Azote et légumineuses en agriculture régénératrice — chantier 14 Shift PREF 2026

L'interaction débute par le mouvement des rhizobiums vers la racine, guidés par des chémoattractants présents dans les exsudats racinaires, tels que les acides aminés, les acides organiques et les composés d'ammonium quaternaire (Soto et al., 2021). Si le rôle des flavonoïdes comme chémoattractants reste discuté, ils sont en revanche essentiels pour déclencher la synthèse bactérienne des facteurs Nod (lipochito-oligosaccharides) (Soto et al., 2022). Ces derniers sont perçus par des récepteurs végétaux spécifiques, les protéines kinases de type LysM, initiant les changements morphologiques et moléculaires nécessaires à l'infection et au développement des nodosités (Basile & Lepek, 2021).

Des découvertes récentes précisent les mécanismes de contrôle de la nodulationProcessus de formation d'organes spécialisés, les nodules, sur les racines des légumineuses suite à une infection par des rhizobiums. Ce processus est déclenché par l'échange de signaux moléculaires (facteurs Nod) et permet l'établissement d'une niche intracellulaire pour la fixation de l'azote atmosphérique (Bonfante & Genre, 2010; Gibson et al., 2008; Wang et al., 2018) → Vocabulaire en fonction de l'environnement :

• Contrôle de l'initiation : Les protéines NIN et NLP agissent comme des régulateurs centraux, permettant à la plante d'adapter la nodulation à la disponibilité en nitrate dans la rhizosphère (Qiao et al., 2023).
• Signalisation systémique : Des signaux de satiété ou de déficit en azote régulent la symbiose à l'échelle de la plante entière. Ces signaux modulent l'allocation des ressources carbonées (sucres) vers les nodules, ajustant leur métabolisme aux capacités photosynthétiques de l'hôte (Lepetit & Brouquisse, 2023).
• Gestion de la sénescence : La fin de vie fonctionnelle des nodules matures est orchestrée par un réseau de facteurs de transcription de type NAC (NAC-TF), qui reprogramment l'expression génique pour réguler la sénescence en fonction des niveaux d'azote (Qiao et al., 2023).

Dans les nodules, les bactéries se transforment en bactéroïdes où le complexe de la nitrogénaseComplexe enzymatique Fe-Mo catalysant N₂→NH₃. Inhibé de manière irréversible par l'O₂ — exige des conditions microaérobies ou anaérobies (microsites anoxiques des légumineuses, hétérocystes des cyanobactéries). → Vocabulaire réduit le diazote atmosphérique (N₂) en ammoniac (NH₄⁺). Ce processus nécessite une régulation stricte entre trois voies de transduction de signaux : l'initiation de l'infection, l'autorégulation de la nodulation et la signalisation dépendante des nitrates (Chaulagain & Frugoli, 2021). Cette complexité garantit que la fixation biologique reste une source fiable d'azote bioassimilable (Fan et al., 2023).

À l'échelle mondiale, on estime que les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire à grains fixent environ 21,5 Tg N par an ; pour la seule année 2017, la fixation totale a été évaluée à 28,4 Tg N, soit une hausse de 32 % par rapport aux estimations de 2005, portée principalement par le soja et l'arachide (Jensen et al., 2020). Le soja domine largement cette dynamique avec une contribution annuelle modélisée de 11,6 ± 2,2 Tg N, tandis que l'ensemble des autres légumes secs (pulses) apporte environ 5,6 ± 1,0 Tg N (Ma et al., 2022).

Le flux d'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire fixé varie considérablement selon l'espèce, le génotype et les conditions pédoclimatiques. Les recherches récentes mettent en évidence les plages de valeurs suivantes (exprimées en kg N/ha/an) :

• Légumineuses fourragères : Elles présentent les potentiels les plus élevés. Le trèfle violet (Trifolium pratense) peut fixer entre 35,4 et 389 kg N/ha, tandis que la luzerne (Medicago sativa) se situe généralement entre 103 et 209 kg N/ha (Kebede, 2021).
• Légumineuses à grains :
• Féverole (Vicia faba) : Reconnue pour sa grande efficacité, elle fixe entre 118 et 311 kg N/ha (Kebede, 2021). Des études récentes suggèrent une fixation moyenne de 43 kg N par tonne de grains produite (Larsen et al., 2024).
• Pois (Pisum sativum) : Les taux varient de 36 à 125 kg N/ha (Kebede, 2021). En agriculture biologique, la moyenne observée se stabilise autour de 80 kg N/ha (Barbieri et al., 2022).
• Soja (Glycine max) : Bien que variable, sa fixation se situe souvent entre 80 et 125 kg N/ha selon les systèmes de gestion (Barbieri et al., 2022 ; Kebede, 2021).
• Pois chiche et Lentille : Leurs contributions sont plus modestes mais cruciales en zones arides, avec respectivement 21-103 kg N/ha et 23-87 kg N/ha (Kebede, 2021).

Des variables environnementales et de gestion pilotent l'efficacité de la symbiose. Elle est dominée par l'humidité du sol, la température et, inversement proportionnellement, par l'apport d'engrais azotés synthétiques (Ma et al., 2022).
En agriculture biologique et systèmes régénératifs, la gestion de l'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire diffère légèrement des systèmes conventionnels. Par exemple, le haricot commun (Phaseolus vulgaris) affiche dans ces systèmes une fixation moyenne de 52 kg N/ha, ce qui représente une augmentation de 15 % par rapport aux moyennes conventionnelles historiques, soulignant l'importance des pratiques favorisant la vie du sol (Barbieri et al., 2022). Le plafond théorique de fixation régionale, atteignable par le biais d'une sélection variétale rigoureuse et une agriculture de précision, est estimé à environ 360 kg N/ha (Morais et al., 2021).

Une limite persistante dans ces chiffres réside dans la sous-estimation fréquente de l'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire d'origine racinaire. Des analyses critiques suggèrent que les facteurs de conversion utilisés pour inclure la biomasse souterraine doivent être affinés pour éviter les surestimations dans les bilans azotés globaux, notamment pour la féverole où un facteur de 1,15 est désormais préconisé (Larsen et al., 2024).

Les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire laissent après la récolte des résidus (aériens et racinaires) particulièrement riches en azote organique (Guinet, 2019). La libération de cet azote suit une cinétique biphasique : une phase de minéralisation rapide durant les premières semaines après l'incorporation, suivie d'une libération beaucoup plus lente à mesure que la proportion de fractions carbonées récalcitrantes augmente (Guinet, 2019). Ce flux d'azote permet de réduire significativement la dépendance aux engrais de synthèse pour la culture suivante, avec des économies d'intrants azotés documentées allant de 6 à 142 kg N ha⁻¹ selon les systèmes de culture européens (Notz et al., 2023).

L'inclusion de légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire dans les rotations à long terme (≥ 10 ans) induit une véritable « mémoire stoechiométrique » dans le sol.

• Resserrement des ratios : L'intégration de légumineuses comme le pois chiche ou la luzerne tend à resserrer les ratios C:N:P de la biomasse microbienne et du sol, ce qui améliore la disponibilité des nutriments et l'efficacité de l'utilisation du carbone (Ashraf et al., 2025).
• Séquestration du carbone : Les systèmes incluant des légumineuses peuvent augmenter le stockage du carbone organique du sol de 45 % par rapport aux rotations céréalières classiques (type blé-riz) (Ashraf et al., 2025).
• Limitation par le phosphore : La recherche récente souligne, toutefois, que cette dynamique est conditionnée par la disponibilité du phosphore. Le phosphore devient souvent le facteur limitant pour maintenir la fixation d'azote et l'équilibre stoechiométrique sur le long terme (Grant et al., 2020).

L'effet rémanent des légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire se traduit par des gains de productivité mesurables et une amélioration de la qualité des récoltes :

• Rendement : Une méta-analyse mondiale montre que les rotations basées sur les légumineuses surpassent systématiquement les monocultures de céréales. Par exemple, une rotation haricot mungo-blé augmente le rendement du blé de 11,56 % par rapport à une rotation maïs-blé (Wang et al., 2025).
• Qualité protéique : Outre le rendement, l'effet précédent améliore la teneur en gluten et les fractions protéiques des céréales suivantes (Wang et al., 2025).
• Persistance : Cet effet positif sur la biomasse peut atteindre +31 % pour la culture immédiatement subséquente, mais tend à s'estomper après la deuxième ou troisième récolte suivant la légumineuse (Fox et al., 2019).

Au-delà des nutriments, les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire modifient l'environnement racinaire pour les cultures futures. Il a été observé que certaines légumineuses comme le soja peuvent abaisser le pH du sol (environ -0,36 unité par rapport au maïs), ce qui modifie la solubilité des oligo-éléments et la structure des communautés microbiennes pour les cycles suivants (Wang et al., 2025).

La recherche récente montre que la performance azotée des associations ne repose pas seulement sur le partage des ressources, mais sur une stimulation active de la légumineuse par son partenaire céréalier :

• Stimulation moléculaire : La céréale épuise l'azote minéral de la rhizosphère, ce qui lève l'inhibition du nitrate sur l'expression des gènes de nodulationGènes bactériens responsables de la transcription des molécules signal appelées facteurs Nod, essentielles au déclenchement de la symbiose fixatrice d'azote chez les légumineuses (Liu & Murray, 2016). Leur expression est induite par des signaux flavonoïdes exsudés par les racines et peut être influencée par la disponibilité en azote ou le CO₂ atmosphérique (Liu & Murray, 2016; Sugawara & Sadowsky, 2013) → Vocabulaire (comme NIN). Parallèlement, ses exsudats raciniers stimulent la biosynthèse de flavonoïdes et régulent les gènes de nodulation précoces (CFI, GH3.1, ENODL2) et de fixation tardive (FixI3), ce qui augmente activement la fixation symbiotique (Wang & Gao, 2019).
• Transfert et facilitation : L'azote fixé peut être transféré à la céréale (entre 0 % et 73 % de l'azote de la culture associée) via la rhizodéposition ou les réseaux mycorhiziens (Schwerdtner & Spohn, 2022). De plus, les légumineuses facilitent l'absorption du phosphore (P) et du fer par l'acidification de la rhizosphère, libérant ces nutriments pour la culture associée (Hernández-Ochoa et al., 2022 ; Lazali et al., 2021).

L'architecture spatiale influence directement l'efficience de l'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire :

• Culture en relais : Contrairement aux semis simultanés, les cultures en relais (par exemple, maïs semé tardivement dans un blé ou une légumineuse) exploitent une complémentarité temporelle. Dans ces systèmes, les cultures précoces (blé, féverole, pois) présentent une absorption d'azote nettement supérieure, particulièrement dans les rangs de bordure des bandes de culture (Dong et al., 2025).
• Mycorhization et réseaux : Les niveaux de mycorhization sont souvent accrus en interculture, favorisant la biomasse racinaire et améliorant les niveaux de nutriments chez la céréale (Stirnemann & Sasse, 2025).

L'architecture temporelle (la rotation) conditionne la fertilité résiduelle et la santé du système :

• Héritage microbien : Les modifications des communautés microbiennes dans la rhizosphère des légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire altèrent les rétroactions plante-sol, créant un effet d'héritage pour les cultures suivantes (Oliveira, 2019).
• Autonomie azotée : La mise en place de couverts longs intégrant des légumineuses, ou de légumineuses à grains et fourragères dans la rotation, est identifiée comme un levier majeur pour renforcer l'autonomie en azote des systèmes de grandes cultures (Cadel, 2023).

La diversification spatiale et temporelle par les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire apporte des bénéfices quantifiables :

• Qualité des récoltes : Les associations céréales-légumineuses augmentent la concentration protéique et le nombre total de grains des céréales associées (Lérault, 2022).
• Résilience sanitaire : La diversification spatiale peut réduire l'incidence des maladies de plus de 70 % par rapport aux monocultures (Hernández-Ochoa et al., 2022).
• Stabilité : La combinaison de plusieurs pratiques de diversification (rotation, couverts végétaux et intercultures) est essentielle pour stabiliser les rendements et les marges brutes dans les systèmes à bas intrants (Hernández-Ochoa et al., 2022).

Au cœur du rhizobium, la réduction d'une seule molécule de diazote (N₂) en ammoniac (NH₃) est un processus extrêmement énergivore nécessitant 16 moles d'ATP (Teixeira, 2022). Cette réaction est catalysée par le complexe nitrogénaseComplexe enzymatique Fe-Mo catalysant N₂→NH₃. Inhibé de manière irréversible par l'O₂ — exige des conditions microaérobies ou anaérobies (microsites anoxiques des légumineuses, hétérocystes des cyanobactéries). → Vocabulaire, composé de deux protéines clés :

• La protéine à fer : Elle agit comme un donneur d'électrons hautement efficace.
• La protéine à molybdène-fer : Contient le site actif de la réaction, le cofacteur FeMo-co (Brewin, 2013 ; Nouwen et al., 2017).
  Le cofacteur FeMo-co est une structure moléculaire unique où les atomes de fer et de molybdène sont liés à l'homocitrate, un composé fourni par la plante hôte pour stabiliser le complexe (Brewin, 2013). Sans une synergie parfaite entre l'apport de métaux par le sol et la synthèse organique par la plante, la fixation s'arrête, même en présence de bactéries (Seeda et al., 2020).

La dynamique de ces métaux dans le sol est fortement influencée par les conditions physico-chimiques, créant des zones de vulnérabilité pour les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire :

• Molybdène et pH : La disponibilité du Mo est exceptionnellement sensible à l'acidité. On estime que pour chaque unité d'augmentation du pH du sol, la biodisponibilité du molybdène peut être multipliée par cent (Seeda et al., 2020). Dans les sols acides, les carences en Mo sont fréquentes, limitant directement l'activité de la nitrogénase et de la nitrate réductase (Banerjee & Nath, 2021).
• Fer et stress oxydatif : Bien que souvent abondant, le fer est requis en quantités bien supérieures pour la formation des nodules que pour la croissance végétative simple (Alemayehu et al., 2018). Il est indispensable non seulement pour la nitrogénase, mais aussi pour la synthèse de la léghémoglobine, la protéine responsable du maintien de l'environnement anaérobie strict nécessaire à l'enzyme (Alemayehu et al., 2018 ; Tiwari et al., 2022).

Les recherches récentes soulignent que l'optimisation de la nutrition en molybdène permet d'éviter la compétition intracellulaire entre la nitrogénaseComplexe enzymatique Fe-Mo catalysant N₂→NH₃. Inhibé de manière irréversible par l'O₂ — exige des conditions microaérobies ou anaérobies (microsites anoxiques des légumineuses, hétérocystes des cyanobactéries). → Vocabulaire (fixation de N₂) et la nitrate réductase (assimilation du nitrate du sol) (Bursakov et al., 2023). Un apport équilibré en Mo favorise la voie de la fixation biologique, réduisant ainsi la dépendance aux engrais azotés synthétiques (Tiwari et al., 2022).
De plus, la plante déploie des stratégies actives pour mobiliser ces métaux, notamment via l'acidification de la rhizosphère pour dissoudre le fer, illustrant l'étroit couplage entre l'activité racinaire et la fertilité minérale (Teixeira, 2022).

Dans un système d'agriculture régénératrice, la gestion de ces couplages devient un levier de performance :

• Correction du pH : Le chaulage n'agit pas seulement sur la structure du sol, mais déverrouille le stock de molybdèneMicronutriment essentiel pour les microorganismes du sol, agissant comme cofacteur au sein du complexe enzymatique de la nitrogénase responsable de la fixation du diazote (N₂) (Bittner, 2014; Hinimbio, 2019). Il intervient également dans la structure de la nitrate réductase, enzyme clé de l'assimilation et de la réduction des nitrates (Alemayehu et al., 2018; Manuel, 2009; “Molybdenum in Forests-A Short Review,” 2020). Sa biodisponibilité est fortement réduite dans les sols acides (pH < 5,5) par adsorption sur les oxydes (Alemayehu et al., 2018; Bittner, 2014) → Vocabulaire nécessaire à l'autonomie azotée (Seeda et al., 2020).
• Complémentation ciblée : L'application de micro-doses de Mo, particulièrement sur les semences (Barbosa et al., 2021) ou en pulvérisation foliaire (Pandey et al., 2024), s'avère une stratégie rentable pour maximiser le rendement protéique des légumineuses en sols limitants.
• Santé du sol et chélation : La matière organique joue un rôle crucial dans la chélation du fer et du molybdène, facilitant leur transport vers les nodules tout en évitant leur précipitation sous des formes insolubles (Butler et al., 2025).
  En conclusion, la maîtrise du couplage Fe-Mo-N transforme la légumineuse d'une simple culture de rotation en une véritable usine biogéochimique, capable de convertir les ressources minérales du sol en fertilité azotée durable.

Le pivot de la trophobiose réside dans l'équilibre entre la synthèse de protéines et la dégradation de celles-ci (protéolyse).

• Fertilisation de synthèse : Les apports massifs d'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire minéral provoquent souvent une "consommation de luxe", entraînant une accumulation d'acides aminés libres et d'amides dans les vacuoles (Martinez et al., 2021). Ces composés constituent une source nutritive hautement biodisponible pour les insectes piqueurs-suceurs et certains champignons, augmentant ainsi la susceptibilité de la plante (Martinez et al., 2021 ; Ratnadass et al., 2011).
• Azote symbiotique : À l'inverse, l'azote issu de la fixation par les légumineuses ou de la minéralisation lente de la matière organique est intégré plus progressivement. Cela favorise une protéosynthèse stable, réduisant la concentration de métabolites solubles attractifs pour les ravageurs (Ratnadass et al., 2011).

Des études récentes (2020-2024) montrent que la dépendance aux rhizobiums non seulement modifie la nutrition, mais aiguise également activement les mécanismes de défense :

• Signalisation hormonale : Les plantes dépendantes de la symbiose rhizobienne (comme le sojaLe soja (Glycine max) est une légumineuse annuelle majeure cultivée pour sa haute teneur en protéines (Rakotovololona, 2013). Il se distingue par sa capacité à former une symbiose avec des bactéries diazotrophes du genre Bradyrhizobium, aboutissant à la formation de nodosités racinaires sphériques où l'azote atmosphérique est fixé sous forme d'ammonium au profit de la plante (Birnbaum et al., 2018; Hinimbio, 2019) → Vocabulaire) affichent des niveaux d'induction d'acide jasmonique plus élevés en réponse aux attaques d'herbivores que celles fertilisées par voie minérale (Dean et al., 2014). L'acide jasmonique est l'hormone clé de la résistance systémique induite.
• Métabolites secondaires : L'azote fourni par les rhizobiums est préférentiellement alloué à la synthèse de composés de défense azotés (par exemple : alcaloïdes, composés cyanogènes) (Kempel et al., 2009 ; Taye & Borkataki, 2020). Ces substances agissent comme des inhibiteurs de digestion ou des toxines pour les ravageurs broyeurs (Kempel et al., 2009).

La recherche souligne que l'impact de l'azoteÉlément nutritif majeur dont le cycle de transformation (fixation, nitrification, dénitrification) est quasi exclusivement médié par les microorganismes du sol (archées, bactéries, champignons) (Bender et al., 2016; Villamil et al., 2021). Il constitue souvent le facteur limitant de la productivité végétale dans les agrosystèmes (Bender et al., 2016) → Vocabulaire n'est pas uniforme (Farjad, 2017 ; Frontini, 2021) :

• Pathogènes biotrophes : Une forte disponibilité en azote soluble peut avoir un impact sur l'incidence des maladies, car les pathogènes biotrophes dépendent des tissus vivants (Farjad, 2017).
• Pathogènes nécrotrophes : Dans certains cas, une limitation sévère en azote peut accroître la résistance (ex. : Botrytis cinerea), bien que la relation entre l'azote et la maladie soit complexe (Gatti et al., 2015). Une nutrition équilibrée, permise par l'intégration des légumineuses, offre un compromis optimal en évitant les stress liés aux pics de nutriments typiques des engrais de synthèse (Krey et al., 2020).

L'usage des légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire dans les systèmes régénératifs favorise un microbiome complexe qui offre une protection supplémentaire. Au-delà de l'azote, la présence de micro-organismes symbiotiques (rhizobiums, mycorhizes) améliore la tolérance à l'herbivorie (Ochieno et al., 2021) et peut contribuer à la suppression des ravageurs et des maladies par des mécanismes comme l'allélopathie (Pierre, 2024).

Les systèmes basés sur les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire constituent l'un des leviers les plus puissants pour l'atténuation du changement climatique (Iannetta et al., 2021).

• Réduction des émissions de N₂O : Des méta-analyses récentes indiquent que le remplacement des engrais de synthèse par la fixation biologique réduit les émissions de protoxyde d'azote (N₂O) dans plus de 90 % des cas (Notz et al., 2023). Les émissions directes de N₂O des légumineuses (issues de la décomposition des résidus) sont estimées en moyenne à 1,3 kg N/ha, contre 3,2 kg N/ha pour les cultures fertilisées (Notz et al., 2023).
• Séquestration du carbone : L'apport de résidus de légumineuses, riches en azote et un faible rapport C/N, favorise la rétention de carbone organique stable dans le sol (Audette et al., 2021). Dans les systèmes prairiaux, l'intégration du trèfle violet (Trifolium pratense) peut augmenter le stockage de carbone organique du sol et d'azote total (Chabbi et al., 2022).

Un co-bénéfice majeur réside dans la capacité des légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire à mobiliser des nutriments autrement peu biodisponibles, notamment le phosphore (P) (Alekhya et al., 2025).

• Mobilisation du P : Par l'excrétion d'acides organiques (citrique, malique) et d'enzymes phosphatases, les légumineuses peuvent mobiliser les formes moins biodisponibles du phosphore, comme le phosphore lié au calcium ou au fer (Yu et al., 2021 ; Alekhya et al., 2025). Cela améliore l'efficience d'utilisation du P pour les cultures suivantes dans la rotation (Yu et al., 2021).
• Dépendance et compétition : Cependant, la BNF est un processus énergivore qui exige des niveaux élevés de P (Dikr & Abayechaw, 2022). Un arbitrage est nécessaire : une carence en P limite drastiquement la fixation d'azote, tandis qu'une fertilisation phosphatée excessive peut être nécessaire pour maximiser les intrants azotés biologiques (Chabbi et al., 2022).

L'inclusion de légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire renforce la stabilité systémique, particulièrement sous stress climatique.

• Performance en conditions limitantes : Le blé cultivé après une légumineuse présente des rendements supérieurs (jusqu'à 12,7 % de plus) et une meilleure efficience d'utilisation de l'eau et du rayonnement (Fang et al., 2023 ; Yin et al., 2024).
• Adaptabilité : Dans les environnements à faible potentiel, les rotations diversifiées avec des légumineuses peuvent atteindre des rendements plus élevés sans réduire la variabilité du rendement, bien que les effets sur la stabilité du rendement des céréales aient été inconstants (Reckling et al., 2022).

Malgré leurs avantages, les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire présentent des défis de gestion importants.

• Risque de lessivage des nitrates : Un risque majeur d'asynchronisme existe entre la minéralisation des résidus de légumineuses (riches en N) et les besoins de la culture suivante (Notz et al., 2023). Dans certains contextes pédoclimatiques, cela peut augmenter le lessivage des nitrates après la récolte (Costa et al., 2021).
• Instabilité de rendement intrinsèque : Bien que souvent surestimée par les agriculteurs, l'instabilité du rendement des légumineuses à graines (soja, haricot) reste supérieure à celle des céréales d'hiver (Notz et al., 2023). De plus, l'augmentation de l'intensité des cultures de légumineuses dans les environnements à fortes précipitations et à forte teneur en matière organique peut augmenter les émissions de gaz à effet de serre provenant du sol (Flohr et al., 2024).
• Compromis énergétique : L'intégration massive de légumineuses peut entraîner une baisse de la production totale d'énergie alimentaire (kJ/ha) par rapport à des systèmes intensifs en céréales, bien qu'elle augmente la production nette de protéines (Notz et al., 2023).

Le développement des légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire est freiné par un mécanisme de "verrouillage socio-technique" où les infrastructures logistiques, les marchés et les équipements sont optimisés pour les cultures majeures (céréales, colza) au détriment de la diversité (Michel, 2021).

• Manque de connaissances : De nombreux agriculteurs se sentent sous-informés sur la conduite technique des légumineuses et sous-estiment souvent "l'effet précédent et ne réduisent pas suffisamment leurs apports d'azote sur la culture suivante (Notz et al., 2023).
• Enjeu du matériel : L'absence d'équipements spécifiques adaptés aux pratiques de conservation des sols ou aux mélanges d'espèces reste un frein majeur à l'adoption de systèmes plus complexes (Kefi et al., 2021, 2022).

Si la marge brute annuelle d'une légumineuse peut parfois paraître inférieure à celle d'un blé intensif, l'analyse doit être réalisée à l'échelle de la rotation (Khakbazan et al., 2022 ; Notz et al., 2023).

• Réduction des coûts : L'inclusion de légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire (comme les lentilles ou la vesce) peut réduire les coûts liés à l'azote synthétique de 37% sur l'ensemble du cycle de rotation (Khakbazan et al., 2022).
• Indépendance aux intrants : Les légumineuses agissent comme un bouclier contre la volatilité des prix des engrais de synthèse, rendant les systèmes plus résilients face aux crises énergétiques (Weiner et al., 2024).
• Gain de rendement différé : L'utilisation constante de légumineuses dans la rotation améliore la qualité du sol et la biodiversité, garantissant la viabilité à long terme de l'exploitation (Tzemi et al., 2024).

Au niveau territorial, les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire sont des "espèces pivots" pour atteindre l'autonomie en protéines et réduire l'empreinte carbone de l'agriculture (Balázs et al., 2021).

• Atténuation climatique : Le remplacement partiel de l'azote de synthèse par l'azote symbiotique permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre de la rotation de 11 % à 24 % selon les espèces (Weiner et al., 2024).
• Bilan azoté : Chaque augmentation de la surface en légumineuses réduit proportionnellement le besoin global en fertilisants minéraux à l'échelle d'une région, limitant les risques de lessivage des nitrates (Flohr et al., 2024).

Pour briser le statu quo, la transition nécessite des incitations financières valorisant les services écosystémiques fournis par les légumineusesFamille de plantes capables d'établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique (N₂) au sein de nodosités racinaires (Moraine et al., 2016). Leur introduction dans les successions culturales permet d'enrichir le sol en azote organique, de réduire le besoin en fertilisants de synthèse et d'améliorer la fertilité biologique globale (Alabouvette & Cordier, 2018; Rezgui, 2020) → Vocabulaire (Cusworth et al., 2021).

• Paiements pour services environnementaux : Des mécanismes tels que le « Carbon Farming » (culture du carbone) ou des aides couplées renforcées sont essentiels pour compenser les risques initiaux pris par les agriculteurs lors de la diversification (Schiavo et al., 2023).
• Amélioration de la performance variétale : Un effort de recherche accru sur la conversion des ressources et la productivité des légumineuses elles-mêmes est nécessaire pour les rendre naturellement compétitives face aux cultures dominantes (Murphy-Bokern, 2022).