SAgriculture

Teneur en acide hydrocyanique et taux de croissance du sorgho. x sudangrass hybride pendant l’automne

Teneur en acide hydrocyanique et taux de croissance du sorgho x sudangrass hybride pendant l’automne

Flávia Fernanda SimiliI ; Maria Lúcia Pereira LimaII ; Maria Izabel Merino de MedeirosIII ; Claudia Cristina Paro de PazII ; Ana Claudia RuggieriIV ; Ricardo Andrade ReisIV

IAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Secretaria de Agricultura e Abastecimento/SAA – Avenida Bandeirantes – Ribeirão Preto – 14.030-670 – São Paulo – SP – Brésil – [email protected]
IIAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Secrétariat à l’agriculture et à l’approvisionnement/SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brésil
IIIInstituto de tecnologia de Alimentos/ITAL – Agência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Secrétariat à l’agriculture et à l’approvisionnement/SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brésil Secrétariat de l’agriculture et de l’approvisionnement/SAA – Campinas – SP – Brésil
IVUniversité d’État Paulista « Julio de Mesquita Filho »/UNESP – Collège des sciences agricoles et vétérinaires – Campus Jaboticabal

ABSTRACT

Dans le centre du Brésil, après la récolte du soja ou d’autres espèces agricoles annuelles, Les hybrides de sorgho sont plantés à l’automne afin d’établir des pâturages pour les animaux de pâturage. Cette étude menée pendant deux années consécutives visait à quantifier les teneurs en acide cyanhydrique dans les feuilles et à déterminer la hauteur des plantes, le rendement en matière sèche fourragère et le rapport feuille/tige pour le sorgho hybride 1P400 à différents âges. L’analyse statistique a été effectuée par une analyse de régression basée sur l’âge des plantes. La teneur en HCN des feuilles a diminué avec la croissance des plantes, passant de 205,0 et 230,3 mg HCN/100 g de MS foliaire à l’âge de deux semaines à 5,9 et 6,1 mg HCN/100 g de MS foliaire à l’âge de cinq semaines au cours de la première et de la deuxième année, respectivement. Les hauteurs moyennes mesurées ont varié de 60 et 56 cm, à la quatrième semaine, à 117 et 151 cm, à la huitième semaine, au cours de la première et de la deuxième année expérimentale, respectivement. La masse de fourrage a augmenté linéairement avec l’âge et a affiché une moyenne de 1,411 et 1,637 kg DM/ha la première année et, 2,905 et 3,640 kg DM/ha la deuxième année, au cours de la 7e et 8e semaine, respectivement. La proportion de feuilles a diminué tandis que la tige a augmenté linéairement avec l’âge de la plante. Le rapport feuille/tige a diminué avec la croissance de la plante, son allongement et l’augmentation du poids de la tige. L’hybride de sorgho ne devrait être pâturé qu’après cinq semaines ou lorsque la hauteur de la plante est supérieure à 80 cm, afin d’éviter le risque d’empoisonnement au cyanure.

Termes d’index : Graminées annuelles, plantes cyanogènes, test picro-sodium, plante toxique.

RESUMO

No Brasil Central, híbridos de sorgo podem ser semeados no outono, após a colheita da soja ou outra espécie de planta anual, com o objetivo de fornecer alimento aos ruminantes por meio de pastejo. Le travail a été développé, pendant deux années consécutives, avec l’objectif de quantifier le contenu en acide hydrocyanique des feuilles et de mesurer la hauteur des plantes, la production de masse sèche de fourrage et la proportion de feuilles et de tiges à différents âges du sorgho hybride IP400. L’analyse statistique a été réalisée par analyse de régression en fonction de l’âge des plantes. La teneur en HCN dans les feuilles a diminué avec le développement des plantes, présentant 205,0 et 230,3 mg HCN/100 g de MS de feuille, à deux semaines de croissance et 5,9 et 6,1 mg HCN/100 g de MS de feuille, à la cinquième semaine de croissance, dans la première et la deuxième année, respectivement. Les plantes mesuraient en moyenne 60 et 56 cm à la 4e semaine et 117 et 151 cm à la 8e semaine, respectivement la première et la deuxième année. La masse fourragère a augmenté linéairement avec l’âge, présentant en moyenne, à la 7e et 8e semaine d’évaluation, 1 411 et 1 637 kg de MS/ha la première année et 2 905 et 3 640 kg de MS/ha la deuxième année, respectivement. Au fur et à mesure que les plantes grandissaient, la proportion de feuilles diminuait et la proportion de tiges augmentait linéairement. Le rapport feuille/tige diminue avec la croissance, avec l’allongement des plantes et l’augmentation du poids des tiges. L’hybride de sorgho doit être pâturé, seulement après la cinquième semaine de croissance ou lorsque les plantes dépassent 80 cm pour éviter tout risque d’empoisonnement au HCN.

Termes d’index : Graminées annuelles, plante cyanogène, test au picro-sodium, plante toxique.

INTRODUCTION

Dans les régions tropicales, comme le centre du Brésil, les hybrides de sorgho peuvent être plantés hors saison en février ou mars (automne), après la récolte du soja ou d’autres espèces annuelles, afin de fournir de la nourriture aux ruminants en pâture. D’autre part, les jeunes plants de sorgho sont considérés comme cyanogènes car ils contiennent des glycosides cyanogènes, des esters qui peuvent libérer des substances toxiques lorsque la structure de la plante se brise en raison du stress causé par le pâturage, le piétinement ou la sécheresse (GILLINGHAM, 1969 ; MELO, 2003 ; MONTAGNER, 2005).

La dhurrine, le glucoside cyanogène le plus important, en présence de l’enzyme b-glucosidase libère du sucre et de l’acide hydrocyanique (HCN), un liquide incolore très volatil, considéré comme l’une des substances les plus toxiques jamais connues. Les ruminants sont plus sensibles à l’intoxication par le HCN que les monogastriques. Le pH acide de l’estomac des monogastriques ne permet pas à l’enzyme linamarase d’agir et, par conséquent, la libération du cyanure est ralentie, ce qui laisse du temps pour son élimination sans atteindre la dose létale (DOWLING ; MACKENZIE, 1993). Cependant, chez les ruminants, la combinaison d’un pH neutre et de la présence de bactéries capables d’hydrolyser la linamarine est considérée comme un risque élevé car le cyanure est libéré rapidement et peut atteindre la dose létale avant d’être éliminé de l’organisme animal. Haque et al. (2002) ont également étudié l’effet du pH et ont conclu que le HCN est plus toxique à pH neutre.

Nóbrega Junior. et al. (2006) ont étudié l’empoisonnement au HCN chez des chèvres se nourrissant de Sorghum halepense (L.) Pers, une espèce hautement toxique et invasive. Les chèvres, après 30 jours, ont montré une dyspnée sévère et des mictions fréquentes, signe d’un empoisonnement aigu qui a conduit à la mort.

Plusieurs variétés et hybrides de sorgho avec différents potentiels HCN dans leurs feuilles ont été étudiés, et un fort effet/composant génétique a été détecté sur la teneur en HCN dans les plantes (LAMB et al., 1991). Wheeler et al. (1990) ont étudié les hybrides S. bicolor (L.) Moench et S. sudanense (Piper) Stapf et ont signalé une forte influence de la fertilisation azotée et de l’âge de la plante sur la teneur en HCN des feuilles. La repousse du fourrage de l’hybride Zulu, après trois semaines, avait 100 mg de HCN/100 g de MS lorsqu’il était fertilisé avec 200 kg de N/ha et 76 mg de HCN/100 g de MS sans épandage, tandis que l’hybride Silk avait 185 mg de HCN/100 g de MS lorsqu’il était fertilisé avec 200 kg de N/ha et 33 mg de HCN/100 g de MS sans épandage, montrant ainsi un comportement différent pour les différents hybrides. La fertilisation avec du phosphate n’a pas affecté les niveaux de HCN tandis que les concentrations de HCN ont fortement diminué avec l’âge, la hauteur de la plante et le nombre de feuilles déployées.

Un facteur important pour l’accumulation de HCN est la repousse rapide des plantes après les premières pluies, qui peut être aggravée par une période de croissance rapide après des périodes de croissance lente dues à la sécheresse ou aux basses températures (GORASHI ; DROLSOM ; SCHOLL, 1980 ; RADOSTITS, 2002).

Même pour différentes régions et périodes d’évaluation, l’hybride de sorgho montre une flexibilité concernant la saison de plantation et un bon rendement fourrager. Simili et al. (2010) ont étudié le sorgho irrigué AG 2501C et ont rapporté 4 cycles de pâturage avec un rendement moyen de 2,800 kg DM/ha par coupe, d’avril à septembre, 2002. Une autre étude avec deux semis (décembre et mars) a eu des rendements similaires pour le sorgho hybride 1P400, 3,234 et 3,135 kg DM/ha par coupe, respectivement (SIMILI et al., 2011).

Il est nécessaire d’établir si le sorgho hybride 1P400 présente le risque d’empoisonnement au cyanure pour les bovins en pâture et l’âge idéal de la plante lorsque la pâture fournit un bon fourrage pour les animaux et que le risque d’empoisonnement n’est plus présent. Des études de cette nature sont d’une grande importance pour les bovins, les ovins et les caprins en raison de l’utilisation croissante de cette graminée pour le pâturage dans diverses régions tropicales.

Le but de cette étude était de quantifier les niveaux d’acide cyanhydrique dans les feuilles, de déterminer la hauteur de la plante, le rendement en matière sèche du fourrage et le rapport feuille/tige à différentes dates de récolte du sorgho hybride IP400 afin d’établir le moment idéal pour commencer le pâturage par les bovins.

MATERIEL ET METHODES

L’expérience a été menée pendant deux années consécutives à la ferme expérimentale de l’Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA) à Ribeirão Preto, région du centre-est de l’état de Sao Paulo (21º42’S, 47º24’W et altitude 535 m). Le climat est tropical avec un hiver sec. Les températures hautes et basses, ainsi que les précipitations dans la région, sont indiquées dans la figure 1.

La zone a un relief légèrement ondulé et le sol est classé comme Latosol rouge dystroferrique (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA-EMBRAPA, 1999). Le sorgho a été planté sur une surface de 600 m2 divisée en trois parcelles de 200 m2 (4 x 50) chacune, avec deux répétitions par parcelle. Les caractéristiques chimiques des échantillons de sol prélevés dans chaque parcelle étaient les suivantes : parcelle 1, pH CaCl2 = 4,9 ; matière organique = 43 g/dm3 ; phosphore dans la résine = 38 mg/ dm3 ; somme des bases = 48,9 mmol/dm3 ; et saturation des bases, V% = 51%. Les échantillons de sol de la parcelle 2 présentaient un pH CaCl2 = 4,6 ; matière organique = 37 g/dm3 ; phosphore dans la résine = 30 mg/ dm3 ; somme des bases = 42,1 mmol/ dm3 ; et V% = 42% tandis que pour la parcelle 3, le pH CaCl2 = 4.9 ; matière organique = 40 g/dm3 ; phosphore dans la résine = 21 mg/ dm3 ; somme des bases = 45,4 mmol/dm3 ; et V% = 49%.

Les mauvaises herbes ont été desséchées à l’aide de l’herbicide glyphosate avant le semis. Le semis a été effectué le 20 mars au cours des deux années expérimentales, dans le système sans labour, en utilisant 12 kg de graines/ha de l’hybride de sorgho (S. bicolor x S. sudanense) 1P400, de Dow Agrosciences, recommandé pour le pâturage. La fertilisation a utilisé 120 kg/ha d’engrais 8-28-16+Zn, sans terreautage puisqu’il y avait une fertilisation résiduelle de la culture de soja plantée plus tôt au cours des deux années expérimentales.

L’échantillonnage des plantes était aléatoire au sein de chaque parcelle et consistait à couper un mètre d’herbe au niveau du sol pour chaque répétition, soit deux par parcelle. Les échantillons ont ensuite été transportés au laboratoire où ils ont été pesés et séparés en fonction de chaque variable de réponse. Les variables de réponse étudiées étaient : la teneur en acide cyanhydrique des feuilles, le rendement en matière sèche du fourrage (FDM), la hauteur de la plante, la proportion de feuilles et de tiges et le rapport feuille/tige (L/S).

Les premiers échantillons ont été prélevés à la fin de la deuxième semaine de croissance, les plantes avaient donc 14 jours et ont continué jusqu’à l’émergence des inflorescences à la huitième semaine.

La teneur en acide cyanhydrique a été mesurée dans les feuilles jusqu’à ce que les valeurs soient proches de zéro, c’est-à-dire jusqu’à la 5e semaine pour les deux années expérimentales. La teneur en HCN a été déterminée par le test de Guignard (MONTGOMERY, 1969), qui est un test de quantification semi-analytique où les couleurs obtenues sont comparées à un standard. Le papier picrate de sodium est préparé en plongeant le papier filtre (± 1 x 10 cm) dans une solution d’acide picrique et de carbonate de sodium. Les feuilles de l’hybride de sorgho 1P400 ont été séparées en limbes et tiges (avec la gaine), hachées et pesées en échantillons de ± 0,5 g qui ont ensuite été placés dans des tubes à essai à couvercle (2 x 12 cm) et additionnés d’eau (± 1 ml). Les papiers filtres au picrate de sodium ont été suspendus dans les tubes à essai à partir du couvercle, qui ont été placés dans un bain-marie à 38º C, pendant au moins 12h. Le résultat était considéré comme positif lorsque la couleur de la bande de papier au picrate de sodium passait du jaune au rouge terreux. Ensuite, les bandes de papier du sorgho hybride 1P400 ont été comparées à une courbe standard préparée pour une solution de cyanure de potassium contenant 0 à 1 mg de cyanure par ml. La quantité d’acide cyanhydrique a ensuite été déterminée au fil du temps (en semaines) en calculant le HCN par gramme de matière sèche de la feuille.

La matière sèche de bourrage a été obtenue à partir du sous-échantillon contenant les sommets des plantes qui ont été séchés dans un four de séchage à air forcé à 55ºC, pendant au moins 72 heures jusqu’à un poids constant (SILVA ; QUEIROZ, 2002).

La hauteur des plantes a été déterminée en dix points d’échantillonnage par mètre à l’aide d’une règle graduée en cm placée au point d’inflexion de la feuille ou à l’extrémité de la feuille étendard, lorsqu’il y avait inflorescence.

Les différentes fractions de fourrage ont été obtenues à partir des sous-échantillons qui ont été séparés en feuille (limbe) et tige (avec gaine). Ces fractions ont également été séchées dans un four de séchage à air forcé à 55ºC, pendant au moins 72 h jusqu’à un poids constant pour déterminer la teneur en matière sèche. Le rapport feuille/tige a été obtenu en divisant la matière sèche des feuilles et la matière sèche de la tige plus la gaine.

L’analyse statistique a été effectuée par une analyse de régression basée sur l’âge des plantes, en utilisant le logiciel PROC GLM (STATISTICAL ANALYSIS SYSTEM – SAS, 2003) pour chaque année expérimentale séparément.

RESULTATS ET DISCUSSION

Pendant la première année expérimentale, la teneur en HCN des feuilles a diminué avec le vieillissement des plantes (figure 2). Les valeurs étaient comprises entre 205 et 5,9 mg HCN/100 g de matière sèche foliaire pour les plantes âgées de deux et cinq semaines, respectivement. Au cours de la deuxième année, la courbe de l’acide hydrocyanique s’est comportée différemment (figure 2) puisque la teneur en HCN a augmenté jusqu’à la quatrième semaine, avec une moyenne de 230,3 mg HCN/100 g de MS foliaire, et a diminué rapidement jusqu’à la cinquième semaine, lorsque les plantes ont atteint une moyenne de 6,1 mg HCN/100 g de MS foliaire (figure 2).

Haque et al. (2002), ont également étudié la teneur en HCN des feuilles de sorgho (S. vulgare Pers.) en Australie et ont rapporté à la fin des 2ème, 3ème et 4ème semaines de croissance les niveaux toxiques suivants de HCN : 280, 40 et 60 ppm de HCN dans les feuilles fraîches et, par conséquent, ils ont recommandé aux éleveurs de surveiller attentivement l’activité de pâturage.

Des niveaux compris entre 75 et 100 mg de HCN par 100 grammes de matière sèche de feuilles posent un danger d’empoisonnement, lorsque les feuilles sont ingérées par les ruminants selon Wall et Ross (1975). Les valeurs plus élevées trouvées dans la présente étude indiquent un risque potentiel d’empoisonnement au cas où le sorgho hybride IP400 est consommé par le bétail pendant cette période.

Une expérience en serre, où les plantes ont été cultivées sous une température contrôlée à 30ºC et 20ºC pendant le jour et la nuit, respectivement, et une autre où les températures ont été modifiées à 20ºC et 10ºC pendant le jour et la nuit, respectivement, ont montré que les teneurs en HCN étaient plus élevées dans les feuilles plus jeunes et augmentaient de manière significative à des températures plus basses (GORASHI et al., 1980). Cette étude corrobore cette tendance vers des températures plus basses. Au cours de la deuxième année expérimentale, lorsque les températures étaient plus basses, le risque d’empoisonnement était présent jusqu’à la 5e semaine (plantes âgées de 35 jours) lorsque la hauteur des plantes était de 80 cm. Pendant la période de croissance entre 14 et 28 jours (du 3 au 17 avril), la deuxième année, les températures ont fluctué entre 16 et 20ºC (figure 1) alors que la première année, à la même époque, les températures ont fluctué entre 20 et 32ºC (figure 1). Dans cette dernière, lorsque l’herbe n’avait que 48 cm de hauteur à 21 jours, il n’y avait aucun risque d’empoisonnement et l’herbe pouvait être pâturée sans danger dès la 3e semaine. Mulcahy et al. (1992) ont étudié certaines variétés de sorgho pour le pâturage et ont également signalé une grande différence pour les niveaux de HCN en fonction de la période, dans la première année, la moyenne était de 570 mg/kg DM tandis que dans la deuxième année, la moyenne était de 123 mg/kg DM.

La figure 3 montre la hauteur des plantes en fonction du temps (âge). Pour les deux années expérimentales, la hauteur des plantes était proche de 50 cm à la fin de la 4e semaine (60 cm et 56 cm de moyenne respectivement en première et deuxième année). Au cours de la deuxième année, l’herbe a montré une croissance rapide à partir de la 5e semaine jusqu’à la fin de la période d’évaluation et la hauteur finale était plus grande que la première année. L’hybride de sorgho 1P400 a atteint des hauteurs de 117 et 151 cm à la fin de la 8e semaine, respectivement en première et deuxième année.

Melo et al. (2003) tout en étudiant l’hybride de sorgho AG2501C ont rapporté une hauteur de 105 cm pour une plante de 50 jours, qui a été semée en novembre dans une zone de culture à Rio Grande do Sul, similaire au résultat rapporté dans cette étude.

La masse d’herbe a augmenté linéairement avec le temps d’échantillonnage pour les deux années (figure 4) ; en outre, la deuxième année, les précipitations plus élevées enregistrées au début de l’année (figure 1) ont entraîné une masse d’herbe encore plus élevée. Les précipitations accumulées au cours des 30 premiers jours de culture ont été de 62,1 et 100 mm respectivement en première et deuxième année.

DM/ha en première année et, 2905 et 3640 kg DM/ha en deuxième année, respectivement, ce qui montre que les précipitations ont fortement influencé le taux de croissance des plantes pendant l’automne.

Montagner et al. (2005) ont étudié huit variétés d’hybride de sorgho cultivées dans le Rio Grande do Sul, de décembre à janvier et ont rapporté un rendement en matière sèche compris entre 700 et 1580 kg/ha, pour des sorghos âgés de 35 et 40 jours, similaires aux valeurs trouvées dans cette étude pour 2005.

Mello et al. (2003) ont étudié l’hybride de sorgho AG2501C et ont rapporté un rendement de 1770 kg de MS/ha après 50 jours de croissance, similaire à la valeur trouvée dans la première année de cette étude, d’autre part, Simili et al. (2011) ont trouvé pour l’hybride de sorgho 1P400, des rendements en matière sèche de 3234 et 3135 kg/ha par coupe pour une culture irriguée, valeurs plus proches des résultats de la deuxième année de cette étude.

Les figures 5 et 6 montrent les fractions de feuilles et de tige. La fraction de feuilles diminue avec le taux de croissance (figure 5) tandis que le rapport tige/gaine augmente linéairement (figure 6). L’herbe de sorgho hybride présente un mode de croissance céspitose avec une grande capacité à faire pousser des tiges, qui, bien qu’elles soient nutritives, ne sont pas efficacement consommées lorsque leur hauteur dépasse 1,20 m dans les systèmes de pâturage.

Les plantes ont atteint la hauteur de 90 cm dans la sixième et la cinquième semaine de la première et de la deuxième année, respectivement, ce qui représentait 50% de fraction de feuilles.

Melo et al. (2003) ont rapporté 52,5% de feuilles après 50 jours pour l’hybride de sorgho AG 2501C, dans le Rio Grande do Sul, lorsque la hauteur de la plante était de 105 cm, ce qui est différent des valeurs trouvées dans cette étude.

Le rapport feuille/tige a diminué de manière significative à partir de la cinquième semaine de croissance (Figure 7) en raison de l’élongation et de l’augmentation conséquente du poids, comme il est caractéristique des plantes de sorgho. Mulcahy et al. (1992) ont étudié quelques variétés de sorgho comme herbe et ont rapporté un rapport feuille/tige allant de 1,11 à 1,50 pour des hauteurs de plantes entre 90 et 95 cm, respectivement, des valeurs plus élevées et meilleures comparées à cette étude.

Le rapport feuille/tige est une caractéristique importante de la structure de la canopée principalement en ce qui concerne les graminées tropicales qui présentent un développement rapide de la tige (STOBBS, 1973 ; SILVA ; GOMIDE, 1994). Cette caractéristique peut influencer le comportement de pâturage des animaux (STOBBS, 1973) ainsi que leurs performances (SILVA ; GOMIDE, 1994 ; EUCLIDES, 1999). En conséquence, Stobbs (1973) a montré que des intervalles de pâturage plus longs sont associés à une densité de biomasse totale plus élevée mais généralement à une densité de feuilles plus faible. Ainsi, l’élongation des tiges malgré l’intensification de l’accumulation de l’herbe, compromet la structure de la canopée diminuant le rapport feuille/tige et l’ingestion de sorgho par les animaux.

Dans ce contexte, l’hybride de sorgho devrait être pâturé lorsque la hauteur est comprise entre 90 et 100 cm, que le rapport feuille/tige varie entre 1,5 et 0,8 et qu’il n’y a pas de risque d’empoisonnement par le HCN. Cependant, le temps nécessaire pour atteindre cette hauteur dépend de la quantité d’eau disponible dans le sol pour la croissance de la plante.

CONCLUSIONS

Un risque d’empoisonnement des animaux par HCN existe lorsque l’hybride de sorgho est jeune et, par conséquent, ne devrait pas être consommé lorsque la hauteur est inférieure à 80 cm. Dans la culture d’automne, la meilleure hauteur de pré-pâturage du sorgho 1P400 se situe entre 90 et 100 cm, lorsque le rapport feuille/tige est plus élevé et qu’il n’y a plus de risque d’empoisonnement.

ACCEPTATIONS

Cette étude a été financée par la FAPESP (numéro de subvention 2004/13427-3)

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