Fonctionnement des communautés microbiennes des sols dégradés

Quelques définitions

Espèces pionnières: Ce sont les premières espèces de plantes capables de coloniser un milieu instable, très pauvre en matière organique et aux conditions climatiques difficiles : sol très pauvre en éléments nutritifs, absence d’eau, forte chaleur, etc. (Sarasin, 2011). Leur durée de vie est assez courte età leur disparition, la décomposition de matière organique enrichit le sol pour les futures plantes. Les espèces pionnières constituent les premiers organismes à coloniser un milieu après son apparition (île volcanique) ou après une catastrophe naturelle (incendie, crue). Au fur et à mesure que ces plantes modifient le milieu, elles sont remplacées par d’autres espèces moins spécialisées ou plus exigeantes, les espèces post-pionnières.
Espèces post-pionnières: Ce sont les espèces végétales qui succèdent à la disparition des arbres pionniers.

Rôle des espèces pionnières sur la restauration écologique

   Globalement et d’après la théorie de succession végétale, la plupart des espèces végétales pionnières peuvent agir comme «plante nurse» vis-à-vis des plantules des autres espèces ligneuses qui vont leur succéder (Baohantaetal., 2012).Ecologiquement, les espèces pionnières sont très importantes, particulièrement parce qu’elles se développent sous toutes les latitudes, dans des environnements variés et souvent peu favorables comme les zones humides, sableuses ou métallifères(Sarasin, 2011). Elles sont capables de s’implanter en premier sur un terrain nu et de donner naissance à un nouveau cycle écologique appelé aussi pionnières des maquis(Jaffer et Pelletier, 1992). Ce sont ces espèces qui sont intéressantes dans le cadre de la restauration écologique ou la re-végétalisation des zones dégradées. Des recherches ont montré l’existence d’espèces endémiques qualifiées de pionnières ou cicatricielles des sites dégradés (Jaffer et Pelletier, 1992).L’utilisation de ces espèces endémiques et pionnières, adaptées aux environnements  dégradés, est maintenant préconisée en reforestation, afin d’initier, d’amplifier et d’accélérer le phénomène de colonisation végétale primaire des terrains. Pourtant d’autres espèces ont des caractères envahissantes, c’est-à-dire que leur introduction et leur propagation peuvent entrainer la disparition et/ou la destruction des écosystèmes, des habitats ou d’autres espèces (Andrianandrasana et al., 2014)et entrainent ainsi des préjudices socioculturels, économiques et/ou environnementaux et/ou à la santé humaine(Meerts et al., 2004).

Caractéristiques des plantes facilitatrices

   La plante facilitatrice est caractérisée par sa haute mycotrophie et son aptitude à résister à des conditions environnementales hostiles (Ex : carences minérales, déficit hydrique, etc) (Prin, 2010).Si les effets négatifs prédominent, de l’interaction résulte une conséquence limitée de partager les ressources comme l’eau, les nutriments, la lumière, les espaces…, ou une parution de produits chimiques qui nuiront à la plante proche (Padilla et Pugnaire, 2006). Par contre, les plantes voisines peuvent exercer une influence positive, à travers laquelle, au moins un avantage de l’interaction avoisinante à travers des espèces comme l’amélioration de survie, de développement ou d’aptitude.Globalement, les compétitions et les facilitations entre les végétaux peuvent être soit i) d’ordre physique et mécanique, ou ii) d’ordre microbiologique par l’intermédiaire des microorganismes du sol (Lynch, 1990 ; Linderman 1988 ; Kennedy, 1998).

La rhizosphère

   Ethymologiquement, rhiza : racine, sphair : ce qui entoure. Le terme rhizosphère a été proposé, pour la première fois en 1904 par un chercheur allemand (Hiltner), pour décrire la zone de sol qui entoure la racine et qui est directement ou indirectement influencée par la racine. La rhizosphère peut être qualifiée de moitié cachée du système racinaire qui est lui-même cryptique. Au sein de la rhizosphère, on distingue le rhizoplan, qui correspond à l’interface sol/racine, et le sol adhérent au système racinaire, qui est le sol restant attaché aux racines après agitation vigoureuse. La racine modifie les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques du sol rhizosphèrique. Ces modifications déterminent l’effet rhizosphère qui résulte de la libération de composés organiques diverses pouvant servir de nourriture pour les microorganismes qui y pullulent. Le volume de sol soumis à l’effet rhizosphèrique est déterminé par la zone de diffusion des molécules organiques solubles et des composés volatils libérés par la racine (Davet, 1996).

Le Sorgho

   Le Sorgho, du nom scientifique Sorghum bicolor, est une plante herbacée hautement mycotrophe de la famille des Poaceae (graminées). Il est peu exigeantvis-à-vis de la fertilité du sol. En effet, il pousse rapidementet forme une touffe racinaire très dense. La germination des graines s’effectue généralementen 3 jours. Ce sont les raisons pour laquelle cette plante est couramment utilisée pour évaluer le potentiel mycorhizogène des sols. Le taux d’allogamie de cette plante est faible.

Longueur des hyphes des champignons mycorhiziens

   D’après la figure 2 ci-dessous, les hyphes de champignons endomycorhiziens contenus dans chaque échantillon de sol colonisé par les espèces pionnières mesurent généralement plus de 1m/g. Néanmoins, parallèlement aux nombres de spores, la longueur des hyphes est également significativement élevée pour le sol colonisé par Rubus moluccanus.Cela suggère que l’établissement de certains plants pionniers dans l’écosystème dégradé a stimulé le développement de champignons mycorhiziens à travers l’augmentation de la longueur des hyphes et du nombre de spores.

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

   La présente étude développe l’importance des espèces pionnières des zones dégradées, qui apparaissent comme un outil biologique performant pour optimiser la gestion durable des terres, face à la carence de teneurs en matière organique et en éléments minéraux (N et P en particulier) et aux différentes perturbations.Capables de restructurer et de stimuler la communauté microbienne du sol, ces plantes pourraient être utilisées pour faciliter l’établissement des autres espèces de plante et stimuler ainsi le démarrage de la succession végétale. En outre, l’ensemble de nos résultatsmontre que les plantes pionnières offrent un réel potentiel pour améliorer les performances des opérations de reboisement dans des conditions environnementales diverses, vu que ces espèces sont impliquées dans la restauration de la qualité biologique des sols et par la même occasion, dans la gestion des écosystèmes dégradés à Madagascar.Parmi les espèces étudiées, Rubus moluccanus, Humbertacalia tomentosa etLantana camarase sont montrées particulièrement efficaces pour stimuler à la fois le PIM, l’activité microbienne globale et l’activité des phosphatases du sol. Nos résultats ouvrent égalementdes nouvelles perspectives de recherche. Ainsi il est intéressant pour la suite de ce travail:
– d’évaluer lescaractères physico-chimiques des sols colonisés par ces arbustes ;
– de faire une identification et dénombrements de microorganismes présents dans la rhizosphère ;
– d’étudier l’impact de la propagation des arbustes pionniers sur les régénérations des essences forestières endémiques et/ou non endémiques de Madagascar ;
– d’effectuer des études approfondies de l’effet des arbustes pionniers sur la gestion de la fertilité du sol dans les zones cultivées ;
– d’ouvrir des nouvelles voies de recherche sur les possibilités de valorisation de ce phénomène dans l’agriculture et la foresterie à Madagascar.

Table des matières

INTRODUCTION
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Concept de la restauration écologique
II. Généralités sur les espèces pionnières
1. Quelques définitions
2. Stade pionnier
3. Rôle des espèces pionnières sur la restauration écologique
III. Facilitation écologique : Phénomène de plante nurse pour la restauration des écosystèmes forestiers
1. Les espèces facilitatrices
IV. Rôle de plante nurse dans la restauration de l’environnement dégradé
1. Condition écologique de l’environnement
2. Effet positif de la plante nurse
V. Coexistence de Microorganismes-Plante-Sol
1. Les sols dégradés
2. La symbiose mycorhizienne
I. Zone d’étude
II. Matériel végétal
1. Humbertacalia tomentosa
2. Psiadia altissima
3. Lantana camara
4. Rubus moluccanus
METHODES
I. Description du Statut symbiotique des espèces pionnières
II. Evaluation du Potentiel Infection Mycorhizogène (PIM) du sol
1. -Préparation des graines
2. Préparation du sol
3. Culture de semence
4. Coloration et observation de racine
III. Dénombrement des spores
IV. Mesure de la longueur des hyphes
V. MESURE DES ACTIVITES MICROBIENNES DU SOL
1. Mesure de l’activité microbienne globale du sol par l’hydrolyse de la fluorescéine Diacetate (FDA)
2. Mesure de l’activité des phosphatases microbiennes du sol
VI. Analyse statistique des données
I. Statut symbiotique des espèces pionnières
II. Potentiel infectieux mycorhizogène des sols sous les espèces pionnières
a) Densité des spores de champignons mycorhiziens (MVA)
III. Activités microbiennes des sols sous les espèces pionnières
1. Structure et fonctionnement de la communauté microbienne du sol
Activité microbienne globale du sol
Activité des phosphatases microbiennes du sol
DISCUSSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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