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Comprendre les flux de carbone et les transferts d’azote dans les associations graminées-légumineuses

L’azote atmosphérique fixé par les légumineuses peut être transféré à des cultures non légumineuses conduites en association (généralement des graminées ou des céréales) et contribuer à couvrir tout ou partie de leurs besoins azotés. Toutefois, rationaliser l’usage des légumineuses passe par une meilleure compréhension des cycles complexes qui se nouent autour de l’acquisition du carbone et de l’azote dans le système légumineuse-sol-graminée. Pour mesurer les rendements respectifs des cultures associées, faire des économies d’intrant ou limiter l’impact environnemental des cultures associées, des scientifiques du département ont évalué de nouvelles méthodes pour quantifier simultanément fixation et transfert d’azote dans des essais au champ de long terme.

Culture mélangée de céréales et légumineuses.. © © INRA, CAUVIN Brigitte
Mis à jour le 06/04/2016
Publié le 01/04/2016

Quelle méthode pour mesurer la fixation et le transfert de l’azote dans les cultures associées ?

Le développement d’outils de diagnostic pour juger du bénéfice des légumineuses ou aider au pilotage de ces cultures nécessite dans un premier temps d’avoir accès expérimentalement à tout  ou partie des flux d’azote dans le système. Or les diverses revues montrent que la mesure simultanée de la fixation et du transfert d’azote dans les associations pose et reste un problème méthodologique qui n’est pas complètement résolu.

Ces dernières années, de nombreuses études ont abordé ces questions, mais la plupart ont cherché à identifier les voix de transfert possibles en milieu plus ou moins artificialisé et sur des pas de temps inférieurs à l’année. Les données disponibles en situation agronomique réaliste restent ponctuelles (peu de situations explorées en plein sol) et incertaines, particulièrement pour les cultures pérennes telles que les prairies semées (pas de temps longs).

En effet, une part majoritaire du transfert pour les graminées associées passe par la minéralisation des résidus de légumineuse (sénescence des racines et nodules en particulier) qui s’étale sur des périodes relativement longues, supérieures à la durée de repousses fourragères. La composition isotopique des résidus qui entrent dans le pool minéralisable est susceptible d’évoluer dans le temps. Elle dépend notamment du taux de fixation des légumineuses et de la composition isotopique de l’azote minéral du sol. Le mode et la fréquence des apports d’engrais azoté enrichis en isotope lourd (15N) peuvent à cet égard modifier les estimations. L’introduction de certaines précautions méthodologiques pourrait être de nature à fiabiliser ces mesures de transfert d’azote.

 Azote et sociabilité

C’est au travers d’un essai au champ mis en place à Lusignan que les scientifiques ont réussi à déterminer les modalités de marquage permettant de quantifier simultanément fixation et transfert d’azote dans des essais au champ de long terme. Leurs travaux ont ainsi permis d’évaluer comment les modalités de marquage influent sur la composition des résidus des deux espèces. Ils ont permis de documenter, et de conforter les approches basées sur les faibles marquages réguliers, et au contraire d’écarter les approches basées sur l’abondance naturelle ou sur des marquages ponctuels (1 fois par an).

Enfin, ils ont aussi mis en œuvre sur le long terme ces suivis pour comparer les dynamiques de transfert d’azote de légumineuses pérennes contrastées sur des associations à base de luzerne et de trèfle blanc. Cela leur a permis de montrer un lien entre les transferts d’azote et le turn-over des tissus de légumineuse, beaucoup plus qu’avec la quantité d’azote fixé par ces dernières ou leur niveau de production en matière sèche. Les deux espèces se sont en effet avérées socialement très distinctes du point de vue de l’azote, la luzerne conservant pour elle-même l’essentiel de son azote fixé au sein de tissus pérennes tandis que le trèfle en faisait bénéficier son partenaire dans l’association en renouvelant régulièrement ses tissus non récoltés.

Ce projet a également ouvert de nouvelles collaborations sur l’écophysiologie des légumineuses au sein du département Environnement et agronomie. Le groupe a contribué dans son ensemble à un premier article et une collaboration active se poursuit pour la valorisation des volets méthodologiques.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie

En savoir plus

  • Louarn et al. The amounts and dynamics of nitrogen transfer to grasses differ in alfalfa and white clover-based grass-legume mixtures as a result of rooting strategies and rhizodeposit quality, Plant and Soil, April 2015, Volume 389, Issue 1, pp 289-305, Plant and Soil, doi:10.1007/s11104-014-2354-8.

 

  • Louarn G, Faverjon L, Bijelić Z, Julier B.  (2016) Dynamique de l’azote dans les associations graminées - légumineuses : quels leviers pour valoriser l’azote fixé ? Fourrages (à paraître en septembre)