Les températures fraîches freinent le processus de nodulation dans le soya

De mémoire récente, la saison de croissance 2014 a été la pire en ce qui a trait à la nodulation des racines et à la fixation de l'azote (N) dans le soya. Les températures fraîches et humides sont la source de nombreux problèmes, y compris un ralentissement de la croissance, une formation de gousses déficiente, une incidence accrue des maladies et des rendements inférieurs. Par ailleurs, on néglige parfois la gravité du retard et même de l'inhibition de la fixation de l'azote associés aux températures fraîches du sol.

La fève soya est une espèce végétale subtropicale. Pour une activité symbiotique optimale, la température du sol durant sa croissance devrait se situer entre 25 et 30 °C. Dans de nombreux champs cultivés pour la première fois en soya, on a ajouté de l'inoculant sans succès. Dans d'autres cas, il y a eu nodulation mais pas avant le début août. Les problèmes associés à une mauvaise nodulation se sont produits dans bon nombre de régions et avec plusieurs produits inoculants; il ne s'agissait donc pas d'un problème d'efficacité du produit. Dans certains cas, la nodulation a été inadéquate même dans les champs cultivés en soya pour la deuxième année. La fixation biologique de l'azote est indispensable pour les champs de première année et ceux qui ont déjà été cultivés en soya, car ce processus convertit l'azote gazeux de l'air (N2) en une forme utilisable par la plante.

Comment se produit la nodulation?

Les plants de soya sécrètent des signaux chimiques (flavonoïdes) dans le sol à partir des racines lorsque la plante a besoin d'azote. Ces signaux sont perçus par les rhizobia qui en émettent à leur tour vers les racines. Ces signaux échangés sont appelés facteurs Nod et ils provoquent le phénomène de nodulation dans la plante. Un nodule deviendra ainsi visible de 10 à 14 jours après la colonisation. Le signal de retour prépare la racine à l'infection par la bactérie. L'infection ne peut se produire qu'en présence de poils radiculaires. Les facteurs Nod entraînent l'entortillement des poils radiculaires qui peuvent alors capter les rhizobia et leur permettre d'envahir la racine. À mesure que la cellule bactérienne se divise, les rhizobia forment une structure qui ressemble à une petite tumeur, appelée nodule.

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

Un certain nombre de facteurs exercent un effet sur la nodulation, la croissance des nodules et la fixation de l'azote. Il s'agit notamment de l'excès ou du manque d'humidité, des teneurs du sol en nitrates, du pH du sol, des maladies, de la matière organique, de la température du sol et de la qualité des rhizobia. Cette année, ce sont les températures fraîches qui sont à blâmer à cet égard. Dans certains cas, le sol qui s'est asséché immédiatement après les semis a fait sécher et mourir les bactéries avant qu'elles puissent envahir les racines.

Des essais menés à l'Université McGill par Zhang, Lynch et Smith (1) ont montré qu'entre 17 et 25 °C, le déclenchement de la fixation du N2 était retardé de 2,5 jours pour chaque degré de moins. Sous 17 °C chaque degré de moins a retardé le déclenchement de la fixation du N2 de 7,5 jours. Une température dans la région racinaire d'environ 15 à 17 °C semble être le seuil critique pour la nodulation et la fixation de l'azote dans le soya. Quarante-neuf jours après l'inoculation, les plantes à des températures situées entre 17 et 25 °C fixaient de l'azote, mais les plantes à 15 °C n'en fixaient pas. Les chercheurs ont aussi constaté qu'une baisse de seulement 2 °C, de 21 °C à 19 °C, provoquait une différence importante dans le moment du déclenchement de la fixation du N2, dans l'accumulation totale de N dans la plante accumulation et dans la croissance globale. Matthews et Hayes (2) ont montré que la nodulation peut s'interrompre lorsque les températures chutent à 10 °C. Lynch et Smith (3) ont montré qu'une température de 15 °C dans la zone racinaire restreignait l'infection et le développement des nodules et retardait le déclenchement de la fixation du N2 de 4 à 6 semaines. Les plantes soumises à une température de 15 °C dans la zone racinaire n'ont fixé que 9 % de l'azote fixé par les plantes qui étaient à une température de 25 °C, six semaines après l'inoculation.

Ces observations aident à comprendre qu'il n'y ait pas eu de nodulation dans certains cas avant la fin juillet et le début d'août cette année. Les champs en semis directs, surtout ceux où les résidus de culture étaient abondants, ont également souffert d'une mauvaise nodulation, car la température de ces sols est habituellement plus fraîche de quelques degrés centigrades.

Nitrates du sol et fixation de l'azote

Des teneurs élevées en nitrates ont aussi causé certains problèmes. La formation des nodules est en effet inhibée par des teneurs élevées en nitrates dans le sol. Si le plant de soya prélève trop d'azote tôt en saison, la nodulation est retardée ou inexistante. La réduction du N2 atmosphérique en ammoniac est énergivore et demande plus de photosynthétats que le seul prélèvement des nitrates; les plants vont donc naturellement consommer des nitrates avant de tenter d'amorcer la nodulation. Cette inhabilité fondamentale à déclencher et à maintenir la fixation du N2 lorsque les nitrates sont présents dans le sol à des teneurs supérieures aux très petites doses des engrais de " démarrage " est l'une des raisons qui expliquent pourquoi l'apport d'engrais azoté n'est pas rentable dans le soya. En effet, l'ajout d'engrais azoté réduit la quantité de N2 fixé à partir de l'air.

Et l'année prochaine?

Les températures en Ontario, en juin et juillet, sont habituellement assez élevées pour permettre un processus de nodulation adéquat; par conséquent, sous des conditions moyennes, ce problème n'est pas grave. Dans les champs cultivés pour la première année en soya, il est recommandé d'utiliser deux produits inoculants comme la tourbe et un liquide à des doses élevées en s'assurant d'un bon recouvrement. La nodulation a été complètement inexistante en 2014 dans certains champs de première année où l'on a utilisé qu'un seul produit ou un préinoculant. L'utilisation de deux produits aidera à augmenter le nombre de bactéries vivantes pouvant servir à la nodulation. Il est également indispensable de tenir compte de la viabilité des bactéries en présence de semences traitées avec des pesticides. Le seul remède contre les échecs de nodulation est d'épandre de l'engrais azoté à l'apparition de la première fleur ou au début de la formation des gousses.

  1. Zhang F, Lynch D. H et Smith D.L. (1995) Impact of low root temperatures in soybean on nodulation and nitrogen fixation, dans Env. And Exp. Botany, Vol 35, no 3, p. 279-285.
  2. Matthews D.J. et Hayes P. (1982) Effect of root zone temperature on early growth, nodulation and nitrogen fixation in soya beans, dans F. Agric. Sci 98, p. 371-376.
  3. Lynch D.H. et Smith D. L. (1993) Soybean nodulation and N2 fixation as affected by period of exposure to a low root zone temperature, dans Physiol. Plant. 88, p. 212-220.

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