Dynamique de la matière organique d'Acacia auriculaeformis (Cunn. A. ) ex Benth.(Mimosaceae). Et influence de la fertilisation organique et minérale dans les systèmes agroforestiers

1.4.3.3. Méthode de réduction de l'acétylène (test de l'ARA)

De la comparaison des réactions (1) et (2) de l'équation chimique de la fixation biologique d'azote, on déduit que la réduction d'une molécule : de N2 implique 8 électrons (8 e^-) et de _C2H2 implique 2 électrons (2 e^-). Le coefficient permettant de convertir la quantité d'acétylène réduit en azote fixé est alors de 2/8 = 1/4.

Dans la pratique, la plante est soigneusement déracinée. Le système racinaire avec les nodules est mis en incubation pendant 30 à 60 minutes dans un récipient étanche dont 10 p.c. de l'air a été remplacé par l'acétylène. On prélève ensuite un échantillon du gaz d'incubation pour y doser l'éthylène formé,

en chromatographie en phase gazeuse (Witty et Minchin, 1988). Toutefois, cet outil ne sert qu'à poser le diagnostic sur l'activité de la nitrogenase et de ce fait est beaucoup utilisé dans les recherches sur la fixation de l'azote moléculaire. Pourtant, cette méthode est très limitée même pour des études comparatives entre légumineuses. Le test ARA ne donne que des mesures sur des situations instantanées qui ont besoin d'être ajustées en ce qui concerne la période de la journée ou de la saison (Anderson et Ingram, 1993).

1.4.3.4. Analyse des composés azotés du xylème

Cette méthode ne concerne que les légumineuses qui transportent, sous forme d'uréide (allantoïne, acide allantoïque) l'azote fixé dans les nodules. La proportion de ces composés dépendant de l'activité fixatrice, il est possible d'estimer le pourcentage d'azote fixé de la plante (P.C. Ndfa) en s'appuyant sur l'évaluation de la proportion d'uréides dans la sève.

Toutefois, cette méthode d'évaluation ne s'applique pas à Acacia auriculaeformis, arbre fixateur d'azote objet de notre étude, rangé plutôt parmi les non-producteurs d'uréides (Peoples et al., 1989).

1.4.3.5. Méthodes isotopiques

Les méthodes isotopiques (dilution isotopique après enrichissement du sol en ¹⁵N et méthode de l'abondance naturelle) ont été décrites par divers auteurs (Danso, 1988 ; Ledgard et Peoples, 1988 ; Anderson et Ingram, 1993) :

i. Dilution isotopique après enrichissement du sol en 15N

Les plantes fixatrices et non fixatrices sont cultivées simultanément sur un sol ayant reçu la même quantité d'engrais azoté enrichi en ¹⁵N (jusqu'à 30 p.c. d'atomes). Le postulat sur lequel est fondée cette méthode est que les deux plantes utilisent dans la même proportion l'azote du sol et l'azote de l'engrais azoté ¹⁵N. Le pourcentage d'azote fixé (p.c. Ndfa) est donné par la formule (14) :

p.c. Ndfa = (1-Ei/Eo) x 100 (14), avec :

· Ei excès isotopique dans la plante fixatrice ;

· Eo excès isotopique dans la plante non fixatrice.

L'excès isotopique E est égal à la différence (p.c. d'atomes ¹⁵N dans les tissus végétaux-0,3663 p.c.), la valeur 0,3663 p.c. correspondant à la proportion naturelle d'atomes de ¹⁵N dans l'atmosphère terrestre.

Si Nt est la teneur en azote total de la plante fixatrice, la quantité fixée est traduite par l'expression de la formule (15) :

Ndfa = p.c.Ndfa x Nt (15).

Cette méthode est surtout appliquée à la sélection des clones. ii. Méthode de l'abondance naturelle

Le principe est le même que celui de la méthode de dilution isotopique à l'exception que dans ce cas les engrais enrichis ne sont pas appliqués au sol (Giller et Wilson, 1991 ; Giller, 2001). Shearer et Kohl (1986) expliquèrent la démarche, tandis que Gaury et Dommerques (1995) en ce qui concerne les arbres fixateurs d'azote ont proposé la forme simplifiée comme le montre la formule (16) qui suit :

*¹⁵N (P.m.) = (Réch.*-Ratm.**)/Ratm. x 1000 (16) où :

· R = (¹⁵N + ¹⁴N)/ (¹⁴N + ¹⁴N),

· : échantillon du sol ou de plante,

· ** : atmosphère.

L'azote de l'atmosphère est constitué essentiellement de ¹⁴N2(99,6336 p.c. d'atomes), le reste (0,3663 p.c. d'atomes) étant de l'azote sous la forme ¹⁵N2. En revanche, beaucoup de sols sont enrichis naturellement en ¹⁵N. Comme cet enrichissement est faible, il est exprimé par le taux de ¹⁵N (en parties par mille, *¹⁵N). Yoneyama et al. (1993) l'appliquèrent aux arbres légumineuses (Leucaena leucocephala, Sesbania grandiflora et Gliricidia sepium). Boddey et al. (2000) appliquèrent la méthode de la technique d'abondance naturelle de ¹⁵N pour quantifier la fixation biologique de l'azote chez les ligneux perennes des agroécosystèmes tropicaux.

Les végétaux non fixateurs ont le même taux de ¹⁵N que le sol sur lequel ils poussent. Les plantes fixatrices ont en revanche un taux plus faible car elles puisent une partie de l'azote de l'air, pour lequel *¹⁵N est par définition nul.

Le principe de la quantification de la fixation de l'azote par la méthode de l'abondance naturelle est le même que celui de la dilution isotopique après enrichissement en 15N, mais aucun apport supplémentaire de 15N n'est fait, puisque seule la teneur naturelle des sols et des végétaux est prise en compte.

Le pourcentage d'azote fixé (p.c. Ndfa) est calculé à partir de la formule

(17) :

p.c. Ndfa = (*¹⁵Nr-*¹⁵Nf)/ (*¹⁵Nr-b) x100 (17), avec :

· *¹⁵Nr composition isotopique de la plante de référence non fixatrice,

· *¹⁵Nf composition isotopique de la plante fixatrice,

· b, coefficient de fractionnement isotopique tenant compte de la légère diminution de ¹⁵N (0,2 à 2 pour mille) dans l'azote fixé, entraînée par le processus de fixation.

Shearer et Kohl (1986) ont utilisé la méthode pour des investigations au champ.