Etude de la nutrition uréique et ammoniacale chez le colza (Brassica napus L. ) et développement de nouveaux inhibiteurs d’uréases et de la nitrification

Urea and ammonium nutrition in oilseed rape (Brassica napus L. ) and the development of new urease and nitrification inhibitors

• Auteur / Autrice : Mustapha Arkoun
• Direction : Alain Ourry, Jean-Claude Yvin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie. Biologie des organismes, populations, interactions
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Engrais azotés

Nitrate d'ammonium

Lysimètres

Urée (engrais)

Ammonium

Absorption

Résumé

Le développement de nouveaux fertilisants azotés présentant une efficience nutritionnelle améliorée et respectueux de l’environnement, présente un intérêt particulier dans le contexte agricole actuel. Ce travail de thèse s’est donc attaché (1) à cribler et à tester l’efficacité de nouveaux inhibiteurs d’uréases et de la nitrification dans le sol, (2) à étudier l’impact d’un inhibiteur d’uréases sur la physiologie et le métabolisme azoté du colza et (3) à évaluer pour la même espèce, l’efficacité de différents types d’engrais azotés sur la croissance et la nutrition en conditions hydroponiques et de plein champ, ainsi que leur impact sur l’environnement. Les différents criblages réalisés ont permis de sélectionner deux inhibiteurs de la nitrification et deux inhibiteurs d’uréases qui présentent des caractéristiques agronomiques intéressantes en terme d’hydrosolubilité et d’écotoxicité. En hydroponie, la présence d’un inhibiteur d’uréase ou l’absence de nickel dans le milieu de culture pénalisent la croissance et la nutrition azotée du colza. Ce dernier présente cependant une faible capacité d’absorption racinaire de l’urée, relativement à l’ammonium et surtout au nitrate, permettant d’émettre l’hypothèse, sur la base d’éléments moléculaires et biochimiques d’un état de carence lors d’une alimentation uréique, et d’un effet toxique en présence d’ammonium. En conditions lysimétriques, l’application conjointe d’urée et d’un inhibiteur d’uréases (NPBT) permet cependant d’obtenir les meilleurs résultats agro-environnementaux (meilleure efficience d’utilisation et volatilisation restreinte) relativement à d’autres formulations. L’ensemble des résultats est ensuite discuté et plusieurs perspectives de recherche sont finalement proposées.

The development of new nitrogen fertilizer with improved nutritional efficiency and minimal impact on the environment is of particular interest in the current context of modern agriculture. The aims of this thesis were to (1) to screen and test the effectiveness of new inhibitors which affect the enzyme urease and the process of nitrification in the soil, (2) to study the impact of a urease inhibitor and the lack of nickel on physiology and nitrogen metabolism in oilseed rape and (3) to evaluate, in hydroponic and field studies, the efficiency of different N fertilizers on yield and to assess their impact on the environment. Screening led to the development of two nitrification and urease inhibitors which showed attractive agronomic characteristics in terms of solubility and ecotoxicity. In hydroponic conditions, growth and nitrogen nutrition of oilseed rape were negatively affected by the presence of a urease inhibitor and by the absence of nickel. The capacity of roots to take up urea was found to be low compared to ammonium, and more specifically, to nitrate uptake. Based on biochemical and molecular data we hypothesise that plants were N deficient when grown on urea while, with ammonium nutrition, plants showed signs of toxicity. However, under lysimetric conditions, simultaneous application of urea and a urease inhibitor showed the best agri-environmental performances (higher fertilizer use efficiency with lower N volatilization) relative to other N fertilizers. Several research perspectives are discussed.