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Et voici la suite de l’article dans le cadre d’une série de deux articles sur le marc de café.

Dans cette partie nous allons voir les effets pour une utilisation agricole et/ou au jardin. Dans quelle mesure le marc de café peut-il se révéler une aide ou au contraire un désavantage au jardin ?

Marc de café non composté : un potentiel herbicide et inhibiteur de croissance

 

Plusieurs études ont montré l’effet inhibant du marc de café sur la croissance des cultures et des herbes spontanées en plein champ (ce que certaines personnes appellent les mauvaises herbes).

En déposant du marc de café à même le sol (16 kg/m2) en plein champ sur une parcelle tondue préalablement, une inhibition sévère (75% de biomasse en moins) est observée jusqu’à 6 mois après application. L’effet s’estompe ensuite graduellement. Vers 14 mois on observe 50% de biomasse en moins puis l’effet d’inhibition disparait à partir de 18 mois.

Une autre étude a montré des résultats similaires sur des parcelles désherbées mécaniquement. Pendant 50 jours l’enherbement spontané fut libre. Les parcelles avec 5% de marc de café non composté, séché à l’air libre seulement (dans les 10 premiers cm de la surface du champ) présentaient un enherbement diminué de moitié comparé à une parcelle sans marc de café. Avec 20% de marc de café non composté, l’effet était encore plus prononcé, l’enherbement représentait moins de 10% de la surface.

Les effets du marc de café (non composté et séché à l’air libre) sur des cultures ne favorisent pas non plus la croissance des plantes.

Par exemple, des cultures de laitues en milieu méditerranéen (sols plutôt pauvres et alcalins) ont montré une diminution de la biomasse des laitues jusqu’à 60% avec seulement 10% de marc de café dans le substrat. Même avec 2.5% de marc de café, la croissance était inhibée de 50% minimum. L’effet négatif était moindre dans le sol le plus fertile des deux.

Une autre étude sur un panel plus large d’espèces (pensée, poireau, brocoli, tournesol, radis) a observé des effets similaires tant pour les conditions de plein champ qu’en pots. Quel que soit le type de sol testé (sableux, argileux, terreau), on observe une nette diminution de la biomasse des plantes d’au moins 50% minimum même à partir de 5% seulement de marc de café non composté dans le substrat.

Il y a donc un effet inhibant du marc de café non composté (même si seulement séché à l’air libre) pour la croissance des plantes. En effet, certains éléments du marc de café frais dont les phénols peuvent être toxiques pour les micro-organismes et les plantes. L’activité microbienne est très diminuée avec marc de café non composté. Cet effet disparait si le marc de café est composté ; ou alors il faut attendre la dégradation des composés dans le sol. En parallèle, ces toxines peuvent servir de pesticide et d’herbicide naturels.

 

Enherbement (Photo by Insung Yoon on Unsplash)

 

Effet négatif du marc de café composté : inhibiteur de germination pour certaines légumineuses

Même composté, le marc de café ne convient pas forcément à toutes les plantes. Certaines espèces sont inhibées pour leur germination avec des extraits de marc de café composté.

Une étude a testé l’effet de marc de café à 16% volume dans un substrat terreau + boue, le tout composté plusieurs semaines. Une fois le compost préparé, une extraction a été réalisée pour obtenir une solution contenant les principes actifs du compost. Plusieurs dilutions ont été réalisées (50%, 20%, 5%) et ont ensuite été appliquées sur des graines de 6 espèces d’intérêt agricole pour tester leur effet sur leur taux de germination :

  • Sorgho (Sorghum bicolor Sweet Sorgo) POACEAE (famille des céréales)
  • Millet africain (Eleusine coracana Yukijirushi-Kei) POACEAE
  • Komatsuna (Brassica rapa Osome) BRASSICACEAE
  • Trèfle blanc (Trifolium repens Common) FABACEAE (famille des légumineuses)
  • Trèfle des prés (Trifolium pratense Kenland) FABACEAE
  • Luzerne (Medicago sativa Natsuwakaba) FABACEAE

Les extraits ont inhibé la germination des 3 espèces de FABACEAE (famille des légumineuses) mais pas les POACEAE (famille des céréales). L’inhibition s’est produite dès la dilution la plus faible (1g /L) avec un effet très marqué pour le trèfle blanc (Trifolium repens) réduisant la germination de 98 %.

Ces résultats montrent que les substances issues du marc de café composté ont un effet d’inhibition de la germination fort et sélectif pour les légumineuses en particulier pour le trèfle.

Quelques fleurs de Trifolium pratense dans une prairie
(Photo by J. Remus on Unsplash)

Effet du marc de café composté sur les cultures (long terme)

 

Malgré l’effet inhibiteur sur la croissance du marc de café frais, la tendance s’inverse sur le long terme pour certaines cultures. Une étude a montré une croissance quasi doublée pour des cultures d’herbe de Guinée, de sorgho et de tournesol sur un sol amendé avec du marc de café 12 mois auparavant comparé aux parcelles sans marc de café.

Application agricole : l’effet inhibiteur du marc de café sur la germination et la croissance des plantes n’encouragent pas à son utilisation à première vue pour les cultures (à partir de 10kg/m2 de marc de café frais). Mais cet effet pourrait être un avantage pour contrôler les enherbements envahissants entre deux cultures (16 kg/m2). De plus, au bout d’un an, ce même marc de café augmente la teneur en N sur le long terme et diminue le ratio C/N du sol (en 2 ans environ). Ce qui est une option à considérer en alternative aux amendements chimiques et/ou en amendement entre les cultures. Les espèces de légumineuses pourraient être cultivées sans problème après ce temps.

Si on veut éviter les effets inhibiteurs du marc de café, on peut ajouter du crottin de cheval (en même quantité que le marc de café cela neutralise l’effet négatif) ou alors composter le marc de café avant application.

Tous ces effets s’expliquent par les changements du marc de café sur les propriétés du sol.

Culture de tournesol (Photo by Dmitry Bayer on Unsplash)

Effet du marc de café sur le sol

 

L’ajout du marc de café frais (séché ou non à l’air libre mais non composté) dans un sol change ses propriétés. Puis, suite au compostage dans le sol, d’autres propriétés sont observées.

  • Effet sur le pH du sol

Si l’ajout de marc de café frais se fait en pot le pH a tendance à augmenter (moins acide). Si l’ajout se fait en pleine terre (en général dans les 10 à 15 premiers cm du sol) un observe une légère acidification du sol. Dans tous les cas, le pH se stabilise progressivement vers son niveau d’origine une fois le processus de compostage réalisé (généralement en quelques semaines voir quelques jours).

  • Effet sur l’humidité du sol

L’ajout de marc de café permet d’améliorer la capacité de rétention en eau de certains substrats seulement. En partant d’un sol à très faible pouvoir de rétention d’eau, le marc de café permet d’augmenter significativement la capacité du substrat (à partir de 5-10% de marc de café). Mais si on part d’un sol qui est déjà capable de bien retenir l’eau cela a très peu d’effet.

  • Effet sur le carbone (C) et l’azote (N) du sol

L’ajout de marc de café augmente la teneur en carbone organique du sol (pas autant qu’avec un compost organique classique) avant et après compostage. Il augmente le carbone d’autant plus que le % de marc de café est élevé. Le carbone organique diminue ensuite après récolte sauf pour un ajout élevé de marc de café à 30% où la teneur élevée se maintient (on a un effet potentiel long-terme de relargage du carbone et un taux de minéralisation plus faible). Les composés carbonés du marc de café sont carbonisés pendant la torréfaction du café, rendant le contenu de C organique décomposable très faible.

De plus le C du marc de café se dégrade très lentement permettant une séquestration long-terme du C dans le sol. Un élément intéressant dans le contexte de l’augmentation du CO2.

Des apports de marc de café permettent d’enrichir le sol avec les éléments N, P et K (à partir de 10 kg/m2 de marc de café). Le marc de café est riche en composés N, surtout des composés N insolubles ou difficilement décomposables. Cet N n’est donc pas forcément disponible de suite pour les plantes mais devient intéressant pour les cultures sur le long terme (1 à 2 ans). Le marc de café a donc le potentiel d’améliorer la fertilité du sol et la croissance des cultures sur le long terme (car dégradation lente donc relargage des composés se fait lentement). Cela pourrait constituer une option intéressante pour une alternative fertilisants NPK inorganiques.

  • Effet sur le ratio C/N

Le ratio C/N diminue avec l’ajout de marc de café incorporé dans le sol car l’augmentation du N est plus forte que l’augmentation du C. Cette diminution s’observe même deux ans après application et culture sur les parcelles. En revanche si le marc de café est appliqué en surface seulement (et non incorporé au sol) alors le ratio C/N ne change pas.

  • Présence de caféine

La présence de caféine dans un sol n’est pas la bienvenue (cf explications précédentes). En général, seules des quantités résiduelles de caféine étaient détectées avant la phase de compostage (cela augmente avec le % de marc de café ajouté). Suite au compostage et à la culture, les quantités n’étaient même pas détectables. La dégradation par les micro-organismes du sol et/ou lixiviation est donc efficace.

Plantules sur terreau mélangé (Photo by Markus Spiske on Unsplash)

Changement des qualités nutritives des plantes cultivées

 

Le marc de café n’agit pas seulement sur la croissance des plantes et le sol, mais aussi sur le contenu en minéraux et autres éléments constituant la valeur nutritionnelle des plantes.

Deux études menées en milieux méditerranéens et sur des laitues décrivent les changements observés.

Une première étude a été réalisée avec du marc de café séché à l’air libre seulement (non composté) avec un sol alcalin argileux et plutôt calcaire (pH = 8 environ). Des effets significatifs sont observés à partir de 1-5% et renforcés à 7.5-15% de marc de café dans le sol. Les laitues cultivées avec un amendement de marc de café avaient des niveaux plus élevés pour les éléments essentiels comme le Co (Cobalt), Fe (Fer), V (vanadium), Mn (Manganèse) et Zn (Zinc) comparé aux laitues sans marc de café et même celles cultivées avec des apports de fertilisants conventionnels NPK.

Il y avait également une augmentation des éléments toxiques tels que Al (Aluminium), As (Arsenic) mais qui restent à des niveaux très en-dessous des quantités se trouvant déjà dans nos assiettes quotidiennement et donc très en dessous des seuils toxicologiques pour l’humain.

Une seconde étude a été réalisées avec du marc de café directement composté pendant 4 mois dans le sol en plein champ (marc de café frais non séché) avec un pH de 7 environ. Un effet sur la disponibilité des nutriments est observé au-delà de 10% de marc de café dans le sol.

Les valeurs nutritionnelles qui changent concernent entre autre la quantité d’antioxydants dans les salades qui augmentent avec le % de marc de café : notamment l’acide ascorbique (forma active de la vitamine C) et tocophérols (vitamines E), composés phénoliques.

La composition minérale des laitues change également avec une forte augmentation de la quantité de fer (Fe qui augmente avec le % de marc de café) ; une forte augmentation de la quantité de sodium (Na) – ce sont des quantités négligeables au niveau nutritionnel (0.001% selon l’organisation mondiale de la santé) – et une augmentation de la quantité de potassium (K).

Le marc de café a donc un effet sur la valeur nutritionnelle des plantes cultivées du point de vue de l’humain. Mais il faut aussi considérer les effets pour la plante elle-même et les mécanismes d’assimilation des minéraux par le marc de café.

 

Salades et légumes (Photo by Peter Feghali on Unsplash)

Améliorer la disponibilité des minéraux pour les cultures

 

Des études sur l’utilisation de marc de café composté ont montré un bénéfice pour la nutrition minérale de plantes. Les grains de café contiennent de grandes quantités de substances avec un pouvoir potentiel de chélateur pour certains métaux. C’est à dire des substances capables « d’emprisonner » des minéraux ou métaux.

Dans une étude sur le radis, du marc de café composté (60 jours à 60°C) a été ajouté dans le substrat de culture ainsi que du sulfate ferreux (même substance utilisée pour les carences en fer humaines).

Les effets du marc de café composté se sont révélés positifs sur un sol alcalin (pH = 9,3) avec une croissance des feuilles augmentée d’environ 60% et un contenu en fer (Fe) des feuilles doublé. Le marc de café a permis de rendre le Fe disponible aux plantes cultivées et d’enrichir le légume. Sans marc de café, l’apport de Fe n’apportait aucun changement de croissance. Par contre, aucun résultat significatif sur un sol neutre (pH= 7,7) autant pour la croissance de la plante que pour son contenu en Fe.

Une autre expérience, cette fois sur une culture de riz fut menée avec une application directe du marc de café composté (30 jours à 60°C) en surface de culture en rizière (au stade d’initiation paniculaire c’est à dire marquant le début de la phase de reproduction). Cette méthode d’application est souvent appelée « Top-dressing ». Ici ce fut l’application d’une fine couche de marc de café enrichi (Fe & Zn) à la surface de la culture dont le sol est de pH 6, le marc de café ayant une affinité forte pour les métaux tels que le Fe et le Zn.

Les teneurs en Fe, Zn et Mn furent augmentées dans les grains de riz. Mais pas de différence pour le Cu. Le rendement de grains de riz fut augmenté d’environ 30% comparé à un apport de Fe, Zn et Mn sans marc de café.

Le marc de café composté permet ainsi d’améliorer la disponibilité de certains minéraux pour les cultures. Sans marc de café, les minéraux même si présents dans le sol, ne sont pas assimilés par les plantes. Il peut donc être un atout intéressant pour améliorer la nutrition des plantes et l’assimilation des minéraux tout en recyclant un déchet.

Plusieurs études ont montré l’influence du pH pour la disponibilité des éléments nutritionnels pour les végétaux. Parfois c’est avec un sol alcalin qu’on obtient les meilleurs résultats parfois c’est avec un sol plutôt acide. Il y a sûrement d’autres facteurs à prendre en compte pour bien comprendre les mécanismes.

 

Champignons Shiitake (Photo by David Anderson on Unsplash)

BONUS :

Le marc de café et les champignons

 

Certaines espèces de champignons sont capables de se développer sur des résidus issus de la production de café dont le marc de café.

Par exemple pour le champignon Lentinus edodes, ou Shiitake, qui est traditionnellement cultivé sur des troncs d’arbres, le marc de café est un substrat favorable à sa croissance sous certaines conditions d’utilisation. Des tests ont permis de cultiver avec succès certaines variétés de Shiitake avec du marc de café ayant subi le traitement suivant :

  • séché au soleil
  • humidifié à 60%
  • autoclavé à 121°C pendant 1h30

Le mycélium se développe vigoureusement jusqu’au stade des organes de fructifications ou sporophores, c’est-à-dire le champignon tel que vous le mangez dans votre assiette. Le contenu en caféine dans le substrat de marc de café baisse de 40% et le contenu en tannins de 49% après croissance du champignon. Mais aucun résidu de caféine ni de tanin n’est présent dans les sporophores indiquant une dégradation de ces deux composés par le champignon.

Des études similaires ont été menées pour le champignon Pleurotus ostreatus, ou pleurote. Certaines variétés de pleurotes sont capables de se développer sur du marc de café ayant subi le même traitement que pour celui utilisé pour le shiitake :

  • séché au soleil
  • humidifié à 60%
  • autoclavé à 121°C pendant 1h30

Là aussi, le champignon se développe bien jusqu’au stade du sporophores. Contrairement aux Shiitake, des résidus de caféine sont retrouvés dans les champignons indiquant qu’ils ne sont pas dégradés mais absordés dans les organes de fructifications. Par contre, aucun résidu de tannin n’est retrouvé signifiant que les tannins sont bien dégradés par le champignon.

 

Champignons Pleurotes (Photo by Hanyue Tan on Unsplash)

CONCLUSION :

Replaçons-nous dans le contexte

 

Attention, bien avoir en tête que chaque étude a été menée dans un milieu bien particulier (par exemple, parfois c’est en milieu tropical humide). Se poser la question : est-ce que c’est applicable à son milieu à soi ? Est-ce que c’est applicable aux plantes de mon jardin (espèces + ou – réceptives) ?

Plantules sur compost (Photo de Crusenho Iho provenant de Pexels )

Récapitulatif :

Pour une bonne utilisation du marc de café

 

> L’effet du marc de café dépend du type de sol et de l’espèce végétale. Il n’y a pas de réaction universelle avec l’application du marc de café. Les plantes ont des affinités différentes pour le pH et le N, il est très probable qu’elles ne réagissent pas de la même façon avec un apport de marc de café, surtout que le type de sol joue un rôle très important également.

> Le marc de café a le potentiel d’améliorer la fertilité du sol et la croissance des cultures sur le long terme (car dégradation lente et donc un relargage des composés lent).

> Incorporer le marc de café au sol est plus efficace pour améliorer votre sol (compostage plus rapide) que de l’ajouter en couche en surface (« top-dressing »).

> Il est préférable de composter votre marc de café avant utilisation (compostage de plusieurs mois), cela évitera de mauvaises surprises (sauf si vous le mélangez avec du crottin de cheval, alors l’effet s’estompe).

> N’allez pas au-delà de 10% de marc de café en volume dans votre terre / substrat ; même si c’est composté ! Cela pourrait inhiber la croissance de vos plantes. Bien sûr, cela dépend de l’effet voulu. Cela favoriserait les changements nutritionnels de manière importante plutôt que la biomasse. Au-delà d’un certain volume de marc de café, les effets sont négatifs dans tous les cas. Trop de marc de café et c’est toxique ! Le mieux est l’ennemi du bien, n’essayez pas de booster l’effet du marc de café en en mettant 100 fois plus !

> Même si l’ajout du marc de café acidifie un sol, n’essayez pas d’acidifier votre le sol de votre terrain en chargeant avec du marc de café. Vous risquez surtout de déséquilibrer la microflore de votre sol et d’intoxiquer les plantes. De toute manière, le pH remonte au bout de quelques semaines et se re-stabilise vers le pH original du sol !

> Les systèmes ou milieux fermés ne conviennent pas forcément. Si vous voulez utiliser du marc de café pour des pots, surtout ne pas trop en mettre et le composter auparavant !! Pour rappel, le marc de café frais est phytotoxique (il reste encore de la caféine dedans entre autre). Le faire sécher à l’air libre ne suffit pas, il faut vraiment une étape de compostage.

> Si vous avez des plantes avec de forts besoin en azote, évitez l’ajout du marc de café non composté directement dans le sol ! Utilisez un marc de café bien composté (1 an) pour éviter le phénomène d’immobilisation de l’azote (N) biologique, plus spécifiquement une immobilisation microbienne de l’azote. Une compétition se met en place entre la demande des plantes et la demande microbienne. Ce n’est généralement pas la plante qui gagne…

> Application agricole : l’effet inhibiteur du marc de café sur la germination et la croissance des plantes n’encourage pas à son utilisation à première vue pour les cultures (à partir de 10kg/m2 de marc de café frais). Mais cet effet pourrait être un avantage pour contrôler les enherbements envahissants entre deux cultures (16 kg/m2). De plus, au bout d’un an, ce même marc de café augmente la teneur en N sur le long terme et diminue le ratio C/N du sol (en 2 ans environ). Ce qui est une option à considérer en alternative aux amendements chimiques et en amendement entre les cultures.  Les espèces de légumineuses pourraient être cultivées sans problème après ce temps.

Si on veut éviter les effets inhibiteurs du marc de café, on peut ajouter du crottin de cheval (en même quantité que le marc de café) ou alors composter le marc de café avant application.

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