement réduite de biomasse végétale, par rapport aux monocultures[38]. Les auteurs « prédisent que les plantations multi-espèces destinées à la production de bioénergie pourraient être relativement exemptes de pesticides et gestion intensive »[38].

Selon une première étude faite dans les années 2010 en Allemagne sur des cultures testées sur les rives du Danube, cette espèce ne semblait pas encore, dans ce contexte, être hôte d'insectes dits ravageurs, ce qui laisse supposer qu'elle ne contribuera pas à la diffusion de maladies fongiques et virales aux cultures céréalières environnantes[42]. Or chez une espèce à forte croissance, produisant beaucoup de graines, résistante aux inondatins, ce manque de prédateurs peut contribuer au risque d'invasivité.

Invasivité ?

La Base d'information sur les espèces exotiques envahissantes et au Centre de ressources Espèces exotiques envahissantes de l'UICN-France et de l'Office français de la biodiversité (état 2021) rapellent qu'en Nouvelle Angleterre (USA) où elle est autochtone, cette espèce est inscrite dans la liste des espèces présentant un risque élevé de propagation (Matthews et al., 2015). En Europe ses impacts sont encore mal évalués, mais sa capacité à envahir des milieux naturels humides est admise. Certains auteurs considèrent qu'elle ne semble pas se maintenir longtemps, autrement qu'en populations isolées, hors des zones où sa culture a été testée[43].

En Europe, c'est en Allemagne que les cultures intensives de cette espèce ont commencé, à partir de cultivars sélectionnés pour leur haute productivité. C'est donc là qu'on s'attend à voir de premiers indices d'invasivité. Des études agro-botaniques y ont confirmé, à la fin des années 2010, que dans les environnement qui lui conviennent, cette espèce se montre très compétitive voire invasive. Des cas d'occurrences et de propagations spontanées sont maintenant documentés dans sept Länders d'Allemagne, mais aussi dans d'autres pays européens[44],[45],[46],[47].

On a longtemps manqué de connaissance assez fines de ses besoins en terme d'habitat, et en termes d'évolution du climat (les pluies et inondations hivernales semblent devoir augmenter) pour pouvoir prédire si elle pourrait de venir invasive là où on l'introduit volontairement ou accidentellement[48].

On sait déjà que que :

  • La Silphie perfoliée atteint son meilleur taux de croissance et de reproduction (hauteur d'environ 3 m et biomasse sèche de 1,5 kg, pour 350 capitules par plante au cours de la deuxième saison de croissance) sur des sols « périodiquement gorgées d'eau ou bien irriguées »[49],[6],[50],[48] et elle ne craint pas les inondations périodiques ; cependant, si le sol est tout le temps trop humide et plus encore s'il est trop sec, ce potentiel diminue significativement[48] (même si dans un loess profond, à Braunschweig, le Julius Kühn-Institut (Centre fédéral allemand de recherche sur les plantes cultivées) a observé que ses racines peuvent aller chercher l'eau jusqu'à 2,7 m de profondeur max., plus profondément que le maïs)[6].
  • le nombre de pousses par plante, ainsi que le nombre de fruits par capitule sont, dans une certaine mesure, lié à la proximité des racines vis à vis de la nappe phréatique[48].

Les auteurs concluaient en 2022 qu'en Europe, « de précieux écosystèmes humides pourraient risquer un envahissement par le Silphium. Par conséquent, les champs pour la culture de cette espèce doivent être choisis avec soin et une certaine distance par rapport à ces écosystèmes doit être maintenue. La colonisation spontanée par la Silphie perfoliée doit être strictement surveillée afin de pouvoir lutter contre cette espèce si nécessaire »[48].

Utilisations

Apiculture

La silphie perfoliée fleurit de juin à septembre. Les abeilles y produisent un miel au léger goût d'agrumes, à raison d'environ 10 à 15 kg par ruche[23].

L'intérêt apicole de cette plante pourrait être maximisé dans les ZNT (zones de non traitement) et les zones proches des habitations car, à ce jour, sa rusticité lui permet de se passer de traitements chimiques (hormis la première année).

Usages alimentaires

Diverses études ou essais ont porté sur l'intérêt de la Silphie dans l'alimentation animale, y compris pour les crevettes d'élevage (où S. perfoliatum L testée en Chine comme adjuvant alimentaire immunostimulant (dosée à 5%) semble pouvoir améliorer la croissance des crevettes et leur résistance aux maladies, dont en enrichissant leur flore intestinale, et en dopant l'activité enzymatique liée à l'immunodigestion dans leur hépatopancréas et intestin, peut être via l'activation de la transcription d'un gène lié à l'immunométabolisme dans le système digestif de la crevettes[51].

Pour l'Homme ou l'animal, la graine pourrait être source de complément alimentaire fonctionnels bénéfiques pour la santé, selon Kowalski et Wierciński (2004)[52].

Phytoépuration

L'espèce a aussi fait l'objet de quelques études visant à déterminer son éventuel intérêt pour la dépollution de sols ou d'eaux par phytoépuration[53]

Usages pharmaceutique ou de santé

les amérindiens du Nord utilisaient plusieurs parties de la silphie perfoliée pour se soigner, par exemple les Omaha[54], les Chippewa[55] ou Ojibwe[56].

Les rhizomes étaient considérées antiémétiques, antirhumatismales, analgésiques, toniques et diaphorétiques, et aussi utilisées comme remède gynécologique et contre le rhume, et on leur a trouvé des usages contre les maladies du foie et de la rate, et encore contre les fièvres, les ecchymoses internes, la débilité et les ulcères. Des extraits éthanoliques de S. perfoliatum se sont montrés régénérateurs pour la cicatrisation des plaies post-échaudures chez les rats[57].

La plante contient des saponines intéressantes contre le cholestérol., dont des silphiosides trouvés dans les feuilles, qui ont fait chuté en laboratoire de 12 % et 19 % le taux de cholestérol de rats, selon la dose et la durée du traitement (selon Syrov et al. en 992)[58]. Et Davidjanc et al. en 1997 ont aussi montré que les saponines de feuilles de S. perfoliatum inhibaient le développement du 3 champignon phytopathogène testés Drechslera graminea. (Rabh) Ito, Rhizopus nodosus. Namysl et Rhizopus nigricans. Dse[59].

Les plantes de ce genre sécrétant une substance odorante évoquant la térébenthine. L'huile essentielle de la silphie perfoliée a été analysée (dans le rhizome, la feuille et l'inflorescence) : globalement la feuille en contient moins que la fleur qui en contient deux fois moins que le rhizome, et la composition de l'huile change à peine entre fleur et feuille, mais diffère plus dans le rhizome[60].

Des usages pharmaceutique sont évoqués, en raison de propriétés antibactériennes des extraits de feuilles, d'inflorescences et plus encore de rhizomes, avec une action contre des bactéries à Gram positif (Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus) et à Gram négatif (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa bactéries). Tous les extraits étaient très actifs contre Staphylococcus aureus (Souches FDA 209P), un peu plus pour les alcoolatures que pour les extraits lipophiles[61].

Autres usages

  • des molécules d'intérêt pourraient intéresser la chimie verte[62]
  • On a testée la Silphie comme source de particules riches en cellulose, hémicellulose et lignine, pour la fabrication de panneaux de particules. Les panneaux obtenus sont moins solides qu'en épicea, et ils ne sont qu'en partie biosourcés car agglomérés avec du diisocyanate de méthylène diphényle (MDI) ou des résines d'urée-formaldéhyde (UF), mais ils permettraient de moins surexploiter le bois[63] En Allemagne, la plante est aussi introduite dans de la pâte à papier, et utilisée pour produire du terreau[34]. Le digestat présente l'intérêt de ne pas ou peu être contaminé par des résidus de pesticides.

Prospective

Cette culture est encore trop nouvelle (dans le journal Crop Science, Van Tassel et al., en 2017, plaidaient pour une accélération de la domestication de cette plante, et la création de « nouveaux idéotypes de cultures et des stratégies de sélection éclairées par de multiples disciplines »)[64] et mal maitrisée en Europe pour que ses éventuels inconvénients (risque d'invasivité ou de pullulation d'un déprédateur notamment) et vulnérabilités soient bien identifiés pour les moyens et long termes. D'autant que « S. perfoliatum présente de grandes variations biotypiques », c'et à dire présente une grande diversité de formes, hauteur et types biologiques. Ces variations pourraient se manifester de plusieurs façons, par exemple dans la taille, la forme, la couleur, la résistance aux maladies, la tolérance à différents environnements, etc.

Les modalités de semis et de désherbage (chimique ou autre la première année) devraient pouvoir être améliorées. On constate une grande hétérogénéité phénotypique et des taux et vitesse de germination (dormance ou autres facteurs de levée encore mal compris?), ainsi que des floraisons éparses[34].

En raison d'une forte variabilité de rendement et de formes, il faut encore mieux comprendre sa biologie et sa génétique[28] et sa sensibilité/vulnérabilité à divers agents pathogènes ou ravageurs potentiels[33], y compris face au dérèglement climatique.

En 2015, aucune étude n'avait encore porté sur les impacts locaux et globaux, éventuellement différés de l'éventuelle industrialisation de cette culture à grande échelle, considérée comme l'une des alternative prometteuse pour la production de biogaz[33].

C'est l'une des plantes qui pourraient peut-être à l'avenir fournir une rémunération aux agriculteurs pour le stockage de carbone[23].

Références

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Voir aussi

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