Bactéries fixatrices d’azote Rhizobium : comment elle favorise la croissance des légumineuses et la fertilité du sol

Les rhizobiums sont des bactéries du sol bénéfiques qui établissent des relations symbiotiques avec les légumineuses et favorisent la fixation de l’azote atmosphérique sous des formes assimilables par les plantes. Il s’agit d’un processus naturel et l’un des mécanismes biologiques les plus importants impliqués dans la nutrition des cultures telles que le soja, le pois, le pois chiche, la lentille, le haricot et d’autres légumineuses, en lien avec l’apport azoté. Le genre Rhizobium, ainsi que plusieurs autres genres et de nombreuses espèces et souches de ces micro-organismes — notamment Rhizobium, Bradyrhizobium et Mesorhizobium — sont globalement désignés sous le terme de rhizobactéries. L’un des avantages de ces associations entre rhizobiums et bactéries fixatrices d’azote est que les légumineuses peuvent puiser dans une vaste réserve d’azote atmosphérique, plutôt que d’être dépendantes d’un apport externe en azote.

L’importance majeure des bactéries rhizobiennes tient à leur capacité à établir une relation spécifique avec les racines des légumineuses compatibles. Une fois cette association réussie, les bactéries s’installent dans les nodules racinaires, où se déroule la fixation biologique de l’azote. La plante fournit des composés carbonés et de l’énergie issus de la photosynthèse, tandis que le partenaire bactérien reçoit l’azote fixé, indispensable à la plante hôte. Un exemple de ce type de relation est constitué par des bactéries symbiotiques hautement spécialisées qui vivent sur les plantes. Cette interaction biologique peut constituer un élément clé d’une gestion efficace des nutriments pour les agriculteurs, en particulier dans des systèmes de culture exigeants en azote.

La relation étroite entre les légumineuses et les bactéries fixatrices d’azote s’explique par le fait que cette association peut apporter une contribution naturelle à la nutrition azotée des cultures. Toutefois, lorsque les espèces cultivées sont des légumineuses, il n’est pas toujours possible d’obtenir une fixation d’azote efficace dans la mesure où celle-ci dépend de nombreux facteurs.

Quelles bactéries demeurent sur les nodules racinaires des légumineuses ?

La question est : « Quelle bactérie a été héritée de manière organique par les plantes légumineuses afin de vivre dans leurs nodules racinaires, où elle facilite la fixation de l’azote ? » La réponse est : un groupe de bactéries appelées rhizobiums qui ont réussi à reconnaître et à infecter i 

 Plantes compatibles d’une plante hôte légumineuse.

Au stade précoce de l’association, les bactéries présentes à proximité de la racine réagissent aux signaux chimiques émis par la plante. Parfois, ces bactéries infectent de manière très coordonnée et s’attachent à des poils radiculaires compatibles. Le poil radiculaire s’enroule autour de la bactérie, formant un point d’infection ; les bactéries pénètrent dans le tissu végétal par ce point d’infection. La plante développe ensuite des nodules racinaires spécifiques aux légumineuses, qui offrent un environnement contrôlé permettant aux micro-organismes de s’y installer et de se développer tout en fixant l’azote.

Une fois installées dans ces nodules, les bactéries rhizobiennes peuvent puiser des glucides et d’autres nutriments dans les tissus de la plante. À leur tour, elles fournissent aux plantes de l’azote fixé, utilisable pour la biosynthèse végétale. Une nodulation réussie — et par conséquent le succès des bactéries au sein du nodule — ne se résume pas à la simple présence de bactéries dans la zone proche de la racine ; elle implique un processus complexe comprenant la reconnaissance, l’infection, l’établissement des nodules, ainsi que le maintien d’une activité métabolique continue à l’intérieur du nodule. Les agriculteurs peuvent évaluer cette relation en examinant attentivement les racines et en appréciant la quantité et la qualité des nodules.

Qu’est-ce que la fixation symbiotique de l’azote ?

On se demande souvent : comment les légumineuses fixent‑elles l’azote ? La réponse réside dans la « relation » biologique qui unit la légumineuse aux rhizobiums présents dans les nodosités. La fixation de l’azote atmosphérique est principalement réalisée sous forme de N₂ moléculaire, une forme inutilisable pour la croissance des plantes. Cependant, les rhizobiums produisent une enzyme, la nitrogénase, qui transforme le gaz N₂ en composés azotés réduits, intégrés au métabolisme azoté de la plante. Ce processus consomme une quantité importante d’énergie, fournie indirectement par les plantes grâce à la photosynthèse, qui dégrade les glucides.

Le rôle du rhizobium dans la fixation de l’azote est donc très spécifique. Cet échange est d’une importance capitale dans les systèmes de culture des légumineuses, puisqu’il prépare l’azote disponible pour la fixation atmosphérique. La plante fournit du carbone et de l’énergie au partenaire bactérien, tandis que les bactéries apportent à l’hôte de l’azote fixé biologiquement. La fixation symbiotique de l’azote constitue une association naturelle efficace entre plantes et micro-organismes, fondée sur un échange mutuel. Elle constitue également la base de la fixation symbiotique (mutualiste) de l’azote, d’une grande importance pour la nutrition durable des cultures et la gestion agricole des nutriments.

L’importance de Rhizobium dans la fixation de l’azote et le cycle de l’azote

Le rôle du rhizobium dans la fixation de l’azote ne se limite pas à la plante légumineuse considérée isolément ; les formes de fixation biologique de l’azote atmosphérique constituent en effet un lien entre la culture et les autres processus du cycle de l’azote en agriculture. Dans un état fixé, l’azote moléculaire atmosphérique est converti en forme d’azote assimilable par les plantes au sein du système plante‑microbe.

Dans le cas de la production industrielle d’engrais, les composés azotés réactifs sont obtenus au moyen de procédés industriels, tandis que, dans le cas de la fixation atmosphérique de l’azote, ces composés résultent d’une activité biologique. Des bactéries spécialisées présentes dans les systèmes légumineux sont capables de réaliser cette fixation grâce à l’enzyme nitrogénase. Il convient de souligner cette différence, car l’azote fourni par la fixation biologique n’est pas produit en dehors du système cultural et transporté sur l’exploitation sous forme d’engrais manufacturé.

La fixation biologique symbiotique de l’azote peut ainsi contribuer à un cycle des nutriments de plus en plus auto‑suffisant au sein du système agricole. Les résidus des légumineuses permettent de reconstituer le sol en azote organique, et un système de rotation incluant des légumineuses peut être bénéfique pour les cultures suivantes, à condition d’appliquer des pratiques de gestion appropriées. Par conséquent, le rôle des bactéries dans le cycle de l’azote est bien plus vaste que la simple colonisation des racines : les microorganismes participent à des transformations qui influencent le cycle de l’azote entre la matière organique du sol, les formes minérales, les plantes et l’atmosphère.

Quelle est l’importance des inoculants de légumineuses pour les agriculteurs ?

Les inoculants pour légumineuses sont particulièrement bénéfiques lorsque les agriculteurs ne peuvent pas s’assurer que le sol abrite des populations suffisantes et compatibles de bactéries fixatrices d’azote. Cela peut être le cas lorsqu’une légumineuse n’a pas été cultivée sur une parcelle depuis plusieurs années, lorsque de nouvelles bactéries n’ont pas encore colonisé et diffusé dans le sol, ou lorsque les bactéries naturelles du sol ne sont pas efficaces pour la légumineuse à implanter. Dans ces conditions, l’introduction sélective du bon partenaire microbien peut accroître les chances d’une nodulation réussie.

Un inoculant de rhizobium est généralement appliqué sur les semences, ou directement dans le sol ou à proximité du site de plantation, selon le système et le type d’inoculant utilisé. L’objectif est d’assurer la présence d’une population bactérienne adaptée à proximité des racines en développement, au moment où la reconnaissance et l’infection entre la plante et le micro-organisme peuvent se produire. Le choix spécifique à chaque culture est essentiel, car chaque légumineuse nécessite son partenaire bactérien approprié. Le fait que deux produits appartiennent à la même famille ne signifie pas pour autant qu’ils seront tous deux efficaces sur une autre culture.

L’efficacité des bactéries rhizobiales pour la plante concernée dépend également du traitement de l’inoculant avant son utilisation. Il s’agit de micro-organismes vivants, dont la survie peut varier en fonction des modalités de manipulation et de stockage, ainsi que de la durée et/ou des températures élevées au cours de la manipulation, ou encore d’éventuelles interactions chimiques avec les traitements de semences. Enfin, les bactéries symbiotiques exercent leur pleine efficacité lorsqu’elles sont utilisées sur une culture compatible et dans un sol présentant une humidité et une fertilité adéquates, ainsi qu’un niveau approprié de température et de pH.

Inoculant rhizobien pour le soja : que faut-il savoir ?

Les producteurs de plantes peuvent évaluer la nodulation une fois les plants levés et bien installés en examinant le système racinaire. Lors de la plantation, évitez de procéder à un arrachage trop brutal et veillez à ne pas détacher les nodules de la racine. Les nodules sains et actifs présentent une couleur interne rose ou rouge, due à la léghémoglobine et aux processus actifs de fixation biologique de l’azote. Il ne suffit pas d’établir un diagnostic sommaire en comptant simplement les nodules ; leur position, leur développement et leur couleur interne fournissent des indications plus précises sur l’efficacité de la fixation biologique.

Ainsi, le choix de Inoculant de rhizobium pour le soja Elles doivent être établies en tenant compte des expériences de terrain des années précédentes, des rotations culturales, des facteurs pédologiques et de la manière dont l’inoculum est manipulé. Les inoculums pour légumineuses sont particulièrement bénéfiques lorsqu’ils apportent un inoculum microbien adapté et efficace, dans des conditions favorables à leur implantation.

Quels pourraient être les facteurs impliqués dans la nodulation par Rhizobium et la fixation de l’azote atmosphérique ?

Un inoculant ne suffit pas à assurer une fixation symbiotique efficace de l’azote. Des facteurs autres que la lumière et l’humidité — tels que le pH et la température du sol, ainsi que la disponibilité des nutriments et le développement des systèmes racinaires — peuvent également influencer la survie des bactéries dans le sol, l’infection et la formation des nodules.

Les souches de bactéries rhizobiales peuvent également varier quant à leurs performances, en fonction de leur compatibilité et de leur compétitivité au sein de la souche. La souche bactérienne doit être capable de reconnaître la culture hôte et d’établir avec elle une interaction efficace. Les micro-organismes introduits peuvent s’avérer utiles d’un champ à l’autre et peuvent entrer en compétition avec les micro-organismes indigènes déjà présents dans le sol. C’est pourquoi il est essentiel de tenir compte de l’historique cultural, notamment lorsqu’il s’agit de décider ou non d’une inoculation, en fonction des conditions locales du sol.

Le rôle du rhizobium dans la fixation de l’azote par les rhizobiums peut également être influencé par le stock d’azote facilement disponible dans le sol. Dans des conditions où l’azote minéral est abondant, les légumineuses peuvent être moins incitées à investir dans la fixation biologique de l’azote, car elles peuvent déjà en obtenir suffisamment du sol. Par conséquent, lorsque l’objectif est de favoriser une nodulation productive, il est préférable d’appliquer des doses élevées d’azote plutôt que des doses équilibrées. L’interaction entre les légumineuses et les bactéries fixatrices d’azote est optimale lorsque les racines, les bactéries ainsi que le milieu pédologique qui les entoure se soutiennent mutuellement, plutôt que lorsqu’il y a un excès pour l’une ou une faiblesse pour l’autre.

Comment le RHIZON de Novobac aide-t-il à la gestion des légumineuses ?

L’inoculant de Rhizobium pour légumineuses Novobac est un inoculant microbien destiné aux légumineuses, conçu pour favoriser des associations rhizobiales bénéfiques avec des cultures efficaces et compatibles. Le résultat souhaité par l’utilisation d’un tel inoculant pour un producteur est d’apporter au sol un inoculant qui entraîne effectivement une bonne colonisation racinaire, une fixation biologique de l’azote et la formation de nodules. Il convient donc de le considérer dans le cadre d’un programme global de nutrition des cultures et de gestion du sol.

Les agriculteurs sont tenus de prendre en compte l’adaptabilité des cultures, le moment d’application, les conditions de stockage et les semis lors de l’utilisation de produits à base de bactéries fixatrices d’azote, notamment de rhizobium. Lorsque la fertilité du sol est gravement limitée, que les racines sont endommagées et/ou que les conditions d’établissement des cultures sont défavorables, un inoculant sera inefficace s’il est appliqué. Assurer une humidité adéquate, gérer une fertilité équilibrée et éviter les pratiques susceptibles d’affecter la survie des micro-organismes peuvent contribuer à créer un environnement optimal pour l’association entre la plante et le micro-organisme.

L’objectif principal d’un inoculant de rhizobium est d’assurer une bonne implantation microbiotique, et non de se substituer à une gestion adéquate de la fertilité du sol. De même, les inoculants pour légumineuses doivent être choisis en fonction de la culture et de l’association bactérienne dont elle a besoin. Lorsqu’il est appliqué correctement dans le cadre d’une approche intégrée de la gestion des nutriments, l’inoculant approprié peut renforcer les processus biologiques et agronomiques qui font des légumineuses des outils essentiels pour une production végétale durable.

Si les agriculteurs envisagent d’utiliser des légumineuses et des bactéries fixatrices d’azote, l’accent principal sera mis sur l’intégration de l’inoculation dans un système de production global. Le résultat dépend de la compatibilité microbienne avec la culture, des pratiques de semis, des conditions du sol ainsi que d’une nutrition adéquate. Par conséquent, tous ces facteurs favorisent la croissance végétale et contribuent à l’efficacité de la fixation biologique symbiotique de l’azote en tant que source d’azote pour la croissance des cultures et à la durabilité du système agricole.

Référence :

• Smith, R. S. « Formulation et application d’un inoculant pour légumineuses ». Canadian Journal of Microbiology, vol. 38, n° 6, 1992, p. 485-492.
• Albareda, Marta, et al. « Alternatives à la tourbe en tant que support pour les inoculants de rhizobium : formulations solides et liquides ». Soil Biology and Biochemistry 40.11 (2008) : 2771-2779.