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Les légumineuses ont un rôle majeur à jouer dans la transition vers une agriculture plus durable, en réduisant notamment le recours aux intrants azotés du fait de leurs propriétés spécifiques vis-à-vis du cycle de l’azote. Pourtant peu de références sont disponibles pour une diversité d’espèces quant à leurs performances agronomiques et aux flux d’azote qu’elles induisent. Une étude comparative sur dix espèces de légumineuses à graines a été menée afin i) de quantifier la fixation symbiotique, ii) d’évaluer sa réponse à la présence d’azote minéral du sol, et iii) de quantifier l’effet des légumineuses sur le rendement d’un blé suivant (non fertilisé) en lien avec la minéralisation de leurs résidus de culture. Pour neuf espèces sur dix la fixation symbiotique a permis d’assurer une croissance et une nutrition azotée des plantes aussi bonnes qu’avec une nutrition basée sur le prélèvement d’azote minéral. Des différences d’inhibition de la fixation symbiotique par l’azote minéral ont été mises en évidence et ont été partiellement expliquées par des différences d’efficience de prélèvement de l’azote minéral entre les espèces. Ces différences ont été corrélées à des différences de vitesse d’expansion latérale des racines entre les espèces. La grande majorité des légumineuses a engendré des rendements de blé supérieurs à ceux de blés cultivés après des céréales. La variabilité des rendements du blé a en partie pu être reliée à la minéralisation de l’azote des résidus, variable entre espèces selon leur rapport carbone / azote. Cependant l’azote fourni au sol par les légumineuses peut être perdu pendant la période d’interculture, avant que cet azote ne soit prélevé par la culture suivante. Ce risque augmente pour les espèces de légumineuses récoltées en été contrairement au début automne, du fait d’une interculture plus longue. Abstract: Symbiotic nitrogen fixation and pre-crop effect : are all grain legumes the same? Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing a reduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, there is a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and the nitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantity symbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effect of legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of their crop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth and nitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen. Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences in inorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences in root lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yields compared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related to differences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen, Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing a reduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, there is a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and the nitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantity symbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effect of legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of their crop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth and nitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen. Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences in inorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences in root lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yields compared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related to differences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen ratio. However, nitrogen supplied to the soil by legumes can be lost during the fallow period before nitrogen is retrieved by the subsequent crop. This risk increases with legumes harvested in summer vs. beginning of autumn, because of a longer fallow period.

Prod 2019-81EAéquipe BAPéquipe SPEGESTADGEAPSIAGROSUPINRADOCT; Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing areduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, thereis a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and thenitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantitysymbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effectof legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of theircrop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth andnitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen.Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences ininorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences inroot lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yieldscompared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related todifferences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen ratio. However, nitrogen supplied to the soil by legumes can be lost during the fallow period beforenitrogen is retrieved by the subsequent crop. This risk increases with legumes harvested in summer vs.beginning of autumn, because of a longer fallow period.; Les légumineuses ont un rôle majeur à jouer dans la transition vers une agriculture plus durable, en réduisant notamment le recours aux intrants azotés du fait de leurs propriétés spécifiques vis-à-vis du cycle de l’azote. Pourtant peu de références sont disponibles pour une diversité d’espèces quant à leurs performances agronomiques et aux flux d’azote qu’elles induisent. Une étude comparative sur dix espèces de légumineuses à graines a été menée afin i) de quantifier la fixation symbiotique, ii) d’évaluer sa réponse à la présence d’azote minéral du sol, et iii) de quantifier l’effet des légumineuses sur le rendement d’un blé suivant (non fertilisé) en lien avec la minéralisation de leurs résidus de culture. Pour neuf espèces sur dix la fixation symbiotique a permis d’assurer une croissance et une nutrition azotée des plantes aussi bonnes qu’avec une nutrition basée sur le prélèvement d’azote minéral. Des différences d’inhibition de la fixation symbiotique par l’azote minéral ont été mises en évidence et ont été partiellement expliquées par des différences d’efficience de prélèvement de l’azote minéral entre les espèces. Ces différences ont été corrélées à des différences de vitesse d’expansion latérale des racines entre les espèces. La grande majorité des légumineuses a engendré des rendements de blé supérieurs à ceux de blés cultivés après des céréales. La variabilité des rendements du blé a en partie pu être reliée à la minéralisation de l’azote des résidus, variable entre espèces selon leur rapport carbone / azote. Cependant l’azote fourni au sol par les légumineuses peut être perdu pendant la période d’interculture, avant que cet azote ne soit prélevé par la culture suivante. Ce risque augmente pour les espèces de légumineuses récoltées en été contrairement au début automne, du fait d’une interculture plus longue. Abstract: Symbiotic nitrogen fixation and pre-crop effect : are all grain legumes the same? Legumes should play a key role in the transition towards a more sustainable agriculture by allowing a reduction of nitrogen inputs due to their specific properties relative to the nitrogen cycle. However, there is a lack of references for a wide diversity of species regarding their agronomic performances and the nitrogen fluxes they induce. A comparative study on ten grain legumes was conducted to i) quantity symbiotic nitrogen fixation, ii) evaluate its response to inorganic soil nitrogen, and iii) quantify the effect of legumes on the yield of the subsequent wheat (unfertilised) as related to the N mineralisation of their crop residues. For nine species out of ten, symbiotic fixation was able to ensure plant growth and nitrogen acquisition at levels similar to those achieved by nutrition based on inorganic nitrogen. Differences in symbiotic fixation inhibition were observed and were partially explained by differences in inorganic nitrogen uptake efficiency among species. Those differences were related to differences in root lateral expansion rate among species. The great majority of legumes led to higher wheat yields compared to those of wheat cultivated after cereals. Wheat yield variability was partially related to differences in crop residue nitrogen mineralisation among species according to their carbon /nitrogen

National audience

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International audience

A multi-partners strategy is engaged at level of Burgundy-France territory, to evaluate potentials and identify levers for the development of a chain from production to uses of grain legumes. The analysis of genotype x environment interaction and climatic factors is supported by a second year of field trials of grain legumes varieties (pea and faba bean of spring or winter sowing types. The statistical analysis of climatic data over the 1961-2009 period, has allowed to build Burgundy maps of freezing risk and late spring heat stress risk and we are able to suggest pea or faba bean genotypes, better adapted to the region. The sustainability of cropping systems involving or not grain legumes was evaluated according several criteria (agronomy, energy and other input, work organisation). It has confirmed the positive effect of inserting grain legumes, on the reduction (i) of N fertiliser, energy and pesticide uses, (ii) for easier weed control (iii) on the economic bilan assessed over whole cropping system. On 2 sites, « in situ » most measurement of N2Oemissions by soils containing grain legume crop residues were higher than those containing cereal residues. Offering to farmers varieties with good level of stress resistance and good productivity will be a key point for the development of grain legume crops. The economic analysis has identified the potential value of developing contracts between produces and collectors which will secure prices and market. The technical development of a high quality “chain” and its promotion may be valuable provided efforts on traceabilty and on labelling.; Une démarche multi-partenaires est engagée sur le territoire de la région Bourgogne, pour évaluer les potentiels et identifier des leviers au développement d’une filière protéagineuse. L’analyse des interactions génotype x environnement et des facteurs climatiques est appuyée par une deuxième année d’expérimentation variétale de protéagineux (pois et féveroles d’hiver et de printemps). Une étude fréquentielle sur la période 1961-2009 a permis de cartographier les risques de gel hivernal et de fortes chaleurs en fin de cycle cultural en Bourgogne et nous pouvons proposer des variétés de pois et de féveroles mieux adaptées à la région. Le volet d’évaluation multicritères de la durabilité des systèmes de culture bourguignons, comparant des systèmes avec et sans protéagineux, a permis de confirmer et de quantifier l’intérêt de l’insertion de protéagineux, qui passe notamment par une diminution de l’IFT moyen et des doses d’azote, une augmentation de la robustesse économique (économie d’engrais azotés et énergie fossile sur l’ensemble de la rotation), la diversification des rotations en offrant de nouvelles possibilités de gestion des adventices. Sur 2 sites, le volet « environnemental » a montré en conditions « in situ », que les émissions de N2O par les sols contenant des résidus de pois ne sont en général pas supérieures à celles des sols contenant des résidus de céréales. La proposition de variétés tolérantes aux principaux stress en culture et de bonne productivité sera une clef essentielle du développement des cultures protéagineuses. L’analyse économique a identifié un intérêt du développement de la contractualisation dans la filière et de la mise en place et de la promotion d’une filière de qualité, en accentuant les exigences en matière de traçabilité et d’étiquetage.

Domaine SCIENCES DE L’ALIMENT ET AGRO-ENVIRONNEMENT