Bien que l’air ambiant soit composé de près de 80 % d’azote gazeux (N2), cet azote est non réactif et généralement peu disponible à la majorité des plantes. Les plantes de type légumineuse sont toutefois capables, grâce à des bactéries fixatrices d’azote situées au niveau de leurs racines, de fixer cet azote peu réactif de l’air. Plusieurs légumineuses sont cultivées dans les rotations en agriculture : pois, féverole, haricot, trèfle, luzerne, lupin, soya, etc. Le soya est d’ailleurs la seconde culture d’importance économique dans le secteur des grandes cultures au Québec (ISQ, 2019).
L’importance de la fixation symbiotique de l’azote
Les quantités d’azote fixées annuellement par les légumineuses sur la planète sont estimées entre 20 et 22 millions de tonnes (Peoples et al., 2009). Puisque les quantités produites d’azote de synthèse étaient estimées à plus ou moins 100 millions de tonnes en 2010 (Roser et Ritchie, 2019), les quantités d’azote fixées par les légumineuses représentaient alors environ 20 % des apports réalisés par l’azote de synthèse. Les légumineuses répondent à leurs propres besoins en azote en fixant l’azote de l’air et retournent aussi des quantités plus ou moins importantes d’azote au sol via leurs résidus de culture et leurs racines. Ces reliquats sont variables selon les espèces de légumineuses. Les plantes qui ne sont pas des légumineuses n’apportent généralement aucune contribution en azote aux autres cultures en rotation.
Ces contributions en azote des résidus végétaux ont été estimées dans la 2e édition du guide de référence en fertilisation publiée en 2010 (GREF2; Tableau 5.2). Les informations présentées dans le GREF2 sont identiques à celles des versions précédentes. Dans le guide du Conseil des productions Végétales du Québec de 1996, on peut lire que « les données ayant servi à préparer le tableau proviennent de diverses sources ». Les données présentées sont probablement appuyées sur les résultats de solides études scientifiques réalisées à cette époque, mais qui ne sont toutefois pas identifiées. Puisque de nombreuses années se sont écoulées depuis et qu’il y a eu beaucoup de publications scientifiques réalisées sur ce sujet, il serait pertinent et justifié de réaliser une nouvelle recherche bibliographique sur le sujet.
Nouvelle recherche bibliographique
Suite à cette recherche, 60 références ont été considérées comme pertinentes et ont été retenues pour être analysées de façon plus importante. Il existait peu d’informations sur la contribution en azote des racines seules ou sur la contribution en azote lors d’un abandon de culture. Une très grande majorité des références ne faisait état que de la contribution des racines et des tiges à maturité (paille) pour les cultures suivantes dans la rotation. Le tableau 1 ne présente donc que cette situation, qui est la plus fréquemment rencontrée par les producteurs agricoles, soit la contribution en azote des racines et des tiges à maturité pour la culture qui suit dans la rotation.
Vingt-huit (28) références ont été conservées à la suite de l’analyse plus poussée des documents retenus. Les contributions en azote des résidus végétaux à la culture suivante sont présentées pour 11 cultures différentes dans le tableau 1. Les données sont présentées sous forme d’intervalles et non de valeurs fixes afin de tenir compte des variabilités observées dans la littérature.
Tableau 1. Contribution en azote des résidus végétaux (racines et tiges à maturité)
| CULTURE | kg N/ha | Références |
| Féverole et lupin | 20-50 | 5-19 |
| Haricot sec | 15-25 | 17 |
| Luzerne (entretien) | 60-115 | 3-7-11-12-13-17-21-22-24-25-28 |
| Pâturage et prairie (entretien) 40 % et + de légumineuses | 60-125 | 3-7-11-12-13-16-22-24 |
| Pâturage et prairie (entretien) 80 % et + de légumineuses | 80-175 | 3-7-11-12-13-16-21-22-24-25 |
| Pâturage et prairie (entretien) 60 % et + de graminées | 35-85 | 3-7-12-13-16-22-24 |
| Vieilles prairies (> 5 ans) | 35-85 | 3-7-12-13-16-22-24 |
| Pois sec | 15-20 | 1-17-20-23 |
| Soya | 25-30 | 2-4-6-7-8-9-11-13-14-15-17-18-20-22-25 |
| Trèfle | 30-35 | 10-17-27 |
| Vesce | 35-40 | 17-26 |
Résultats par espèce
Exception faite de la luzerne, des prairies et des pâturages, les valeurs des intervalles présentées dans le tableau qui suit ressemblent beaucoup à celles du tableau 5.2 du GREF2. En effet, les écarts des valeurs des contributions azotées des cultures correspondantes dans les deux tableaux ne dépassent pas 10 kg N/ha. Voici les contributions de quelques cultures pour étoffer l’analyse.
Pour la féverole et le lupin, les contributions en azote ont varié de 20 à 50 kg N/ha selon les références consultées (5 et 19). Les contributions du GREF2 indiquaient de 25 à 40 kg N/ha. Une seule référence (1) a été retenue pour le haricot sec et l’intervalle de la contribution en azote était de 15 à 25 kg N/ha. Le GREF2 donnait une valeur unique de 25 kg N/ha, ce qui correspond à la valeur maximale observée de la référence retenue. Contrairement au haricot, la contribution azotée du soya est bien documentée. En effet, 15 références sont citées pour cette culture qui est d’une grande importance économique au Québec. L’intervalle de la contribution en azote du soya variait de 25 à 30 kg N/ha, ce qui est pratiquement équivalent à la valeur du GREF2 qui est de 25 kg N/ha.
La contribution en azote du pois sec est estimée à 15 à 20 kg N/ha, ce qui est légèrement inférieur au 25 kg N/ha du GREF2. Deux nouvelles légumineuses sont ajoutées à cette liste, soient le trèfle et la vesce. Selon les quatre références retenues (10-17-26-27), les contributions azotées de ces espèces ont varié de 30 à 40 kg N/ha.
Enfin, quelques mots sur la luzerne, les prairies et les pâturages. La contribution en azote de la luzerne (entretien) varierait de 60 à 115 kg N/ha comparativement à l’intervalle de 80 à 120 kg N/ha identifié précédemment dans le GREF2. L’intervalle de contribution serait donc légèrement plus faible selon cette nouvelle analyse, mais serait tout de même assez similaire. Pour les pâturages et les prairies, les plus petites valeurs de l’intervalle de la nouvelle analyse seraient identiques à celles du GREF2, soient de 35 à 80 kg N/ha selon les proportions de graminées et de légumineuses dans le mélange. Toutefois, les valeurs maximales de l’intervalle seraient supérieures de 35 à 55 kg N/ha aux valeurs de référence du GREF2. Par exemple, pour les prairies et les pâturages contenant plus de 80 % de légumineuses, la contribution en azote des résidus végétaux pourrait grimper jusqu’à 175 kg N/ha, comparativement à 120 kg N/ha dans le GREF2.
Conclusions
Somme toute, les valeurs des contributions en azote des résidus végétaux mises à jour avec la présente recherche bibliographique ressemblent beaucoup à celles qui étaient disponibles dans le GREF2. Ce constat est rassurant en soi, car il tend à montrer que les données contenues dans le GREF2 étaient bien fondées malgré qu’il n’y ait eu aucune référence venant appuyer ces dires. Les données du GREF2 sous-estimaient toutefois les contributions potentielles des pâturages et des prairies. Les contributions en azote des légumineuses constituent l’une des composantes de l’amélioration des rendements associés à l’effet bénéfique des rotations des cultures.
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- Beckie, H. J. and S.A. Brandt. 1997. Nitrogen contribution of field pea in annual cropping systems. 1. Nitrogen residual effect. Can. J. Plant Sci. 77: 311–322.
- Bergerou, J.A., L.E. Gentry, M.B. David and F.E. Below. 2004. Role of N2 fixation in the soybean N credit in maize production. Plant and Soil 262: 383–394.
- Bundy, L.G., T.W. Andraski and R.P. Wolkowski. 1993. Nitrogen Credits in Soybean-Corn Crop Sequences on Three Soils. Agron. J. 85:1061-1067.
- Plant Nutrient Element Management of Agricultural Soils in South Carolina Based on Soil Test Results. Clemson University. 2007.
- Denton, M.D., D.J. Pearce and M.B. Peoples. 2013. Nitrogen contributions from faba bean (Vicia faba L.) reliant on soil rhizobia or inoculation. Plant Soil 365:363–374.
- Ding, W., D.J. Hume, T.J. Vyn et E.G. Beauchamp. 1998. Apport net en azote du soja à la sole de maïs subséquente dans le centre de l’Ontario. Can. J. Plant Sci. 78: 29–33.
- Franzen, D.W. 2018. North Dakota Fertilizer Recommendation Tables and Equations. SF882 (Revised).
- Gelfand, I. and G.P. Robertson. 2015. A reassessment of the contribution of soybean biological nitrogen fixation to reactive N in the environment. Biogeochemistry. 123:175–184.
- Gentry, L.E., F.E. Below, M.B. David and J.A. Bergerou. 2001. Source of the soybean N credit in maize production. Plant and Soil. 236: 175–184.
- Gentry, L.E., S. Sieglinde, S. Snapp, R.F. Price, and L.F. Gentry. 2013. Apparent Red Clover Nitrogen Credit to Corn: Evaluating Cover Crop Introduction. Agron. J. 105:1658–1664.
- Jokela, B.F. Magdoff, R. Bartlett, S. Bosworth, and D. Ross. 2004. Nutrient Recommendations for Field Crops in Vermont.
- Ketterings, Q.M., S.D. Klausner, and K.J. Czymmek. Nitrogen Guidelines for Field Crops in New York. Second Release. June 22, 2003.
- Soil Test Interpretations and Fertilizer Recommendations. Kansas State University Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension Service. MF-2586 September 2003.
- Martin, R.C., H.D. Voldeng and D.L. Smith. 1991. Nitrogen transfer from nodulating soybean to maize or to nonnodulating soybean in intercrops: the dilution method. Plant and Soil 132, 53-63.
- Meki, M.N., J.D. Atwood, L.M. Norfleet, J.R. Williams, T.J. Gerik and J.R. Kiniry. 2013. Corn Residue Removal Effects on Soybean Yield and Nitrogen Dynamics in the Upper Mississippi River Basin. Agroecology and Sustainable Food Systems. 37:3, 379-400.
- Morris et al. 2018. Strengths and Limitations of Nitrogen Rate Recommendations. Agron. J. 110:1–37.
- N’Dayegamiye, A., J.K. Whalen, G. Tremblay, J. Nyiraneza, M. Grenier, A. Drapeau, and M. Bipfubusa. 2015. The Benefits of Legume Crops on Corn and Wheat Yield, Nitrogen Nutrition, and Soil Properties Improvement. Agron. J. 107:1653–1665.
- Peobles, M.B. and E.T. Craswell. 1992. Biological nitrogen fixation: Investments, expectations and actual contributions to agriculture. Plant and Soil 141: 13-39.
- Peoples, M.B. et al. 2009. The contributions of nitrogen-fixing crop legumes to the productivity of agricultural systems. Symbiosis 48, 1-17.
- Przednowek, D.W.A., M.H. Entz, B. Irvine, D.N. Flaten and J.R. Thiessen Martens. 2004. Rotational yield and apparent N benefits of grain legumes in southern Manitoba. Can. J. Plant Sci. 84: 1093-1096.
- Sawyer, J.E. professor of agronomy and extension soil fertility specialist, Iowa State University. Nitrogen Use in Iowa Corn Production. 2016.
- Shapiro, C.A., R.B. Ferguson, C.S. Wortmann and B. Maharjan. Nutrient Management Suggestions for corn. Nebraska University Extension. 2019.
- Soon, Y.K. and M. A. Arshad. 2004. Contribution of di-nitrogen fixation by pea to the productivity and N budget of a wheat-based cropping system. Journal of Agricultural Science. 142, 629–637.
- James, D.W. and K. F. Topper, Editors. Utah Fertilizer Guide. 2010.
- Soil Test Handbook for Georgia. Georgia Cooperative Extension College of Agricultural & Environmental Sciences. The University of Georgia. 2008.
- Vaughan, J.D., G.D. Hoyt and A.G. Wollum II. 2000. Cover crop nitrogen availability to conventional and no-till corn: Soil mineral nitrogen, corn nitrogen status, and corn yield. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 31:7-8, 1017-1041
- Wyngaarden, S.L., A.C.M. Gaudin, W. Deen and R.C. Martin. 2015. Expanding Red Clover (Trifolium pratense) Usage in the Corn–Soy–Wheat Rotation. Sustainability. 7, 15487-15509.
- Yost, M.A., J.A. Coulter, M.P. Russelle, C.C. Sheaffer, and D.E. Kaiser. 2012. Alfalfa Nitrogen Credit to First-Year Corn: Potassium, Regrowth, and Tillage Timing Effects. Agron. J. 104:953–962.
Institut de la Statistique du Québec (ISQ). 2019.
Peoples, M.B. et al. 2009. The contributions of nitrogen-fixing crop legumes to the productivity of agricultural systems. Symbiosis 48, 1-17.
Roser et Ritchie 2019. http//www.fao.org/faostat/en/#data/RA
