Fonctionnement de la symbiose fixatrice de N2 des légumineuses à graines : Impacts agronomiques et environnementaux

Anne-Sophie Voisin (1) , Pierre Cellier (2) , Marie-Helene Jeuffroy (3)

1 Agroécologie [Dijon]
2 ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes
3 Agronomie

Due to their unique ability to establish symbiosis with soil N2 fixing bacteria, legume crops can be grown without nitrogen fertilizer and provide the cropping system with a N source. Thus, they have a specific role in the management of nitrogen fluxes in cropping systems and in their associated environmental impacts. Here, we first described the N2 fixing process throughout the growth cycle, considering its response to soil nitrate availability and its variations with other environmental factors and with genetic factors. Then, after estimating the budget of nitrogen finally accumulated in harvested organs, in straws and in the soil, we explained i) how mineralization of legume residues can contribute to nitrogen nutrition of the crop grown afterwards, and ii) the other benefits and risks associated to the introduction of legume crops in poorly diversified cropping systems. Through a global assessment of legume insertion in cropping systems, we evidenced that potential nitrogen losses are mainly linked to nitrate lixiviation, and that benefits mainly arise from a reduction of nitrogen fertilization

Par leur capacité à s’associer avec des bactéries du sol fixant l’azote atmosphérique, les légumineuses ont la particularité de pouvoir être cultivées sans utiliser d’engrais azotés, et d’être une source d’azote au niveau du système de culture. Cette propriété leur confère un rôle particulier dans la gestion des flux d’azote au sein des systèmes de culture, et dans les bilans environnementaux qui en découlent. Dans une première partie, nous décrivons le processus de fixation symbiotique de N2 au cours de la culture, en considérant sa réponse à la disponibilité en nitrate, et aux autres facteurs environnementaux et facteurs génétiques. Après avoir établi un bilan des quantités d’azote accumulées dans les organes récoltés, les pailles et le sol, nous explicitons i) la façon dont la minéralisation des résidus de légumineuses peuvent contribuer à l’alimentation en azote de la culture suivante, ainsi que l’adaptation des itinéraires techniques qui permettent de valoriser au mieux cet azote ii) les autres bénéfices et risques liés à l’introduction de légumineuses dans des systèmes de culture peu diversifiés. Les bilans environnementaux relatifs à l’insertion des légumineuses dans les systèmes de culture mettent en évidence les pertes d’azote potentielles, liées aux risques de lixiviation, et les bénéfices essentiellement liés à la réduction de fertilisation azotée.

Mots clés: azote; nitrate; fixation symbiotique; effets précédents; systèmes de culture; impacts environnementaux

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Anne-Sophie Voisin, Pierre Cellier, Marie-Helene Jeuffroy. Fonctionnement de la symbiose fixatrice de N2 des légumineuses à graines : Impacts agronomiques et environnementaux. Innovations Agronomiques, 2015, 43, pp.139-160. ⟨hal-01173363⟩