Réduire les émissions du gaz à effet de serre N2O par les sols en agissant sur le fonctionnement de l'enzyme N2O réductase

La concentration atmosphérique du gaz à effet de serre N2O, estimée à 270 ppb à l’époque préindustrielle, a atteint la valeur de 333 ppb en 2020 (Organisation météorologique mondiale, 2021). Pour enrayer ce problème, nous devons réduire la production de ce gaz et/ou augmenter son élimination. Actuellement, le seul mécanisme terrestre connu permettant l’élimination du gaz N2O est la dernière étape de la dénitrification où N2O est réduit en N2. Ce processus est catalysé par l’enzyme N2O réductase, dont la synthèse est codée par le gène nosZ. L’objectif de nos travaux est de favoriser le fonctionnement de cette enzyme en développant deux approches complémentaires (i) intervention sur les propriétés physico-chimiques des sols et/ou (ii) introduction de souches microbiennes possédant le gène nosZ. Parmi les propriétés physico-chimiques des sols, le pH apparaît le principal facteur de contrôle du fonctionnement de la N2O réductase (Hénault et al., 2019), ralenti aux pH inférieurs à 6.8. Au cours d’un essai au champ dans un sol cultivé développé sur substrat granitique dans le Morvan (pH = 5.7), impliquant 3 modalités (i) témoin, (ii) apport de carbonate de calcium de synthèse (Valeur Neutralisante = 54) et (iii) apport de carbonate de calcium marin (VN = 40), nous avons suivi pendant plus d’une année le pH du sol, le fonctionnement de la N2O réductase et les émissions de N2O. L’application des produits chaulant a permis de remonter le pH du sol durant toute la durée de l’expérimentation et a favorisé le fonctionnement de la N2O réductase mesuré à 20°C. En revanche mesuré à 4°C, le fonctionnement de la N2O réductase reste ralenti y compris après apport de produits chaulant. Les émissions de N2O sont restées faibles pendant toute la durée de l’essai (< 18 g N ha-1 j-1 ; moyenne sur l’ensemble des cinétiques d’environ 4 g N ha-1 j-1) sur les 3 modalités et dans ce contexte l’apport de produits chaulant n’a pas permis de les réduire. En ce qui concerne l’introduction de souches microbiennes possédant le gène nosZ, nous travaillons sur l’inoculation de cultures de légumineuses avec des souches bactériennes porteuses du gène nosZ. Après avoir démontré à différentes échelles la réduction des émissions de N2O dans les nodules du soja inoculé avec une souche possédant le gène nosZ (Hénault et al., 2022), nous cherchons à étendre cette approche à d’autres légumineuses, en particulier la féverole, le fénugrec, le lupin, le pois et le trèfle. Ces deux approches, considérées comme prometteuses pour réduire les émissions de N2O par les sols (Bakken et al., 2020) et pour lesquelles nous sommes au stade de la démonstration in situ, doivent être envisagées dans une réflexion globale de fertilisation azotée des sols