Le cycle de l'azote

Pour aller plus loin

Technique

L'azote provient des engrais ou des matières organiques. Il doit passer par une forme minérale soluble (nitrate ou ammonium) pour que les racines des plantes puissent l'absorber. L'azote organique est ensuite à nouveau minéralisé à plus ou moins longue échéance. Lors de ce cycle, des fuites peuvent se produire dans l'air ou dans l'eau.    

L’essentiel

Les plantes absorbent l'azote en puisant des ions nitrate (NO3-) ou ammonium (NH4+) du sol par leur système racinaire. Ces ions sont fournis par l'apport d'engrais ou la minéralisation des matières azotées (feuilles, fumiers, paille, compost, etc.).

Certaines plantes, appelées légumineuses, possèdent la faculté de fabriquer des matières azotées en utilisant directement l'azote atmosphérique, grâce à des bactéries fixées sur leurs racines.

Les plantes fixent ensuite cet azote minéral grâce à la photosynthèse sous la forme de protéines et plus généralement sous la forme de matières azotées.

Après avoir été consommées par les animaux ou les humains, ces matières azotées finissent par se retrouver, à plus ou moins long terme, dans les résidus, sous-produits et déchets issus de l'agriculture (fumiers et lisiers, résidus de culture), de l'agro-alimentaire, et des circuits de consommation.

Ces résidus biodégradables sont décomposés et l'azote organique se retrouve sous diverses formes minérales selon les mécanismes mis en jeu.  

Une partie de l'azote minéral entre à nouveau dans les cycles agricoles, et une partie termine son évolution sous forme de diazote atmosphérique.

Le cycle de l'azote en agriculture V2

Pour aller plus loin

Formes d’azote minéral et organique

Les principales formes d'azote minéral présentes dans les agrosystèmes sont les suivantes :

  • NO-3 : ion nitrate
  • NO2- : ion nitrite
  • NH4+ : ion ammoniac ou ammonium
  • NH3 : ammoniac
  • NH4OH : ammoniaque
  • N2 : diazote

L'azote organique est contenu dans les protéines. Pour devenir disponible, la matière organique doit se décomposée, et l'azote est minéralisé, c'est-à-dire converti en azote ammoniacal ou en nitrate.

Sources primaires d'azote

    L'azote est présent en abondance dans l'atmosphère sous forme de gaz. Il est converti en ions azotés assimilables par plusieurs mécanismes :

    • la fabrication d'engrais azotés selon le procédé Haber-Bosch, qui utilise du méthane et du diazote pour produire différents engrais azotés : nitrate d'ammonium, urée.
    • les dépôts au sol d'oxydes d'azote générés par les orages
    • les phénomènes de fixation biologique par les organismes du sol ou les symbiotes attachés aux légumineuses (bactéries, cyanobactéries dites algues bleues)
    • les mécanismes de minéralisation des matières organiques.

    L'azote dans le sol

    Dans le sol, ces formes d'azote minéral et organique sont transformées selon différents processus qui dépendent des conditions telles que l'humidité ou la température. Ces transformations sont continues et l'azote évolue en permanence entre ses différentes formes organiques et minérales.

    • Nitrification : les bactéries nitrifiantes transforment l'ammoniac en nitrates. Cette réaction se produit de façon continue dans le sol, en présence d'oxygène (mécanisme aérobie).
    • Dénitrification : les bactéries dénitrifiantes transforment les nitrates en diazote. Cette réaction a lieu en milieu anaérobie (absence d’oxygène), le nitrate jouant alors le rôle de source d’oxygène pour les microorganismes dénitrificateurs. Cette réaction a donc lieu préférentiellement dans des sols gorgés d’eau. Au passage, des composés tels que nitrites (NO2-) et protoxyde d'azote (N2O) peuvent être générés.

    Les légumineuses

    Les légumineuses vivent en association avec des bactéries fixatrices d'azote du genre Rhizobium, la surface de leurs racines formant un écosystème particulier appelé rhizosphère. Ces bactéries sont capables de fixer le diazote grâce à une enzyme appelée la nitrogénase, qui ne fonctionne qu'en absence d'oxygène.

    Il existe de nombreuses espèces de légumineuses, qu'il s'agisse de plantes annuelles cultivées ou d'arbres : pois, haricots, lentille, soja, arachide, fève, féverole, lupin, luzerne, trèfle, acacia, robinier, lotus… Elles sont riches en protéines et sont utilisées pour enrichir le sol en matières azotées. Les légumineuses représentent une source majeure d'apport d'azote dans le monde, tant dans les assolements agricoles que dans le régime alimentaire des humains et des animaux.