Mounir Seghouani ; Alain Mollier 

Contexte et objectif

Les cultures ont besoin d'une nutrition minérale adéquate pour garantir une croissance et un rendement optimaux. L'azote (N) et le phosphore (P) sont deux éléments majeurs essentiels à la croissance des cultures. Cependant, les situations de co-limitation N-P sont fréquentes dans les agroécosystèmes (situation où la culture est limitée à la fois par N et par P). L’optimisation de la production végétale dans ces conditions dépend donc de la capacité à analyser et à prévoir la réponse des cultures à la co-limitation. Traditionnellement, les agronomes s'appuient sur la loi du minimum (LM) pour gérer les situations de co-limitation. Cette loi stipule que la croissance des cultures est limitée par l'élément le plus limitant. En revanche, l'hypothèse des limitations multiples (MLH) soutient que les cultures peuvent s'adapter en équilibrant l'allocation de leurs ressources avec le meilleur compromis pour maximiser leur croissance. Ces deux hypothèses se traduisent par des modèles de réponse à la croissance contrastés.

L'objectif de l’article est de réaliser une synthèse de la réponse des cultures à la co-limitation N-P. Cette étude permet :

1 - de rappeler les théories publiées utilisées pour classer les types de co-limitation,

2 - de mettre en évidence le fait qu'une large gamme de cultures présente des modèles de réponse MLH,

3 - de signaler que la variabilité des modèles de réponse des cultures est liée à la variation pédoclimatique,

4 - d’inventorier les multiples mécanismes éco-physiologiques et physico-chimiques susceptibles d’être impliqués dans l'adaptation des plantes à la co-limitation N-P,

5 - de suggérer que l'interaction entre les différents mécanismes entraîne des réponses complexes difficiles à comprendre expérimentalement,

6 - de signaler que peu de modèles traitent de la co-limitation N-P et que la plupart d'entre eux reposent sur la loi du minimum (LM), et

7 - de recommander des moyens possibles d'améliorer la formalisation des modèles pour une meilleure simulation des réponses des cultures à la co-limitation N-P.

Principaux Résultats

L'originalité du travail a été d'appliquer les théories de l'écologie sur la co-limitation à l'agronomie.

Ainsi, parmi la trentaine d'études de terrain ayant observé des réponses des cultures à l'apport de N, de P ou des deux, près des deux tiers ont révélé une interaction significative de l'apport de N et de P (c'est-à-dire d'une réponse de la culture qui n'était pas uniquement la somme des réponses simples à N et à P).

La loi du minimum (LM), selon laquelle l'élément le plus limitant contrôle la croissance de la culture, ne semble fonctionner que dans moins de 20 % des situations alors que cette loi est encore aujourd'hui très largement considérée en agronomie (souvent faute de pouvoir faire mieux).

Une large majorité des cultures semblent répondre à une co-limitation en N et P par un ensemble de mécanismes de régulation impliquant les deux éléments et se déroulant à la fois dans la rhizosphère et dans la plante. Tout cela n'est pas encore bien compris et par conséquence encore mal caractérisé et encore moins pris en compte dans les modèles simulant le fonctionnement des systèmes cultures. C’est un des défis de la thèse de Mounir.

Légende : classification de la réponse des cultures dans les essais de fertilisation N-P (n = 32) selon la significativité de l’interaction NxP et selon deux typologies, 1) LM (loi du minimum) ou MLH (hypothèse de la limitation multiple, et 2) Independant ou « Serial ». N, P et N×P représentent l'azote, le phosphore et les interactions azote × phosphore.