Fixation de l’azote et influence des nutriments sur celle-ci

Les organismes du sol sans chlorophylle revêtent la plus grande importance biologique et écologique dans le microbiote. Il s’agit notamment des bactéries, des champignons, des actinomycètes et des plus simples d’entre eux (infusoires, amibes, chrysomèles des racines, etc.). Parmi elles, les bactéries fixatrices d’azote sont très importantes. Pour cette raison, satisfaire les besoins en azote des plantes est une tâche plus difficile que satisfaire leurs besoins en autres éléments minéraux.

Lors de la culture, même sur des sols fertiles, la demande en azote des plantes n’est que partiellement satisfaite par ses composés mobiles présents dans le sol (de 30 à 40 à 60 %). Seulement 2 % de ses réserves totales proviennent du sol. Les plantes reçoivent suffisamment d’azote de l’atmosphère, mais elles ne peuvent pas assimiler l’azote libre de l’air car elles ne peuvent pas vaincre les forces de liaison atomique dans leur molécule. De ce fait, les énormes réserves d’azote présentes dans l’atmosphère ne sont pas disponibles pour les plantes. Malheureusement, les formes mobiles d’azote présentes dans le sol ne sont pas non plus entièrement absorbées par les plantes.

Quelles sont les sources d’approvisionnement en azote?

On pense que l’une des sources d’approvisionnement en azote est la liaison de l’azote atmosphérique par les micro-organismes. Qui, contrairement aux plantes, sont capables d’oxyder l’azote moléculaire. Les engrais minéraux azotés, un produit de la fixation industrielle de l’azote moléculaire atmosphérique, sont également une source de reconstitution de l’azote dans le sol.

La bactériorhize est la symbiose des racines des plantes supérieures avec des bactéries nodulaires. Ils lient l’azote atmosphérique et le transforment en composés disponibles, enrichissant ainsi la plante et le sol.

Les racines de soja (Glycine max ; Soja hispida, Soja japonica), le niébé ou niébé chinois (Vigna unguiculata), les haricots communs (Phaseolus vulgaris), les pois (Pisum sativum), la luzerne (Medicago sativa), le trèfle ou le trèfle (Trifolium) entrent en symbiose avec des bactéries (par exemple Rhizobium et Bradyrhizobium) et forment des bactériorrhizes. Les micro-organismes font partie de la rhizosphère environnante (le système racinaire des plantes).

L’accumulation d’un grand nombre de bactéries dans la rhizosphère est associée à la libération de substances par les racines qui nourrissent ces micro-organismes. Le nombre de micro-organismes dans la rhizosphère peut être 50 à 100 fois supérieur à leur contenu dans le sol environnant. Au fur et à mesure qu’il s’enfonce, son activité diminue en raison de la détérioration des conditions atmosphériques, de l’engorgement, de la teneur en formes d’oxyde de fer et d’aluminium, etc.

Je voudrais souligner que, pour s’adapter à l’environnement du sol, le système racinaire des plantes peut non seulement modifier les caractéristiques morphologiques, mais également influencer les processus de la rhizosphère. Cela peut se produire grâce à la régulation de l’activité physiologique des racines, à la libération de composés organiques. Ces composés comprennent des acides, des glucides, (des enzymes et d’autres molécules de signalisation), la libération de protons ou des modifications du potentiel redox. Cependant, les processus de croissance des racines et de la rhizosphère affectent la transformation des réserves de nutriments du sol, leur mobilisation et leur utilisation efficace par les plantes.

Comment et où vivent les bactéries ?

En effet, les bactéries vivent dans le sol, où elles entrent en contact avec les racines des légumineuses (Fabaceae ou Leguminosae). S’il possède l’ensemble de gènes nécessaire, une symbiose peut alors se produire. Les bactéries pénètrent dans la fibre racinaire et se déplacent vers le centre des cellules fibreuses. Leur accumulation et leur reproduction sur les racines provoquent une croissance hypertrophique du parenchyme cortical sous forme de nodules de forme spécifique. Le nodule est formé d’un nid bactérien relié aux tissus conducteurs de la racine (phloème et xylème). Les bactéries nodulaires sont capables de fixer l’azote atmosphérique et de le convertir en composés organiques azotés que les plantes utilisent lors de la minéralisation. Cette interaction est une symbiose : les bactéries prélèvent les glucides des plantes et leur donnent des composés minéraux azotés.

Le processus de fixation biologique de l’azote.

Le processus de fixation biologique de l’azote moléculaire par les procaryotes, micro-organismes fixateurs d’azote du sol, est important pour l’enrichissement des sols et crucial pour l’agriculture.

Les micro-organismes fixateurs d’azote peuvent absorber de 40 à plus de 300 kg d’azote par hectare de l’air chaque année. Cet azote ne pollue pas l’environnement et ne nécessite pas d’apports énergétiques importants pour sa production. L’importance du processus biologique de fixation de l’azote est prouvée. Par exemple, dans les pratiques agricoles mondiales, 35 millions de tonnes d’azote sont ajoutées chaque année au sol avec des engrais minéraux, tandis que les plantes absorbent environ 75 millions de tonnes de cet élément du sol sur la même période. La différence entre ces valeurs est compensée par l’activité des microbes fixateurs d’azote. Tout d’abord, les bactéries nodulaires, qui fixent l’azote moléculaire sous des formes facilement assimilables par la plante.

Pour une activité biologique élevée du sol, il est nécessaire d’assurer une réaction neutre ou proche de la neutralité faiblement acide ou faiblement alcaline de la solution du sol. Ceci est nécessaire car la plupart des micro-organismes, par exemple en particulier les bactéries et certains champignons, ne se développent pas dans un environnement acide (à pH < 4,5 – 5,0). De plus, si la rotation des cultures est interrompue ou si le champ a été cultivé en monoculture et que l’agriculteur envisage de cultiver cette année des cultures de la famille des légumineuses (Fabaceae ou Leguminosae), il est nécessaire de traiter les graines avec des inoculants (préparations biologiques qui utilisent cultures vivantes de micro-organismes bénéfiques aux plantes). Ils permettent à la plante de fournir les souches nécessaires à la symbiose, ce qui à son tour augmentera la quantité d’azote et de protéines.

Effet des macro-, méso- et microéléments

L’utilisation d’engrais minéraux et organiques dans la rotation des cultures de tout sol et zone climatique nécessite une surveillance systématique de l’apport au niveau du sol en formes mobiles de micro et macroéléments et de leur contenu dans les plantes. Cela est particulièrement vrai pour les légumineuses, qui nécessitent beaucoup plus d’oligo-éléments pour la fixation active de l’azote et la formation de biomasse.

Il convient de noter que les engrais azotés à fortes doses retardent la synthèse et l’activité du complexe structural de la nitrogénase, une enzyme clé de la fixation biologique de l’azote.

• Ammoniac généré lors du processus de fixation de l’azote. Il interagit avec les acides cétoniques pour former des acides aminés primaires et des amides, dont la synthèse se fait avec la participation d’un certain nombre d’enzymes. Les excès de nitrate pénétrant dans la plante perturbent le métabolisme normal de ce processus et l’équilibre du cycle de l’azote.
• Avec une faible teneur en phosphore dans le milieu, la pénétration des bactéries dans les poils absorbants est réduite. Dans le même temps, différentes cultures de bactéries nodulaires de la même espèce végétale nécessitent différentes quantités de phosphore pour leur croissance et leur développement.
• Le potassium est important dans la vie des légumineuses. Le manque de cet élément entraîne un trouble du métabolisme de l’azote et des hydrocarbures. Le manque de potassium affaiblit la fixation du phosphore aux composés organiques. Les légumineuses, notamment le lupin et le trèfle, sont moins exigeantes en phosphate mobile et en potassium échangeable dans le sol que les non-légumineuses. Pour ce groupe de cultures, un critère différent d’apport de phosphore et de potassium aux sols est nécessaire, ainsi que le calcul des doses d’engrais phosphorés et potassiques pour la récolte prévue.
• La croissance des racines et des organes aériens dépend de la présence de calcium dans le substrat de culture. En l’absence de cet élément, les parois cellulaires deviennent visqueuses. Les parois des poils absorbants sont particulièrement touchées, ce qui empêche l’infection par la bactérie des nodules du haricot.
• Avec une quantité suffisante de calcium et de magnésium dans le milieu, les cellules des bactéries nodulaires restent actives pendant longtemps. Avec la participation active du magnésium, le complexe enzymatique de la nitrogénase est activé. Une carence en magnésium perturbe la croissance des bactéries et réduit leur activité vitale.
• Pour les légumineuses, le molybdène et le bore sont des oligo-éléments particulièrement importants. Le manque de molybdène inhibe la formation de nodules, perturbe la synthèse des acides aminés libres et de la leucémoglobine. En raison du manque de bore, les faisceaux vasculaires ne se forment pas dans les nodules et, par conséquent, le développement du tissu bactéroïde est altéré. Pour surmonter et prévenir d’éventuelles carences en ces nutriments minéraux importants, des microfertilisants sont utilisés en production lors du traitement des semences avant le semis et de l’application foliaire.

En plus des éléments ci-dessus, d’autres oligo-éléments tels que Cu, Zn et Mn sont également nécessaires. Ils sont impliqués dans les processus rédox, le métabolisme des hydrocarbures et de l’azote et augmentent la résistance des plantes aux maladies et aux conditions environnementales défavorables.

Le cuivre, le zinc et le manganèse contribuent à l’accumulation de composés organiques du phosphore dans les plantes et à l’apport de magnésium. Le manganèse améliore le mouvement du phosphore des feuilles vieillissantes vers les jeunes.

Ainsi, après avoir compris tous les concepts et processus qui se déroulent lors de la formation des racines des légumineuses, nous pouvons conclure que la chaleur, l’humidité et les nutriments ne suffisent pas à eux seuls pour obtenir une bonne récolte.

Nous espérons que les informations que nous avons couvertes dans cet article vous ont été utiles et vous aideront à augmenter votre récolte.