L’azote dans les écosystèmes naturels et cultivés

Importance de l’azote

« La photosynthèse est le processus le plus important et le pilier de la vie sur terre, la fixation d’azote par la voie biologique hors légumineuses en est le second. » Dr. Christine Jones, « L’azote : l’épée à double tranchant »

L’azote est également appelé nitrogène par les scientifiques d’où son abréviation (N) dans le tableau des éléments de Mendeleïev.

L’origine de l’azote est atmosphérique. L’air est composé d’environ 80 % d’azote, 18 % d’oxygène, 0,04 % de CO2 et quelques gaz rares :

L’azote est ainsi le composant proportionnellement le plus important de l’air.

Composition de l’air

L’azote est un élément essentiel pour l’ensemble du monde vivant :

- Il est un composant de l’ADN, des acides aminés et plus largement des protéines (pour 15 % environ)

- Il joue un rôle indispensable dans le métabolisme des plantes.

- Il est un constituant important de ses protéines et de la chlorophylle et représente en moyenne 3 à 4% de la matière sèche des plantes.

- Son rôle est directement lié au développement racinaire, à la présence foliaire et à celle de toute autre partie végétative de la plante.

- La déficience en azote peut enrayer la croissance des végétaux.

Dans les écosystèmes naturels, l’azote n’est pas un facteur limitant la croissance végétale, car les ressources en azote de la planète sont pratiquement illimitées grâce au réservoir atmosphérique et à la capacité de fixation biologique de cet azote gazeux par certains microorganismes du sol.

En revanche, dans les systèmes cultivés l’azote est après l’eau, et avant le phosphore et la potasse, le principal facteur limitant la croissance des végétaux, car les modes de culture du sol les plus fréquents perturbent sa fixation biologique. Ne reste alors que la voie palliative du recours aux engrais de synthèse azotés qui posent comme nous le verrons plus loin une série de problèmes.

À partir des travaux du réseau « maraîchage sol vivant », des formations animées par Konrad Konrad Schreiber et Laurent Welsch, de conférences de Claude et Lydia Bourguignon et de la lecture d’articles scientifiques nous synthétisons dans cet article ce que nous avons compris du cycle de l’azote dans les écosystèmes naturels et de la possibilité d’en respecter les logiques dans les systèmes cultivés.

Cycle de l’azote dans les écosystèmes naturels

Ouvrir une molécule d’azote est vraiment compliqué. Les seuls organismes au monde capables de prendre l’azote de l’air et de le faire rentrer dans la vie sont des bactéries.

Sans le monde microbien, l’azote pourtant très abondant ne pourrait pas entrer dans le monde vivant. Au sein de la grande variété des bactéries, seules certaines sont capables de transformer la forme gazeuse de l’azote atmosphérique en ammonium puis en nitrate et en nitrite c’est-à-dire sous des formes hydrosolubles assimilables par les racines des plantes.

Dans les écosystèmes naturels

10 % des apports d’azote proviennent des précipitations.
60 % proviennent de la fixation biologique de l’azote atmosphérique.
30 % proviennent du recyclage de la matière organique (minéralisation de l’humus dans le sol).

Le cycle naturel de l’azote est corrélé à celui du carbone.
La biologie des écosystèmes naturels fait un lien entre carbone et azote.
La digestion du carbone par la faune du sol produit de l’azote.
Plus cette faune mange du carbone, plus elle excrète de l’azote disponible pour les plantes.
Seul ce fonctionnement biologique du sol permet de lier le carbone et l’azote sans que le système fuit.

Dans les systèmes cultivés

La nourriture carbonée est toujours le premier facteur limitant.
Le manque de nourriture carbonée entraîne un déficit d’azote.
La mise à nu du sol perturbe le cycle de l’azote.
Le travail du sol, introduit un excès d’oxygène dans le milieu :
- l’oxygène ajouté au carbone produit de l’oxyde de carbone CO2 et libère donc une grande gaz à effet de serre.
- l’oxygène ajouté à l’azote produit également un excès de nitrate NO3, instable et lessivable qui engendre une pollution de l’eau.
La perturbation du cycle biologique de l’azote par le travail du sol est ainsi a l’origine de deux pollutions majeures.

Ce schéma indique que l’azote atmosphérique ou diazote (N2) va être fixé soit par des bactéries symbiotiques associées aux nodules de certaines plantes comme les légumineuses, soit pas des bactéries libres.

Ces microorganismes procaryotes sont les seuls organismes capables de transformer l’azote gazeux de l’air en azote combiné grâce aux transformations enzymatiques ; l’ammonium ainsi formé peut être incorporé dans des molécules organiques telles que les acides aminés et des acides humiques assimilables par les plantes.

L’ammonium (NH4+) obtenu grâce à la transformation de l’azote gazeux de l’air en azote combiné participe au cycle des bactéries nitrifiantes qui vont permettre d’obtenir des nitrites (NO2+) et des nitrates (NO3+). Sous ces formes minérales, l’azote pourra être utilisé par les plantes.

La bio-transformation de l’ammonium en nitrite puis en nitrate est donc un processus de minéralisation.

La minéralisation est ce passage de la vie organique à des formes minérales accessibles aux champignons et aux racines des plantes.

Processus de fixation minéralisation et d’assimilation de l’azote

Les bactéries opèrent la fixation du diazote par ammonification et nitrification.

L’étape d’ammonification correspond à la transformation de l’azote contenu dans différentes molécules organiques d’origine végétale ou animale présentes dans le milieu en ammonium par les bactéries.

L’étape de Nitrification correspond au processus par lequel les ions d’ammonium (NH4+) vont subir une transformation en nitrite (NO2-) ainsi qu’en nitrate (NO3-). Cette transformation s’opère par oxydation.

L’assimilation est le moment où les organismes vont obtenir le nitrogène. Les racines des plantes absorbent les nitrates depuis le sol jusqu’au système des plantes. Les nitrates seront alors utilisés par la synthèse des acides nucléiques, des enzymes, des acides aminés, des protéines ainsi que de la chlorophylle.

La dénitrification correspond au processus inverse de la nitrification. Les nitrates sont transformés en gaz pour retourner dans l’atmosphère.

Diversité des bactéries fixatrices

Ce schéma inventorie les types de bactéries pouvant fixer l’azote présentes dans le sol : bactéries dites « symbiotiques » à gram - qui sont fixées aux nodosités des plantes légumineuses et bactéries dites « fixatrices libres » qui se situent dans le sol ou dans les racines des plantes.

Les microorganismes libres fixateurs d’azote sont assez nombreux (Azotobacteriacae, Bacillacae, Corynebacteriaceae, Enterobacteriaceae, Methanomonadaceae…). Parmi ces microorganismes, on distingue les saprophytes qui se nourrissent de matière organique morte et les rhizosphériques qui vivent dans la rhizosphère.

En revanche, les microorganismes fixateurs d’azote qui vivent en symbiose avec des plantes supérieures sont en nombre limité. Il s’agit des Cyanobactéries ou algues bleues, des Rhizobiums, bactéries principalement associées aux plantes de la famille des légumineuses et des Frankias, actinomycètes à gram+, associées à des espèces végétales réparties dans plusieurs familles de plantes à fleurs.

Bien que le résultat de la symbiose soit le même, ces deux types de microorganismes sont très différents l’un de l’autre. Les rhizobiums sont des bactéries unicellulaires typiques, alors que les Frankias sont des bactéries filamenteuses croissant radialement comme les champignons, d’où le nom d’actinomycètes donné au groupe bactérien auquel elles appartiennent. En conséquence, les plantes symbiotiques associées à ces microorganismes filamenteux sont nommées actinorhiziennes.

Légumineuses et azote

Il faut noter ici que l’azote capté par voie symbiotique par les légumineuses ne sert essentiellement qu’à elle-même. Les nodosités des légumineuses ne diffuse pas l’azote qu’elles élaborent dans le milieu ; elle ne stockent pas d’azote non plus, elle le renvoie en flux tendu à la plante.

Pour Christine Jones « Il est important de distinguer entre l’azote fixé par les nodules racinaires des légumineuses et l’azote fixé dans les agrégats de sol en association avec les racines des non-légumineuses. Dans ce dernier cas, l’azote peut être incorporé dans des acides aminés et des substances humiques. Il y a fort peu de chances que ça se produise en terrain de pures légumineuses. Les légumineuses sont riches en minéraux et oligo-éléments et constituent une partie importante des systèmes agricoles. Cependant, à moins que les légumineuses ne soient cultivées en association avec des non-légumineuses, elles risquent d’épuiser le carbone du sol par le même type de mécanisme que les engrais minéraux. »

Conditions de fixation de l’azote et d’assimilation de l’azote

Faune du sol

Source de l’image

La faune épigée du sol – collemboles, acariens, cloportes... – et les bactéries présentes en surface du sol sont essentielles à la bio-transformation de la litière de feuilles, pailles et brindilles qui recouvrent le sol et à l’existence du réseau trophique du sol, c’est-à-dire de l’ensemble de chaînes alimentaires alimentaires des êtres vivants animaux et végétaux du sol, qui sont reliées entre elles et par lesquelles l’énergie et la biomasse circulent.. Ce réseau trophique permet un cycle de transformations de la matière organique par ingestion-digestion- excrétion successives.

À chaque étape de ce cycle de biotransformation, le rapport carbone / azote (C/N) par exemple évolue :

La paille fraîche a un rapport C/ N de 150/1, c’est-à-dire qu’elle contient 150 fois plus de carbone que d’azote.

La transformation par les bactéries de cette matière organique fraîche en bouillie de paille va abaisser le C/N de cette substance à 24/1, ce qui est le rapport carbone / azote de la nourriture de base de la faune du sol.

La digestion de cette nourriture par cette faune, aboutit à l’excrétion de matière dont le C/N est de 8/1, ce qui est le rapport carbone / azote des bactéries et des solutions que la plante peut assimiler.

Bactéries

Source de l’image

Chaque gramme de sol vivant renferme un nombre impressionant de micro-organismes : entre 1 et 4 milliards de bactéries et des dizianes de mètres de filaments mycéliens.

La présence de bactéries est indispensable au cycle naturel de l’azote puisque seuls ces microorganismes peuvent fixer, métaboliser et minéraliser le diazote de l’air pour le rendre assimilable par les plantes.

Sans bactéries, la plante est rigoureusement incapable de se nourrir seule dans un sol. Les microbes vont lui rendre les éléments assimilables c’est-à-dire sous une forme minérale hydrosoluble. Pour qu’un élément soit assimilable, il faut qu’il soit soluble dans l’eau. Une substance est soluble dans l’eau lorsqu’elle est ionique c’est-à-dire qu’elle est sous forme de paire d’atome, dont la liaison est soit négative on a alors un anion, soit sous forme négative, on a alors un cation. Les microbes vont fabriquer des anions à charges négatives. En absorbant l’eau, la plante va absorber les ions solubilisés dans l’eau.

La présence de bactéries présente un autre avantage. Ces microorganismes qui grouillent génèrent une réserve d’eau biologique sous forme de bactéries. Lorsqu’une goutte d’eau tombe sur le sol, les bactéries qui la reçoivent se gorgent de l’eau dont elles ont besoin et transmettent aux bactéries inférieures l’eau en excès. L’eau qui pénètre le sol par les orifices creusés par les vers de terre ou les termites se transmet de bactérie à bactérie, jusqu’à la roche mère, la nappe phréatique. Quand la surface est carencée en eau, l’eau remonte par ces mêmes voies bactériennes. L’eau qui crée la vie circule ainsi avec la vie. L’eau qui est descendue peut donc remonter et être mise à disposition des organismes qui en ont besoin.

L’eau mise en réserve par les bactéries est par ailleurs de bien meilleure qualité que les eaux de pluie. Cette eau est stockée pour servir de boisson à une colonie de bactéries qui travaillent. Plus cette colonie est développée plus grande est la quantité d’eau biologique, non lessivable de haute qualité nutritionnelle et qui permet à la plante de pousser même en situation d’aridité.

« Considérant le mécanisme de circulation de l’eau dans les sols, une conclusion s’impose : une sécheresse destructrice n’est presque jamais un état naturel. Elle est toujours le produit d’un stress, le résultat d’une intervention humaine, ou d’une catastrophe et le désert est un lieu où le sol a été détruit par de mauvaises pratiques agricoles. » George Oxley

Le processus de génération et stockage d’eau par les bactéries suppose une condition : qu’il n’y ait pas de charge d’évaporation en surface. Si la pompe fuit, la pompe est arrêtée. Le labour d’un sol ou sa mise à nu va par exemple anéantir ce système bactérien de circulation et de mise à disposition de l’eau.

Le rôle du cultivateur devrait être de permettre la création de cette eau de haute qualité. Pour que cette eau, différente de l’eau de pluie existe, il lui faut créer un milieu favorable à la colonisation du sol par les bactéries.

Comme tout être vivant, pour vivre et se multiplier les bactéries fixatrices d’azote et génératrice d’eau biologique ont besoin d’un milieu où elles peuvent respirer, se nourrir digérer et excréter pour cela il faut une litière carbonée de paille, de l’air, de l’humidité, une situation à l’abri de la lumière, une absence de travail du sol et de fertilisant.

Air

Sans air les bactéries ne peuvent fixer l’azote, c’est pourquoi le sol doit être structuré de manière à pouvoir faire circuler l’air.

Dans un sol compacté, une légumineuse ne pourra pas fixer d’azote symbiotique, elle ne pourra fixer que de l’azote minéral.

En condition aérobie, les bactéries fixatrices d’azote vont transformer l’azote en nitrite et en nitrate soluble dans l’eau et biodisponible pour les plantes, mais aussi lessivable par les pluies si les nitrates ne sont pas rapidement absorbés par les plantes et les champignons.

Sous forme organique l’azote est associé à une autre molécule. Cette association moléculaire ne peut être captée par la plante. La transformation de cette forme organique par les champignons et les bactéries vont la rendre soluble et donc captable par la plante.

Plantes

Transformé en nitrate, l’azote va être non seulement être sous forme soluble mais aussi instable incapable de se fixer sur le complexe argilo-humique. En conséquence, si les nitrates ne sont pas absorbés rapidement par le vivant, ils vont être lessivés et perdus, d’où l’importance de la plante, de la flore fongique et de la faune bactérienne dans le cycle de l’azote. Il faut que le réseau racinaire de la plante, ou les champignons ou les bactéries soient en mesure de saisir l’azote rapidement lors de la décomposition de la litière.

Si de l’engrais azoté est mis sur un sol nu ou dont les plantes ne sont pas assez développées, les nitrates vont partir avec l’eau d’irrigation ou de pluie. En revanche que si on a une litière avec des champignons actifs ou des plantes suffisamment développées l’azote peut rester dans le milieu ou on l’a posé.

Champignons

Mycélium

« En plus des bactéries et archées fixatrices d’azote, les mycorhizes sont d’une importance vitale pour la fixation d’azote. Bien que ces champignons ne fixent pas l’azote directement, ils transfèrent aux fixateurs d’azote de l’énergie sous forme de carbone liquide. Ils transportent également vers les plantes l’azote assimilé biologiquement et transformé en molécules organiques telles que les acides aminés, notamment glycine, arginine, chitosane et glutamine.

Du point de vue énergétique, l’acquisition et le transfert de l’azote organique par les champignons mycorhiziens sont hautement efficaces. C’est un processus qui, en fermant la boucle de l’azote, réduit la nitrification, la dénitrification, la volatilisation et le lessivage. De plus, contrairement à ce qui se passe quand on fertilise avec du N minéral, le stockage de l’azote sous une forme organique empêche l’acidification du sol. » [Dr. Christine Jones, « L’azote : l’épée à double tranchant » -Traduction de l’anglais par Ulrich Schreier et Hubert Montmarin

Litière de matière organique

L’azote en tant que tel n’est pas un facteur limitant. Le facteur limitant est la nourriture carbonée qui après digestion fournira de l’azote, ou le manque d’oligo-éléments ou d’activité enzymatique qui diminuera la performance de la photosynthèse et l’apport de sève sucré aux bactéries symbiotiques.

Si le sol est couvert de matière organique carbonée la faune du sol aura assez de nourriture. Quand la matière organique n’est pas incorporée au sol et reste en surface, il n’y a pas de faim d’azote, parce qu’il y a assez d’azote dans l’air.

Avec une quantité importante de matière organique posée en litière, la fixation biologique d’azote est facilitée. Les bactéries récupèrent de l’azote dans l’interface sol-paille avec une enzyme nitrogénase. Il y a minéralisation d’humus et la rhizosphère agit comme pompe à nitrate. La biodégradation de la paille produit de l’ammonium qui va dans le pool solution du sol.

La matière organique doit être en surface. Enfouir la matière organique est la pire chose que puisse faire un cultivateur. En restant en contact avec l’air la matière organique est reliée à l’azote de l’air. En situation anaérobie, la matière organique privé de N2 et O2 va fermenter et produire du C02. La fermentation produit une conservation acide. L’acidification générée par cet ensilage est favorable au développement de pathogènes en lieu et place de la biodégradation aérobie.

La présence de plante et de litière protège le sol du rayonnement solaire. Cette protection est essentielle car la lumière stérilise les fixateurs libre.

Il faut nourrir, dans le noir et sans fertilisation. Dès que je fertilise je supprime le processus de captation naturelle de l’azote. En situation de protection de fraîcheur et d’obscurité, l’humidité est conservée. L’eau de pluie n’est pas la plus utile. L’eau biologique assimilé par les bactérie est la plus fondamentale. La nature n’évapore pas l’eau elle l’évapo-transpire.

Note sur l’impact de l’azote minéral de synthèse

Source : Dr. Christine Jones, « L’azote : l’épée à double tranchant »

Dr. Christine Jones

« Au niveau planétaire la dépense liée à l’utilisation d’azote de synthèse dépasse 100 milliards de dollars. Or entre 10 et 40% seulement de l’azote ainsi apporté sont absorbés par les cultures. Les 60-90% restants sont lessivés, volatilisés ou immobilisés dans le sol.

L’utilisation de grandes quantités d’azote inorganique en agriculture a eu de nombreux effets secondaires aussi bien pour le sol que pour l’environnement. Les données issues de la plus ancienne plateforme d’expérimentation aux Etats-Unis montrent que des apports élevés d’azote appauvrissent le sol en carbone, nuisent à sa capacité de rétention hydrique et, ironiquement, épuisent également le N du sol.

Pris ensemble, ces facteurs aident à comprendre les nombreux rapports qui parlent de la stagnation des rendements à travers le monde. Les observations suggèrent que, malgré le fait que l’azote soit essentiel à la croissance des plantes, l’utilisation de grandes quantités de N sous une forme minérale est préjudiciable pour le sol. Et préjudiciable aussi pour l’eau.

L’USDA estime que le coût pour enlever le nitrate afin de rendre l’eau potable dépasse les $ 4,8 milliard par an, sachant par ailleurs que le lessivage d’azote et d’autres nutriments d’origine agricole sont devenu une source de pollution majeure qui contribue à une énorme "zone morte" dans le Golfe du Mexique.

Heureusement, les nouvelles ne sont pas que mauvaises. Dans quelques pays développés, les quantités d’engrais utilisées ont diminué ces dernières années. La France, l’Allemagne et le Royaume-Uni ont progressé dans ce domaine, maintenant des rendements élevés avec quarante à cinquante pour cent d’engrais en moins que dans les années 80.

[...]

L’agriculture conventionnelle se trouve aujourd’hui face à une impasse. Si l’azote est apporté sous forme synthétique, le flux de carbone vers des microbes fixateurs d’azote est inhibé, ce qui appauvrit les sols en carbone.

La réduction des flux de carbone a une incidence sur un vaste réseau de communautés microbiennes, réduisant la disponibilité de minéraux essentiels, d’oligo-éléments, de vitamines et d’hormones nécessaire à la résilience des plantes face au stress environnemental, insectes et maladies, gelées et sécheresse. La plus faible teneur des plantes en micro-nutriments se reflète ensuite dans une moindre valeur nutritive des aliments.

Le développement aérien des plantes apparaît souvent « normal » de sorte qu’on ne s’aperçoit pas tout de suite d’une détérioration souterraine. Mais en dessous, nos sols sont en train de se détruire.

Idéalement, les pratiques agricoles – et les amendements utilisés – devraient améliorer la photosynthèse et augmenter le flux de carbone vers le sol, en soutenant les communautés microbiennes associées aux plantes.

Tout ce qui freine la capacité photosynthétique d’une plante ou d’une culture est contre-productif et va à l’encontre de la durabilité. [...]

[or] Quand le sol est nu, il n’y a pas de photosynthèse et très peu d’activité biologique. Les sols perdent alors du carbone et de l’azote, les cycles métaboliques ne fonctionnent plus, les agrégats et la structure se détériorent et le pouvoir de rétention d’eau se trouve diminué. Les jachères nues, sensé conserver de l’eau et les nutriments, deviennent donc une aberration.

Les jachères nues - ou l’utilisation de quantités élevées de N minéral - ou pire encore, les deux ensembles - causent la rupture des cycles de l’azote et du carbone qui ont fonctionné de manière synergique depuis des millénaires.

Une bonne gestion de l’azote est la clé d’une agriculture productive et économiquement rentable. C’est aussi la clé de l’augmentation de la matière carbonée dans le sol. A cause de l’effet inhibiteur sur les microbes essentiels à la fixation d’azote, les formes stables de carbone (tel que l’humus) ne peuvent pas se former en présence de taux élevés d’azote inorganique. »

Annexe 1.
Sources d’azote

Sources fondamentales d’azote :

- l’atmosphère

- la matière organique fraîche

Sources secondaires :

- Humus

- Exsudats racinaires

- Faune du sol (vers, carabes, bactéries...)

Annexe 2.

Règle pour obtenir le maximum d’azote et être autonome en azote dans un système cultivé

1. Mettre une litière de matière organique en surface

2. Choisir une matière organique à fort C/N

3. Avoir un maximum de vie sur et dans le sol

4. Ne pas travailler le sol

Annexe 3

Favoriser la voie du carbone liquide

Extrait de Dr. Christine Jones, « L’azote : l’épée à double tranchant »

On se rend de plus en plus compte de l’importance fondamentale des communautés microbiennes du sol pour la productivité agricole. Mais, malheureusement, de nombreuses fonctions biologiques sont compromises par les pratiques agricoles habituelles.

Changer de pratiques agricoles n’est pas difficile. La première étape est de reconnaître l’importance d’avoir, pendant toute l’année, la présence de plantes vertes et de populations microbiennes qu’elles alimentent.
Revoir sa manière de faire a le potentiel de réduire considérablement l’impact de nombreux « problèmes » liés à l’agriculture chimique, y compris la perte de C et de N, le compactage, la baisse du pH, le manque de nutriments, la résistance aux herbicides et la moindre capacité de rétention d’eau.

Il existe quatre principes fondamentaux en agriculture régénérative qui permettent de restaurer la santé des sols et d’augmenter leurs niveaux de carbone et d’azote organiques. À partir de ces principes, il est possible de mettre en place des pratiques adaptées aux cultures et aux pâturages.

1. Le principe numéro un est d’assurer la présence pendant toute l’année d’une couverture vivante sous forme de prairies, cultures ou couverts multi-espèces. Presque tout ce qui vie dans et au-dessus du sol dépend pour son existence de plantes vertes (ou qui ont été vertes au préalable). Plus il y a de plantes vertes, plus il y a de vie.

Il est bien connu que la couverture du sol régule la température et réduit l’érosion.
Mais ce qui est peut-être moins connu, est le fait qu’une couverture végétale en pleine croissance produit du carbone liquide qui, à son tour, alimente les champignons mycorhiziens, les bactéries fixatrices d’azote et les bactéries qui mobilisent le phosphore. Ces fonctions sont essentiels aussi bien pour nourrir les cultures que pour la formation de complexes carbonés stables.

2. Le principe numéro deux est d’alimenter la chaine microbienne pour améliorer les flux de carbone entre plantes et sol. Ceci demande la réduction des doses d’engrais riches en N & P minéraux qui ont tendance à inhiber le développement racinaire et la signalisation biochimique complexe entre racines et microbes.

3. Le principe numéro trois est la promotion d’une grande diversité végétale et microbienne. Plus grande la diversité, plus grand le contrôle et la régulation des organismes nuisibles et des maladies, plus large le spectre des micro-habitats d’organismes contribuant à l’acquisition de nutriments, au cycle des nutriments et à la formation du sol.

4. Le principe numéro quatre est la réaction positive de la terre à la présence d’animaux, sous réserve d’un élevage approprié. Outre les avantages liés à l’apport de fumier et d’urine, le pâturage tournant augmente l’exsudation racinaire qui,
à son tour, stimule le développement et l’activité des bactéries fixateurs de N de la rhizosphère. Ce processus lié à la défoliation régulière des plantes fournit l’azote dont les plantes ont besoin pour soutenir leur croissance.

Se libérer des engrais azotés

L’activité des bactéries fixatrices d’azote aussi bien symbiotiques qu’associatives est perturbée par des niveaux élevés de N inorganique. Autrement dit, plus les quantités d’engrais azotés sont importantes moins il y a d’azote fixé par des processus naturels, moins il y a de matière organique stockée et de carbone séquestré.

Par conséquent, il est important de sevrer vos sols du N inorganique - mais svp, faites-le l e n t e m e n t et par étapes. Les communautés microbiennes ont besoin de temps pour s’adapter. Le fonctionnement du sol ne peut s’adapter en un jour. La transition nécessite généralement autour de trois ans.

Les intrants azotés peuvent être réduits de 20% la première année, 30% supplémentaires la deuxième année et 30% la troisième année. A partir de la quatrième année, l’application d’une très petite quantité de N (jusqu’à 5 kg / ha) aidera à amorcer la pompe de la fixation d’azote naturel. Parallèlement au sevrage du N inorganique, vous devez chercher à maintenir une couverture végétale tout au long de l’année, des pâtures et des cultures, aussi diversifiées que possibles.

La fixation biologique de l’azote est le facteur clé des cycles de l’azote et du carbone dans tous les écosystèmes naturels, tant sur terre que dans l’eau. Dans la mesure où la gestion est bonne, la fixation biologique de l’azote peut également être le facteur déterminant pour la productivité agricole. »

Annexe 4

Spécificités de mécanismes du cycle de l’azote en climat tropical

Les mécanismes du cycle de l’azote ont été abondamment étudiés sous les climats tempérés et ne diffèrent pas fondamentalement en climat tropical (GREENLAND et al., 1992). Ils présentent cependant quelques particularités, notamment le rôle prépondérant des micro-organismes du sol.

En climat tempéré, la dynamique de l’azote du sol est principalement conditionnée par la température, bien que l’humidité puisse devenir limitante en cas de forte sécheresse estivale ou d’excès d’eau associé à un pH acide. La minéralisation de l’azote organique, très faible en dessous de 5 °C, augmente de façon exponentielle jusqu’à 30 °C.

Dans les sols des régions tropicales a longue saison sèche, la dynamique de l’azote dépend beaucoup de l’humidité, les températures n’étant pas limitantes. Les alternances de dessiccation et d’humidification, associées aux températures élevées, accélèrent l’évolution de la matière organique.

Les micro-organismes, en vie ralentie pendant la saison sèche, connaissent un regain d’activité brutal des les premières pluies : on observe alors un pic de minéralisation.

Ensuite, pendant l’essentiel du cycle cultural et malgré l’humidité, la minéralisation est très faible ou nulle, excepté dans la rhizosphère ou elle est intense (DOMMERGUES et al., 1980).

En dernière partie du cycle cultural, qui correspond à a la fin de la saison pluvieuse, l’absorption racinaire diminue, les exsudats racinaires augmentent et l’activité microbienne reprend. L’azote minéral est en majorité rapidement réorganisé (BADIANE, 1993). La quantité d’azote ainsi accumulée en fin de cycle dans la biomasse microbienne détermine en grande partie l’intensité du pic de minéralisation l’année suivante. La solution du sol est généralement très pauvre en azote minéral, sauf lors du pic de minéralisation

L’Intensité de l’activité minéralisatrice dans le sol est un facteur essentiel de la fertilité azotée. Dans les régions tropicales, la recherche d’indicateurs de la fertilité azotée doit donc tenir compte de certaines particularités : évolution rapide de la matière organique, importance de l’effet rhizosphérique, réserve d’azote minéralisable souvent limitante.

Source : L. Ruiz, F. Ganry, V. Waneukem, R. Oliver, P. Siband, « Les indicateurs de la fertilité azotée des terres en région tropicale semi-aride », Agriculture et developpement ■ n° 5 - Mars 1995

Pour aller plus loin :

Vidéos :

Konrad Schreiber :

Approche globale de la fertilité Cycle azote carbone

Carbone Azote et Auto fertilité

Nutrition Azotée et Santé des Plantes

Laurent Welsch & Nathanaël Druranthon

Le Cycle de l’Azote

François Mulet :

Faim d’azote et bactéries fixatrices d’azote

Lilian Seballos

Les signaux dans la symbiose Légumineuse / Rhizobium

Marcel Bouché

600 Unités d’Azote grâce aux Vers de Terre

Mérigout Patricia (2006), « Étude du métabolisme de la plante en réponse à l’apport de différents fertilisants et adjuvants culturaux. Influence des phytohormones sur le métabolisme azoté » Thèse de Doctorat de L’institut National Agronomique Paris-Grignon .

Pro Danièle (2011) Revue bibliographique, Pour le cycle de l’azote en agriculture intensive et les pertes de fertilisants.

Revellin Cécile, « Les symbioses fixatrices d’azote »

Sergio Svistoonoff, Docteur de l’Université Montpellier II en Physiologie Végétale. (2003). Pour la fixation biologique de l’azote.

Marcel B. Bouché, Des vers de Terres et des Hommes. Acte Sud

Ceres (2014). Water and climate risks facing U.S. corn production. 11 June 2014. http://www.ceres.org/issues/water/agriculture/the-cost-of-corn/the-cost-of-corn

Jones, C.E. (2008). Liquid carbon pathway unrecognised. Australian Farm Journal, July 2008, pp.15-17. www.amazingcarbon.com

Khan, S.A, Mulvaney, R.L, Ellsworth, T.R. and Boast, C.W. (2007). The myth of nitrogen fertilization for soil carbon sequestration. Journal of Environmental Quality 36:1821-1832. doi:10.2134/jeq2007.0099

Krietsch, B (2014). Artificial fertilizer use levels-off as regions reach state of diminishing returns. http://foodtank.com/news/2014/04/fertilizer-use-levels-off-as-regions-reachstate-of-diminishing-returns

Larson, D. L (2007). Study reveals that nitrogen fertilizers deplete soil organic carbon. University of Illinois news, October 29, 2007. http://www.aces.uiuc.edu/news/internal/preview.cfm?NID=4185

Leake, J.R., Johnson, D., Donnelly, D.P., Muckle, G.E., Boddy, L. and Read, D.J. (2004). Networks of power and influence : the role of mycorrhizal mycelium in controlling plant communities and agroecosystem functioning. Canadian Journal of Botany, 82 : 1016-1045. doi:10.1139/B04-060

Marino, M. (2014). Managing microbes to manage nitrogen. GRDC Ground Cover, Issue 110, May-June 2014, p.11. https://grdc.com.au/Media-Centre/Ground-Cover/GC110/Managing-microbes-to-manage-nitrogen

Mulvaney, R.L, Khan S.A. and Ellsworth, T.R. (2009). Synthetic nitrogen fertilizers deplete soil nitrogen : a global dilemma for sustainable cereal production. Journal of Environmental Quality 38 : 2295-2314. doi:10.2134/jeq2008.0527

Schmidt, M. W. I., Torn, M. S., Abiven, S., Dittmar, T., Guggenberger, G., Janssens, I. A., Kleber, M., gel- Knabner, I. K., Lehmann, J., Manning, D. A. C., Nannipieri, P., Rasse, D. P., Weiner, S. and Trumbore, S. E. (2011). Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature, 478 : 49-56. doi:10.1038/nature10386

Whiteside, M. D., Treseder, K. K. and Atsatt, P. R. (2009). The brighter side of soils : Quantum dots track organic nitrogen through fungi and plants. Ecology 90:100–108. doi:10.1890/07-2115.1

Mis en ligne par La vie re-belle
 11/09/2019
 http://lavierebelle.org/?l-azote-dans-les-ecosystemes-naturels-et-cultives