Fourniture d'azote par les couverts végétaux

Fiches techniques - Structure:Centre National d'Agroécologie - Transition Ferme

Grandes cultures Azote Couverts végétaux Culture intermédiaire piège à nitrates (CIPAN)

Un constat simple d'abord : plus un couvert produit de biomasse, plus il stocke d'azote. Reste ensuite à savoir d'où vient cet azote. Il peut être prélevé dans le sol, c'est le principe de la CIPAN (culture intermédiaire piège à nitrates), ou capté dans l'air, c'est la spécificité des légumineuses.

L'effet CIPAN : toutes les espèces piègent l'azote du sol

Les CIPAN les plus efficaces restent les crucifères (moutarde, radis, navette…), grâce à leur croissance rapide et à leur enracinement puissant. Les légumineuses ont pourtant elles aussi une réelle capacité à prélever l'azote du sol, comme le montre le graphique ci-dessous.

L'effet CIPAN est en fait commun, dans une certaine mesure, à toutes les espèces. Avant que les nodosités se forment, une légumineuse n'a pas d'autre choix que de puiser dans l'azote minéral du sol pour démarrer. À titre d'exemple, une féverole a besoin d'environ 200 degrés-jours (base 0 °C) avant de produire ses premières nodosités. Pendant cette phase d'installation, elle se comporte donc comme n'importe quelle CIPAN.

Toutes les légumineuses ne fixent pas l'azote de la même façon

Une légumineuse est capable de fixer l'azote de l'air, mais cette capacité varie beaucoup d'une espèce à l'autre. Elle dépend aussi fortement de l'azote disponible dans le sol : plus il y a d'azote minéral, moins la plante a « intérêt » à fixer celui de l'air, et plus la fixation diminue.

Cette inhibition est proportionnelle à la quantité d'azote minéral disponible. Il n'existe pas de seuil commun à toutes les espèces, mais la tendance se vérifie de façon générale. Conséquence pratique : semer une légumineuse derrière un précédent qui laisse beaucoup de reliquats, c'est accepter qu'elle fixe peu et qu'elle joue surtout un rôle de CIPAN.

On peut malgré tout dégager une hiérarchie. D'après les travaux des instituts techniques des oléoprotéagineux (Terres Inovia, 2018), les meilleures fixatrices sont les légumineuses fourragères (trèfles, luzerne, vesces…). Viennent ensuite la féverole et le lupin, puis le soja inoculé, les pois, le pois chiche, la lentille et les haricots.

Attention toutefois, ces résultats peuvent varier localement : le taux de fixation dépend aussi du pédoclimat (type de sol, pH, humidité, température).

Fixer beaucoup ET produire beaucoup

Un bon taux de fixation ne suffit pas : ce qui compte pour l'agriculteur, c'est la quantité totale d'azote stockée, c'est-à-dire la combinaison d'une fixation élevée et d'une biomasse importante. Une espèce qui fixe très bien mais produit peu apportera finalement moins qu'une espèce un peu moins performante mais très productive.

En conditions de culture, lorsque l'on croise ces deux critères, ce sont la féverole et le soja qui ressortent en tête.

Que peut-on attendre des légumineuses en pur en interculture ?

Pour se faire une idée de ce qu'une interculture de légumineuses peut réellement apporter, et de ce qu'elle coûte, on peut s'appuyer sur les essais menés en Suisse par Agroscope.

Ils donnent, sur plusieurs pédoclimats, la biomasse produite par différentes légumineuses au bout de trois mois ainsi que leur teneur en azote.

En ordre de grandeur, une légumineuse bien implantée produit souvent de 2 à 5 t de matière sèche/ha en trois mois, avec une teneur en azote de 3 à 4 %. Cela représente un stock de l'ordre de 60 à 150 kg N/ha dans les parties aériennes.

C'est un potentiel intéressant, mais très dépendant de la date de semis et de la pluviométrie à l'implantation.

La dynamique de restitution de l'azote

Stocker l'azote est une chose, le restituer à la culture suivante en est une autre. Il est très difficile d'estimer précisément la part d'azote d'un couvert qui sera réellement disponible, car la minéralisation dépend de trois grands facteurs.

Le premier est le C/N du couvert. Plus il est bas (légumineuses jeunes, autour de 10 à 15), plus la décomposition est rapide et l'azote vite libéré. À l'inverse, un couvert âgé ou riche en tiges (C/N supérieur à 25-30) peut temporairement « bloquer » de l'azote du sol, les micro-organismes en ayant besoin pour dégrader les résidus : c'est la faim d'azote.

Le deuxième est la température. Plus il fait chaud, plus les micro-organismes sont actifs et dégradent rapidement les résidus.

Le troisième est l'humidité du sol. Sans eau, pas de vie microbienne, donc très peu de minéralisation. En cas de sécheresse prolongée, la libération de l'azote contenu dans les couverts peut être quasiment stoppée.

Malgré ces incertitudes, quelques grandes tendances se dégagent.

Sur l'année suivant la destruction

Au-delà de la température et de l'humidité, la part d'azote minéralisé dépend surtout du C/N du couvert et du temps écoulé depuis sa destruction. Plus le C/N est bas et plus la période de décomposition est longue, plus la quantité d'azote libérée est importante. En pratique, une destruction trop tardive d'un couvert de légumineuses peut décaler une partie de la fourniture d'azote au-delà de la période où la culture en a le plus besoin.

Pour se donner un ordre d'idée, voici des résultats issus de la thèse de Mae Guinet, où les résidus proviennent du précédent cultural, et où le bilan du surcroit d'azote minéralisé a été fait sur le blé suivant.

Sur plusieurs années

L'effet des couverts ne s'arrête pas à la première année. Une partie de l'azote rejoint la matière organique du sol et sera restituée progressivement. Dans un essai Arvalis, un couvert de pois fourrager associé à de la lentille noire a ainsi permis de restituer 120 unités d'azote sur cinq ans.

C'est là tout l'intérêt de raisonner les couverts dans la durée : leur bénéfice se construit année après année, en enrichissant progressivement la fourniture d'azote du sol.