Des plantes pour enrichir les sols naturellement

Les plantes ne dépendent pas uniquement des ressources du sol pour leur nutrition, certaines établissent des associations étroites avec des micro-organismes. Parmi ces interactions, les symbioses fixatrices d’azote jouent un rôle majeur dans la fertilité des sols. La compréhension de ces relations permet d’envisager des pratiques de jardinage favorisant une fertilisation naturelle des sols et une meilleure croissance des cultures.

Les Fabacées dans les Planches d’histoire naturelle du règne végétal de 1887 - Wikimedia Commons

Dans la nature, les individus, les populations, les espèces et les écosystèmes interagissent entre eux selon une grande diversité de modalités. Prédation, compétition, parasitisme ou mutualisme constituent autant d’interactions, ponctuelles ou durables, qui peuvent avoir des effets positifs, négatifs ou neutres sur les organismes impliqués.

Parmi ces interactions, les symbioses occupent une place particulière. Elles correspondent à des relations durables entre deux organismes, appelés symbiotes, et sont le plus souvent bénéfiques pour les deux partenaires. Dans de nombreux cas, ces interactions sont même indispensables à la survie de l’un ou des deux symbiotes. Les symbioses remplissent souvent des fonctions biologiques très spécifiques. C’est notamment le cas des symbioses fixatrices d’azote, comme celles qui associent des bactéries du genre Rhizobium à des plantes de la famille des Fabacées. Ces associations permettent la transformation de l’azote atmosphérique en une forme assimilable par les plantes. Au jardin ou au potager, il est possible de tirer parti de ce type de symbiose afin d’enrichir naturellement les sols en azote et de favoriser la croissance des cultures.

Quand les espèces coopèrent : exemples de symbioses

Qu'est ce qu'une symbiose ?

Au sens strict, le terme symbiose désigne une relation durable et bénéfique entre au moins deux espèces. Ce type d’interaction permet à chaque symbiote de bénéficier de fonctions biologiques que l’autre est capable d’assurer. Dans certains cas, l’association étroite des deux organismes conduit à l’émergence d’une fonction biologique nouvelle, qui ne peut être réalisée qu’au sein du complexe formé par les deux symbiotes.

Lichens se développant sur une branche - Mathieu Landretti/Wikimedia Commons

UNe diversité de symbiose à l'image du vivant

Type de symbiose	Organismes impliqués	Description de l'interaction	Bénéfices pour chaque symbiote
Algue + champignon	Algues (ou cyanobactéries) et champignon	Association formant les lichens, capable de coloniser des milieux extrêmes	L'algue reçoit la protection et l'accès à l’eau et aux minéraux ; le champignon bénéficie des sucres issus de la photosynthèse.
Animal + bactérie	Seiche (Euprymna scolopes) et bactérie (Vibrio fischeri)	Bactéries bioluminescentes hébergées dans un organe spécialisé	La seiche développe un camouflage qu'elle utilise la nuit pour se nourrir ; les bactéries bénéficient d'un habitat et nutriments à l'intérieur de la seiche.
Plante + animal	Figuiers et guêpes pollinisatrices	Pollinisation des figuiers	La guêpe utilisent les figues comme un abris et un source de nourriture lors de sa reproduction et les figuiers bénéficient de la pollinisation par les guêpes pour se reproduire.
Plante + champignon	Plantes et champignons	Les champignons se développent grâce au racines des plantes	La plante absorbe mieux l'eau et les minéraux du sol et les champignons bénéficient des sucres issus de la photosynthèse.

Les symbioses fixatrices d'azote

Pourquoi certaines plantes recourent aux symbioses fixatrices d’azote ?

Pour assurer leur croissance et leur développement, les plantes ont besoin de plusieurs éléments essentiels présents dans les sols, notamment le carbone, l’azote, le phosphore et le potassium. Parmi ces éléments, l’azote joue un rôle fondamental dans la synthèse des protéines, des acides nucléiques et de la chlorophylle. Il constitue donc un facteur limitant majeur de la croissance végétale dans de nombreux écosystèmes.

Dans la nature, certaines plantes parviennent néanmoins à se développer dans des milieux pauvres en azote minéral. Elles établissent pour cela des associations étroites avec des micro-organismes capables de transformer l’azote présent en grande quantité dans l’air sous forme de diazote, non assimilable par les plantes, en formes assimilables. Ces associations sont appelées symbioses fixatrices d’azote.

Comment ces plantes fixent-elles l’azote ?

La fixation biologique de l’azote repose sur l’activité de micro-organismes spécialisés capables de convertir l’azote atmosphérique en ammonium. Ces micro-organismes vivent en association avec les plantes, généralement au niveau des racines, où ils bénéficient d’un environnement favorable et de ressources carbonées issues de la photosynthèse. En échange, la plante reçoit de l’azote assimilable, ce qui lui permet de se développer dans des sols pauvres en cet élément.

Les symbioses fixatrices d’azote ne se limitent pas à un seul type d’association. Elles sont présentes chez différents groupes végétaux et impliquent divers micro-organismes :

certaines plantes ligneuses, comme l’aulne (Alnus), s’associent à des bactéries du genre Frankia ;
certaines plantes, notamment les Cycas, établissent des associations avec des cyanobactéries ;
la symbiose la plus répandue et la plus étudiée concerne les Fabacées et les bactéries du genre Rhizobium.

La fixation de l'azote chez les légumineuses

La symbiose entre les plantes de la famille des Fabacées (ou légumineuses) et les bactéries du genre Rhizobium constitue un exemple emblématique et bien étudié de symbiose fixatrice d’azote. Cette association repose sur une interaction étroite et spécifique entre la plante hôte et la bactérie, qui se met en place au niveau des racines et conduit à un échange réciproque de nutriments.

Mise en place de la symbiose

Les bactéries Rhizobium, naturellement présentes dans le sol, sont attirées vers les racines des Fabacées grâce à des échanges de signaux chimiques. Après reconnaissance mutuelle, les bactéries pénètrent dans les racines et induisent la formation de sortes de poches appelées nodosités racinaires. À l’intérieur de ces nodosités, les bactéries se multiplient et se différencient en une forme fonctionnelle capable de fixer l’azote atmosphérique.

Composition simplifiée de l'air - Pierre Nahmiaz

Schématisation de la symbiose fixatrice d'azote entre une Fabacée et des bactéries *Rhizobium* - Pierre Nahmiaz

Fonctionnement de la symbiose

Au sein des nodosités, les bactéries Rhizobium prélèvent l’azote présent dans l'air et le transforment en ammonium, une forme directement assimilable par la plante. En contrepartie, la plante fournit aux bactéries des nutriments issus de la photosynthèse, ainsi qu’un environnement protégé et favorable à leur activité.

Selon l’espèce de Fabacée, les conditions du sol et le stade de développement de la plante, cette symbiose peut permettre la fixation de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilogrammes d’azote par hectare et par an, contribuant significativement à la fertilité des sols.

tirer parti des Fabacées pour fertiliser le sol

Les symbioses fixatrices d’azote peuvent être mises à profit au jardin et au potager afin d’améliorer durablement la fertilité des sols. En favorisant ces interactions biologiques, il est possible de soutenir la croissance des cultures tout en limitant les apports d’engrais azotés.

Pour lancer un potager : Lors de la création d’un potager ou de la remise en culture d’une parcelle, la culture de Fabacées permet d’augmenter progressivement la disponibilité en azote dans le sol. Le développement racinaire des Fabacées contribue également à structurer le sol et à stimuler l’activité biologique.

Pour entretenir le potager hors saison : Hors saison, peu de cultures sont réalisées au potager. Cette période est idéale pour y planter des fabacées qui protégerons le sol pendant l'hiver, et y apporterons de l'Azote avant de lancer les semis à l'arrivée des beaux jours. Après la coupe ou la décomposition des résidus végétaux, une partie de l’azote fixé est restituée au sol, où il devient disponible pour les cultures suivantes.

Pour restaurer un sol abimé ou surexploité : De la même manière, les Fabacées peuvent être cultivées au jardin pour enrichir des sols pauvres ou dégradés, selon le même principe que lors du lancement d’un potager.

Il existe une grande diversité de Fabacées, utilisées en agriculture, comme les fèves ou la moutarde, et en horticulture, comme les genêts ou les pois de senteur. Chaque espèce se développe dans des conditions particulières et présente des caractéristiques spécifiques. Au jardin, le choix des Fabacées doit prendre en compte le type de sol, le climat et la rotation des cultures pour optimiser les bénéfices de la symbiose. Par exemple, le trèfle et la vesce conviennent aux sols légers à moyens, la luzerne s’adapte aux sols profonds et calcaires, tandis que le lupin est particulièrement intéressant pour les sols pauvres ou acides.

Astuce : Au jardin, rien ne se perd, tout se transforme ! Lorsque vous faucherez vos Fabacées ou taillerez vos genêts, pensez à les ajouter à votre compost : ils constitueront un apport en azote particulièrement précieux pour vos cultures.