Les températures fraîches retardent la nodulation et réduisent la fixation de l'azote

La saison de croissance 2009 fut l'une des plus fraîches depuis longtemps. Le temps frais et humide favorise l'apparition de nombreux problèmes dans le soya, notamment les retards de croissance, la réduction de la formation des gousses, l'augmentation des maladies et des rendements inférieurs. Le processus de fixation de l'azote a également été considérablement inhibé ou retardé en raison de la température froide du sol.

Les fèves soyas sont des plantes subtropicales. Pour que la symbiose soit optimale, la température du sol doit se situer entre 25 et 30 °C. Les conséquences d'un faible taux de fixation de l'azote sont plus marquées dans les champs ensemencés pour la première fois en soya. Nombreux sont les champs de ce type où l'on a appliqué de grandes quantités d'inoculant, mais où il n'y pas eu de nodulation. Dans d'autres cas, il y a eu nodulation, mais pas avant le début d'août. Un faible taux de nodulation a été observé sur de vastes superficies, du Dakota Nord jusqu'en Pennsylvanie. Comme le phénomène s'est produit également avec plusieurs types d'inoculants, le problème n'est donc pas lié au produit. Dans quelques cas, il y a même eu un manque de nodulation dans des champs où du soya était semé pour la deuxième fois. Rappelons que la fixation biologique de l'azote est essentielle pour les champs ensemencés pour la première fois en soya tout comme pour ceux qui l'ont déjà été, car ce processus transforme l'azote gazeux de l'air (N₂) en une forme que les plantes peuvent utiliser.

Comment se produit la nodulation?

Lorsque les plants de soya ont besoin d'azote, ils sécrètent des substances chimiques (des flavonoïdes) dans le sol, à partir des racines. Ces substances, qui agissent comme des signaux, sont absorbées par les Rhizobium, qui renvoient à leur tour un signal « chimique » aux racines. Ces signaux sont des substances appelées lipochitooligosaccharides, qui stimulent la nodulation dans la plante. Un nodule apparaîtra dans les 10 à 14 jours suivant l'inoculation. Le signal prépare la racine à l'inoculation bactérienne, laquelle peut uniquement se produire en présence de poils racinaires. Sous l'action des facteurs de nodulation, les poils racinaires s'enroulent et absorbent les Rhizobium et leur permettent ainsi d'envahir les racines. Au cours de la division cellulaire des bactéries, une structure de type tumoral se forme et c'est ce qu'on appelle le nodule.

Pourquoi la nodulation a-t-elle été faible cette année?

La nodulation, la croissance des nodules et la fixation de l'azote dépendent d'un certain nombre de facteurs, dont l'excès ou le manque d'humidité, les concentrations de nitrates dans le sol, le pH du sol, les maladies, la teneur en matière organique, la température et la qualité des Rhizobium. Le faible taux de nodulation cette année est principalement attribuable aux températures extrêmement fraîches et à l'excès d'humidité.

Le déclenchement de la fixation de N₂ à des températures du sol variant entre 17 - 25 ° C a été retardé de 2,5 jours pour chaque baisse d'un degré de température, dans le cadre d'une étude réalisée par l'université McGill ⁽¹⁾. À des températures inférieures à 17 °C, chaque baisse d'un degré a retardé le déclenchement de la fixation de N₂ de 7,5 jours. La température critique pour déclencher la nodulation et la fixation de l'azote dans le soya semble de 17 °C dans la zone racinaire. Au 49e jour après l'inoculation, à des températures variant entre 17 et 25 °C, les plants fixaient un peu d'azote, alors qu'à 15 °C, on n'observait aucune fixation. Une baisse de seulement 2 °C, soit de 21 °C à 19 °C, a eu un effet marqué sur le moment du déclenchement de la fixation du N₂ , sur l'accumulation totale d'azote dans le plant et sur sa croissance globale. Une autre étude a montré que la nodulation peut être interrompue lorsque les températures chutent à 10 °C ⁽²⁾ et qu'une température de 15 °C dans la zone racinaire restreint à la fois l'inoculation et le développement des nodules en plus de retarder le début de la fixation de l'azote de quatre à six semaines ⁽³⁾. Dans le cas des plants dont la température dans la zone racinaire était de 15 °C, l'azote fixé ne représentait que 9 % de l'azote fixé par les plants dont cette température atteignait 25 °C, six semaines après l'inoculation.

Ce qui précède nous permet de comprendre pourquoi la nodulation ne s'est pas produite sur certains plants de soya avant la fin de juillet ou le début d'août cette année. Les champs en semis directs, surtout ceux où les résidus de culture étaient abondants, ont davantage souffert du manque de nodulation, car la température de ces sols est habituellement inférieure d'environ 2 °C.

Nitrates et fixation de l'azote dans le sol

Des teneurs élevées en nitrates peuvent également être une source de problèmes. La formation des nodules est inhibée par des teneurs élevées en nitrates dans le sol. Si le plant de soya absorbe trop d'azote tôt en saison, la nodulation sera retardée ou empêchée. La transformation d'azote atmosphérique en ammoniac N₂ exige beaucoup d'énergie et demande plus de photosynthat que la simple absorption d'azote. Par conséquent, le plant va naturellement absorber les nitrates biodisponibles avant d'enclencher le processus de nodulation. La fertilisation azotée (à des quantités supérieures aux très faibles taux utilisés dans les engrais de démarrage) n'est pas rentable dans le cas du soya, en raison de son incapacité à enclencher et à maintenir la fixation de N₂ en présence des nitrates du sol. L'application d'engrais azotés réduit simplement la quantité de N₂ fixé à partir de l'air.

Et l'année prochaine?

En Ontario, les températures en juin et juillet sont habituellement suffisamment élevées pour permettre une bonne nodulation. Si les conditions sont normales, il ne devrait donc pas y avoir de problèmes. Dans les champs ensemencés en soya pour la première fois, on recommande d'utiliser deux types d'inoculants, comme de la tourbe et un liquide, à des doses élevées et avec une bonne couverture, afin de stimuler l'augmentation du nombre de bactéries vivantes disponibles pour la nodulation. Les semences traitées avec des insecticides et des fongicides vont affecter la viabilité des inoculants. Lire l'étiquette de l'inoculant. Dans les champs où il y a déjà eu une bonne nodulation dans les cultures antérieures, un travail superficiel du sol au printemps peut contribuer à hausser les températures du sol. Au cours de nos essais 2009, l'utilisation d'un inoculant a aussi augmenté de façon marquée le nombre de nodules, même dans les champs où la nodulation avait été bonne les années précédentes.

1. ZHANG, F., D. H. Lynch et D.L Smith. Impact of low root temperatures in soybean on nodulation and nitrogen fixation, dans Env. And Exp. Botony, Vol. 35, no 3 : 279-285,1995.
   

2. MAATTHEWS D.J., et P Hayes. Effect of root zone temperature on early growth, nodulation and nitrogen fixation in soya beans, dans F. Agric. Sci 98 : 371-376,1982.
   

3. LYNCH D.H., et D. L. Smith. Soybean nodulation and N₂ fixation as affected by period of exposure to a low root zone temperature, dans Physiol. Plant. 88 : 212-220, 1993.