Evaluation de l'activité fixatrice d'azote de nodosités de pois protéagineux par imagerie hyperspectrale proche infrarouge

Abstract

L’agriculture intensive d’aujourd’hui recourt essentiellement aux engrais azotés de synthèse. Les légumineuses, en symbiose avec une bactérie du genre Rhizobium, permettent de s’affranchir partiellement de ces engrais de synthèse en fixant de l’azote atmosphérique au niveau de leurs nodosités, tout en produisant des graines riches en protéines. De plus, elles permettent aussi de restituer des reliquats azotés pour les cultures suivantes. Afin d’améliorer ces connaissances sur le sujet, ce travail vise à évaluer l’activité fixatrice de l’azote de pois protéagineux par imagerie hyperspectrale proche infrarouge. Deux axes ont été organisés dans ce travail. Le premier vise à établir les conditions qui permettent de mesurer par imagerie hyperspectrale proche infrarouge la teneur en leghémoglobine, une molécule indicatrice de l’activité fixatrice de l’azote, au sein des nodosités de pois protéagineux (Pisum sativum L.). Le second axe vise à analyser la teneur en leghémoglobine dans les différentes cultures de pois (en culture pure d’hiver, de printemps et en association) et de comparer l’effet de plusieurs modes de conduite de la culture. Il est apparu que le type de séchage des nodosités est une étape cruciale dans la préparation des échantillons avant d’acquérir leurs images hyperspectrales. En effet, les types de séchage analysés sembleraient induire des propriétés physico-chimiques différentes qui ne permettent pas de les quantifier de la même manière. Dans le second axe, il a été mis en évidence que la teneur en leghémoglobine prédite au sein des nodosités soit liée en début de culture au stade d’avancement de la plante de pois et que les nodosités issues de l’association auraient l’aptitude en fin de culture à rester plus longtemps actives et ce jusqu’au stade remplissage du grain de froment.

Today's intensive agriculture relies heavily on synthetic fertilizers. Legumes, in symbiosis with bacteria of the genus Rhizobium, make it possible to get rid of these synthetic fertilizers by fixing the atmospheric nitrogen in their nodules, while producing seeds rich in proteins. In addition, they also make it possible to render nitrogen residues for the following crops. In order to improve knowledge on the subject, this work is intended to assess the nitrogen-binding activity of proteaginous pea by near-infrared hyperspectral imaging. This paper is organized in two main parts. The first part aims to establish the conditions which allow the measurement of the content of leghemoglobin, a molecule indicative of the nitrogen-fixing activity, by hyperspectral near infrared imaging within the nodules of proteaginous pea (Pisum sativum L.). The second part focuses on the leghemoglobin content of nodules in the different pea crops (in pure winter, spring and associated cultures) and compare the effect of several methods of crop management on it. It is obvious that the way of drying nodules is a crucial step during the sample preparation before acquiring their hyperspectral images. Indeed, the way of drying nodules seems to induce different physicochemical properties that do not allow to quantify them in the same way. In the second part, it has been demonstrated that the predicted leghemoglobin content of nodules is linked at the beginning of the culture to the stage of advancement of the plant and that the nodules from the associated culture would have the aptitude at the end of the culture to remain longer active till the filling stage of the wheat grain.