Les légumineuses (famille des Fabaceae) — pois, trèfle, luzerne, fève, soja, trèfle — possèdent une capacité unique parmi les plantes : grâce à une symbiose avec des bactéries spécialisées, elles peuvent transformer l’azote de l’air en forme utilisable par les plantes. L’azote (N₂) est abondant dans l’atmosphère mais n’est pas assimilable tel quel par la plupart des végétaux. Seules certaines bactéries, notamment des rhizobiums, possèdent l’enzyme nitrogénase capable de rompre cette molécule stable et de la convertir en ammoniac, une forme que les plantes peuvent intégrer dans leurs tissus.
Cette relation symbiotique se matérialise par la formation de nodosités sur les racines des légumineuses : ce sont des organes spécialisés où les bactéries vivent et fixent l’azote atmosphérique. En échange, la plante fournit des sucres et de l’énergie aux bactéries, fruit de la photosynthèse. Cette coopération mutualiste permet à certaines légumineuses d’obtenir la quasi-totalité de leur azote nécessaire à leur croissance à partir de l’air.
L’azote ainsi fixé profite d’abord à la légumineuse elle-même, expliquant en partie leurs teneurs élevées en protéines, mais une partie est également transférée au sol via les résidus racinaires, la décomposition de la plante ou par rhizodéposition. Dans les systèmes agricoles et naturels, cela enrichit progressivement le sol en azote assimilable, réduit souvent la dépendance aux engrais azotés synthétiques et favorise la croissance des plantes voisines.
La quantité d’azote fixée dépend de l’espèce, des conditions du sol et de la présence ou non de rhizobiums compatibles : dans des couverts de légumineuses exploités comme engrais verts, la fixation peut dépasser 50 à 150 kg N/ha/an selon les espèces et la biomasse produite.
En pratique, intégrer des légumineuses dans des systèmes de culture — en rotation, comme plantes fourragères ou couverts végétaux — est une stratégie agroécologique puissante pour restaurer la fertilité du sol, soutenir la biodiversité du sol et limiter l’usage d’intrants chimiques, tout en améliorant la résilience des systèmes agricoles face aux changements globaux.
Des arbres fixateurs d’azote : comment ça marche ?
Certains arbres possèdent la capacité rare d’enrichir naturellement les sols en azote grâce à une symbiose avec des micro-organismes du sol. Contrairement à une idée reçue, ce ne sont pas les arbres eux-mêmes qui fixent l’azote atmosphérique, mais des bactéries associées à leurs racines. On distingue principalement deux grands groupes.
- Les arbres légumineux, comme le robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia), les acacias (Acacia spp.) ou l’albizia (Albizia julibrissin), hébergent des bactéries du genre Rhizobium dans des nodosités racinaires.
- Les arbres dits actinorhiziens, tels que les aulnes (Alnus glutinosa, Alnus incana) ou l’argousier (Hippophae rhamnoides), vivent en symbiose avec des bactéries du genre Frankia.
Dans les deux cas, ces micro-organismes transforment l’azote de l’air (N₂) en formes assimilables par les plantes, principalement de l’ammonium. Une partie de cet azote bénéficie à l’arbre hôte, tandis qu’une autre enrichit progressivement le sol via la décomposition des racines, des feuilles ou du bois. Ces espèces jouent ainsi un rôle clé dans les dynamiques de restauration écologique, la colonisation de sols pauvres et le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Toutefois, leur usage doit être raisonné, car certaines, comme le robinier, peuvent profondément modifier la chimie des sols et la composition floristique des milieux naturels.
