Comprendre les échanges entre les plantes et leur environnement : les flux d’azote

Rédigé par ESA
Recherche - 9 juin 2017

L’agriculture intensive bat son plein, et les sols commencent à s’essouffler, montrant la limite de l’utilisation massive de fertilisants azotés et des monocultures. Pour proposer des méthodes alternatives à l’utilisation d’intrants azotés et l’impact environnemental qui en découle, les chercheurs du LEVA (ESA, Angers), évaluent les flux d’azotes entre l’air, les plantes et le sol, en utilisant des méthodes complexes.

Ces méthodes sont basées sur la proportion de deux formes d’azote (noté N) qui composent l’atmosphère et les sols, qu’on appelle isotopes. On trouve en effet deux isotopes de l’azote dits « stables » (non radioactifs) dans la nature : le 15N et le 14N. Ce dernier constitue la majorité de l’azote atmosphérique, la proportion de 15 N est stable et se limite à 0.3663 %. Dans le sol, il est au minimum aussi abondant, souvent plus, et cette abondance est en fait très hétérogène.

Ce ratio peut être exploité pour caractériser la source principale d’azote d’une légumineuse, capable de puiser de l’azote dans l’air et dans le sol. Pour cela, une plante non fixatrice comme le blé ou le colza est utilisée comme référence, puisqu’elle ne peut exploiter que l’azote du sol. Des calculs poussés permettent ainsi aux chercheurs de déterminer si le ratio 15N/14N de la légumineuse s’apparente plus à celui de l’air, ou à celui de la plante non fixatrice.

Autre point intéressant et plus concret : déterminer combien d’azote une plante va apporter au sol par le phénomène de rhizodéposition azotée, bien connu des équipes du LEVA qui se démarque au niveau international dans ce domaine. C’est cette mesure, rendue très ardue par de nombreux biais expérimentaux, qui est essentielle pour réduire l’impact environnemental des cultures. Elle consiste à marquer fortement une plante en 15N, soit en enrichissant l’air environnant, soit en procédant par perfusion d’urée enrichie, pour ensuite mesurer la quantité retrouvable au niveau du sol.

Le problème majeur posé par cette méthode est son caractère inadapté à l’expérimentation directement dans les champs, qui limite donc fortement les répétitions de l’expérience. En outre, des micro-organismes pullulent dans un sol stérilisé et consomment l’azote, ce qui constitue un biais très important, mais dont l’intégration aux modèles de calculs existant s’avère être également une perspective de recherche pour de longues années.

ESA
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