Dans la production agricole, la croissance des plantes dépend non seulement de l’eau et de la lumière du soleil, mais aussi d’un élément important : l’azote. Cependant, les formes utilisables d’azote ne sont pas présentes naturellement dans l’atmosphère mais doivent être converties par des micro-organismes spécifiques, appelés « travailleurs invisibles ». Ces micro-organismes sont principalement des bactéries et des archées particulières, appelées diazotrophes, et leurs fonctions sont extrêmement précieuses, notamment pour la croissance de plantes comme les tomates.
Les micro-organismes fixateurs d’azote sont des micro-organismes capables de convertir l’azote atmosphérique (N2) en formes biologiquement disponibles, telles que l’ammoniac.
Il existe de nombreux types de micro-organismes fixateurs d'azote, qui peuvent être divisés en types libres et symbiotiques. Les micro-organismes libres fixateurs d’azote, tels que Klebsiella pneumoniae et Chlorella vulgaris, sont capables de se développer dans des environnements dépourvus d’azote fixé et d’utiliser l’azote directement de l’atmosphère. Les micro-organismes symbiotiques fixateurs d’azote, tels que les rhizobiums, forment une relation symbiotique avec les légumineuses, ce qui non seulement favorise la croissance des plantes mais améliore également la fertilité du sol.
Les rhizobiums sont un groupe important de bactéries qui vivent en symbiose avec les légumineuses (Fabaceae), formant des nodules spécialisés sur les racines de ces plantes. L’oxygène contenu dans les nodules se lie à l’hémoglobine produite par les légumineuses pour protéger la fonction de l’enzyme nitrogénase contre toute altération. De cette façon, les rhizobiums peuvent fixer efficacement l’azote de l’atmosphère en ammoniac qui peut être utilisé par les plantes, favorisant ainsi une croissance saine des plantes.
Dans le sol, l’azote fixé est absorbé par les producteurs primaires puis transféré aux consommateurs supérieurs, affectant finalement la survie humaine.
Le rôle des micro-organismes fixateurs d’azote ne se limite pas à fournir une source essentielle d’azote ; leurs processus biologiques sont également essentiels au cycle de l’azote de la Terre. Dans les écosystèmes terrestres, les micro-organismes fixateurs d’azote fixent l’azote de l’atmosphère, fournissant l’ammoniac nécessaire aux producteurs primaires et constituant la base de toute la chaîne écologique. Les hommes ont découvert dans l’Antiquité que la culture des légumineuses pouvait améliorer le sol, et c’est précisément dans ce phénomène que les rhizobiums jouent un rôle important.
Avec le développement de l’agriculture biologique, l’application de micro-organismes fixateurs d’azote fait l’objet d’une plus grande attention. L’utilisation de micro-organismes fixateurs d’azote comme biofertilisant peut réduire efficacement l’utilisation d’engrais chimiques et maintenir la durabilité environnementale. L’utilisation de biofertilisants protège non seulement l’écologie du sol, mais favorise également plus efficacement la croissance des plantes. Ces micro-organismes sont capables d’effectuer une fixation biologique de l’azote à température et pression normales et de produire de l’azote utilisable de manière relativement bon marché et efficace.
Le processus de fixation biologique de l’azote peut être réalisé sans nécessiter de conditions extrêmes ni de catalyseurs spécifiques.
Dans l’agriculture moderne, les micro-organismes fixateurs d’azote courants comprennent Rhizobia, Azotobacter et les algues bleu-vert. Ces biofertilisants peuvent être divisés en deux formes : liquide et solide. Après fermentation, les engrais microbiens liquides peuvent être directement appliqués sur les terres arables, tandis que les engrais solides peuvent mieux retenir les nutriments dans le sol et être utilisés par les plantes au fil du temps.
Si l’on considère l’ensemble de l’écosystème, l’azote fixé par les micro-organismes fixateurs d’azote est non seulement une condition nécessaire à la croissance des plantes, mais participe également au cycle de l’azote dans l’écosystème marin, fournissant une nutrition importante pour la survie des organismes supérieurs. À mesure que la prise de conscience mondiale de la durabilité environnementale augmente, la recherche et l’application des micro-organismes fixateurs d’azote deviendront plus actives, jouant un rôle plus important dans l’agriculture et la conservation de la biodiversité.
Les micro-organismes fixateurs d'azote joueront donc un rôle plus important dans le développement agricole futur. Cela signifie-t-il que nous pouvons compter sur ces travailleurs invisibles pour résoudre le problème de la fertilité insuffisante des sols ?